群體健康的守門人: 以風險為基礎的化學管理決策
文/國立臺灣大學 食品安全與健康研究所 羅宇軒助理教授
西元2022年8月，國際知名冰淇淋品牌Häagen-Daz被驗出含有農藥環氧乙烷，因而對出口至全球80個國家的冰淇淋產品發起緊急回收令。西元2023年1月，我國食品藥物管理署公布邊境查驗不符食品資訊，發現知名韓國泡麵辛拉麵也被檢出環氧乙烷殘留，1000箱共1128公斤的辛拉麵全數退運或銷毀。環氧乙烷為已知的人類致癌物，國際癌症研究組織（International Agency for Research on Cancer, IARC）將其列為第一級致癌物。目前在臺灣現行法規下，食品中不得檢出環氧乙烷；而歐盟法規則訂定食品添加劑混和物不得含有超過0.1 毫克/公斤的環氧乙烷。此外，新聞上蔬果農藥超標、戴奧辛鴨蛋、芬普尼雞蛋、孔雀石綠魚與鎘米等食安報導層出不窮。判定化學物質殘留是否「超標」，乃是根據化學物質管理機構所訂定的行政標準所裁定，以確保化學物質暴露不致對人體健康造成危害。在食品中有農藥殘留容許量標準、食品添加物使用範圍及限量暨規格標準、食品中汙染物質及毒素衛生標準，與食品中微生物衛生標準等管理規範；飲用水有飲用水水質標準；空氣有室內空氣品質標準、固定汙染源空氣汙染物排放標準、移動汙染源空氣汙染物排放標準，以及特定行業空氣汙染物排放標準等。然而，這些在食品裡的殘留標準與環境介質中的排放標準是如何被制定，它們又如何能夠保障社會大眾的群體健康呢？
首先，第一個問題需要問的是，這個化學物質會對人體造成什麼樣的健康危害？是急毒性還是長期毒性呢？是肝毒性、腎毒性、呼吸系統毒性、神經毒性、免疫毒性、還是發育與生殖毒性呢？這個化學物質會不會導致腫瘤與癌症的發生？若會導致毒性，其作用機轉為何？在動物實驗觀察到的毒性作用機轉是否在人體內也能夠成立？妥切回答這些問題可以協助我們了解化學物質對於動物或人體可能帶來的健康危害，專注於最敏感的毒性終點。
倘若現在已瞭解化學物質會帶來的健康危害，接下來我們需要知道暴露到多少化學物質，會開始引起負面的健康效應？想當然，我們不可能直接在路上隨便綁架一個人過來，每天餵他/她吃固定量的化學物質，然後觀察他/她會不會得到癌症。因此，傳統方法是執行哺乳動物實驗測試，通常是老鼠，並將老鼠分成控制組與多個暴露劑量的實驗組。其中，控制組老鼠將食用一般、未受汙染的食物或水，而實驗組老鼠則攝取添加化學物質的食物或水，並根據添加化學物質的多寡，分為不同的實驗組別（如極低、低、中、或高暴露組）。假設中暴露組的老鼠在實驗期間開始展現毒性效應，我們稱這個劑量為最低明顯不良反應劑量（Lowest-observed-adverse-effect-level, LOAEL），而低劑量則為無明顯不良反應劑量（No-observed-adverse-effect-level, NOAEL）。化學物質真正的毒性起始劑量則可能介於此兩者之間，傳統上通常使用最保守的情境，也就是無明顯不良反應劑量當作毒性起始劑量。但NOAEL會因為動物實驗的劑量組別設計有所差異，因此國際上目前多以模式擬合動物實驗數據所得到的基準劑量（ BenchMark dose, BMD）來當作毒性起始劑量。
但是我們最終關心的還是化學物質對於人的健康影響。要如何從動物實驗數據得到在人體內的毒性起始劑量呢？保守起見，動物實驗得到的毒性起始劑量還會再除以不確定性因子，又稱安全係數，才會得到在人體內的健康參考劑量（Reference dose, RfD）、每日可接受攝取量（Acceptable daily intake, ADI）或每日可耐受量（Tolerable daily intake, TDI）。這些安全係數通常用來解釋老鼠到人之間在代謝與毒性表現上的差異，以及人跟人之間的個體差異。此外，若動物實驗數據不完整 （如只有亞慢毒性資料或是LOAEL）或缺乏資料（如發育與生殖毒性資料），化學物質管理機構可能會添加額外的安全係數以得到在人體內的毒性起始劑量。也因此，不同的化學管理機構根據不同的安全係數考量，對同一個化學物質可能會得到不同的人體毒性起始劑量。例如，針對飲用水中的全氟辛酸，美國聯邦機構環境保護署將其管理濃度設為70 ppt，在加利福尼亞州則設為10 ppt [1]。根據最新的我國飲用水水質標準（截至西元2022年5月23日），我國目前尚未對飲用水中的全氟辛酸訂有管理標準。
那麼，在蔬果內的最大農藥容許殘留量（Maximum residue level, MRL）是如何制定的呢？由於人每天會吃各式各樣的蔬菜水果，而每種蔬果可能或多或少會有微量農藥殘留，因此須將某蔬果內的農藥殘留乘以國人對於該種蔬果的攝食量後，再將透過不同蔬果攝取到該農藥的量加總，最後方能得到農藥的總暴露量。在風險評估的概念下，這個總暴露量需要小於前述所得到的每日可接受攝取量。因此反過來說，若我們收集足夠的國人攝食量資訊與欲評估化學物質的每日可接受攝取量，即可以訂定在各種蔬菜水果內的最大農藥容許殘留量。最大農藥容許殘留量是一個行政執法的標準，同樣一個農藥在不同蔬果內，可能因為國人對其攝食量不同，而訂有不同的最大容許殘留量。例如，根據我國農藥殘留容許量標準，農藥達滅芬在半結球萵苣的容許殘留量訂為10 ppm，但在甘藷裡則訂為0.05 ppm，落差之大，主要的原因即來自於國人對於半結球萵苣與甘藷攝食量差異。
下一個問題回到了人身上，我們所欲評估的群體，針對這個化學物質，在環境中暴露到了多少量呢？化學物質可能在空氣、土壤、水等暴露基質間流佈，最後透過呼吸、攝食、與皮膚暴露途徑進入人體。倘若我們針對這個化學物質，系統性地評估並加總經由所有暴露途徑的暴露量，我們可以進而計算出人體內一生中每日平均暴露量（Lifetime average daily intake, LADD）。
最後也是最關鍵的問題---我們需不需要擔心這個化學物質呢？藉由比較受評估化學物質的一生中每日平均暴露量與每日可接受攝取量，我們可以決定是否需要採取行動以控制風險。若計算出的平均暴露量大於可接受攝取量，則我們需要採取行動以減少源頭的暴露，以降低風險；反之若暴露量低於可接受攝取量，則毋需多慮此化學物質對於身體健康的影響。
以上所述，即為美國國家科學院於西元1983年公布的化學品健康風險評估與管理架構，主要包括四個步驟：有害物質鑑定（Hazard identification）、劑量反應評估（Dose-response assessment）、暴露評估（Exposure assessment），與風險特性化（Risk characterization）。風險評估者所評估出來的結果可供政策決策者參考，以決定採取何種風險管理（Risk management）措施來減少或轉移風險，以及何種風險溝通（Risk communication）策略向社會大眾溝通化學物質的健康風險以及所採取風險管理措施。以科學為基礎支持的風險評估，不但可以協助化學管理決策，還可以作為群體健康的守門人！
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