健康風險評估：科學決策之基礎

前言：根據科學專業以預防有害化學物質對人的危害

在2020年，歷史應會紀載臺灣防疫成功，在許多國家仍為控制新冠肺炎(COVID-19)疫情疲於奔命的時候，臺灣民眾生活完全回歸正常，繁榮的景象也已如往昔，國民生產毛額(GDP)不僅為亞洲四小龍之首，也是國際上少數GDP正成長的經濟大國。這應該歸功於決策者能尊重專業，根據預防原則，在有限的人傳人資訊傳來時，立即果斷決策執行防疫措施，政策並時時隨著新的資訊做滾動式檢討，落實超前部署，決戰境外。
　　
但面對非傳染疾病，特別是與民眾健康息息相關的環境汙染、食品安全、與民生安全等相關的議題。汙染物或是有害化學物質不像是細菌或病毒，只要感染一次短時間內可能就會發病，危害人體健康的證據相當充分。但面對低濃度的有害化學物質，一般需要頻繁與長時間的接觸攝取才可能會造成健康危害，即使是診斷出疾病，卻很難建構因果關係。
　　為預防低濃度的有害物質威脅民眾健康，美國國家科學院在1983年，建構根據當時最佳科學資訊以制定政策的架構，稱為健康風險評估與管理架構。目的與預防新冠肺炎一樣，希望整合當時最佳的科學資訊以保護民眾，免於受環境、食品、與民生用品中有害物質的危害。當然政策需要隨著科學的進步做滾動式的檢討，以期能妥善維護社會大眾的健康。根據預防原則的有害物質管理決策模式已廣為國際社會接受，甚至進一步應用到各領域。例如投資理財、資訊安全、生態保育、防患恐怖攻擊、溫室效應與防災、能源風險等等。
　　
健康風險評估的定義為整合當時最佳的科學資訊，評估預測人群暴露一有害物質而可能造成未來健康危害的機率；雖號稱根據當時最佳的科學資訊，評估推論未來風險的過程仍常遇到資料不足或缺乏的困境。這個時候需要根據科學做一些合理的假設以順利完成評估，選用的科學資料與假設必然影響評估結果，因此需要揭露評估過程如何整合資訊與作什麼假設？並討論其對評估結果的影響。評估結果一般稱為風險，這些潛在影響風險的因素稱為不確定性(Uncertainties)。
　　
在我們社會，有些人認為科學不確定性就是風險，等科學資訊完整與釐清不確定性後，再來執行評估與制定政策才是上策。問題是等待完整的科學資訊將會遙遙無期，首當其衝受害的是社會大眾，或是造成國家社會的重大損失。以這次新冠肺炎為例，許多醫療水準很高與防疫能力很強的國家慘遭肆虐，其中一個原因在於未能根據有限的科學資訊，即時作決策採取嚴格防疫措施，造成社區傳染。
　　
本書的副標題為科學決策之基礎，目的要呈現健康風險評估在決策過程的重要性。希望根據當時最佳的科學資訊制定能妥善維護社會大眾與消費者健康的政策，這個以科學作基礎的決策流程又稱為風險分析，包含風險評估（在本書中常以風險評估代表健康風險評估）、風險溝通、與風險管理，是一完整的流程無法獨立個別執行。評估報告不僅作為風險管理者制定政策的重要依據，也是溝通者進行有效溝通的重要內容，但前提是要能執行專業的健康風險評估。所以撰寫本書的動機，是希望為國內修課的學生準備一本涵蓋完整風險評估觀念與內容的教科書，並將國際專業風險評估作為介紹給國內有志從事這個領域的工作者。
　　
從1983年的風險評估紅皮書，就楬櫫整合化學物質最佳的科學資訊與系統性的推理預測健康風險，結合風險管理以制定科學性政策的架構，特別強調維持科學完整性的重要性，因此建議風險評估單位應該獨立於決策行政單位之外。隨著科學的進步，化學物質的致病機制也逐漸被揭露，風險評估方法也順應最新科學資訊，不定時檢討改善，目的就是要降低不確定性以改善評估與政策的品質。因此本書就是根據下列影響健康風險評估的重要文獻撰寫而成，希望將國際現行的評估方法引進臺灣。主要參考美國國家科學院歷年發表風險評估紅皮書、藍皮書、與灰皮書，美國環保署歷年公告的風險評估規範，國際衛生組織下的國際化學安全計畫(International Program for Chemical Safety; IPCS)與國際癌症研究署(Internal Agency for Cancer Research; IARC)發表的文獻。這些資料常常成為聯合國與歐美各國的環保與食品管理單位引用參考以執行風險評估。
　　
本書在第一章介紹風險的基本觀念與限制，範圍相當廣泛橫跨多個領域；簡單介紹心理建構與社會風險理論、風險評估的四個主軸、討論健康風險評估的爭論性議題；第二章為因應鑑定有害物質的需要，簡易回顧毒理基本觀念與介紹常用的毒理料庫，對未修過毒理學者可能會有點挑戰；第三章與第四章主要參考美國環保署公告致癌、生殖和發育、與神經毒物風險評估規範，介紹致癌物質與非致癌物的鑑定與 IPCS 建構作用模式的論文。因這部分內容相當多，本書僅能就重點摘錄引用，建議對有害物質鑑定有興趣者閱讀原始的規範；第五章的劑量效應評估，基本內容應相當完整，對國內從事風險相關工作者可能比較陌生，尤其是根據作用模式決定接受有害物質是否有安全劑量的假設，這是2005 年後國際上新的評估方法，國內比較少注意到；第六章暴露評估則為國內學生與相關工作者最為熟悉的內容，主要是計算公式很簡單或是根據電腦模擬結果執行之，因此內容上會著重於基本暴露與劑量觀念，與模擬計算根據的假設與代表的意義，特別是模式模擬結果的不確定性；第七章風險特性化中的估算風險應該很容易了解，但是在定性不確定性分析，與構成優質風險評估報告書的因素，是比較新的內容，對讀者可能比較陌生，卻是制定政策與執行溝通需要理解的內容；第八章主要是將健康風險評估運用在食品安全，食品安全是比較新的議題，希望這章的內容有助於釐清食品安全的問題，對國內食品安全管理有幫助；最後一章是將風險評估應用於環境汙染物的評估，雖然主要是以臺灣環境影響評估中的健康風險評估技術規範為例作介紹，相關內容也可以應用在有害空氣汙染物、廢棄物燃燒設備、土壤地下水汙染、水汙染、與化學物質管理等，環境汙染物種類多與傳輸途徑複雜，建議針對假設與不確定性因素作表一一討論分析。
　　
決策者需要了解健康風險評估，風險管理不應侷限於管理風險高低而作決策，因風險高低受評估過程的所作的假設、情境與參數、與選用的模式等因素影響。也需要考慮非風險的相關因素，如技術可行性、政策可行性、甚至非技術層面的因素，如在美國聯邦政府需要根據風險評估結果執行成本效益分析，決策者制定政策時一定希望執行政策的效益遠高於總成本。因此風險管理者需要根據專業的風險評估報告，了解評估報告受到限制與不足之處，也就是決策不只是管理風險、也要管理整個系統的脆弱度。需要完整的掌握影響政策的要素，預期與預防可能的灰犀牛事件，同時藉由系統管理將黑天鵝事件發生機率降到最低。
　　
決策者為落實政策，在決策前應該執行風險溝通，執行風險溝通者一定要了解健康風險評估。國內許多推動風險溝通者，常常將風險溝通與風險評估視為互相獨立不相關的事件。風險溝通者應該思考為什麼需要進行溝通呢？為何溝通對象認為不安全，然而評估結果卻顯示安全呢？如果負責溝通者不了解評估結果的不確定性與限制，只是想盡辦法要讓溝通對象接受評估結果的安全性，但是溝通對象就是不信任評估結果才會提出質疑，兩者間沒有交集，當然很難看到溝通成效。其實在環境、食安、與民生安全議題的溝通，需要從了解溝通對象感到不安全的問題著手，這些問題常常就是風險評估中的不確定性，溝通的目的就是希望在溝通者與溝通對象間對這些不確定因素能夠有共識，又稱共識溝通。因此溝通者一定要了解健康風險評估的假設與限制，如果不根據評估結果溝通，無法理解溝通對象關心事項，就無法掌握溝通的重點而難收到溝通成效。
　　
風險分析由風險評估、風險溝通、與風險管理組成的決策流程，只有執行專業的健康風險評估，才能奠定有效率的溝通，制定高科學性的政策，以維護民眾健康的基石。專業的評估在民主社會中將扮演更重要的角色，因應決策民主化的需求，評估的過程需要透明公開，決策過程的每個流程漸漸需要民眾參與充分溝通。未來執行風險評估階段應該會加入民眾關切的事項，將會更有助於風險溝通。影響溝通成效的因素很多，其中最重要的因素則是獲得民眾的信任，代表一份風險評估內容與專業性能否為民眾信任？將決定風險溝通的難易程度。歐盟成立食品安全局(European Food Safety Authority; EFSA)，與日本成立食品安全委員會(Food Safety Commission; FSC)，都是為獨立執行風險評估與風險溝通的機構，很重要的目的是要執行專業的風險評估與維護科學的獨立性，以醞釀民眾信任的風險溝通環境。
　　
在臺灣常常面臨環境保護與經濟發展或食品安全與國際貿易決策的巨大挑戰，導致政策延宕耗費社會成本。臺灣應該學習歐盟與日本建立一套決策程序，以制定兼顧環保與經濟或食安與國貿的政策實為當務之急。首要條件就是健康風險評估結果的科學客觀與完整性能為朝野政黨與關切團體和民眾接受，才可能做到環保、食安、與民生安全決策過程的資訊透明公開與充分溝通。因此建議朝野一起努力建立一個獨立機構以執行科學客觀的健康風險評估，與進行風險溝通而不必擔心受政治的干擾，才可能解決臺灣正面臨的決策困境。
　　
本書主要介紹執行一份專業評估可能用到的基本知識、假設、與觀念、和評估結果可能含的不確定性，希望讀者能從本書學習到釐清一份風險評估報告的優缺點、科學資訊的限制、與可能改善之道。本書雖根據目前國際上執行健康風險評估常用的方法撰寫而成，因受限於時間、資源、與學識，未能完整介紹目前國際所使用的各種評估方法。正如美國國家科學院出版的藍皮書定義風險評估為一持續改善過程，國際風險相關的學術界與美國環保署都持續進行研究以改善現有評估方法，目的在於降低評估的不確定性，以提升政策決策品質。也建議對新的評估方法感興趣者，需要持續追蹤美國NRC、與環保署出版的書籍與規範。
　　
健康風險評估發展約已有40年的歷史，是個非常年輕的領域，雖有基本架構與評估方法，仍有許多待改善進步的空間。這對數理基礎比較好的臺灣年輕學子而言，只要能了解現行風險評估方法的觀念、假設、與不確定性，研究整合科學資訊的原則與軟體、開發降低不確定性的評估方法、和創新的利用統計與數學方法以降低不確定性等，在學術研究發展都應該會有相當好的機會。因此只要國人願意終身學習，走向國際風險學術社群，持續學習掌握國際發展的趨勢。不僅能協助國家制定科學性的公共政策，在學術上一定會有亮眼的表現，將有發光發熱的機會。

自序
在北卡蘿萊納大學教堂山分校(UNC-CH)攻讀環境工程與科學碩士學位時，因為修Stephen Rappaport教授（現為加州大學柏克萊分校退休教授）開的高級暴露評估課程，啟發作者對研究化學物質暴露對健康影響的興趣。這對曾有5年化學工業工作經歷的作者而言意義重大，能利用數學統計方法評估預測化學物質對健康危害的機率，以幫助維護長期在化工廠工作的同學與同事的健康安全。因此申請博士班時，就決定攻讀化學物質健康風險評估領域。沒想到在UNC-CH 環境工程與科學系數十位教授中，卻找不到適當的指導教授，只好休學變成學生眷屬，每天去學校圖書館看風險分析(Risk Analysis)期刊與風險相關的書籍。基於興趣，雖然家裡只靠著內人一份獎學金的收入，還是硬擠出400 塊美金，讓作者去買蒙地卡羅模擬軟體(Oracle Crystal Ball)，自學機率風險評估與人群藥物動力學。過了一學期，在作者內人的鼓勵下，去請教她的指導教授Dr. James A. Swenberg，為當時UNC-CH醫學院毒理學研究所所長，以從事化學致癌研究聞名國際的學者，在1992年曾接受中研院邀請來臺灣評估致癌研究計畫，他也對健康風險評估很感興趣。就這樣誤打誤撞進入毒理研究室，開始從事利用質譜儀分析最小的致癌化學分子環氧乙烷誘發的基因鹼基共價鍵結物(DNA adduct)的研究，只是心裡還是常常想著怎麼充實健康風險評估能力。在1996年，畢業的前一年，研究室在準備投稿美國毒理學會(Society of Toxicology; SOT) 1997年學術研討會的學生專業論文競賽時。James原本建議作者報名參加致癌研究專業競賽，作者主動向他建議讓作者參加健康風險評估專業競賽。那年他有一名學生獲得 SOT 致癌專業競賽第一名，同時第一次他有學生獲得 SOT 風險評估專業競賽論文獎第一名。

畢業後，同年8月回中國醫藥大學職業安全與衛生學系任教，感謝郭憲文教授將研究所健康風險評估課程讓作者接手，在準備教材時，就思考應該要有完整與平衡的教材內容。希望能涵蓋健康風險評估的四個主軸(Hazard Identification; Dose-response assessment; Exposure Assessment; and Risk Characterization)，前半段(Hazard Identification與Dose-response assessment)內容需要用到毒理觀念與知識，以整合毒理資訊，但對修課的學生而言比較困難。卻很難找到一本適用的英文教科書，更遑論中文教材了。

在準備教材的過程，發現對許多評估的觀念與假設不完全了解，實作還有許多地方有待學習。因此勤讀美國環保署公告的風險評估相關規範，與美國國家科學院出版的風險評估相關的專書。在2001 年，轉到國家衛生研究院後，有經費補助研究人員出國參加研討會，每年作者都選擇參加風險分析學會(Society for Risk Analysis; SRA)的年度學術會議，而且都提前一天抵達會場，便於自掏腰包參加SRA的繼續教育工作坊(Continuing education workshops)，一天8小時的課程至少要價350塊美金。也曾自花1,500美元，搭機前往美國學習劑量效應評估課程。教學相長，加上不斷自我充實，才學會如何整合當時的最佳科學資訊以完成專業的評估，同時比較完整的了解執行健康風險評估的意義。

為培養學生實際執行健康風險評估的能力，從2010年起，在臺大職業醫學與工業衛生研究所（目前改為環境與職業健康研究所）開健康風險評估實務課程；學生利用在健康風險評估課堂上學習到的方法，找一個國內的環保或食安議題進行評估。幾乎每位修課學生在完成期末報告後，都能投稿到SRA年度學術研討會發表，投稿學生都能獲SRA頒予 travel award。多篇期末報告也已發表於一流的國際環境與食品安全相關的學術期刊，這些成果也許可以驗證作者講授的課程內容應該是目前廣為國際風險評估學術界接受的評估方法。

但是每次上課時，心裡常常掛心著學生的學習成效，常常思考怎麼幫助同學提升學習效率？但因缺乏適當的教科書，補充材料內容又很多，美國環保署公告的評估規範常常超過100頁的文件。因此一直想寫一本教科書，以幫助學生提升學習成效，也可以作為國內修健康風險評估的學生與從事相關研究者參考。未料著手寫教科書實在比想像的困難許多，常因忙其他事情而遲遲未能動筆。一直到在立委任期快結束前，才下定 決心要完成這本書，就這樣從2020年2月1日歸建臺大後，正好也遇到疫情，因此除到學校上課、開會、與作研究外，回到家就幾乎足不出戶，每天熬夜常常寫到凌晨兩三點才就寢，真是夙夜匪懈，終於在9月中完成初稿。難怪公衛學院的先進們聽到作者正在寫教科書，他們對作者說現在寫教科書就像是做公益，將拿寫論文發表的時間與心力投入寫教科書好像不是很值得。為何要堅持完成這本書呢？健康風險評估是作者30年來學術生涯中最感興趣的研究主題，寫這本書能享受溫故知新的樂趣，也能將累積30年的知識與經驗文字化，讓後學者能根據這本書學習比較完整的評估內容，也許可以幫助國內奠定專業健康風險評估發展的基石。

然而本書能夠出版，首先要感謝新文京林世宗總經理願意出版本書，與新文京編輯黃小玲小姐的幫忙與鼓勵。也要感謝幫助作者將本書開始文字化的前助理賴研茜小姐，臺北醫學大學食品安全系蕭伊倫教授幫忙文字修改與作圖，前助理盧恩萱小姐與目前的助理許品誼小姐幫忙作圖與校正。感謝中國醫藥大學公衛系何文照教授幫忙校閱流行病學相關的初稿，臺大環職衛所鄭尊仁教授的鼓勵。感謝 Dr. Stephen Rappaport 的啟發，讓作者意外的走進研究健康風險評估一途。衷心的感激博士班指導教授Dr. James A. Swenberg，願意幫助一位來自臺灣的窮學生完成博士班學業，給作者機會主修毒理學而能對健康風險評估理論與實務作完整的探討。感謝臺灣大學公共衛生學院與前職業醫學與工業衛生研究所同事們讓作者有學習的機會，才能了解根據預防原則執行健康風險評估的意義。謝謝小女能諒解寫教科書時作者需要全心投入，感激內人從30年前起就縱容作者鑽研健康風險評估，可以不顧家裡經濟，只讓作者到法國餐廳打工洗碗一個月，奠定作者追求專業健康風險評估的基礎。最後這本書獻給在天上的父母，感謝他們當年辛勤做工，縮衣節食，供給作者求學與追求學術專業的機會。

最後因限於筆者拙於文字的表達，文學素養淺薄，加上倉促完成本書。如有文字、措辭、與專業內容的缺失或錯誤，全要歸咎作者的不足。
　
吳焜裕 謹識

前言：根據科學專業以預防有害化學物質對人的危害

在2020年，歷史應會紀載臺灣防疫成功，在許多國家仍為控制新冠肺炎(COVID-19)疫情疲於奔命的時候，臺灣民眾生活完全回歸正常，繁榮的景象也已如往昔，國民生產毛額(GDP)不僅為亞洲四小龍之首，也是國際上少數GDP正成長的經濟大國。這應該歸功於決策者能尊重專業，根據預防原則，在有限的人傳人資訊傳來時，立即果斷決策執行防疫措施，政策並時時隨著新的資訊做滾動式檢討，落實超前部署，決戰境外。
　　
但面對非傳染疾病，特別是與民眾健康息息相關的環境汙染、食品安全、與民生安...

Chapter 01 健康風險評估導論
1-1 健康風險評估的需求
1-2 風險的定義
1-3 健康風險評估簡介
1-4 健康風險評估的爭論議題
1-5 健康風險評估的未來發展趨勢
1-6 健康風險評估在國內的應用

Chapter 02 用於風險評估的毒理學資訊
2-1 前言
2-2 常用毒理試驗數據
2-3 不良效應的劑量效應關係簡介
2-4 化學物質的代謝
2-5 基因毒性與致癌性
2-6 常用的毒理資料庫

Chapter 03 鑑定致癌物質
3-1 前言
3-2 致癌風險評估發展歷史
3-3 利用流行病學數據鑑定致癌物
3-4 根據動物試驗數據鑑定致癌物質
3-5 建構作用模式
3-6 致癌物質的分類

Chapter 04 鑑定非致癌物
4-1 前言
4-2 利用人體研究結果鑑定化學物質對人的不良效應
4-3 根據動物實驗數據鑑定化學物質潛在對人的不良效應
4-4 根據MOA判斷在動物身上觀察到的不良效應與人體相關性
4-5 非致癌物質的分類

Chapter 05 劑量效應關係評估
5-1 前言
5-2 劑量效應關係評估簡介
5-3 傳統的非致癌性的劑量效應關係評估
5-4 致癌風險評估的劑量效應評估
5-5 基準劑量法簡介
5-6 利用基準劑量法估算致癌係數
5-7 利用基準劑量法估算安全劑量與其他應用
5-8 不同年齡層的加權
5-9 使用基準劑量軟體的簡介

Chapter 06 暴露評估
6-1 前言
6-2 暴露評估基本觀念
6-3 定量評估的方法
6-4 利用監測數據進行暴露評估
6-5 利用模式模擬執行暴露評估
6-6 暴露因子

Chapter 07 風險特性化
7-1 前言
7-2 簡易風險估算
7-3 機率風險評估
7-4 不確定性分析
7-5 構成一份優質健康風險評估報告書的要件

Chapter 08 食品安全評估
8-1 前言
8-2 推估食品中有害物質的安全攝取量
8-3 估算食品中有害物質最高殘留量
8-4 不同殘留量代表不同的意義
8-5 以三聚氰胺為例

Chapter 09 環境健康風險評估
9-1 前言
9-2 COPCs 的排放與洩漏評估
9-3 傳輸模擬與暴露評估
9-4 估算風險
9-5 風險的不確定性與限制

Chapter 01 健康風險評估導論
1-1 健康風險評估的需求
1-2 風險的定義
1-3 健康風險評估簡介
1-4 健康風險評估的爭論議題
1-5 健康風險評估的未來發展趨勢
1-6 健康風險評估在國內的應用

Chapter 02 用於風險評估的毒理學資訊
2-1 前言
2-2 常用毒理試驗數據
2-3 不良效應的劑量效應關係簡介
2-4 化學物質的代謝
2-5 基因毒性與致癌性
2-6 常用的毒理資料庫

Chapter 03 鑑定致癌物質
3-1 前言
3-2 致癌風險評估發展歷史
3-3 利用流行病學數據鑑定致癌物
3-4 根據動物試驗數據鑑定致癌物質
3-5 建構作用模式
3-6 致...