Оценка потенциального риска здоровью в системе гигиенического мониторинга при оценке качества окружающей среды

За 0-й уровень относительного риска (R = 0) были приняты эффекты действия химического вещества в концентрации, не превышающей ПДК с.с. Эффект воздействия концентрации, соответствующей порогу хронического действия при круглосуточной ингаляции, был принят равным 1/5. Воздействие концентрации на уровне ПДК р.з. (рабочей зоны) соответствовало эффекту, равному 2.5 условных единиц. Уровни воздействия, близкие к среднесмертельным концентрациям или американским аварийным нормативам для воздуха рабочей зоны (Immediately Dangerous to Life and Health Values - IDLH), соответствовали 1. Для стандартизации других параметров токсикометрии была использована построенная по вышеприведенным точкам зависимость "концентрация - условный риск (эффект)". 
При построении графиков в координатах: Ri - lg (Ci / ПДК с.с.) для наиболее приоритетных загрязнителей атмосферного воздуха, практически во всех случаях были получены линейные зависимости риска от логарифма отношения концентрации к ПДК.

При трактовке полученных величин  индекса риска пользуются следующей  ранговой шкалой.

Тяжесть эффектов	Ri
Смертельные эффекты	1.0 – 0.9
Тяжелые острые эффекты	0.8 – 0.6
Пороговые острые эффекты	0.6 - 0.5
Тяжелые хронические эффекты	0.5 – 0.2
Пороговые хронические эффекты	0.2 – 0.1
Реакции суперчувствительных подгрупп	0.1 – 0.3
Уровни минимального риска	0 – 0.05

 

• Расчет вероятности рефлекторных реакций (как правило, ощущение запаха и других органолептических эффектов) на основе использования отечественной нормативной базы предельного содержания вредных веществ в объектах окружающей среды.

Данный подход нормативно закреплен  в МР «Комплексная гигиеническая  оценка степени напряженности медико-экологической ситуации различных территорий, обусловленной загрязнением токсикантами среды обитания населения», Методические рекомендации, Утверждены Главным государственным санитарным врачом России Г.Г.Онищенко “30”июля 1997 г. №2510/5716-97-32. Применим при уровне загрязнения объекта среды обитания до 10 – 15 ПДК. В качестве эффекта оценивается не риск появления дополнительных случаев заболеваний, а вероятность рефлекторных реакций (ощущение раздражения, неприятного запах и пр.) или эффектов психологического дискомфорта,  что также расценивается факт как нарушения здоровья. В пользу этого суждения свидетельствует ряд соображений практического свойства. Так, с одной стороны, основной поток жалоб населения в органы госсанэпиднадзора вызывает такое изменение качества окружающей среды, которое фиксируется населением органами чувств. С другой стороны, вредные примеси и другие факторы, обладающие свойствами вызывать такие ощущения, нормируются с учетом этих  эффектов. При этом, как правило, в экспериментах используется беспороговая [8] модель интенсивности нарастания тех или иных эффектов при увеличении уровня воздействия, а норматив определяется как вероятностная величина.

Так, при нормировании допустимого  содержания вредных примесей, обладающих рефлекторным эффектом,  для атмосферного воздуха обосновывается ПДК м.р, служащая для предупреждения развития немедленных токсических эффектов. В соответствии с "Временными методическими указаниями.."[8], ПДК м.р определяется как      

ПДК _м.р  = EC.₁₆ / K_з     (12) 

где  EC.₁₆ - концентрация вещества, принятая в качестве пороговой при однократном воздействии и вызывающая токсический (рефлекторный, раздражающий и др.) эффект с вероятностью 16%;

K_з - коэффициент запаса, определяемый в соответствии с углом наклона графика зависимости "концентрация-эффект", который на логарифмически-пробитной сетке аппроксимируется прямой.

Значения К_з и tg угла наклона графика служат основанием для отнесения рассматриваемого вещества к одному из четырех классов опасности. В таблице 2.3.4.1. (цитируется по [8]) представлены величины указанных параметров в соответствии с классом опасности

Таблица 2.3.4.1

К_з, угол наклона графика зависимости "концентрация-эффект" (Ða) при отнесении веществ к различным классам опасности.

Класс опасности	Кз	Ða,градусы
1	5,0	от 71 и выше
2	4,0	от 62 и выше
3	2,3	от 43 и выше
4	1,5	до 43

 

Для математического описания зависимости "концентрация-эффект" применима  модель индивидуальных порогов (см. гл. 3.3.1), которая для удобства практического использования может быть разбита на две формулы [32]. Первая из них описывает эту зависимость в виде прямой при условии, что концентрация выражается в десятичных логарифмах, а вероятность неблагоприятного эффекта (риск) в "пробитах" (Prob), т.е. в виде нормально-вероятностной шкалы [13]. Соответствие "пробитов" и вероятности эффекта показано в таблице 2.3.4.2.

Таблица 2.3.4.2

Таблица нормально-вероятностного распределения

Prob	Risk	Prob	Risk
-3.0	0.001	0.1	0.540
-2.5	0.006	0.2	0.579
-2.0	0.023	0.3	0.618
-1.9	0.029	0.4	0.655
-1.8	0.036	0.5	0.692
-1.7	0.045	0.6	0.726
-1.6	0.055	0.7	0.758
-1.5	0.067	0.8	0.788
-1.4	0.081	0.9	0.816
-1.3	0.097	1.0	0.841
-1.2	0.115	1.1	0.864
-1.1	0.136	1.2	0.885
-1.0	0.157	1.3	0.903
-0.9	0.184	1.4	0.919
-0.8	0.212	1.5	0.933
-0.7	0.242	1.6	0.945
-0.6	0.274	1.7	0.955
-0.5	0.309	1.8	0.964
-0.4	0.345	1.9	0.971
-0.3	0.382	2.0	0.977
-0.2	0.421	2.5	0.994
-0.1	0.460	3.0	0.999
0.0	0.50

 

Как известно, математически график, аппроксимирующийся прямой, описывается уравнением общего вида: 

Y = a + b х X      (13)

Для конкретизации этого уравнения, применительно к нормативам атмосферного воздуха следует принять во внимание, что коэффициент b - это тангенс угла наклона графика зависимости "концентрация-эффект"[8], а коэффициент а - это логарифм концентрации с эффектом действия 0 % - ЕС.о, который соответственно может быть определен как

lg EC.₀ = (tg(a)*lg Kз) - 1   (14)

Несложные математические преобразования позволили автору настоящей статьи [32, 36] показать применимость следующих формул для прогнозирования риска возникновения рефлекторных эффектов при загрязнении  атмосферного воздуха:

1 класс  Prob = -9.15 + 11.66 * lg (С/ПДК _м.р)   (15)

2 класс  Prob = -5.51 + 7.49  * lg (С/ПДК _м.р)    (16)

3 класс  Prob = -2.35 + 3.73  * lg (С/ПДК _м.р)    (17)

4 класс  Prob = -1.41 + 2.33  * lg (С/ПДК _{м. р})    (18)

Пример. Требуется определить вероятность возникновения рефлекторных реакций при концентрации сероводорода в воздухе - 0.028 мг/м^з. Сероводород относится ко второму классу опасности, ПДК м.р. - 0.008 мг/м^з.

Prob = -5.51 + 7.49 x lg(0.028/0.008) = -1,435    (19)

Полученное значение Prob находится в пределах между -1.5  -- -1.4, что соответствует  вероятности 0,075. Таким образом, при обнаружении в воздухе сероводорода в концентрации 0,028 мг/м^з, 75 человек из 1000, находящихся в зоне воздействия, почувствуют запах, что и является целью оценки риска в данном случае.

Аналогичные подходы применимы  и  при оценке качества питьевой воды, в случае присутствия веществ, отнормированных по органолептическому воздействию. Влияние химических веществ на органолептические свойства воды может проявиться в изменении ее запаха, привкуса и окраски, а также в образовании поверхностной пленки или пены. Принципиальное значение имеет взгляд на перечисленные показатели не на как физические свойства, а именно как на органолептические [19]. Только то ощущение изменений органолептических свойств воды, которое воспринято человеком, может иметь значение и служить мерилом при решении вопросов регламентации содержания вещества в воде. Теоретической основой поиска пороговых концентраций по влиянию на запах и привкус воды является психофизический закон Вебера-Фехнера, согласно которому интенсивность ощущения в баллах пропорциональна логарифму концентрации вещества [17-20]. Согласно [17 и 18], переход от одного балла к другому, как правило, осуществляется при изменении концентрации веществ, определяющих запах или привкус, в 1.5 - 2.5 (в среднем 2) раза. С учетом изложенного выше, автором было обосновано следующее уравнение расчета риска развития неблагоприятных органолептических эффектов [32]:

Prob = -2 + 3.32*lg(Концентрация/норматив)    (20)

В ряде случаев, этот риск помогает оценить  потребность дополнительных ресурсах питьевой воды при "залповом" загрязнении источника примесями, придающими воде неприятный запах или привкус. Так, например, норматив фенола в питьевой воде составляет 0,001 мг/л, при кратковременном увеличении его концентрации до 0,003 мг/л, риск появления запаха составляет :

Prob = -2 + 3.32 x lg(0.003/0.001) = -0,416, что соответствует риску 0,34

Таким образом, при  таком загрязнении  питьевой воды примерно 34% населения  будут воспринимать эту воду как неблагоприятной по органолептическим свойствам и в первую очередь нуждаться в альтернативных источниках. По мере снижения концентрации фенола доля населения, нуждающегося в этой воде, будет снижаться, что позволяет оптимальным образом спланировать мероприятия по купированию экологического неблагополучия.

В основу оценки риска возникновения  эффектов немедленного действия от физических факторов (шума и пр.) следует так же ориентироваться на вероятность возникновения неспецифических эффектов и жалоб населения. В случае оценки шума здесь применимо следующее уравнение [32]:

Prob = -6.5027 + 0.0889 * Lэкв.      (21)

• Вероятностная (беспороговая) модель неканцерогенного риска при хроническом воздействии на основе использования отечественной нормативной базы предельного содержания вредных веществ в объектах окружающей среды.

Данный подход также нормативно закреплен в МР «Комплексная гигиеническая  оценка степени напряженности медико-экологической  ситуации различных территорий, обусловленной загрязнением токсикантами среды обитания населения», Методические рекомендации, Утверждены Главным государственным санитарным врачом России Г.Г.Онищенко “30”июля 1997 г. №2510/5716-97-32. Применим при уровне загрязнения объекта среды обитания до 10 – 15 ПДК. Для расчета эффектов, связанных с длительным (хроническим) воздействием веществ, загрязняющих воздух, воду и пр., используется информация об их осредненных (как минимум за год) концентрациях.

Так, в случае экспериментального обосновании нормативов предельного  содержания вредных примесей в атмосферном воздухе, питьевой воде и пр. по эффекту хронического воздействия математическая обработка результатов, как правило, строится по принципу определения зависимости "концентрация-время-эффект" [8,9,17,18]. Как уже указывалось выше, для практического использования этой модели при фиксированном времени воздействия (в случае хронического воздействия это средняя продолжительность жизни человека) применяют упрощенные формулы:

Risk = 1-exp(-UR x C)       (22)

где

Risk - риск возникновения неблагоприятного эффекта, определяемый как вероятность возникновения этого эффекта при заданных условиях;

C - реальная концентрация (или доза) вещества, оказывающая воздействие за заданное время;

UR - единица риска, определяемая как фактор пропорции роста риска в зависимости от величины действующей концентрации (дозы).

Попробуем преобразовать эту формулу  для целей расчета риска неспецифической  хронической интоксикации (неканцерогенного риска), основываясь на информации о  величине осредненной концентрации. Первой отправной точкой будет служить допущение, что при С=0, Risk = 0. Второй отправной точкой будет служить информация, что пороговая концентрация примеси (C.lim) связана с нормативом (ПДК) через коэффициент запаса (Кз).

C.lim = ПДК х Кз       (23)

Величина коэффициента запаса при  нормировании примесей в питьевой воде составляет, как правило, 10. В ряде случаев может быть меньше (например, свинец - 3) или больше (ряд канцерогенов, пестицидов до 100). При нормировании примесей атмосферного воздуха предлагается [8] принимать значения коэффициентов в зависимости от класса опасности - для веществ 1 класса опасности на уровне (как минимум) 7.5; 2 класса - 6; 3 класса 4.5 и 4 класса - 3.

Пороговой концентрацией считается  такая минимальная концентрация, при которой в условиях эксперимента в опытной группе были выявлены достоверные отклонения тех или иных показателей, характеризующих состояние организма, от аналогичных в контрольной группе. Вполне вероятно, что при больших концентрациях эти различия могут исчезнуть, а при еще больших - появиться вновь. По мнению многих авторов, это является проявлением адаптационных процессов, и также должно расцениваться как различные фазы интоксикации. В собственных исследованиях автора, а также в работах других авторов [8,9,13,14,29] было показано, что первые достоверные изменения показателей, характеризующих состояние организма, возникают тогда, когда они затрагивают примерно16% испытуемых. Иначе говоря, при хроническом воздействии примеси на уровне пороговой концентрации (дозы) риск проявления неспецифических токсических эффектов составляет 16% (или 0.16, если его выражать в долях единицы). Таким образом, уравнение расчета риска принимает вид:

Risk = 1 - exp (ln(1-0.16) x C / (ПДК*Кз)) или     (24)

Risk = 1 - exp (ln(0.84) x C / (ПДК*Кз))     (25)

Применительно к атмосферному воздуху ряд авторов [9,10] предлагает учитывать особенности кумулятивного действия примесей, вводя дополнительный коэффициент b, позволяющий оценивать изоэффективные эффекты примесей различных классов опасности: