Определение экспозиции и риска при воздействии на человека загрязняющих веществ

Классификация производственных вредных веществ по степени опасности

Вредные вещества

Определение риска при воздействии вредных веществ

Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий предусматриваются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

ПДК в воздухе рабочей зоны – концентрации, которые при ежедневной работе в течение 8 ч. в течение всего рабочего стажа не могут вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

ПДК среднесуточная – это такая концентрация вещества в воздухе населённого пункта, которая не оказывает на человека прямого или косвенного действия в условиях неопределённо долгого круглосуточного вдыхания.

ПДК максимальная разовая – это такая концентрация, которая не вызывает рефлекторных реакций в организме человека.

Ухудшение здоровья человека, причиной которого является низкое качество воздуха помещений, может проявиться появлением большого набора острых и хронических симптомов и в форме множества специфических заболеваний (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Симптомы и заболевания, связанные с качеством воздуха помещений.

Всего нормируется более 1500 наименований вредных веществ.

По степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на 4 класса опасности:

I класс – чрезвычайно опасные;

II класс – высоко опасные;

III класс – умеренно опасные;

IV класс – мало опасные.

В соответствии с ГОСТом 12.1.007-76 (1999) «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» класс опасности вредного вещества устанавливается по 7 показателям (таблица 1.2). Отнесение вредного вещества к классу опасности производят по показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасности.

Таблица 1.2

Показатель	Класс опасности
I	II	III	IV
ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3	Менее 0,1	0,1…1,0	1,1…10,0	Более 10
Средняя смертельная доза при введении в желудок LDЖ50, мг/кг	Менее 15	15…150	151…5000	Более 5000
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу LDК50, мг/кг	Менее 100	100…500	501…2500	Более 2500
Средняя смертельная концентрация в воздухе LС50, мг/м3	Менее 500	500…5000	5001…50000	Более 50000
Зона острого действия ZAC	Менее 6	6…18	18,1…54	Более 54
Зона хронического действия ZCH	Более 10	10…5	4,9…2,5	Менее 2,5
Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО)	Более 300	300…30	29…3	Менее 3

Средняя смертельная доза при введении в желудок - доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок.

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу - доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном нанесении на кожу.

Средняя смертельная концентрация в воздухе - концентрация вещества, вызывающая гибель 50% животных при двух-четырехчасовом ингаляционном воздействии.

Зона острого действия - отношение средней смертельной концентрации вредного вещества к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций (С_ПРИСП) (количественная характеристика опасности острого действия вещества).

(1.2)

Зона хронического действия - отношение минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций, к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей вредное действие в хроническом эксперименте по 4 ч, пять раз в неделю на протяжении не менее четырех месяцев (С_ХРОН). Используется для характеристики опасности вещества при хроническом воздействии, для характеристики кумулятивных свойств.

(1.3)

Коэффициент возможности ингаляционного отравления - отношение максимально достижимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20 °С к средней смертельной концентрации вещества для мышей.

Токсическими или ядовитыми называются вещества, отрицательно воздействующие на организм человека и вызывающие нарушение процессов нормальной жизнедеятельности.

Различают острые и хронические отравления.

Острые отравления – это следствие кратковременного воздействия ядовитых веществ, поступающих в организм в значительном количестве.

Острые отравления вызывают некоторые промышленные яды: синильная кислота, сероуглерод. Острые отравления расследуются и учитываются как несчастные случаи.

Для производственных условий в случае несоблюдения правил безопасности более характерными являются хронические отравления. Эти отравления развиваются в результате постепенного, продолжительного воздействия токсических веществ, поступающих в организм малыми дозами, и отличаются большой стойкостью симптомов отравления.

По характеру токсичности различают 4 группы ядов:

- едкие, разрушающие кожный покров и слизистые оболочки (H₂SO₄, HCl, CrO₃);

- разрушающие органы дыхания (SiO₂, SO₂, NH₃);

- действующие на кровь (CO);

- действующие на нервную систему (спирты, эфиры, сероводород, углеводороды).

Согласно руководству Р 2.1.10.1920-04 выделяют канцерогенный и неканцерогенный риски. Рассмотрим для начала определение величины канцерогенного риска.

R = LADD(I) × SF, (1.4)

где R – канцерогенный риск, LADD - среднесуточная доза в течение жизни или экспозиция (I), SF - фактор наклона или фактор канцерогенного потенциала, (мг/(кг×день))^-1 (SF^O пероральный или SF^I ингаляционный).

В общем виде величина экспозии (I [мг/кг массы тела в день]) может быть определена по следующей формуле:

, (1.5)

где: C - концентрация химического вещества; средняя концентрация, воздействующая в период экспозиции (например, мг/л воды);

CR - величина контакта; количество загрязненной среды, контактирующее с телом человека в единицу времени или за один случай воздействия (например, л/день);

EF - частота воздействий, число дней/год;

ED - продолжительность воздействия, число лет;

BW - масса тела: средняя масса тела в период экспозиции, кг;

AT - время осреднения; период осреднения экспозиции, число дней.

Для каждого пути поступления в руководстве Р 2.1.10.1920-04 разработаны частные формулы для определения величины экспозиции и приведены значения справочных величин.

Так при оценке канцерогенного риска заболеваемости работников для определения величины экспозиции может быть использована следующая формула:

, (1.6)

где С - осредненная концентрация за оцениваемый период, мг/м³.

Т_возд - период воздействия на протяжении рабочего стажа, в годах.

Т_год - период воздействия на протяжении рабочего года, в сутках.

Т_смена - период воздействия на протяжении рабочей смены, в часах.

70 - средняя продолжительность жизни человека, годы (под Т_возд).

70 – средняя масса тела человека, кг

365 - число дней в году; 24 - продолжительность суток в часах.

V – средний объем вдыхаемого за сутки м³ (в среднем 22 м³).

Продолжительность смены зависит от условий труда и профессии, в нормальных условиях труда при пятидневной рабочей неделе продолжительность смены составляет 8 часов. В соответствии с ТК РФ и Постановлением правительства РФ от 20.11.2008 №870 «Об установлении сокращённой продолжительности рабочего времени, ежегодного дополнительного оплачиваемого отпуска, повышенной оплаты труда работникам, занятым на тяжёлых работах, работах с вредными и (или) опасными и иными особыми условиями труда» продолжительность рабочей недели для работающих во вредных и опасных условиях труда не должна превышать 36 часов.

Для характеристики риска развития неканцерогенных эффектов согласно Р 2.1.10.1920-04 проводится расчёт коэффициента опасности (HQ), который сравнивает фактический уровень экспозиции с безопасными уровнями воздействия

, (1.7)

где AD - средняя доза, мг/кг; RfD - референтная (безопасная) доза, мг/кг.

При определении коэффициента опасности средняя и референтная доза могут быть заменены на на фактическую (С0) и предельно допустимую (ПДК) концентрации:

, (1.8)

Если рассчитанный коэффициент опасности (HQ) вещества не превышает единицу (фактический уровень экспозиции не превышает безопасный), то вероятность развития у человека вредных эффектов при ежедневном поступлении вещества в течение жизни несущественна и такое воздействие характеризуется как допустимое.

Однако, данная величина позволяет только сказать превышает ли фактическое значение норму или нет, то есть возможно или невозможно развитие того или иного заболевания. Таким образом, эта величина не позволяет определить конкретную величину риска. Поэтому для определения величины неканцерогенного риска российским учёным Мельцером А.В. была предложена модель индивидуальных порогов действия, которая представляет собой нормально-вероятностное распределение частоты эффектов.

, (1.9)

где π – число пи (3.14…); е – основание натурального логарифма, D – воздействующая доза, t – доверительный коэффициент, a и b – эмпирические коэффициенты.

Верхний предел интегрирования (Prob) в этом случае предлагается определять по формуле:

, (1.10)

где C – концентрация вещества, мг/м³ (для воздуха) или мг/л (для воды); ПДК – предельно допустимая концентрация для соответствующей среды; Т – время воздействия или рабочий стаж в годах.

Данная формула позволяет рассчитывать накапливаемый с годами риск для здоровья и выявлять, через какое количество времени величина риска станет значимой.

Значение верхнего предела интегрирования зависит от загрязняющих веществ:

а) вещества с остро направленным механизмом действия

Prob=-2.1+2.1*lg(C/ПДКр.з)*lg(T) (1.11)

б) аэрозоли преимущественно фиброгенного действия

Prob=-2.0+1.55*lg(C/ПДКр.з)*lg(T) (1.12)

в) металлы, оксиды металлов

Prob = -2.1 + 1.2*lg(C/ПДКр.з)*lg(T) (1.13)

г) общее уравнение

Prob = -2.2 + 1.6*lg(C/ПДКр.з)*lg(T), (1.14)

где С – концентрация вещества; ПДКр.з – норматив; Т – рабочий стаж в годах.

При определении неканцерогенного риска следует учитывать, что вероятность возникновения и развития заболеваний существует только при превышении фактической концентрации над предельно допустимой. Кроме того, данная формула не позволяет определить неканцерогенный риск при стаже работы 1 год.

Сложностью при оценке риска является отсутствие строго установленных допустимых величин риска. Основываясь на концепции пороговости для оценки неканцерогенных эффектов принято, что уровни риска,при которых вероятность развития неблагоприятных эффектов оценивается более 16-25% при нормально-вероятностном распределении, принимаются значимыми. В ряде стран при оценке канцерогенного риска приемлемой считается величина на уровне от 10^-4 до 10^-6. В России величина приемлемого риска для населения составляет 10^-5-10^-6.

Популяционный риск (PR) определяется как произведение индивидуального риска (R или Risk) на численность популяции (POP)

PR=R(Risk)*POP. (1.15)

На человека одновременно могут воздействовать несколько разных факторов, в этом случае суммарный риск определяется по правилу умножения вероятностей:

Risk_сум = 1 – (1–Risk₁) · (1–Risk₂) · (1–Risk₃) ·... · (1–Risk_n), (1.16)

где Risk_сум – риск комбинированного действия примесей; Risk₁ - Risk_n – риск действия каждого отдельного вредного вещества.