Для оценки воздействия техногенного загрязнения окружающей среды на здоровье населения урбанизированных регионов целесообразно применение современных методик оценки экологического риска.
Практическая потребность анализа и управления экологическим риском закономерно проявилась в России на рубеже XX_XXI вв. как основа принятия эффективных решений и целевых программ по устойчивому эколого-экономическому развитию крупных градопромышленных агломераций и обеспечению экологической безопасности населения. Концепция риска основана на том, что наличие в окружающей среде потенциально опасных химических веществ и других вредных экологических факторов создает угрозу здоровью человека – степень реальной опасности. Ключевое звено в данной концепции – здоровье человека и его охрана от вредного воздействия (снижение уровня риска) на основе анализа, выявления и устранения факторов риска.
Риск для здоровья – вероятность развития угрозы жизни или здоровью человека либо угрозы жизни или здоровью будущих поколений, обусловленная воздействием факторов среды обитания.
|
|
Под факторами риска здоровью понимаются факторы, провоцирующие или увеличивающие риск развития определенных заболеваний. Применительно к неблагоприятному воздействию окружающей среды выделяют факторы среды обитания, к которым относят биологические (вирусные, бактериальные, паразитарные и иные), химические (загрязняющие вещества), физические (шум, вибрация, ультразвук, инфразвук, тепловые, ионизирующие, неионизирующие и иные излучения), социальные (питание, водоснабжение, условия быта, труда, отдыха) и иные факторы среды обитания, оказывающие воздействие на человека.
Оценка риска для здоровья – это процесс установления вероятности развития и степени выраженности неблагоприятных последствий для здоровья человека или здоровья будущих поколении, обусловленных воздействием факторов среды обитания.
В последние годы быстро развивается новое научное направление, базирующееся на теории риска для здоровья, связанного с химическим загрязнением окружающей среды. Оно получило развитие на базе совместных разработок Федерального центра гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана, Федерального Центра экологической политики России и Американского агентства по охране окружающей среды (U.S. ЕРА). Базируясь на этой методологии, возможно идентифицировать и количественно оценивать уровни риска, а также планировать меры по организации мониторинга окружающей среды и снижению риска в экологически неблагополучных районах.
Основные положения этой методологии оценки риска здоровью населения закреплены в руководстве Р 2.1 10.19-2004 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» (утверждено главным государственным санитарным врачом РФ 05.03.2004 г.).
|
|
В соответствии с данным «Руководством» процедуру оценки риска для здоровья населения, обусловленного воздействием химических загрязнителей среды обитания, можно подразделить на пять взаимосвязанных этапов.
1. Идентификация опасности: выявление потенциально вредных факторов, оценка связи между изучаемым фактором и нарушениями состояния здоровья человека, достаточности и надежности имеющихся данных об уровнях загрязнения различных объектов окружающей среды исследуемыми веществами; составление перечня приоритетных химических веществ, подлежащих последующей характеристике.
2. Оценка воздействия (экспозиции) химических веществ на человека: характеристика источников загрязнения, маршрутов движения загрязняющих веществ от источника к человеку, путей и точек воздействия; определение доз и концентраций, воздействовавших в прошлом, воздействующих в настоящем или тех, которые, возможно, будут воздействовать в будущем; установление уровней экспозиции для популяции в целом и ее отдельных субпопуляций, включая сверхчувствительные группы.
3. Оценка зависимости «доза-ответ»: выявление количественных связей между показателями состояния здоровья и уровнями экспозиции. Для этого, как правило, используются экспериментальные данные (токсикологический эксперимент, спланированное эпидемиолого-гигиеническое исследование и др.).
4. Характеристика риска: анализ всех полученных данных; расчет рисков для популяции и её отдельных подгрупп; сравнение рисков с допустимыми (приемлемыми) уровнями; сравнительная оценка и ранжирование различных рисков по степени их статистической, медико-биологической и социальной значимости; установление медицинских приоритетов и тех рисков, которые должны быть предотвращены или снижены до приемлемого уровня.
5. Управление риском: заключительный этап, связанный с мероприятиями по минимизации риска, которые осуществляются на основе выявленных приоритетов.
Все эффекты воздействия на организм человека с точки зрения ответной реакции экспонированного населения можно с некоторой долей условности разделить на две основные группы:
- канцерогенные;
- неканцерогенные (общетоксические).
Типичные графические модели «доза-ответ (эффект)» иллюстрирует рис. 4.1. По оси абсцисс (X) – доза (концентрация) воздействующего вредного фактора; по оси ординат (У) – эффект (ответный отклик, т.е. % заболевших или лиц, у которых проявился токсический эффект от общего числа экспонированных лиц).
Под канцерогеном понимают любой химический, физический или биологический агент, способный вызвать развитие рака (злокачественной опухоли), а под канцерогенным эффектом – возникновение злокачественных новообразований при воздействии факторов окружающей среды. Известно, что канцерогенные эффекты приближаются к прямой (линейной) зависимости (см. рис.4.1, А): чем выше доза, тем сильнее эффект (тяжелые металлы, бенз(а)пирен). Определенный порог есть всегда (в малых дозах и радиация безвредна), но для канцерогенов он довольно низок. Как правило, канцерогены вызывают также побочные неканцерогенные эффекты.
Неканцерогенный эффект характеризует возрастание вероятности развития заболеваний различной природы, за исключением канцерогенных, и в отличие от канцерогенного эффекта проявляется по типу порогового эффекта, когда после определенного уровня воздействия эффект становится достоверным (проявляется не менее, чем у 1/6 части популяции, т.е. у 16,7 % экспонированных лиц). Рост патологических реакций проявляется по экспоненциальному закону, графическая модель напоминает сигмоидальную кривую (рис.4.1, Б).
|
|
Рис. 4.1. Типичные модели «доза – эффект» (сплошная линия – зависимость возрастания числа токсических эффектов при увеличении воздействующей дозы вредного фактора)
SF – фактор канцерогенного потенциала (мг/(кг·сутки))-1 – мера дополнительного индивидуального канцерогенного риска или степень увеличения вероятности развития рака при воздействии канцерогена. Определяется как тангенс угла наклона зависимости «доза – эффект» в нижней «линейной» части экспериментальной кривой. Факторы наклона канцерогенного потенциала разработаны в экспериментальных исследованиях на животных на основе использования линейной многоступенчатой модели и с учетом статистической экстраполяции с высоких доз, где наблюдаются эффекты в лабораторных условиях, на малые дозы, реально встречающиеся в объектах окружающей среды, при которых эффект в эксперименте не выявляется. Фактор канцерогенного потенциала – табличная (справочная) величина, определяемая экспериментальным путем с последующим применением математических методов экстраполяции воздействия «высоких» доз на воздействие «низких».
RfD – референтная доза – это суточное воздействие химического вещества в течение всей жизни, которое не приводит к возникновению неприемлемого риска для здоровья (RfC -концентрация). Как и фактор канцерогенного потенциала – это справочные величины.
Бывают эффекты особого рода (эффекты оптимума), которые проявляются особым образом, например, когда существует оптимальная доза, любые отклонения от которой вредны и вызывают патологические реакции (примеры: микроэлементозы – болезни, связанные с балансом макро- и микроэлементов (недостаток фтора способствует развитию кариеса)). Эффекты оптимума отражают видовую толерантность к воздействующему вредному фактору и типичны для большинства эссенциальных веществ, присутствующих в организме в микродозах. Однако, в «Руководстве по оценке риска» такие эффекты не рассматриваются.
|
|
Токсические эффекты могут иметь латентный период (контакт с фосфорорганическими пестицидами может приводить к ограничению подвижности и параличу нижних конечностей через несколько месяцев после контакта; длительное вдыхание паров асбеста может приводить к развитию рака легких спустя 20_25 лет).
Вредные эффекты характеризуют по локализации: поражение ЦНС, желудочно-кишечного тракта, органов кроветворения, репродуктивной системы и т.д. Критические органы и системы – те органы (системы), которые наиболее чувствительны к действию наименьших из эффективных доз или концентраций химических веществ; причем, при одновременном поражении нескольких органов эффекты носят название «системные эффекты». Так, для воздействующих аэрогенным путем диоксида азота критическими будут органы дыхания, фенола – органы дыхания и глаза, толуола – ЦНС.
Таким образом, модели зависимости «доза – эффект» отражают основные количественные закономерности между воздействующей дозой и частотой вредных эффектов в экспонированной популяции.
Уровень реакции организма зависит от дозы. Чем выше доза, тем больший процент населения реагирует на химическое воздействие и тем тяжелее реакция. Для канцерогенных эффектов пороговые дозы не признаются, а эффекты имеют линейный характер. Неканцерогенный эффект проявляется только после достижения пороговых (референтных) доз, а достоверным эффект считается в случае, если он проявляется не менее, чем у 16,7 % части экспонированной популяции.
При оценке риска потенциальные дозы загрязняющих веществ, как правило, усредняются с учетом массы тела и времени воздействия. Такая доза носит название средней суточной дозы (ADD). При этом обычно принимается допущение, что в среднем суточное потребление атмосферного воздуха для взрослого человека составляет 20 м3/сутки, а потребление питьевой воды – 2 л.
В «Руководстве по оценке риска» приведен расчет среднесуточных доз при ингаляционном воздействии загрязняющих веществ, поступающих с атмосферным воздухом, проводится по формуле (4.1):
ADD= ((Ca·Tout·Vout)+(Ch · Tin·Vin))· EF·ED /(BW·AT· 365) (4.1)
При этом, как правило, принимаются стандартные значения показателей (факторов экспозиции), приведенные в табл. 4.2.
Пример: рассчитать среднесуточную дозу поступления в организм диоксида азота при ингаляционном воздействии с атмосферным воздухом для детского и взрослого населения, если его среднесуточная концентрация в атмосферном воздухе составляет 0,05 мг/м3, а в воздухе жилого помещения – 0,04 мг/м3.
С использованием стандартных значений показателей имеем:
- для взрослого населения:
ADD = ((0,05·8·1,4)+(0,04·16·0,63))·350·30/(70·30·365) = 0,013 мг/кг в сутки;
- для детского населения:
ADD = ((0,05·8·1,4)+(0,04·16·0,63))·350·6/(15·6·365) = 0,062 мг/кг в сутки.
В «Руководстве по оценке риска» приведены также стандартные формулы для расчета средней суточной дозы и стандартные значения факторов экспозиции:
- при пероральном поступлении химических веществ в организм с питьевой водой;
- при пероральном поступлении химических веществ в организм с продуктами питания (при использовании методов индивидуального потребления продуктов питания);
- при ингаляционном поступлении химических веществ, испаряющихся из питьевой воды;
- при накожной экспозиции водопроводной (питьевой) воды (поглощенная доза);
- при поступлении химических веществ для детей первого года жизни с грудным молоком и продуктами прикорма;
- при пероральном поступлении веществ из почвы (для детей дошкольного возраста);
- при ингаляционном воздействии химических веществ, попадающих в воздух из почвы;
- при накожной экспозиции почвы.
Таблица 4.2