Оценка риска воздействия факторов окружающей среды на здоровье человека

15.1. Общие представления

Загрязнение окружающей среды - фактор опасности для здоровья человека. На это могут указывать данные эпи­демиологических исследований, медицинской статистики, свидетельствующие о тенденции роста заболеваемости на загрязненных территориях. Это подтверждают данные спе­циальных научных исследований, направленных на количе­ственное определение связи между загрязнением окружа­ющей среды и его влиянием на организм человека. Количе­ственной мерой отрицательного воздействия неблагоприят­ных факторов на организм человека может служить расчет рисков появления той или иной патологии.

Методология оценки риска воздействия факторов окру­жающей среды на здоровье человека - новое, относительно молодое, интенсивно развиваемое во всем мире междисцип­линарное научное направление. Это связано с тем, что проб­лема загрязнения окружающей среды в настоящее время — одна из важнейших медико-экологических проблем.

Длительное наблюдение и анализ факторов среды обита­ния человека и его здоровья в рамках единого информаци­онного пространства, как это осуществляется в системе со­циально-гигиенического мониторинга, способны создать ос­нову для использования результатов этого вида работ и для решения перспективных задач.

В современных условиях специалисту-медику необходи­мо отвечать на сложные вопросы, что требует дальнейшего развития концепции риска. Так, система оценки риска для здоровья должна органично вливаться в систему общего управления и принятия решений в административной прак­тике, риск должен измеряться, иметь стоимость, быть поня­тен по смыслу чиновникам и общественности, позволять проводить сравнения и, следовательно, выбор решений и нормирование.

Рекомендации ВОЗ (1978) определяют риск как «ожида­емую частоту нежелательных эффектов, возникающих от воздействия загрязнителя». Американское Агентство охра­ны окружающей среды (ЕРА 118) характеризует риск как «вероятность повреждения, заболевания или смерти при определенных обстоятельствах».

15.2. Методология оценки риска

Оценка риска включает несколько последовательных ста­дий: идентификацию опасности, оценку воздействия, опре­деление дозовой зависимости эффекта и, наконец, расчет конкретного риска. При этом необходимо ответить на не­сколько вопросов.

• Идентификация опасности. (Является ли воздействие токсичным?)

Действие ксенобиотика сопряжено с неблагоприятным эффектом. Под ним понимаются любые изменения на био­химическом, физиологическом, анатомическом, патологи­ческом и/или поведенческом уровнях, которые приводят к функциональным изменениям и способны воздействовать на деятельность всего организма, изменять или извращать его ответную реакцию.

Идентификация опасности подразумевает, прежде всего, учет тех факторов, которые способны оказать неблагоприят­ное воздействие на здоровье человека. Применительно к практической деятельности этот этап работы включает ана­лиз экологической обстановки, учет и регистрацию хими­ческих веществ, используемых в промышленных и других целях. На этом же этапе возможно проведение выборочных скрининговых исследований окружающей среды с целью выявления тех «опасностей», которые могут иметь место и ранее не учтены. Здесь привлекаются данные фундамен­тальных исследований о неблагоприятном действии тех или иных факторов. Важно заметить, что на рассматриваемом этапе процедуры оценки риска анализ ведется на качествен­ном уровне.

Необходимо помнить, что действие ксенобиотиков под­разделяется на системное и контактное. Примером систем­ного действия может быть гепатотоксическое, нейротокси-ческое, эмбриотоксическое действие, повреждение почек, нарушение репродуктивной системы, возникновение рака; контактное — выражается действием на кожу.

Воздействия подразделяются на острые (когда одно или несколько воздействий повторяются в течение нескольких дней), субхронические (повторяющиеся в течение 14—90 дней) и хронические (действие ксенобиотиков осуществля­ется в течение года или на протяжении всей жизни).

• Оценка воздействия. (На кого направлено токсическое воздействие, какова его частота и продолжительность?)

Необходимо получить информацию о том, с какими ре­альными дозовыми нагрузками сталкиваются те или иные группы населения. Источниками такой информации слу­жат, во-первых, данные лабораторного мониторинга, во-вто­рых, результаты расчетов. Лабораторные измерения, выпол­ненные в соответствии с действующими нормативными до­кументами в режиме мониторинга, могут дать объективную информацию о состоянии окружающей среды. Однако эти данные охватывают лишь часть тех примесей, которые действительно присутствуют в том или ином оцениваемом объекте и привязаны к конкретному месту наблюдения, что при недостаточном их числе затрудняет достоверную интер­поляцию. Кроме того, эти исследования представляют лишь интегральную оценку без точного выхода на конкретный ис­точник. Идентификацию последнего необходимо выпол­нять, ориентируясь на экспертные подходы, и достовер­ность результатов таких работ во многом определяется ква­лификацией эксперта. Расчетные методы позволяют по­строить полноценную модель загрязнения объекта окружа­ющей среды с возможностью ее оценки в любой точке изу­чаемого пространства. Вместе с тем точность расчетов зави­сит от двух основных аспектов: качества исходной инфор­мации и точности выбранной модели.

На этой стадии определяют фактические уровни экспо­зиции и поглощения ядовитого вещества в данной совокуп­ности индивидуумов.

Наиболее важные шаги при оценке экспозиции следую­щие: определение концентраций загрязняющего вещества; времени, частоты, продолжительности и маршрутов воздей­ствия; идентификация той среды, которая переносит загряз­няющее вещество и др.

Более конкретно, экспозиция — контакт организма с хи­мическим, физическим или биологическим агентом. Вели­чина экспозиции определяется как измеренное или рассчи­танное количество ксенобиотика в конкретном объекте ок­ружающей среды, находящееся в соприкосновении с так на­зываемыми пограничными органами человека (дыхатель­ные пути, пищеварительный тракт, кожа, слизистые) в тече­ние какого-либо точно установленного времени. Экспози­ция может быть выражена как величина воздействия — мас­са вещества, отнесенная к единице времени (например, мг/день), или как поглощенная доза, т.е. количество ксено­биотика на единицу массы тела (мг/кг).

Следовательно, поглощенная доза (ПД) должна рассчи­тываться как:

ККПостПродЧаст

^{ПД =} м

М

где КК — концентрация ксенобиотика; Пост — количество поступающего вещества; Прод — продолжительность воз­действия; Част — частота воздействия; М — масса тела.

В упрощенном виде этот показатель вычисляют по следу­ющей формуле:

КК-у(т, V)

^{ПД =} м

М

где КК — концентрация ксенобиотика; v, т, V— количество потребляемой воды, продукта, вдыхаемого воздуха; М— мас­са тела.

Поглощенная доза для детей будет выше, чем для взрос­лых при всех равных условиях из-за различий в массе тела.

В указанном случае говорится о так называемой средне­суточной поглощенной дозе — ССПД (англ. ААОЭ — Ауега§е АазогЬеа Т>2л\у Эозе).

При хроническом воздействии поглощение на разных этапах жизни человека будет отличаться. В этом случае не­обходимо выделить определенные промежутки времени, на которые делится весь жизненный цикл человека. Соответ­ственно существующим взглядам продолжительность жиз­ни делят на пять периодов: младенческий (1 год), детский (1—6 лет), детский (7—12 лет), подростковый (13—18 лет) и взрослый (19—70 лет). В этом случае рассчитывают средне­суточную дозу за жизнь — ССДЖ (англ. ЬАОО — ЫГеите Ауега&е ОаПу Оояе), которая будет выражаться следующей зависимостью:

ССДЖ= (1/70 • ССЩи^ц.) + (5/70 ССПД,_₆) + + (6/70 • ССПД₇_₁₂) + (6/70 • ССПД₁₃_₁₈) + (52/70 • ССПД₁₉_₇₀).

Часто сама по себе среднесуточная поглощенная доза для взрослого используется вместо ССДЖ, так как зрелая часть возраста превалирует во всей продолжительности жизни.

Оценка воздействия базируется на прямых и непрямых (косвенных) методах исследования, включающих непосред­ственное измерение образцов проб в разных средах, персо­нальный мониторинг загрязнителей в зоне дыхания, исполь­зование биологических маркеров, опросников, суточных дневников и математическое моделирование. Оценка воз­действия наравне с токсикологическими исследованиями является определяющей при установлении риска для здо­ровья и зависимостей воздействие—ответ.

Оценка экспозиции может рассматривать прошлые, на­стоящие и будущие воздействия с различными параметрами для каждой фазы, т.е. анализ суммации биологических эф­фектов для прошлых воздействий, измерение настоящих и моделирование будущих воздействий.

В целом оценка воздействия включает три основных под-этапа.

Первый подэтап — характеристика окружающей обста­новки, которая предусматривает анализ основных физиче­ских параметров исследуемой области (климат, гидрогеоло­гические условия, растительность, тип почвы и др.) и харак­теристику популяций, потенциально подверженных воздей­ствию (места проживания, виды деятельности, демографи­ческий состав, расположение жилых районов относительно исследуемого вредного участка, существующее зонирова­ние территории и т.д.).

Второй подэтап — идентификация маршрутов воздей­ствия и потенциальных путей распространения. Маршрут воздействия — путь химического вещества от источника до экспонируемого организма. Описывается уникальный меха­низм, посредством которого индивидуум или популяция подвергаются воздействию химического вещества, точка воздействия и путь поступления. Если точка воздействия от­далена от источника, то маршрут воздействия включает в се­бя также транспортную (в случае межсредовых переходов) и воздействующую среды. На этом этапе оценки экспозиции выявляются те пути, посредством которых выделенные по­пуляции могут подвергаться воздействию. Каждый путь ха­рактеризует механизм воздействия исследуемых факторов, связанных с определенными источниками загрязнения окружающей среды, на население. Оценка маршрута воз­действия включает характеристику: источников загрязне­ния, выбросов и сбросов химических веществ, мест их на­хождения; вероятной судьбы химических соединений в окружающей среде (распределение, транспорт, межсредовые переходы); мест проживания и видов деятельности экспони­руемых популяций. Для каждого маршрута воздействия оп­ределяются точки воздействия (точки потенциального кон­такта человека с химическими веществами) и пути поступ­ления (например, ингаляционный, пероральный, через кожу).

Таким образом, составными частями полного маршрута воздействия являются:

• источник и механизм выброса химического вещества в окружающую среду;

• среда распространения химического вещества (напри­мер, воздух, грунтовые воды);

• место потенциального контакта человека с загрязнен­ной окружающей средой (точка воздействия);

• контакт человека с химическим веществом при потреб­лении воды, продуктов питания, дыхании и через кожные покровы.

Третий подэтап - количественная характеристика экспо­зиции предусматривает установление и оценку величины, частоты и продолжительности воздействий для каждого анализируемого пути, идентифицированного на втором под-этапе. Часто этот подэтап состоит из двух стадий: оценки воздействующих концентраций и расчета поступления.

Оценка воздействующих концентраций включает опре­деление концентраций химических веществ, воздействую­щих на человека в течение периода экспозиции. Концентра­ция - это содержание конкретного загрязнителя в конкрет­ной среде (например, воздушной) в единице ее объема (на­пример, мкг/м³) в определенный промежуток времени. Все замеры концентраций прямо или косвенно связаны с вре­менным интервалом.

С учетом установленной дозы на следующем этапе оцен­ки риска анализируется зависимость доза-эффект, связыва­ющая величину воздействующей дозы токсичного вещества с вероятностью появления негативных последствий для здо­ровья человека.

• Дозовая зависимость. (Насколько токсично воздей­ствие?)

Дозозависимая реакция организма обычно определяется экспериментально на уровне достаточно высоких, явно действующих доз, а оценка действия реального уровня за­грязнения осуществляется методом экстраполяции. По мне­нию ряда авторов, задача описания всего многообразия и сложности процессов, протекающих в организме, может быть решена на основе фундаментальных закономерностей, которым подчиняются биологические системы. Из-за огра­ниченности существующих к настоящему времени знаний о механизме процессов, протекающих в организме, а также сложности математического аппарата, применяемого для описания токсических эффектов, получить точное и в то же время достаточно простое математическое выражение, ко­торое связывает величину эффекта с уровнем и продолжи­тельностью воздействия (зависимость доза-время-эффект), можно лишь в рамках определенных ограничений — как по механизму, так и по экспериментальным условиям. Обще­принятыми являются две модели, описывающие зависи­мость в координатах доза — эффект.

Пороговая модель для неканцерогенных веществ предпола­гает наличие порога, ниже которого изучаемый фактор практически не действует. На рис. 15.1 показана зависи­мость в координатах доза-эффект для общетоксического воздействия. В ней представлены данные для некоего (гипо­тетического) ксенобиотика относительно его гепатотокси-ческого, эмбриотоксического и летального действий. Из ри­сунка видно, что первым, наиболее выраженным эффектом является воздействие на печень, которое реализуется уже при дозе 30 мг на 1 кг массы. При дозе 57 мг на 1 кг массы выражены все три эффекта. \^>_ьо для животных составляет 87 мг на 1 кг массы. При дозе 15 мг/кг эффект не наблюда­ется и эта величина носит название максимальная недейству­ющая доза (МНД) (англ. ТЧОЕЬ - N0 ОЬзегуей еггес18 Ьеуе1).

В некоторых исследованиях бывает весьма затруднительно определить данную величину, т.е. МНД. В этом случае поль­зуются другим параметром — минимальная действующая до­за (МДД) (англ. ЬОЕЬ - Ьо^ез! ОЪзегуеа Ейес1з Ьеуе1). МНД в этом случае рассчитывают путем деления МДД на коэффициент запаса (Кд), равный 10.

Полученные экспериментальные результаты на лабора­торных животных экстраполируют на человека с учетом то­го, что человек приблизительно в 10 раз более чувствитель­ный организм. Это еще один коэффициент запаса. В целом суммарный коэффициент запаса не превышает 100.

В свою очередь, разделив МНД на коэффициент запаса (Кз), получают значение так называемой референтной дозы (КТО):

ЯГО = МНД / Кз.

Беспороговая зависимость для веществ с канцерогенной ак­тивностью оценивает канцерогенные эффекты по беспоро­говому принципу. Это означает, что любые, даже самые ма­лые концентрации могут приводить к злокачественному пе-

100000

рерождению клеток. Это вполне объяснимо, исходя из того, что даже одна-единственная молекула ксенобиотика способ­на изменить процессы метаболизма в клетке, и это может вес­ти к образованию опухоли. Процесс ее развития — многосту­пенчатый механизм, который может длиться несколько лет.

Графически эта зависимость описывается прямой лини­ей (рис. 15.2), а математически — в виде линейной модели:

КР = ССПД • ПИКР(ППКР) -а,

где КР — дополнительный канцерогенный риск, т.е. риск возникновения неблагоприятного эффекта, определяемый как вероятность возникновения этого эффекта при задан­ных условиях; ССПД — среднесуточная поглощенная доза; ПИКР (ППКР) — значения потенциального ингаляционно­го или перорального канцерогенных рисков, т.е. единиц рисков, определяемых как фактор пропорции возрастания риска в зависимости от величины действующей концентра­ции (дозы) в (мг/кг)^-1 или (мкг/м³)-¹, т.е. в обратных едини­цах воздействия соответственно (табл. 15.1); а = 1 = 70/70 — величина, отражающая количество лет, в течение которых индивидуум подвергается воздействию при допущении, что он постоянно живет в изучаемом месте (70 лет), деленных на общее количество лет ожидаемой средней продолжитель­ности жизни (70 лет).

Данные для оценки риска (стандарты ЕРА УЗ)

Следовательно, КР в течение всей жизни — функция трех основных факторов: суточной поглощенной дозы, рассчи­тываемой из концентрации ксенобиотика в воздухе, питье­вой воде, продуктах питания; вероятности, что конкретное химическое соединение провоцирует образование опухоли; продолжительности воздействия.

• Оценка риска. (Насколько велик риск появления той или иной патологии?)

Заключительный этап — обобщение результатов преды­дущих этапов. Он включает помимо количественных вели­чин риска анализ и характеристику неопределенностей, связанных с оценкой, а также обобщение всей информации по оценке риска.

Существует четыре основных неопределенности:

• статистическая выборка;

• модель доза—эффект;

• исходная выборка баз данных;

• неполнота использованных моделей.

В идеальном случае каждая неопределенность должна сопровождаться распределениями индивидуальной и обоб­щенной вероятности, из которых выводятся средние или худшие индивидуальные оценки негативного эффекта.

Оценка риска является одной из основ для принятия ре­шений по профилактике неблагоприятного воздействия экологических факторов на здоровье населения, но не са­мим решением.

Другие необходимые для этого условия — анализ нерис­ковых факторов, сопоставление их с характеристиками рис­ка и установление между ними соответствующих пропор­ций - входят в процедуру управления, являющуюся, как мы уже говорили, третьим этапом системы социально-гигиени­ческого мониторинга.

Решения, принимаемые на такой основе, не являются ни чисто хозяйственными, ориентирующимися только на эко­номическую выгоду, ни чисто медико-экологическими, преследующими цель устранения даже минимального риска для здоровья человека или стабильности экосистемы без учета затрат на обеспечение такой ситуации. Другими слова­ми, сопоставление медико-экологических, социальных и тех­нико-экономических факторов дает основу для ответа на вопрос о степени приемлемости риска и необходимости