Экологический риск

 

* Угол наклона графика зависимости  «концентрация-эффект» (Ða) при отнесении веществ к различным классам опасности.

 

Для математического описания зависимости «концентрация-эффект» применима модель индивидуальных порогов, которая 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. Соответствие пробитов и вероятности эффекта показано в табл. 5.8.

Таблица 5.8

 

Таблица нормально-вероятностного распределения

 

Prob (пробит)	Risk (риск)	Prob (пробит)	Risk (риск)
-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 = а + bX.   (5.15)

Для конкретизации этого уравнения применительно к нормативам атмосферного воздуха следует принять во внимание, что коэффициент b - это тангенс угла наклона графика зависимости «концентрация-эффект», коэффициент а - это логарифм концентрации с эффектом действия 0% - ЕС0, который, соответственно, может быть определен как

lg ЕС0 = (tg(a)lgKз)- 1    (5.16)

Для прогнозирования риска возникновения рефлекторных эффектов при загрязнении атмосферного воздуха для химических веществ всех четырех классов опасности используются формулы:

1- й класс Prob = -9,15 + 11,66 lg (С/ПДКм.р),   (5.17)

2- й класс Prob = -5,51 + 7,49 lg (С/ПДКм.р),   (5.18)

3- й класс Prob =-2,35 + 3,73 lg (С/ПДКм.р),   (5.19)

4- й класс Prob = -1,41 + 2,33 lg (С/ПДКм.р).   (5.20)

Пример. Требуется определить вероятность возникновения рефлекторных реакций при концентрации сероводорода в воздухе 0,028 мг/м3. Сероводород относится ко 2-му классу опасности, ПДКм.р. - 0,008 мг/м3.

Prob = -5,51 + 7,49 lg (0,028/0,008) - -1,435.   (5.21)

Полученное значение Prob находится между -1,5 и -1,4, что соответствует вероятности 0,075. Таким образом, при обнаружении в воздухе сероводорода в концентрации 0,028 мг/м3 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. 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: интенсивность ощущения в баллах пропорциональна логарифму концентрации вещества.

Уравнение расчета риска развития неблагоприятных органолептических эффектов:

Prob = -2 + 3,32 lg (концентрация вещества/ПДК).   (5.22)

В ряде случаев этот риск помогает оценить потребность в дополнительных ресурсах питьевой воды при залповом загрязнении источника примесями, придающими воде неприятный запах или привкус. Так, ПДК 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 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 неблагоприятную по органолептическим свойствам и нуждаться в альтернативных источниках. По мере снижения концентрации фенола доля населения, нуждающегося в этой воде, будет снижаться, что позволяет оптимально спланировать мероприятия по купированию экологического неблагополучия.

Вероятностная (беспороговая) модель неканцерогенного риска при хроническом воздействии на основе использования отечественной нормативной базы предельного содержания вредных веществ в объектах окружающей среды. Данный подход 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 усредненных (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». Для практического использования этой модели при фиксированном времени воздействия (в случае хронического воздействия это средняя продолжительность жизни человека) применяют упрощенные формулы:

Risk = 1-ехр (- UR * С),   (5.23)

где Risk - риск возникновения неблагоприятного эффекта, определяемый как вероятность возникновения этого эффекта при заданных условиях; С - реальная концентрация (или доза) вещества, воздействующая за заданное время; UR - единица риска, определяемая как фактор пропорции роста риска в зависимости от величины действующей концентрации (дозы).

Преобразуем эту формулу для целей расчета риска неспецифической хронической интоксикации (неканцерогенного риска), основываясь на информации о величине усредненной концентрации. Первой отправной точкой служит допущение, что при С = 0 Risk = 0. Вторая отправная точка - информация о том, что пороговая концентрация примеси (Сlim) связана с нормативом (ПДК) через коэффициент запаса (Кз):

Сlim = ПДК * Кз.   (5.24)

Коэффициент запаса при нормировании примесей в питьевой воде составляет 10, для пестицидов - до 100. При нормировании примесей атмосферного воздуха предлагается принимать значения коэффициентов в зависимости от класса опасности - для веществ 1-го класса опасности - на уровне 7,5, 2-го класса - 6, 3-го класса - 4, 5-го и 4-го классов – 3.

Пороговой считается минимальная концентрация, при которой в условиях эксперимента в опытной группе 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. Это проявление адаптационных процессов и также должно расцениваться, как различные фазы интоксикации, Известно, что первые достоверные изменения показателей, характеризующих состояние организма, возникают, когда они затрагивают примерно 16% испытуемых. При хроническом воздействии примеси на уровне пороговой концентрации (дозы) риск проявления неспецифических токсических эффектов составляет 16% (или 0,16 в долях единицы). Таким образом, уравнение расчета риска принимает вид:

Risk = 1 – exp (ln(1-0,16)*C/(ПДКЧКз))  (5.25)

или

Risk = 1 – exp (ln(0,84)*C/(ПДК))b

Значения коэффициента b, позволяющего оценивать изоэффективные эффекты примесей веществ различных классов опасности, должны быть приняты для веществ 1-го, 2-го, 3-го и 4-го классов на уровне соответственно 2,35, 1,28, 1,00 и 0,87.

Пример, Определить риск развития хронических неспецифических эффектов при средней концентрации серной кислоты в воздухе на селитебной территории 0,4 мг/м3. Серная кислота относится ко 2-му классу опасности (b = 1,28, Кз = 6), ПДКcc = 0,1 мг/м3.

Risk = 1 – exp (ln(0,84)(0,4/0,1)1,28/6) = 0,157.

Методики, рекомендуемые Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ).

В соответствии с инструктивными документами ВОЗ в настоящее время можно оценивать риск возникновения различных эффектов по индивидуальным моделям для:

   • взвешенных веществ;

   • диоксида азота;

   • диоксида серы;

   • оксида углерода.

   Таким образом, суть  третьего этапа оценки риска  применительно к практической  деятельности врача-гигиениста в  том, что здесь необходимо выявить количественные значения вероятности проявления негативных для здоровья реакций на воздействие конкретного неблагоприятного фактора, действующего с определенной силой и в заданный промежуток времени.

 

5.4. Характеристика  риска

 

   Заключительный этап оценки риска - характеристика риска, т.е. обобщение результатов предыдущих этапов. Этап характеристики риска включает помимо количественных величин риска анализ и характеристику неопределенностей, свя-

 

 показателей (индексов  загрязнения) используется принцип изоэффективности, т.е. кратности превышения ПДК каждого вещества сначала приводятся к 3-му классу опасности, а затем рассчитывается индекс загрязнения (Р). Получаемый таким образом индекс загрязнения, по сути, представляет собой кратность превышения ПДК условного вещества 3-го класса опасности, токсический эффект которого равен сумме всех веществ, входящих в смесь. Следовательно, для оценки риска при комбинированном воздействии нескольких веществ целесообразно сначала рассчитать суммарный индекс загрязнения, а затем, используя вышеуказанные подходы, оценить риск.

   Еще одним способом, который, по нашему мнению, с успехом  может применяться для оценки  как комбинированного, так и комплексного  действия, является метод, основанный  на умножении вероятностей. Основанием для такого суждения служит следующее. Хорошо известно [19, 20], что для оценки комбинированного действия нескольких примесей, обладающих эффектом суммации, используют метод расчета приведенной концентрации (Спр):

Cпр = C1 + C2 * ПДК1/ПДК2 + … + Cn * ПДК1/ПДКn,  (5.27)

где С1, С2, ... , Сn - концентрации 1-й, 2-й, n-й примесей; ПДК1, ПДК2, ... , ПДКn - соответственно их нормативы.

   Риск комбинированного  действия такой смеси может  быть легко определен с использованием  подходов, изложенных выше, где Спр принимается как биологический эквивалент суммарного воздействия примесей, входящих в смесь. Вместе с тем, учитывая, что риск по своей сути является величиной вероятностной, мы не исключаем возможность определения риска комбинированного действия в соответствии с правилом умножения вероятностей, где в качестве множителя выступают не величины риска для здоровья, а значения, характеризующие вероятность его отсутствия:

Riskсум = 1 - (1- Risk1)(1- Risk2)(1- Risk3)…(1- Riskn),  (5.28)

 где Riskсум - риск комбинированного действия примесей; Risk1 ¾ Riskn - риск для здоровья при действия каждой отдельной примеси.

   Оказалось, что суммарный  риск появления неблагоприятных  для здоровья эффектов, рассчитанный  как по первому, так и по  второму уравнению, дал совершенно идентичные результаты.

 

5.5. Неопределенности  при оценке риска

 

   Обзор основных  методов оценки риска нельзя  завершить без обсуждения неопределенностей, присутствующих на каждом этапе  этого процесса. Оценка риска - это  процесс, используемый для прогноза ожидаемых неблагоприятных последствий для здоровья. Здравое отношение к неопределенностям в этом отношении необходимо. Оценка риска требует наличия информации о многих переменных, включая:

• источники загрязнения;

• перемещение и судьбу загрязнителей в разных объектах;

• пути поступления в организм (ингаляционный, пероральный, перкутанный);

• выявление групп популяций, подверженных воздействию;

• типы деятельности, условия и расположение, сопутствующие воздействию;

• поглощенную дозу и биологически эффективную дозу , достигшую органа-мишени;

• реакции организма в ответ на воздействие, базирующееся на токсикологических и эпидемиологических данных.

Каждая переменная вносит свои собственные неопределенности, которые могут включать, например, неопределенность, связанную с вариабельностью ответных реакций среди индивидуумов, и неопределенности, относящиеся к сценариям, моделям и параметрам. Различные типы неопределенностей включают:

• неопределенность, связанную с оценкой общей ситуации, которая вытекает из недостатка знаний о проблеме в целом;