Методология оценки рисков и современное гигиеническое и экологическое нормирование

Эпидемиологи, экологи, токсикологи, эксперты в разных странах мира используют различные терминологию и стандартные определения, концепции учета вредного воздействия природных и техногенных факторов, что создает методологические трудности в установлении стандартов качества окружающей среды, например, для Европы. Возникает проблема адекватного использования результатов токсикологических экспериментов, проведенных разными авторами. Стремление России интегрироваться в мировое сообщество, в том числе и по таким направлениям, как гигиена, экология и токсикология, побуждает нас изучать, адаптировать и использовать системы оценки рисков, активно разрабатываемые Европейским сообществом (программы CLARINET и CABERNET), Агентством по охране окружающей среды США, коллегами из Республики Беларусь [12], а также российскими специалистами.

Предполагается, что система оценки риска в конце концов будет использована при управлении состоянием окружающей среды и позволит (уже позволяет) определить последствия воздействия различных химических веществ на человека и экосистемы. Адекватная оценка антропогенного (и природного) риска должна обеспечивать управленческую стратегию устойчивого развития России.

Оценка риска - это направление гигиенических (а возможно, и экологических) исследований, основанное на выявлении и прогнозировании вероятности неблагоприятного воздействия на население экосистемы вредных химических веществ.

Существующая и широко используемая в России система гигиенической регламентации содержания вредных веществ в окружающей среде в принципе не противопоставляется методологии оценки риска, а соотноситься с ней. На самом деле, как одна (система ПДК и классов опасности веществ), так и другая (система рисков) процедура оценки безопасности (или, наоборот, опасности) химических веществ состоят из семи этапов:

1) идентификация опасности;

2) оценка экспозиции;

3) установление зависимости «доза-ответ»;

4) анализ факторов, влияющих на точность и достоверность оценки риска; характеристика неопределенностей;

5) характеристика и оценка риска;

6) управление риском; использование данных по оценке риска при принятии управленческих решений;

7) взаимодействие с общественностью.

Численная оценка риска, выраженная в виде безопасной концентрации химического вещества в объектах окружающей среды (в воздухе, воде или пище) в единицу времени (ПДК) в системе оценки риска, эквивалентна или адекватна референтной дозе (RfD). RfD следует принимать во внимание и правильно трактовать при использовании в сфере предупредительного санитарного надзора, например при проектировании совместных (с европейцами или американцами) предприятий или применении новых технологий.

Создаваемая компьютерная информационно-моделирующая система (Республика Беларусь) по оценке риска воздействия вредных химических веществ на здоровье человека и на биоту основана на современном подходе к оценке опасности для здоровья токсинов (пестицидов, тяжелых металлов) и канцерогенов, содержащихся в виде примесей в атмосферном воздухе, питьевой воде, продуктах питания. Эту систему можно использовать для комплексной оценки риска.

Оценка риска системной токсичности и дополнительной смертности от раковых заболеваний проводится на основе расчета экспозиционной дозы, т.е. количества вредного химического вещества, поступающего в организм человека за определенный промежуток времени. В этом случае используются количественные данные по оценке отклика организма на экспозиционную дозу. Эти данные содержатся в открытой электронной базе данных IRIS (Integrated Risk Informational System) EPA US* [13].

Принципиальное отличие системы ПДК от системы рисков состоит в том, что при оценке риска используют концепцию беспорогового действия канцерогенов. По данным клеточной онкологии, даже небольшие количества ряда химических веществ вызывают мутации на клеточном уровне, что может привести к злокачественной трансформации клеток.

Беспороговая концепция больше относится к веществам с канцерогенной активностью. При оценке токсичности принимают, что незначительные экспозиционные дозы (концентрации) химического вещества вреда здоровью человека не наносят. Организм, как известно, сопротивляется им с помощью адаптивных, компенсационных и гомеостатических механизмов. В этом случае для оценки риска вводится ряд параметров - своеобразных маркеров риска, позволяющих оценивать опасность появления симптомов токсичности при кратковременной, продолжительной либо хронической экспозиции для разных групп населения, например для взрослых и детей.

Оценка риска проводится с обязательным указанием экспозиционного маршрута химического вещества: перорального, ингаляционного или аппликационного. Разработаны экспозиционные уравнения для следующих моделей: ингаляционной, пероральной (для поступления вредного вещества с продуктами питания), для питьевой воды.

Количественные данные по оценке риска основаны на как можно большей совокупности медико-биологических данных по воздействию химических веществ на человека и животных с учетом эпидемиологических исследований и медицинской статистики. К настоящему времени имеются сведения о воздействии на здоровье людей более 600 химических веществ, представляющих собой как просто токсины, так и канцерогены антропогенного происхождения.

Для этих веществ существует компьютерная информационно-вычислительная система, состоящая из двух частей:

первая - позволяет пользователю в удобном для него виде ознакомиться со всеми методическими документами по оценке риска, получить доступ к информации о воздействии на здоровье людей разных химических веществ;

вторая - позволяет оценивать экспозиционные дозы для различных экспозиционных маршрутов, если известны время воздействия и концентрация действующего вредного вещества, и вычислять реакцию (отклик) на дозу, используя имеющиеся данные.

В результате можно оценить риск дополнительной смертности для канцерогенного вещества или определить опасность возникновения симптомов токсичности для разных групп населения. Для получения подобной информации решают основное экспозиционное уравнение [14]. Экспозиция - это воздействие вредного для здоровья химического или физического агента. Величина воздействия определяется количеством агента, поступающего в организм человека через кожу, легкие или с пищей в течение определенного промежутка времени.

E = CC * CR * ED, (4.1)

где E - величина экспозиции; CC - концентрация вредного вещества; CR - скорость поступления вредного вещества; ED - продолжительность воздействия.

Для оценки степени риска для здоровья при хроническом воздействии канцерогенов или просто химических токсинов на человека применяют основное экспозиционное уравнение:

, (4 2)

где LADE - ежедневная экспозиция, усредненная по весу тела и продолжительности жизни; BW - вес тела; LT - средняя продолжительность жизни.

В некоторых литературных источниках синоним экспозиции - контролируемая доза (administered dose).

Экспозиция - это количество вещества в единицах массы (например, мг) или скорость изменения количества вещества в единицах «масса/время» (например, мг/день), или скорость, нормированная на вес тела (масса вещества на кг массы тела в день (например, мг/кг*день)).

Ежедневная экспозиция - скорость изменения количества вещества, нормированная на массу тела, выражается в мг/кг*день. При численных расчетах и моделировании экспозиционных сценариев LADE часто заменяют тождественным термином EED (estimated exposure dose) - оцененная экспозиционная доза.

Концентрация вредных веществ (СС) - концентрация вещества, содержащегося в среде (воздух, вода, почва, пища), взаимодействующей с организмом человека, обусловленная типом экспозиционного маршрута (ингаляционный, пероральный, кожный - перкутанный). Единицы измерения: масса/объем или масса/масса.

Скорость поступления вредного вещества (СВ) - количество вредного вещества, поступившего в организм человека в единицу времени. Это количество зависит от маршрута экспозиции и определяется факторами антропогенной и неантропогенной природы: возрастом, полом, профессиональной активностью, рационом и режимом питания. Единицы измерения: масса/время, объем/время.

Продолжительность воздействия (ЕD) - время, в течение которого вредное вещество поступает в организм и воздействует на орган-мишень с учетом его адаптивных свойств.

Рассмотрим различные модели формирования экспозиционной дозы химического воздействия.

Ингаляционная модель. В этом случае основное экспозиционное уравнение в интегральной форме имеет вид:

(4.3),

где LAIE(ED) - ежедневная экспозиция при дыхании, усредненная по массе тела и продолжительности жизни; CC - концентрация вредного вещества во вдыхаемом воздухе; IR - скорость циркуляции воздуха через легкие; BW - вес тела; LT - средняя продолжительность жизни; k - безразмерный коэффициент, определяющий продолжительность экспозиции в единицу времени, 0 < k < 1; t — время.

Пероралъная модель (при потреблении пищи). Интегральное экспозиционное уравнение для этой модели имеет следующий вид:

(4.4)

где LAFIE(ED) — ежедневная экспозиция при потреблении пищи, усредненная по массе тела и продолжительности жизни; CC- концентрация агента в используемых продуктах питания.

При конкретном рационе питания это уравнение можно преобразовать в следующее:

(4 5),

где LAFIE(ED) — ежедневная экспозиция при потреблении пищи, усредненная по массе тела и продолжительности жизни; СС, мг/кг; ICR — среднесуточный рацион питания по установленному суммарному набору продуктов, г/день; ED - продолжительность воздействия, дни; BW - масса тела, кг; LT - средняя продолжительность жизни, лет * 365 дней в году.

Модель для питьевой воды. В этом случае интегральное экспозиционное уравнение имеет следующий вид:

(4.6),

где LADWE(ED)— ежедневная экспозиция при потреблении питьевой воды, усредненная по массе тела и продолжительности жизни; СС - концентрация агента в питьевой воде; WCR — суточное потребление питьевой воды; k - безразмерный коэффициент, определяющий долю загрязненной воды в объеме суточного потребления, 0 < k < 1.

В случае отсутствия эпидемиологических данных, описывающих зависимость «доза—ответ», обычно устанавливают величину пороговой дозы. В США и ряде других стран для характеристики токсических воздействий используются следующие дозы (концентрации).

NOAEL (no observed adverse effect level) - уровень ненаблюдаемости вредного эффекта - экспозиционный уровень, при котором нет статистически или биологически значимых увеличений частоты неблагоприятных эффектов в экспонированной популяции по сравнению с соответствующей контрольной группой;

LOAEL (lowest observed adverse effect level) - наименьший уровень наблюдаемости неблагоприятного эффекта, т.е. самый низкий уровень экспозиции, при котором наблюдаются статистически или биологически значимые увеличения частоты или тяжести повреждений в экспонированной группе населения но сравнению с соответствующей контрольной группой;

UF (uncertainty factor) - коэффициент неопределенности в процессе определения эталонной дозы (RfD) в эксперименте. UF предназначен для учета:

• вариаций индивидуальной чувствительности;

• экстраполяции данных межвидового преобразования дозы;

• экстраполяции данных, подученных в исследованиях, в которых время экспозиции было меньшим, чем продолжительность жизни;

• перехода от высоких доз в эксперименте к низким дозам в окружающей среде;

• неопределенности, связанной с использованием в базе данных значений LOAELвместо NOAEL.

MF (modifying factor) - модифицирующий коэффициент; вводится при оценке не поддающихся полной корректировке данных с помощью стандартных коэффициентов неопределенности. Значение MF, по умолчанию, равно 1.

Все эти величины характеризуют условную границу воздействия вредного вещества и представляют собой экспозицию, при которой риск для здоровья находится на низком, приемлемом уровне. Однако это не означает, что риск при подобных воздействиях полностью отсутствует и существует полная гарантия безопасности, а превышение границы безопасного воздействия обязательно приведет к возникновению существенного риска. Можно лишь сказать о возрастании в этом случае риска неблагоприятных эффектов.

Референтная доза - показатель токсичности, наиболее часто используемый при оценке неканцерогенных эффектов, обусловленных воздействием загрязняющих веществ.

RfD (reference dose oral) - эталонная (референтная) доза - оценка с неопределенностью, которая охватывает порядок величины ежедневной экспозиции для группы населения (включая чувствительные подгруппы), которая не приводит к заметному риску поражений в течение жизни.

RfC (reference concentration inhalation) - эталонная (референтная) концентрация - оценка с неопределенностью, охватывающей возможный порядок величины экспозиции при продолжительном вдыхании агента для группы населения (включая чувствительные подгруппы), которая не приводит к заметному риску токсических поражений в течение жизни.

Таким образом, реакция людей на воздействие загрязнений вследствие вероятностного характера проявления патологических процессов может иметь несколько градаций: риск развития патологии варьирует от 0 до 1.

Глава 5