Оценка риска угрозы здоровью при воздействии беспороговых токсикантов

ОЦЕНКА РИСКА УГРОЗЫ ЗДОРОВЬЮ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПОРОГОВЫХ ТОКСИКАНТОВ

Все четыре величины измеряются количеством загрязнителя, поступающего в единицу времени в организм человека или животного и нормированного на единицу массы тела. Обычно количество токсиканта измеряется в миллиграммах, единицей времени служит день (сутки), а единицей массы тела — килограмм; следовательно, размерность перечисленных величин — мг/(кг • сут).

Оптимальное согласование экспериментальных данных и результатов наблюдений над группами риска означает, что имеется достаточная информация по всем перечисленным выше факторам. Однако на практике такое согласование обеспечить не удается. Поэтому приходится вводить коэффициенты неопределенности, которые играют роль своеобразного «запаса надежности» в процессе вычисления мощности дозы. Обычно

используют три коэффициента: Fv /•’, и F3, на их произведение делят величину пороговой мощности дозы:

(4.39),

где //Л|,() — любое из представленных выше значений пороговой мощности дозы, a HD — ее скорректированное значение.

Коэффициент Fj используется для учета возможных межвидовых вариаций в проявлении эффектов от одной и той же мощности дозы, т. е. он характеризует межвидовые различия в чувствительности к токсиканту. Если биокинетические особенности токсиканта и механизмы его токсичности у экспериментальных животных и людей различаются сильно, то коэффициенту F, приписывают максимальное значение, равное 10. Если биокинетика и механизмы токсичности у экспериментальных животных и людей схожи, то /у

Коэффициент F2 ответствен за внутривидовые различия в действии токсиканта, которые обусловлены индивидуальной чувствительностью. Его значения могут меняться от 1 до 10; также обычно полагают F2 = 1 (если существенные индивидуальные различия в чувствительности к данному токсиканту не выявлены).

Коэффициент F3 повышает надежность расчетов, связанных с переходом от сравнительно кратковременных наблюдений к оценкам эффектов на значительно больший период времени. Значение этого коэффициента может варьировать от 10 до 100. Когда требуется оценить jдля всей жизни животного или человека, а имеются

данные только по кратковременным экспериментам, то полагают F3 = 10.

симальное значение f3=iuu.

Таким образом, введение коэффициентов неопределенности Fv Г’2 и F3 существенно снижает значение пороговой мощности дозы, что обусловлено влиянием ряда неопределенностей. Максимальное значение произведения коэффициентов F< ¦ F, • F3 = 10 • 100 • 10- 104.

Можно сказать, что эти коэффициенты выполняют роль факторов перестраховки, так как в расчеты риска будут входить намеренно заниженные значения пороговой мощности дозы. Например, для тетраэтилсвинца в результате опытов с животными было получено значение.равное

0,0012 мг/кг-сут. Но из-за несовершенства условий экспериментов коэффициентам неопределенности пришлось приписать наибольшие значения, поэтому скорректированное значение пороговой мощности дозы Нп при поступлении этого токсиканта с водой или пищей составило

В случае другого токсиканта — фенола—выполненные эксперименты характеризовались существенно меньшей неопределенностью, произведение ¦ F\ ¦ 1’\ оказалось равным 100. Поскольку значение HN0AEL было при поступлении фенола с водой или пищей равно 60 мг/кг ¦ сут, скорректированное значение пороговой мощности дозы HD составило 60:100 = 0,6 мг/кг ¦ сут.

Единица мощности пороговой дозы — мг/кг • сут—связана с зависимостью воздействия поступающего в организм токсиканта от массы тела. Перед тем, как зафиксировать значение этой дозы для людей, проводятся опыты на животных, причем используются, как правило, несколько групп животных, для каждой из них принимается средняя величина массы тела. Часто объектами таких опытов становятся мыши, крысы, морские свинки и кролики.

Агентство по защите окружающей среды США сформировало и поддерживает в сети Интернет базу данных, содержащую значения пороговой мощности доз различных загрязнителей окружающей среды. Эта база постоянно пополняется новыми данными.

Значения пороговой мощности дозы Нп при поступлении — некоторых токсикантов-неканцерогенов с воздухом, водой и пищей приведены (в порядке убывания пороговой мощности дозы) в табл. 4.10-4.12.

Источник

ОЦЕНКА РИСКА УГРОЗЫ ЗДОРОВЬЮ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ БЕСПОРОГОВЫХ ТОКСИКАНТОВ. ФАКТОР РИСКА

К канцерогенам относят вещества, воздействие которых достоверно увеличивает частоту возникновения опухолей (доброкачественных и/или злокачественных) в популяциях человека и/или животных и/или сокращает время развития этих опухолей.

Во-первых, принято считать, что у канцерогенов нет пороговой дозы, их действие начинается уже при самых малых количествах, попавших в организм человека.

Во-вторых, считается, что вероятность развития онкозаболевания (т. е. канцерогенный риск) прямо пропорциональна количеству (дозе) канцерогена, введенного в организм. Совокупность этих двух положений называют беспороговой линейной моделью.

Линейный характер зависимости между канцерогенным риском и дозой канцерогенного вещества выражается простой формулой:

(4.16)

где г — индивидуальный канцерогенный риск; под ним следует понимать дополнительный риск (дополнительно к уже существующей вероятности заболеть раком) онкологического заболевания, вызываемый поступлением данного канцерогена; D — доза канцерогена, попавшего в организм человека; F—коэффициент пропорциональности между риском и дозой, называемый фактором риска.

Фактор риска Fr показывает, насколько быстро возрастает вероятность онкологического заболевания при увеличении дозы канцерогена, поступившего в организм человека с воздухом, водой или пищей. Фактор риска еще называют коэффициентом наклона (Slope Factor), так как он характеризует угол наклона прямой зависимости «риск—доза». Очевидно, что чем больше угол наклона, тем больше угроза здоровью.

Единица фактора рискаона обратна единице

среднесуточного поступления канцерогена.

Часто индивидуальный канцерогенный риск вычисляют по формуле:

(4.17)

где т — среднесуточное поступление канцерогена с воздухом, водой или с пищей, отнесенное к 1 кг массы тела человека, в миллиграммах на кг в сутки (мг/кг ¦ сут).

Удобство расчета риска г по этой формуле заключается в том, что в результате перемножения величин тиРг получается безразмерная величина. Значения фактора риска приведены в табл. 4.7.

Значения фактора риска для некоторых веществ

Канцерогены

Fr (мг/кг-су г)1

Дихлорметан

Трихлорэтилен

Формальдегид

Свинец и его соединения

5,5 — 10 2

Винилхлорид

Тетрахлорэтилен

Дихлорэтан

Хлорбензол

Никель (пыль в воздухе)

Полихлорированные бифенилы

Выхлопные газы дизельных двигателей

Кадмий и его соединения

Бензо (а)пирен

Бериллий, металл и оксид

Бериллий, сульфат

Диоксины (смесь)

Значения факторов риска определяются, как правило, в результате опытов на животных.

В таблице 4.8 приведены значения факторов риска Fr (в порядке его возрастания) при поступлении в организм человека ряда канцерогенов с воздухом, а также с водой и пищей.

Таблица 4.8

Канцерогены

Fr (мг/кг — сутр1

Свинец и его соединения

Хлороформ

Пентахлорфенол С6Н5С1

Эти таблицы показывают, что величина фактора риска варьирует в очень широких пределах.

При решении задач, в которых рассматривается поступление канцерогена с воздухом, его среднесуточное поступление т, отнесенное к 1 кг массы тела человека, рассчитывается по формуле:

(4.18)

где С—концентрация канцерогена в воздухе (мг/м3); V(м3/сут) — объем воздуха, поступающего в легкие в течение суток (считается, что взрослый человек вдыхает 20 м3 воздуха ежесуточно);/— количество дней в году, в течение которых происходит воздействие канцерогена; Тр—количество лет, в течение которых происходит воздействие канцерогена; Р — средняя масса тела взрослого человека, принимая равной 70 кг; Т—усредненное время возможного воздействия канцерогена, в качестве которого принимается средняя продолжительность жизни человека, считающаяся равной 70 годам (25 550 сут).

Если решаются задачи, связанные с потреблением питьевой воды, то среднесуточное поступление m канцерогена с водой на 1 кг массы тела человека определяется по несколько измененной формуле:

(4.19)

где С — концентрация канцерогена в питьевой воде, мг/л; v — скорость поступления воды в организм человека, л/сут.

человек выпивает ежесуточно 2 литра воды;/— количество дней в году, в течение которых происходит воздействие канцерогена; Тр — количество лет, в течение которых потребляется рассматриваемая питьевая вода.

Величины Р и Т — такие же, как и в формуле, по которой рассчитывается поступление канцерогена с воздухом.

Если решаются задачи, связанные с потреблением продуктов питания, то среднесуточное поступление m канцерогена с пищей, приведенное к 1 кг массы тела человека, определяют по формуле:

(4.20)

где С — концентрация канцерогена в рассматриваемом пищевом продукте; М— количество продукта, потребляемого за один год; Тр — количество лет, в течение которых потребляется рассматриваемый продукт; величины Р и Т—такие же, как и в формуле, по которой рассчитывается поступление канцерогена поступления канцерогена с воздухом или с водой.

После того, как вычислено среднесуточное поступление m канцерогена, приведенное к 1 кг массы тела человека, рассчитывают индивидуальный канцерогенный риск г по формуле:

(4.21)

где Fr — фактор риска, выражаемый в (мг/кг • сут) 1.

Еслииндивидуальный канцерогенный риск считается пре

небрежимо малым. Верхний предел допустимого индивидуального канцерогенного риска принимается равным 10 4.

Если )индивидуальный канцерогенный риск считается недо

В случае воздействия нескольких канцерогенов полный риск выражается суммой отдельных рисков:

(4.22)

Коллективный канцерогенный риск R определяется формулами:

(4.23)

где N — количество человек, подвергающихся данному риску.

Пример 4.6. В воздухе вблизи химического завода находится дихлор- метан, концентрация которого составляет 12 мг/м3. На протяжении 10 лет таким воздухом дышит население, численность которого составляет 6 ты-

сяч человек. Количество дней, в течение которых люди подвергаются канцерогенному риску, равно в среднем 300. Фактор риска при поступлении дихлорметана с воздухом равен 1,6 • 10 3 (мг/кг • сут)-1. Рассчитать значения инливилуального и коллективного канпепогенного писков.

Следовательно, в рассматриваемой ситуации можно ожидать, что в течение 10 лет не будет наблюдаться ни одного дополнительного случая появления раковых заболеваний.

Пример 4.7. В ежегодный рацион жителя России входит в среднем кг молочных продуктов. Предположим, что в молочных продуктах содержатся диоксины, и их концентрация равна значению ПДК для диоксинов в молоке (5,2 • 10”6 мг/кг). Пусть эти молочные продукты идут в пищу 100 человек на протяжении 2 лет.

Фактор риска при поступлении диоксинов с продуктами пи тания равен

Рассчитать индивидуальный и коллективный риски угрозы здоровью.

Приведенный к одному году индивидуальный риск составит 1,6-10“V2 = = 0,8 • 10-4. Эта величина очень близка к уровню допустимого риска (10-4 чел.-1 • год-1).

Коллективный риск определяется формулой R = r — N. Для условий данной задачи:

Д=1,6-10^- 102 = 0,016« 1.

Это означает, что в рассматриваемом случае в течение двух лет не должно наблюдаться ни одного случая появления дополнительных раковых заболеваний.

Пример 4.8. Рассчитать индивидуальный и коллективный риски угрозы здоровью для следующих условий.

Таким образом, в рассматриваемом случае можно ожидать, что в течение 5 лет не будет наблюдаться ни одного дополнительного случая появления онкологического заболевания.

Пример 4.9. Рассчитать риск в виде количества дополнительных случаев онкологических заболеваний среди жителей поселка с населением в 10 тысяч человек в результате потребления воды с содержанием канцерогена — трихлорэтилена, равным 25 мкг/л. Такая вода потребляется в течение 30 лет, причем в течение каждого года она потребляется в среднем в течение 300 дней. Фактор риска в данном случае равен 0,4 (мг/кг • сут)”1.

С=25 мкг/л = 2,5 • 10”2 мг/л;

Пример 4.10. В питьевой воде по месту проживания некоторой семьи определена концентрация загрязнителя, равная 3 мкг/л. В процессе экспериментальных наблюдений над его действием установлено, что наименьшей из изученных доз Dmm = 200 мг соответствует частость риска qe min, равная 0,1. Эксперименты проводились с животными в течение периода времени, составившего 0,3 их средней продолжительности жизни. Как оценить дополнительный риск, которому будет подвергаться данная семья после 10 лет проживания в этом месте, если считать, что рассматриваемое вещество относится к беспороговым?

Решение. При расчетах риска, связанного с вредными веществами в питьевой воде принято считать, что каждый человек потребляет, в среднем 2,2 литра в день. Следовательно, за 10 лет (3650 дней) суммарная доза составит: D = c-v-1 = (3 мкг/л)• (2,2 л/день)• (3650 дней) = 24,1 мг. Эта величина значительно меньше минимально исследованной дозы,

поэтому надо провести экстраполяцию в область малых доз, предполагая линейную зависимость частости риска от дозы. Очевидно, что такая экстраполяция внесет свою погрешность в оценку риска. Время в 10 лет составляет следующую долю от средней продолжительности жизни человека: 10/70 = 0,14. Это существенно меньше доли 0,3, характеризующей условия опытов. Таким образом, добавляется еще один источник погрешности в оценке риска. Фактор риска определяется по формуле:

Дополнительный риск, которому подвергаются члены рассматриваемой семьи, характеризуется частостью:

Способы выражения фактора риска. Фактор риска Fr как отмечено выше, представляет собой риск, отнесенный к единице дозы вредного вещества и выражается в обратных миллиграммахИногда требуется дать зависимость риска R не от дозы, а от концентрации вещества с:

(4.24)

Если концентрация имеет размерность мкг/м3 (в случае, когда загрязнитель находится в воздухе), то фактор риска должен быть отнесен к единице концентрации и, следовательно, быть выраженным в (мкг/м3)-1. Связь между значениями фактора риска, выраженными в (мг-1) и в (мкг/м3)-1, имеет следующий вид:

(4.25)

где v — интенсивность ежедневного поступления загрязнителя в организм, at — длительность поступления. Это соотношение может быть использовано, если определено ежедневное поступление загрязненного воздуха и установлено время воздействия загрязнителя на группу риска.

Пример 4.11. Найти связь между значениями фактора риска в единицах (мг-1) и (мкг/м3)-1 для персонала, работающего в течение 20 лет во вредных условиях, вызванных загрязнением воздуха.

Решение. Принятое в Российской Федерации стандартное значение объема воздуха, поступающего в легкие персонала, составляет 2,5 • 103 м3/год. Следовательно, соотношение между значениями фактора риска будет следующим:

Пример 4.12. Найти связь между значениями фактора риска, выраженными в (мг ‘) и в (мкг/м3) для населения, постоянно проживающего в местности с загрязненным атмосферным воздухом.

Решение. Принятое в Российской Федерации стандартное значение объема воздуха, поступающего в легкие населения, составляет 7,3 • 106 л/год = = 7,3 • 103 м3/год. Если считать, что каждый житель подвергается риску в течение всей жизни, средняя продолжительность которой составляет 70 лет, то соотношение между значениями фактора риска будет таким:

Обозначим через qe количество дополнительных случаев тяжелых последствий действия токсиканта на людей, отнесенное к одному году. Оно может быть записано в следующем виде:

В этом выражении подразумевается, что каждая i-я доза загрязнителя действует на количество людей, равное N; п — полное количество доз загрязнителя, Т — время экспозиции, т. е. количество лет воздействия вредного вещества, ас — концентрация загрязнителя.

Еще один способ выражения фактора риска обусловлен возможностью связи риска R с мощностью дозы токсиканта или канцерогена Нп:

В этой формуле мощность дозы представляет собой количество токсиканта (канцерогена) в 1 мг, отнесенное к 1 кг массы тела человека и к одному дню экспозиции. Таким образом, величину HD следует выражать в мг/(кг • день), а фактор риска Fr — в обратных единицах, т. е. в [мг/(кг ¦ день)]-1. Если принять среднюю массу тела человека за 70 кг, то легко записать соотношение между значениями фактора риска, выраженного в [мг/(кг • день)]-1 и в мг-1:

где t — время экспозиции.

Пример 4.13. Найти связь между факторами риска в [мг/(кг • день)]”1 и в мг”1 для персонала, работающего во вредных условиях, связанных с поступлением в организм некоторого токсиканта. Считать, что количество рабочих дней в году равно 250, а полный стаж работы во вредных условиях — 20 лет.

Решение. Значение Fr с размерностью [мг/(кг ¦ день)]”1 будет иметь вид:

Пример 4.14. Найти связь между факторами риска, выраженными в [мг/(кг • день)]-1 и в мг-1 для населения, постоянно проживающего в загрязненной местности.

Решение. Если считать, что средняя продолжительность жизни человека составляет 70 лет, то искомую связь можно определить таким образом:

Количество дополнительных случаев тяжелых последствий действия токсиканта на людей, отнесенное к одному году (qc), можно записать в виде

(4.30)

Как и прежде, подразумевается, что каждая доза (воздействие) токсиканта действует на количество людей, равное N; п — полное число воздействий токсиканта; Т— количество лет действия токсиканта (время экспозиции). В (4.30) суммирование ведется по п.

Используя приведенные выше формулы, можно установить соотношение между значениями фактора риска в (мкг/м3)-1 и в [мг/(кг • день)]-1 для персонала и населения. Так, для персонала, работающего в условиях загрязнения воздуха, это соотношение получается следующим:

(4.31)

А для населения, постоянно проживающего в загрязненной местности, аналогичное соотношение выглядит так:

(4.32) Таблица 4.9

Источник

➤