Лекция: Количественные меры риска

Раздел II

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА И УПРАВЛЕНИЕ РИСКАМИ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ

Глава 3

Количественные меры и методы оценки риска

Количественные меры риска

Анализируя различные методы оценки и численных приближений риска, можно легко заметить, что они зависят от выбранной количественной меры риска. Рассмотрим основные из них более подробно и дадим им определения.

А. Риск индивидуума в течение жизни, или пожизненный риск (Rind) — это эксцесс (увеличение) вероятности того, что в его организме в течение жизни возникнут определенные нарушения в результате влияния данного агента риска.

Это наиболее часто используемая мера при оценке канцерогенного риска. Пожизненный риск (при низких дозах) подсчитывается умножением фактора потенциала (или еще его называют фактором циклона), отражающего эффективность действия вещества, на дозу, которую получает индивидуум:

Rind = Доза · CPS · a,

где Rind (или СRI) — риск индивидуума в течение жизни; CPS (или SF) — фактор канцерогенного потенциала или фактор наклона, (мг/кг/день)-1; а =(время воздействия/70) — коэффициент, отражающий влияние времени, в течение которого индивидуум находился под воздействием (если индивидуум подвергался воздействию в течение 70 лет, то а = 70/70 = 1).

Для веществ, имеющих порог, воздействие ниже порога принимался равным нулю.

Для беспороговых веществ, таких как канцерогены, предполагается линейная зависимость «доза—ответ» (рис. 3.1).

Риск на самом высоком уровне делится на дозу, чтобы определить фактор потенциала. Для подсчета риска необходимо фактор потенциала умножить на предполагаемую более низкую дозу.

Рис. 3.1. Фактор потенциала — тангенс угла наклона кривой на графике «доза—ответ»

В табл. 3.1 представлен краткий список некоторых канцерогенных химических веществ, их факторов потенциала и категорий опасности по оценкам ЕРА.

При нормировании химических веществ в питьевой воде в США и ВОЗ присутствие канцерогенов либо вообще не допускается, либо их концентрации устанавливаются на уровне канцерогенного риска 10-6 — 10-5 (один дополнительный случай рака в популяции с числен­ностью соответственно 1 млн или 100 тыс. человек). Для атмосферного воздуха ВОЗ не дает рекомендаций о безопасных уровнях воздействия канцерогенов и приводит только величины факторов канцерогенных потенциалов, необходимые для расчета канцерогенного риска. Установление величины приемлемого риска в данном случае является задачей уполномоченных органов, учитывающих совокупность медико-биологических требований, технологических и экономических аргументов, а также мнение заинтересованных общественных организаций.

Использование приведенных значений факторов потенциала дает верхние оценки факторов риска для человека.

Рассмотрим, например, оценку риска при постоянном употреблении воды, содержащей канцероген. Чтобы определить среднюю дневную дозу, нам необходимо выяснить количество ежедневно потребляемой воды, концентрацию канцерогена в ней, перевести дозу в подходящие единицы, выяснить вес тела человека.

Подобным же образом для определения дозы, проникающей через дыхательные пути, необходимо знать количество вдыхаемого воздуха, концентрацию в нем загрязнителя, вес тела человека. При оценке риска для больших групп людей удобно сначала предположить средний вес индивидуума, среднее количество потребляемой в день питьевой воды, количество вдыхаемого воздуха. В США рекомендуется пользоваться стандартными величинами этих показателей, которые приведены в табл. 2.3.

Наряду с фактором потенциала для оценки канцерогенного риска используется понятие единичного риска (UR – unit risk), или единичный фактор риска (ЕФР), характеризующий значение риска для одной единицы концентрации вещества в объекте окружающей среды: 1 мкг/м3

Таблица 3.1

Данные о токсичности отдельных потенциальных канцерогенов

воздуха, 1 мкг/лводы. Для питьевой воды он обозначается URo, а для атмосферного воздуха — URi.

Единичный риск рассчитывается делением фактора канцерогенного потенциала на массу тела человека (70 кг) и умножением на объем суточного потребления воды (2 л/день) по следующим формулам для воздуха и воды:

URi = CPSi x кг × 20 м3/день × ,

URо = CPSо x кг × 2 л/день × ,

где 1/1 000 — коэффициент перевода мг в мкг.

Значения СРS и UR позволяют прогнозировать величины риска развития рака при конкретных величинах воздействия. Например, если средняя ежедневная концентрация вещества, воздействующая на человека па протяжении всей жизни, составляет С (в мкг/л для воды или мкг/м3 для воздуха), то индивидуальный (дополнительный к фоновому) риск развития рака составит:

Rind= UR × C.

Для нестандартных условий воздействия, например, производственного, в вышеперечисленные формулы вносятся поправки, отражающие различия в величине воздействия. Так, для 8-часового рабочего дня и 40-летнего производственного стажа (при условии 240 рабочих дней в году и средней величине объема воздуха, прошедшего через легкие за смену, равной 10 м3) единичный риск (URоп) составит:

URоп = URi x x x = 0,188 × URi.

А индивидуальный риск развития рака при данном производствен­ном стаже будет равен:

Rind = URоп × C,

где С — усредненная по всему периоду производственной деятельности концентрация химического вещества.

В. Популяционный или социальный риск (Rр) рассчитывается на базе индивидуального путем умножения на число людей, находящихся под воздействием в течение года:

Rp = Rind × N,

где N — число людей, подвергшихся воздействию. Здесь зависимость «доза—ответ» предполагается линейной, что не всегда верно.

Г. В США для планирования и в качестве критерия при контроле эффективности профилактических мероприятий используются так называемые концентрации, основанные на риске (RBC – risk-based concentrations), — концентрации химического вещества в объекте окру­жающей среды, потенциально связанные с определенной величиной риска (обычно 10-6 или 10-5).

Д. Для производственных воздействий используется уровень экспозиции, основанный на здоровье (HBEL – helth-based exposure level), который рассчитывается, исходя из риска 10-6, и рассматривается как величина, к которой надо стремиться при проведении профилактических мероприятий. При контроле эффективности проведения природоохранных мероприятий и очистных работ в США принята система, включающая три сигнальных уровня риска:

— менее 10-6 (низкая приоритетность) — дополнительных вмешательств не требуется;

— от 10-6 до 10-4 (средняя приоритетность) — необходимо оповещение всех заинтересованных лиц и организаций и решение вопроса о снижении риска;

— более 10-4 (высокая приоритетность) — требуется проведение углубленных исследований и одновременно осуществление экстренных мероприятий по снижению риска.

Е. Относительный риск (Rr) (о нем уже упоминалось в гл. 1, §4) Частота случаев заболевания в популяции, подвергшейся воздействию, сравнивается с соответствующей частотой в контрольной популяции, не подверженной воздействию или при другом уровне воздействия Если частоты случаев нельзя получить для соответствующей группы без воздействия, тогда берутся частоты для всей популяции. Относительный риск вычисляется по формуле:

Rr

Ж. Стандартизованный коэффициент смертности (SMR – Standardized mortality ratio) или заболеваемости (SIR – Standardized incidence ratio) — число смертей или заболеваний в группе, подвергаю­щейся экспозиции, деленное на число случаев, которое было бы, если бы смертность или заболеваемость была такой же, как у всей популяции. Слово «стандартизованный» указывает на то, что влияние таких факторов, как возраст или пол, учтено.

SMR (SIR) =

Часто используется выражение SMR (SIR) в процентах, т. е. SMR (SIR) = SMR (SIR) х 100%

3. Потери ожидаемой продолжительности жизни (Rl):

Rl = Rind х 35 лет (среднее оставшееся время жизни),

где Rind — пожизненный риск смерти индивидуума в результате дей­ствия вредного агента.

И. Неканцерогенные эффекты влияния на здоровье людей, такие как токсическое воздействие на дыхательную систему, печень, почки, другие жизненно важные органы, нервную систему, нарушение репродуктивной функции и смерть, характеризуются тем, что они проявля­ются лишь при превышении порогов безопасных уровней воздействия, Их риск рассчитывается путем сопоставления величины фактического суточного воздействия (дозы, концентрации) с пороговыми величинами: референтной дозой (RfDS) или концентрацией (RfCS). Референтные дозы расчитываются с учетом коэффициентов неопределенности (см. гл. 3, §6).

При расчете референтной дозы чаще всего используется максимальный уровень, при котором не наблюдается вредного эффекта (NOAEL), или минимальный уровень, при котором наблюдается вредный эффект (LOAEL). В тех случаях, когда неизвестна величина NOAEL, то используют значение LOAEL и соответствующие значения фактора неопределенности (Uf) и модифицирующего фактора (Mf). Формула расчета референтной дозы имеет следующий вид:

RfDs(мг/кг/день) = или .

Для некоторых загрязнителей, таких как сернистый ангидрит, оксиды азота, взвешенные вещества, уже разработаны показатели, аналогичные факторам потенциала и единичному риску, которые могут быть использованы при построении зависимостей «доза—ответ», отражающий связь уровней воздействия с эффектами на здоровье. Расчет для мин проводится аналогично расчету риска для канцерогенов.

Пример.Оценка риска при наличии хлороформа в питьевой воде.

При хлорировании питьевой воды обычно и неумышленно образуется трихлорметан и хлороформ с концентрацией примерно 30-70 мкг/л. Предпо­ложим, что в водопроводной воде присутствует хлороформ в концентрации 70 мкг/л.

1. Необходимо вычислить максимальный риск рака в течение всей жизни, связанный с наличием хлороформа в питьевой воде, для взрослого человека.

2. Если подобной питьевой водой обслуживается город с населением 500 000, то какое дополнительное число случаев рака ежегодно можно ожидать?

3. Сравнить дополнительные случаи заболевания раком, вызванные содержащимся в воде хлороформом, с ожидаемым количеством смертей от рака, вызванным всеми причинами (уровень смертности от рака в США составляет 193 случая на 100 000 в год).

Решение. 1. Используя данные табл. 2.3, примем, что взрослый человек весит 70 кг и выпивает 2 литра воды в день, следовательно, постоянная дневная доза (ПДД) составит:

ПДД =

Из табл. 3.1 берем фактор канцерогенного потенциала для данного вещества, он равен 6,1 х 10-3 (мг/кг/день)-1. Пользуясь табл. 2.3, получим значение риска заболевания раком при пожизненном воздействии:

Риск = ПДД х Фактор потенциала = 0, 002 мг/кг/день х 6, 1 · 10-3 (мг/кг/день)-1 = 12, 2 · 10-6.

Данные вычисления показывают, что за семидесятилетний период воздействия вероятность человека заболеть раком составит 12,2 случая на миллион. Так как предполагается, что эффективности представляют собой вероятности на 95% уровне конфиденциальности, то можно сказать, что полученная цифра — 12,2 несколько завышена по сравнению с реальной вероятностью заболевания раком.

2. Если за семидесятилетний период будет 12, 2 случая рака на 1 млн человек, тогда в любой данный год при численности населения полмиллиона количество случаев заболевания раком от воздействия хлороформа составит:

Случаев рака/год = 500 000 х 12, 2 х (106 человек)-1 х лет = 0,09 0, 1 случай/год.

3. Общее же количество смертей от рака (N), ожидаемых в данном городе с населением 500 000 человек при данном уровне смертности в год на 100 000, составит:

N = х 500 000 чел. = 965 смерти/год.

Вероятно, дополнительные 0,1 новых случаев рака в год, которые могут не иметь смертельного исхода, на фоне 965 смертей в год будут неразличимы.

Доза в описанном примере базировалась на предположении, что длительность воздействия — 70 лет, а поглощение через желудочный тракт — со 100 % абсорбцией токсиканта. Можно не делать этих предположений, тогда формула для ПДД преобразуется так:

ПДД (мг/кг/день) = ,

где

Общая доза = Концентрация загрязнителя Частота воздействия Время поглощения Доля

Пример. Профессиональный риск.

Оценка риска заболевания раком для рабочего весом в 60 кг, подвергающегося воздействию какого-либо канцерогена при следующих обстоятельствах; время воздействия — 5 дней в неделю, 50 недель в год; период — 20 лет. Предполагается, что за время рабочего дня рабочий глубоко дышит в течение 2 часов (1,5 м3/час) и умеренно — 6 часов (1 м3/час). Эффективность канцерогена составляет 0,02 (мг/кг/день)-1, уровень поглощения — 80%, а средняя концентрация канцерогена в воздухе предполагается равной 0,05 мг/м3.

Решение. Общее количество воздуха рабочей зоны, вдыхаемое рабочим за день:

Дневное потребление = 1,5 м3/час х 2 час+1 м3/час х 6 час = 9 м3/день.

Тогда общая доза составит:

Общая доза = 9 м3/день х 5 дней/нед. х 50 нед./год х 20 лет х

х 0,05 мг/м3 х 0,8 = 1 800 мг.

Используя стандартную оценку продолжительности жизни (70 лет), получим ПДД:

ПДД = = 0,0017 мг/кг/день.

Таким образом, пожизненный канцерогенный риск равняется:

Риск = 0,00117 мг/кг/день х 0,02 (мг/кг/день)-1 = 2,3 х 10-5, т.е. 23 шанса на миллион.