Оценка экспозиции

Под экспозицией (воздействием) в процедуре оценки риска подразумевается контакт организма, играющего роль рецептора, с каким- либо агентом химической, физической или биологической природы. Значение экспозиции представляет собой количество агента в определенном объекте окружающей среды, замеренное или рассчитанное, на протяжении точно установленного временного периода взаимодействующее с пограничными органами и системами органов человека - дыхательной системой, желудочно-кишечным трактом, кожей, слизистыми. Экспозиция рассматривается:

  • • как суммарное количество химического соединения в окружающей среде в единицах массы (например, мг);
  • • как уровень воздействия, характеризуемый массой загрязнителя, соотнесенного с единицей времени (например, мг/день);
  • • как уровень воздействия, нормализованный по массе тела (например, мг/кгхдень).

Оценка экспозиции как третий этап процедуры оценки риска предусматривает количественное определение поступления загрязнителя в организм экспонируемого человека в случае контакта с объектами окружающей среды - атмосферным воздухом, водой, почвой и продуктами питания. Методологический базис оценки экспозиции представлен сочетанием непосредственных (прямых) и косвенных (непрямых) методов исследования, включая такие как: лабораторные исследования объектов окружающей среды, персональный мониторинг поллютантов с определением их концентраций в зоне дыхания людей, применение биологических маркеров, анкетирование, ведение суточных дневников и построение математических моделей. Основная цель этапа оценки экспозиции состоит в максимально точном определении реальных уровней воздействия факторов риска на организм человека. В рамках оценки экспозиции предусматривается применительно к спектру источников и последствий загрязнения окружающей среды (рис. 16):

Спектр источников и последствий загрязнения окружающей среды о уточнение потенциальных источников загрязнения окружающей среды, анализ механизмов образования и трансформаций поллютантов

Рис. 16. Спектр источников и последствий загрязнения окружающей среды о уточнение потенциальных источников загрязнения окружающей среды, анализ механизмов образования и трансформаций поллютантов;

о окончательное определение времени, частоты, продолжительности и сценария воздействия, включая маршруты миграции поллютанта от места его образования до точки воздействия на популяцию и пути поступления в организм человека;

о определение количественных характеристик экспозиции - концентраций и доз поллютантов;

о анализ доступных результатов лабораторных исследований, в том числе о концентрациях поллютантов во всех объектах окружающей среды в пределах изучаемой точки (континуума) воздействия;

о идентификация экспонируемых контингентов населения с учетом их численности, возраста, пола, образа жизни, профессионального и социального статуса;

о характеристика природы и механизмов воздействия, размеров и особенностей экспонируемых контингентов населения с выделением «групп риска».

Вариантами воздействия (экспозиции) являются:

  • острое воздействие при его продолжительности менее 2 недель;
  • подострое воздействие при его продолжительности до 7 лет;
  • хроническое воздействие при его продолжительности более 7 лет.

Подразумевается, что влияние поллютантов, которые находятся в

любых объектах окружающей среды, способно реализоваться посредством контакта с любым пограничным барьером организма человека в любое время и в любом месте, а его уровень может варьировать в значительном диапазоне. Тем не менее, например, при управлении качеством атмосферного воздуха до настоящего времени обычно ограничиваются лишь сценарием 24-часовой экспозиции, может также дополнительно учитываться 8-часовая экспозиция во время пребывания на рабочем месте. Для более полной оценки экспозиции при ингаляционном воздействии содержащихся в атмосферном воздухе поллютантов, предложена модель трехмерного объемного пространства - микроокружения (микросреды) в пределах которого концентрация загрязнителя относительно постоянна на протяжении определенного временного периода (например, помещение в жилом или общественном здании).

Количественное определение параметров экспозиции входит как составная часть и в оценку риска, и в управление риском, так как оно подразумевает:

  • • дифференциацию концентраций в пространственно-временном континууме, в различных объектах окружающей среды;
  • • выделение популяций и субпопуляций населения с разностепенным риском;
  • • определение приоритетных максимально эффективных и рентабельных оптимизационных мероприятий по минимизации риска;
  • • учет долевого участия отдельных источников загрязнителей в суммарном уровне вредного воздействия;
  • • выявление факторов риска, способствующих проникновению поллютантов в объекты окружающей среды, путей их миграции и поступления в организм человека;
  • • оценка соответствия реализованных оптимизационных мероприятий задачам обеспечения соблюдения гигиенических регламентов.

Типичный вариант оценки экспозиции включает в себя три этапа (рис. 17):

Основные этапы оценки экспозиции

Рис. 17. Основные этапы оценки экспозиции

1. характеристика ситуации с аналитическими исследованиями основных параметров изучаемой территории и контингентов людей, потенциально подверженных воздействию загрязнителей;

  • 2. идентификация маршрутов воздействия, источников загрязнения объектов окружающей среды, путей миграции химических соединений и точек их воздействия на население;
  • 3. количественная характеристика экспозиции с определением величин, частот и продолжительности воздействий для каждого из идентифицированных на втором этапе маршрутов воздействия. Данный этап обычно объединяет две стадии - количественную оценку воздействующих концентраций поллютанта и расчет поступления.

Характеристика ситуации (окружающей обстановки) включает доскональное описание физической среды и детализированной в ретроспективе характеристики изучаемой территории. Учитываются и анализируются доступные сведения о топографии, гидрогеологии, флоре и фауне, используемых и резервных земельных ресурсах, селитебных зонах, специфике хозяйственной деятельности (промышленной, транспортной, сельскохозяйственной и другой). Характеристика физической среды предусматривает расширенный анализ параметров и особенностей климата, метеоусловий, геологического строения, растительности; типа почвы, подземных водных источников и поверхностных водоемов. Итогом выполненных аналитических исследований является предварительное заключение о потенциальных путях вредного воздействия, включая все взаимодействующие объекты окружающей среды - почву, подземные и поверхностные воды, осадки, воздушную среду, биоту, а также межсредовые миграции поллютантов.

Население, потенциально подверженное воздействию. Должны быть проведены аналитические исследования в отношении контингентов населения изучаемой и сопредельных с ней территорий с учетом пространственной локализации и расстояний относительно источников загрязнений, вида выполняемой деятельности, наличия особо чувствительных подгрупп. Необходимо охватить все популяции населения, находящиеся под воздействием изучаемых факторов риска, включая людей, проживающих на расстоянии от источника поллютантов (например, при потреблении загрязненной водопроводной воды или продуктов питания, которые были выращены на загрязненной почве). Необходим также учет населения, которое потенциально может подвергаться воздействию в перспективе, например, при миграции поллютантов за пределы загрязненной территории. Наиболее типичными территориями в зависимости от вида деятельности людей являются жилая (селитебная), производственная (коммерческая) и рекреационная, а также сельскохозяйственная зоны. Возможен также смешанный вариант землепользования.

Типовая схема оценки деятельности населения включает:

  • • измерение времени, которое потенциально экспонируемая популяция населения пребывает в пределах загрязненной зоны. Ежедневный период экспозиции в случае отнесения популяции к сценарию селитебной зоны составляет 24 часа, к производственному сценарию воздействия - 8 часов (продолжительность типичного рабочего дня);
  • • измерение времени, которое представители потенциально экспонируемой популяции населения проводят в пределах помещений, на открытой территории, в транспортных средствах и других локациях с учетом специфики их деятельности в течение суток. Так, для большинства служащих типичным является пребывание в офисе на протяжении всего рабочего дня, а для представителей строительных профессий - на открытой местности;
  • • уточнение сезонных особенностей деятельности изучаемых контингентов населения;
  • • оценка вероятности как постоянного, так и временного пребывания людей на загрязненной территории;
  • • выявление всех характерных для изучаемой территории параметров контингентов населения, способных повлиять на экспозицию.

В случае, если сведения о региональных особенностях исследуемых контингентов населения и избранных сценариев воздействия недоступны, то «по умолчанию» могут использоваться стандартные дескрипторы экспозиции. Обязательным на данном этапе является идентификация тех субпопуляций, для которых свойственен повышенный риск от воздействия химических соединений из-за недостаточной резистентности, специфики жизнедеятельности или негативных воздействий от иных источников в прошлом (например, новорожденные и дети, пожилые, беременные и кормящие женщины, лица, ранее контактировавшие с химическими соединениями на производстве).

Пути распространения химических веществ в окружающей среде и их воздействие на человека. Маршрут воздействия, представляющий собой траекторию миграции химического соединения от источника загрязнения до экспонируемого контингента населения, должен быть представлен в любом сценарии экспозиции. Целью анализа маршрута воздействия является идентификация взаимоотношений между особенностями источников загрязнений, их пространственной локализацией, специфическими путями и механизмами попадания химических веществ в объекты окружающей среды с одной стороны, и местонахождением экспонируемых контингентов людей, и их жизнедеятельностью - с другой. При расположении точки воздействия вдалеке от источника загрязнения в маршрут воздействия включаются транспортная для реализации межсредовых переходов и воздействующая среды (например, химическое соединение вначале проникает из почвы в грунтовые воды, затем загрязненная грунтовая вода попадает в источник водоснабжения, а население вынуждено потребляет загрязненную питьевую воду). В алгоритме анализа маршрута воздействия сочетается оценка: во-первых, источников загрязнения; во-вторых, выбросов и/или сбросов поллютантов, их местонахождения; в-третьих, судьбы химических веществ в объектах окружающей среды с учетом их персистентности (процессы деградации, распределения, транспорта и межсредовых переходов); в-четвертых, местожительства и вариантов деятельности экспонируемых контингентов населения. В пределах маршрута воздействия устанавливаются точки воздействия (локации вероятного контакта людей с поллютантом) и пути поступления (пероральный, ингаляционный, накожный). Таким образом, к основным элементам исчерпывающего маршрута воздействия относятся:

  • • потенциальный источник и механизм поступления химического соединения в объекты окружающей среды;
  • • первично загрязняемая (воспринимающая), транспортирующая и воздействующая среды;
  • • местоположение вероятного контакта населения с загрязненными объектами окружающей среды (точка воздействия);
  • • реализация воздействия на экспонируемый контингент населения химического соединения при употреблении питьевой воды, продуктов питания, с атмосферным воздухом и через кожные покровы (путь поступления).

Основные источники поступления химических веществ в окружающую среду - это процессы получения, очищения, обработки, вывоза, хранения, транспортировки, случайного образования вещества в результате побочных реакций, а также естественные источники. Объект окружающей среды, ранее подвергшийся химическому загрязнению (так называемая первично загрязняемая среда), может стать источником загрязнения для других объектов окружающей среды (например, загрязненная почва способна сыграть роль источника поллютантов для подземных или поверхностных водоисточников).

Межсредовое распределение. Попавший в объекты окружающей среды загрязнитель может вовлекаться в процессы:

  • • транспорта (миграции) в форме переноса химического соединения без изменений, включая переходы между объектами окружающей среды;
  • • физической трансформации (например, процессы испарения, осаждения, абсорбции и десорбции);
  • • химической трансформации (например, процессы фотолиза, гидролиза, окисления и восстановления);
  • • биологической трансформации (например, в форме биодеградации);
  • • аккумуляции (накопления) в одном или нескольких объектах окружающей среды, включая воспринимающую поллютант среду.

К многочисленным факторам, определяющим поведение химического соединения в объектах окружающей среды, относятся:

о специфика его поведения в атмосфере, гидросфере, почве и биологических средах;

о возможность биологической трансформации; о способность абсорбироваться или оставаться на поверхности; о особенности механизмов обмена и миграции в различных объектах окружающей среды;

о реакции при взаимодействии с другими компонентами окружающей среды;

о наличие, механизмы и факторы, влияющие на интенсивность переноса с участием посредников (промежуточного транспорта);

о продолжительность нахождения вещества в объектах окружающей среды и характер вариабельности его концентраций в динамике;

о продукты трансформации или деструкции химического соединения, которые могут образовываться в объектах окружающей среды, степень экологической и биологической опасности, а также особенности поведения их в объектах окружающей среды;

о возможность возникновения динамического равновесия концентрации в окружающей среде и в отдельных ее объектах;

о характер миграции поллютанта в окружающей среде и отдельных ее объектах.

Сценарий и (маршруты воздействия. Маршрут воздействия, представляющий собой путь миграции химического соединения от точки проникновения в определенный объект окружающей среды до экспонируемого организма, включает: во-первых, эмиссию (выделение) загрязнителя из источника; во-вторых, первично загрязняемые компоненты окружающей среды, в-третьих, механизм транспорта в другое местоположение или в транспортирующие, аккумулирующие и трансформирующие среды; в-четвертых, локации точек потенциального контакта (точек воздействия) загрязнителя, находящегося в воздействующей среде (атмосферном воздухе, питьевой воде или другой), с организмом человека; в-пятых, пути поступления поллютанта из воздействующей среды в организмы людей - пероральный, ингаляционный или накожный. Существуют два варианта воздействия на организм человека - во-первых, прямое (например, при употреблении питьевой воды или вдыхании воздуха, загрязненных вредными химическими соединениями) и, во-вторых, косвенное (например, вдыхание атмосферного воздуха, содержащего пары загрязнителя, испарившегося из почвы). Так как вероятность сочетанного влияния химического соединения на определенный контингент населения одновременно всеми возможными путями крайне мала, считается целесообразным выделять из полного сценария ряд подсценариев для различных путей воздействия с определением уровня их приоритетности в сценарии многосредового воздействия. Тот путь воздействия, для которого свойственна максимальная вероятность и степень контакта химического загрязнителя с объектами окружающей среды или организмами людей, что обуславливает его кумуляцию в них, носит название принципиального (главного) пути воздействия. Возможность исключения пути воздействия из процедуры оценки риска может определяться следующими обстоятельствами: во-первых, если реальная экспозиция в случае реализации данного пути воздействия существенно меньше, чем при иных путях, включающих аналогичные объекты окружающей среды и точки воздействия; во-вторых, потенциальный уровень экспозиции при реализации данного пути воздействия чрезвычайно низкий; в-третьих, крайне незначительная вероятность экспозиции и не высокий потенциальный риск при реализации рассматриваемого пути воздействия. Иными словами, характеристика полного пути воздействия включает в себя совокупность параметров экспонируемого контингента населения, все задействованные пути распространения химического загрязнителя, точки его воздействия и пути поступления в организм человека.

Мониторинг окружающей среды. На первом этапе количественной характеристики экспозиции осуществляется оценка воздействующих концентраций раздельно для всех идентифицированных ранее путей воздействия. Оценка воздействующих концентраций поллютантов преимущественно базируется на применении, во-первых, данных динамического наблюдения (мониторинга) за объектами окружающей среды; во-вторых, результатов моделирования распространения, поведения и судьбы химических соединений в объектах окружающей среды; в-третьих, комбинации сведений из первых двух датчиковых сред. Применение результатов мониторинга с целью характеристики воздействующих концентраций наиболее перспективно, во-первых, если экспозиция связана с непосредственным контактом людей с загрязненным объектом окружающей среды и, во-вторых, в тех случаях, когда динамическое наблюдение проводится напрямую в точках воздействия. В то же время использование данных мониторинга не позволяет получить адекватную оценку воздействующих концентраций в случаях: пространственной обособленности точек воздействия от точек динамического наблюдения при реализации межсредовых переходов или миграции поллютанта; отсутствия сведений в динамике за достаточно продолжительный отрезок времени; ограниченности доступных данных динамического наблюдения только результатами количественного определения химического соединения. В подобных случаях показано дополнение сведений мониторинга результатами моделирования. Оценки концентраций поллютантов в точках воздействия производятся с применением прямого и косвенного подходов к количественной характеристике экспозиции (рис. 18).

Подходы к анализу воздействия атмосферных поллютантов

Рис. 18. Подходы к анализу воздействия атмосферных поллютантов

При характеристике концентраций загрязнителя в точках воздействия следует учитывать результаты исследования всех отобранных в исследуемой зоне проб, а в формируемом отчете о результатах оценки риска должны быть представлены расчеты концентраций во всех точках воздействия для всех вариантов сценариев и путей воздействия.

Моделирование распределения химических соединений в объектах окружающей среды. В связи с тем, что результаты лабораторных исследований обеспечивают получение объективных данных о загрязнении объектов окружающей среды лишь в отношении части реально присутствующих поллютантов, причем эти данные «привязаны» к определенным постам наблюдения, количество которых обычно ограничено, возникают затруднения при проведении достоверной интерполяции доступной информации. В некоторой степени компенсировать это могут данные выборочного персонального мониторинга в сочетании с экспертными оценками, идентифицирующими вероятный источник загрязнения. Вынужденной мерой при оценке концентраций в точке воздействия в подобной ситуации является применение результатов моделирования (например, оценка концентрации полллютанта в пищевых продуктах или у домашних животных на основе моделей накопления и поглощения).

Существуют принципиальные различия между моделями уровней концентрации и экспозиции. В первом случае модель уровней концентрации представляет собой математическое выражение, построенное на базисе физических и химических законов окружающей среды и позволяющее прогнозировать концентрацию изучаемого загрязнителя. Исходными данными при этом служат сведения о выбросах их различных источников, о рассеивании поллютанта в атмосфере, о процессах вентиляции, инфильтрации, переноса, осаждения и химии окружающей среды. Подобная модель оптимальна в случае наличия лимитированного объема сведений о концентрациях исследуемого химического соединения, типичными ее примерами являются модели рассеивания поллютантов или модели «источник загрязнения - рецептор». Хотя существующие расчетные методы обеспечивают построение моделей загрязнения объектов окружающей среды с количественными оценками для любых локаций в пределах исследуемого континуума точность расчетов ограничивается качеством исходных данных и адекватностью самой модели. К принципиально важным требованиям при выборе модели уровней концентрации относятся ее способность:

о рассчитывать не только максимальные показатели загрязнения, но и средние на требуемый период экспозиции;

о формировать и анализировать базы данных о метеорологической информации и результатах контроля концентраций загрязнителя в объектах окружающей среды;

о идентифицировать поля метеорологических параметров, в том числе трехмерных полей скорости ветра и характеристик турбулентности;

о рассчитывать миграцию химических загрязнителей от исседуе- мой совокупности источников (включая стационарные и подвижные);

о учитывать влияние особенностей жилой и промышленной застройки, специфики рельефа местности, пространственной локализации и масштабности источников загрязнений на процессы диффузии примесей;

о характеризовать долевое участие каждого из источников химического соединения в величинах концентрации для заданной точки пространства;

о решать задачи установления параметров выбросов и их источников по результатам наблюдений и в режиме реального времени определять репрезентативные точки наблюдения для организации оптимальных маршрутов передвижных лабораторий;

о оценивать интенсивность процесса седиментации поллютанта на подстилающую поверхность;

о производить климатические расчеты, формировать поля средних и фоновых концентраций загрязнителей для различных временных периодов, обеспечивать осуществление экологической экспертизы различных объектов;

о выделять зоны повышенного риска (контрастного загрязнения).

Модели экспозиции обеспечивают проспективный анализ характера экспозиции как для отдельного человека, так для контингента населения. Исходной информацией при этом служат сведения как о концентрации определенного загрязнителя в условиях вредного воздействия на отдельного человека или популяцию людей, так и о продолжительности такого воздействия. Иными словами, исходные сведения представлены особенностями жизнедеятельности человека с распределением ее проявлений во времени, а также концентрациями вредных химических соединений. Так, например, базовые уравнения для построения моделей экспозиции при воздействии загрязненного атмосферного воздуха с расчетом ее интегральной величины объединяют уровни концентраций загрязнителя в различных микросредах, умноженные на время, в течение которого человек находился в соответствующей микросреде. Оптимальными при расчете хронической экспозиции являются модели, позволяющие оценивать среднегодовые концентрации загрязнителя и их доверительные границы; в случае острых воздействий рекомендуется моделирование максимальных концентраций и их 95-го процентиля в пределах одного часа.

Индивидуальный (персональный) мониторинг обычно применяется при оценке экспозиции загрязнений атмосферы селитебных территорий и основывается на прямых измерениях концентрации загрязнителя в пределах зоны дыхания. При этом могут быть использованы переносные персональные пробоотборники (активные с подкачкой воздуха или пассивные без подкачки), обеспечивающие замеры повременных суммарных концентраций или сбор повременных суммарных проб для определения загрязнителей, воздействующих на человека в повседневной жизни. Если речь идет о питьевой воде или пищевых продуктах, прямые замеры будут представлять собой взятие соответствующих проб, если о перкутанной экспозиции - смывов с кожи.

Характеристика контактов контингентов населения с химическими веществами. Сочетание применения прямых и косвенных методов при расчетах параметров вредного воздействия загрязнителя атмосферы, как на отдельного человека, так и на контингент населения предусматривает формирование базы данных о его концентрации в микросредах, в том числе с применением персонального пробоотборника, а также сбор сведений об особенностях жизнедеятельности человека. Данные о жизнедеятельности людей получают на основе метода анкетирования или анализа суточных дневников добровольцев, специально отобранных для проведения исследования. С применением опросных методов собирается информация, характеризующая в частности:

о долю людей в популяции, применяющих газовые плиты на кухне, пестициды или проживающих вблизи от крупных автомагистралей;

о численность курящих и лиц, регулярно контактирующих с автомобильным топливом и пестицидами;

о продолжительность пребывания на открытом воздухе, в жилых и общественных помещениях, на транспорте, в присутствии курильщиков.

При изучении особенностей жизнедеятельности отдельного человека или контингентов населения производится:

  • • отбор респондентов с применением метода рандомизации из подобранного контингента;
  • • выбор варианта сбора информации (персональное интервьюирование, телефонный опрос, анкетирование или другой способ);
  • • формирование репрезентативной выборки, обеспечивающей проведение статистического анализа;
  • • обеспечение условий для высокой активности респондентов;
  • • выбор оптимальных методов исследования оценки воздействия - применение персональных мониторов и ведение дневников с фиксацией времени пребывания исследуемого в различных микросредах (прямой метод); только ведение дневников (непрямой метод) и анкетирование;
  • • разработка протоколов исследований (опросных листов) в доступном ддя респондентов виде;
  • • кодирование информации и формирование компьютерных баз данных;
  • • анализ собранной информации при проведении статистических исследований;
  • • обоснование статистически достоверных выводов и заключений на основе результатов аналитических исследований.

Применение опросных методов ориентировано на сбор максимально полных и объективных данных о пространственном и временном распространении изучаемых загрязнителей и о потенциально подверженной воздействию популяции населения.

Характеристика концентраций в точке воздействия, о В случае проведения оценки риска но базовой (полной) схеме применяются данные мониторинга концентраций химических соединений в изучаемых объектах окружающей среды и/или сведения, полученные с использованием моделирования рассеивания поллютантов за период не менее 3-5 лет. В качестве концентрации загрязнителя в точке воздействия обычно принимается ее среднее арифметическое значение за весь период экспозиции.

о При осуществлении оценки риска, связанного с хроническими воздействиями химических соединений, используются среднегодовые концентрации и их верхние 95 % доверительные границы; в случае острых воздействий, в том числе аварийных ситуаций (с продолжительностью экспозиции, не превышающей одни сутки) — максимальные концентрации и 95-й процентилъ. Все указанные величины рассчитываются за период не менее 3 лет.

о Для оценки канцерогенного риска, как правило, используются среднегодовые концентрации.

В зависимости от поставленной задачи исследования процедура оценки риска может быть ориентирована: 1) на характеристику средней тенденции (применяются средние концентрации поллютанта в изучаемых средах), 2) научно обоснованную {разумную) максимальную экспозицию (при этом ориентируются на верхние 95 % доверительные границы средних концентраций) или 3) анализ максимального воздействия (характеризуется на основе максимальных разовых концентраций за исследуемый период).

Экспозиция и доза. Экспозиция определяет параметры контакта организма человека с вредным химическим соединением. Общая экспозиция, соотнесенная с продолжительностью исследуемого временного периода, соответствует показателю средней величины экспозиции на единицу времени, обозначаемому как поступление (нормализованная величина экспозиции, введенная доза, приложенная доза, абсорбированная доза) после стандартизации по массе тела. Исчисление величины поступления подразумевает количественное определение экспозиции для каждого загрязнителя при возможных путях воздействия, выражаемое в единицах массы химического вещества, контактирующего с единицей массы тела человека (мг/кг день). Поступление химического соединения рассчитывается с использованием формул, учитывающих: во-первых, воздействующие концентрации; во-вторых, величину контакта; в-третьих, частоту и продолжительность воздействий; в-четвертых, массу тела и, в-пятых, время осреднения экспозиции:

где I - поступление (количество химического вещества на границе обмена, мг/кгхдень); С - концентрация химического вещества (средняя концентрация, воздействующая в период экспозиции (мг/л, мг/м3 или мг/кг); CR - величина контакта (скорость поступления, количество загрязненной среды, контактирующее с телом в единицу времени или за один случай воздействия, например, л/день); EF - частота воздействий (число дней/год); ED - продолжительность воздействия (число лет); BW - масса тела (средняя масса тела в период экспозиции, кг); АТ - время осреднения; период осреднения экспозиции (число дней).

Таким образом, в расчетах поступления применяются следующие варианты переменных: во-первых, переменные, сопряженные с химическим загрязнителем (воздействующие концентрации); во-вторых, переменные, характеризующие экспонируемую популяцию населения (степень контакта, частота и продолжительность воздействия, масса тела); в-третьих, переменные, назначаемые самим исследователем (время осреднения экспозиции).

Выбор времени осреднения экспозиции зависит от вида изучаемых токсических эффектов. Поступление исчисляется:

  • ? осреднением на единицу события (на количество суток воздействия или на единичный случай экспозиции) - при изучении воздействия загрязнителей, влияющих на процессы развития;
  • ? осреднением на очень короткие промежутки времени, при которых возможны проявления негативного эффекта (на одно воздействие или на сутки) - для химических соединений с острым действием;
  • ? осреднением в течение периода экспозиции (субхроническое или хроническое ежедневное поступление) - при продолжительном воздействии неканцерогенных химических соединений;
  • ? делением общей накопленной дозы на продолжительность жизни (хроническое ежедневное поступление, пожизненное среднесуточное поступление) - для генотоксических канцерогенов.

Уровень поглощения химического соединения соответствует его количеству, абсорбированному за единицу времени. При проведении оценки экспозиции в настоящее время основной частью исследователей применяется упрощенный подход без дифференциации поступления и поглощения, с рассмотрением количества поступающего в организм химического загрязнителя как поглощение.

•/ Воздействующая {экспозиционная) доза, соответствующая тому количеству химического соединения, которое достигло наружных границ тела человека - кожных покровов, слизистой желудочно-кишечного тракта и органов дыхания, является самой распространенной характеристикой экспозиции. Величина дозы определяется концентрации вещества в окружающей среде, объемом данной среды, поступающей в организм человека в единицу времени или в течение какого-либо события (скорость поступления или скорость поглощения), а также массой тела человека. Значение дозы обязательно выступает как функция времени воздействия (мг/кгхдень), а обнаружение химического соединения в биологических образцах признается наиболее объективным доказательством факта воздействия.

Приложенная (примененная) доза представляет собой то количество химического соединения, которое контактирует с первичными обменными барьерами организма - кожей, альвеолами легких, желудочно-кишечным трактом. Непосредственно определить приложенную дозу обычно невозможно, ее удается аппроксимировать с применением понятия потенциальной дозы.

  • S Внутренняя доза соответствует количеству поллютанта, поглощенного тканями организма человека при дыхании, приеме пищи или через кожу. Основными индикаторами внутренней дозы загрязнителей или их производных являются различные биологические маркеры (например, содержание ксенобиотиков в биосубстратах).
  • S Биологически эффективная доза - это то количество поглощенного и/или накопленного химического соединения, а также его метаболитов, которое достигло соответствующей ткани-мишени или органа- мишени, взаимодействовало с ним в течение определенного времени, что обусловило неблагоприятный эффект (например, нарушение физиологических процессов). В целях описания связи между концентрацией загрязнителя в ткани-мишени или органе-мишени с одной стороны и возникающими эффектами (на тканевом и органном уровнях, а также конечными в состоянии здоровья) применяется построение математических токсикоди- намических моделей. Учет сведений о биологически эффективной дозе оптимален в случае оценки воздействия, при котором поллютант поступает в организм человека преимущественно из одного объекта окружающей среды (например, из атмосферного воздуха), а особенности его метаболизма детально изучены (например, оксид углерода).
  • S Общая доза определяется как сумма отдельных доз, полученных организмом при воздействии единичного химического соединения на протяжении определенного временного периода в условиях контакта со всеми средами (воздухом, водой, пищей и почвой), содержащими данный поллютант.
  • ?О Так как определение дозы обычно технически сложно осуществить, вынужденно используют такой параметр, как экспозиция, которая обычно рассматривается в отношении одновременного воздействия в условиях одного компонента окружающей среды, например, атмосферного воздуха. Однако при проведении любой процедуры оценки риска в целях разработки адекватных оптимизационных мероприятий для его устранения или минимизации следует учитывать риски, связанные со всеми компонентами среды обитания и путями проникновения химических соединений в организм человека. Количественной мерой экспозиции при этом выступает потенциальная доза, исчисляемая как произведение концентрации загрязнителя в определенном объекте окружающей среды (атмосферном воздухе, питьевой воде, продуктах питания) на объем вдыхаемого воздуха, потребляемой питьевой воды или степень абсорбции через кожу с учетом массы тела человека. Иными словами, потенциальная доза соответствует тому количеству загрязнителя, которое потребляется или вдыхается, или тому его количеству, которое контактирует с кожей (аналогична введенной дозе при токсикологических исследованиях по определению зависимости «доза - ответ» для ингаляционного и перорального путей поступления поллютанта). При наличии сведений о параметрах биологической доступности следует применять поправки к значению потенциальной дозы в случае пересчета ее в поглощенную и/или внутреннюю дозы.
  • •О Определение потенциальной дозы включает обязательный учет: во-первых, индивидуальных характеристик людей (пол, возраст, масса тела, площадь поверхности тела); во-вторых, параметров активности их жизнедеятельности (времени пребывания в различных микросредах, скорости дыхания и других); в-третьих, параметров мест их проживания, особенностей жилищ (планировки, вентиляции, водоснабжения и других); в-четвертых, значимых параметров территории (особенности региона, городская или сельская местность и другие); в-пятых, временных факторов (сезона года, выходных дней и других). При процедуре оценки риска величины потенциальных доз обычно усредняются, принимая в расчет массу тела и продолжительность воздействия. Подобная осред- ненная доза представляет собой среднюю суточную потенциальную дозу (ADDpot) или среднюю суточную дозу (ADD).

S Также производится расчет суммарной экспозиции, принципиально важной при оценке риска и охватывающей всю сумму воздействий определенного химического соединения вне зависимости от задействованных объектов окружающей среды или путей поступления. Формулы для расчета средней суточной дозы (ADD) при различных путях поступления (пероральном, ингаляционном, накожном) представляют собой варианты основной формулы потенциальной дозы (рис. 19).

Соотношения между различными видами доз

Рис. 19. Соотношения между различными видами доз

Общая потенциальная доза (TPD) рассчитывается по формуле

где С - концентрация загрязнителя в объекте окружающей среды (атмосферном воздухе, почве и других), контактирующем с телом человека (в единицах масса/объем или масса/масса); IR - величина (скорость) поступления, зависящая от объема легочной вентиляции, объема потребляемой воды и т.д.; ED - продолжительность воздействия.

Средняя суточная доза (ADD) традиционно определяется делением потенциальной дозы на массу тела (BW) и время осреднения воздействия (А Т):

В случае оценки канцерогенных рисков рассчитывают средние суточные дозы, осредненные с учетом ожидаемой средней продолжительности жизни человека, составляющей 70 лет (LADD), по формуле

где LADD - средняя суточная доза или поступление (I), мг/(кг день); С - концентрация поллютанта в загрязненной среде, мг/л, мг/м3, мг/см2, мг/кг; CR - скорость поступления воздействующей среды (питьевой воды, воздуха, продуктов питания и т.д.), л/день, м3/день, кг/день и др.; ED - продолжительность воздействия, лет; EF - частота воздействия, дней/год; BW - масса тела человека, кг; АТ - период усреднения экспозиции (для канцерогенов 70 лет); 365 - число дней в году.

Например, для сценария селитебной территории при определении дозы химического соединения, поступающего с атмосферным воздухом, учитываются: во-первых, концентрация загрязнителя в атмосфере и в воздушной среде помещений; во-вторых, параметры массы тела у детей или взрослых; в-третьих, время пребывания людей внутри помещения и за его пределами; в-четвертых, скорость дыхания или суточный объем потребления воздуха в помещении и вне его; в-пятых, частота и продолжительность воздействия (табл. 6).

Формулы для определения средней суточной дозы (ADD) и стандартные величины ключевых факторов для основных путей поступления загрязнителей в организм представлены в «Руководстве по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» Р 2.1.10.1920-04.

Интегрированная оценка экспозиции. На основе определения общей потенциальной дозы производится расчет суммарной экспозиции, характеризующей риск воздействия загрязнителя с учетом всех его воздействий вне зависимости от объекта окружающей среды и путей поступления в организм человека. С указанной целью проводится анализ многомаршрутной многосредовой экспозиции, отражающей, во-первых, поступление химического соединения из всех изучаемых сред, а также суммарные дозы для отдельных объектов окружающей среды и путей поступления с выходом на общую величину суммарной дозы.

Таблица 6

Расчет суточных доз при ингаляционном воздействии веществ с атмосферным воздухом

1= ((Ca»Tout»Vout) + (Ch*Tin»Vin) • EF • ED/(BW*AT*365))

Параметр

Характеристика

Стандартное

значение

I

Величина поступления, мг/кг-дснь

-

Ca

Концентрация вещества в атмосферном воздухе, мг/м’

-

Ch

Концентрация вещества в воздухе жилища, мг/м’

1,0*Са

Tout

Время, проводимое вне помещений, час/день

8 часов/дснь

Tin

Время, проводимое внутри помещений, час/дспь

16 часов/дснь

Vout

Скорость дыхания вне помещений, м’/час

1,4 м’/час

Vin

Скорость дыхания внутри помещения, м'/час

0,63 м’/час

EF

Частота воздействия, дней/год

350 дней/год

ED

11родолжителыюсть воздействия, лет

30 лег, дети: 6 лет

BW

Масса тела, мг/кг

70 кг; дети: 15 кг

AT

Период осреднения экспозиции, лет

30 лет; дети: 6 лет; канцерогены: 70 лет

Средняя суточная доза на день воздействия (ADDd) представляет собой базис для определения доз хронического, пожизненного, острого и подострого воздействий. Хроническая средняя суточная доза (ADDch) рассчитывается по формуле

где ADDch - средняя суточная доза, усредненная на хроническую экспозицию, мг/кг день; ADDd - средняя суточная доза на день экспозиции; EF - частота воздействия, дней/год; DPY - число дней в году (365 дней/год).

Частота воздействия отражает как продолжительное воздействие (365 дней в году), так и частичное или прерывистое (например, 90 дней в году в условиях теплого периода календарного года). При частоте воздействия, равной 365 дней в году, значение ADDch равно ADDd.

На итоговом этапе производится расчет пожизненной суточной дозы (LADD) на основе одной или нескольких хронических суточных доз (ADDch) по формуле

где LADD - пожизненная средняя суточная доза, мг/кгхдень; EDb - продолжительность экспозиции для детей младшего возраста (0-5 лет), равная 6 годам; EDc - продолжительность экспозиции для детей старшего возраста (6-17 лет), равная 12 годам; EDa - продолжительность экспозиции для взрослых (18 и старше), равная 52 годам; ADDchb - хроническая средняя суточная доза для детей младшего возраста, мг/кгхдень; ADDchc - хроническая средняя суточная доза для детей старшего возраста, мг/кгхдень; ADDcha - хроническая суточная доза для взрослого, мг/кгхдень; АТ - время осреднения, число лет.

Иными словами, пожизненная средняя суточная доза рассчитывается как средневзвешенная доза для трех периодов жизни. Длительность воздействия рассматривается как ряд лет, на протяжении которых продолжал реализовываться соответствующий вариант воздействия. Среднее время в знаменателе представляет собой период, на который производится усреднение общей дозы или она распределяется пропорционально по блокам лет. Для канцерогенных эффектов среднее время учитывает продолжительность жизни человека, невзирая на длительность воздействия. С момента, когда воздействие принимает ежедневный характер, ADDch становится меньше ADDd. Рассмотренная формула допускает, что способ воздействия остается постоянным на протяжении всего хронического воздействия. Если воздействие продолжается короткий период, то оно оценивается отдельно как острое либо подострое. При условиях экспозиции в селитебной зоне, продолжительность которой может превышать один возрастной период жизни, следует рассчитывать суточную и хроническую ADD раздельно для каждого периода жизни, так как различным возрастным периодам свойственны специфичные значения величин контакта и массы тела [9, 10, 12, 13, 14].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >