Ранговая шкала величин индекса риска

Расчет вероятности рефлекторных реакций (как правило, ощущение запаха и другие органолептические эффекты) проведен на основе использования отечественной нормативной базы предельного содержания вредных веществ в объектах окружающей среды.

Данный подход нормативно закреплен в методических рекомендациях «Комплексная гигиеническая оценка степени напряженности медико-экологической ситуации различных территорий, обусловленной загрязнением токсикантами среды обитания населения». Методические рекомендации утверждены главным санитарным врачом России 30 июля 1997 г. № 2510/5716-97-32. Этот подход применим при уровне загрязнения объекта среды обитания до 10-15 ПДК. В качестве эффекта оценивается не риск появления дополнительных случаев заболеваний, а вероятность рефлекторных реакций (ощущение раздражения, неприятного запаха и пр.) или эффектов психологического дискомфорта, что также расценивается как факт нарушения здоровья. В пользу этого суждения свидетельствует ряд соображений практического свойства. Так, с одной стороны, основной поток жалоб населения в органы Госсанэпиднадзора вызывает такое изменение качества окружающей среды, которое фиксируется населением органами чувств. С другой стороны, вредные примеси и другие факторы, обладающие свойствами вызывать такие ощущения, нормируются с учетом этих эффектов. При этом в экспериментах используется беспороговая модель интенсивности нарастании тех или иных эффектов при увеличении уровня воздействия, а норматив определяется как вероятностная величина.

При нормировании допустимого содержания вредных примесей, обладающих рефлекторным эффектом, для атмосферного воздуха обосновывается ПДК_м.р, служащая для предупреждения развития немедленных токсических эффектов. В соответствии с [18] ПДК_м.р определяется как

ПДК_м.р = ЕС₁₆/К_з, (5.14)

где ЕС₁₆- концентрация вещества, принятая в качестве пороговой при однократном воздействии и вызывающая токсический (рефлекторный, раздражающий и др.) эффект с вероятностью 16%; К_з - коэффициент запаса, определяемый в соответствии с углом наклона графика зависимости «концентрация-эффект», который на логарифмически-пробитной сетке аппроксимируется прямой.

Значения К_з и тангенса угла наклона графика служат основанием для отнесения рассматриваемого вещества к одному из четырех классов опасности. В табл. 5.7 представлены величины указанных параметров в соответствии с классом опасности.

Таблица 5.7

Численные значения коэффициента К_з и угла наклона графика зависимости «доза (концентрация) — эффект»

Класс опасности		Ða, градусы
1-й	5,0	От 71 и выше
2-й	4,0	От 62 и выше
3-й	2,3	От 43 и выше
4-й	1,5	До 43

* 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

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)lgK_з)- 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/ПДК_м.р), (5.17)

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

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

4- й класс Prob= -1,41 + 2,33 lg (С/ПДК_м.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, ПДК_м.р. - 0,008 мг/м³.

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

Полученное значение Probнаходится 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 (С_lim) связана с нормативом (ПДК) через коэффициент запаса (К_з):

С_lim = ПДК * К_з. (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/(ПДКЧК_з)) (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-гои4-го классов на уровне соответственно2,35, 1,28, 1,00и0,87.

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, К_з = 6), ПДК_cc = 0,1 мг/м³.

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