CC BY
65
гиена и санитария. 2016; 95(1)
РРк 10.18821/0016-9900-2016-95-1-106-112_
Оригинальная статья
Методология и практика социально-гигиенического мониторинга
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016 УДК 614.78:71
Зайцева Н.ВР, Шур П.З.12, Май И.В.12, Кирьянов Д.А.1
К ВОПРОСУ О ПРИМЕНЕНИИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭВОЛЮЦИИ РИСКА ЗДОРОВЬЮ В ГИГИЕНИЧЕСКИХ ОЦЕНКАХ
'ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», 614045, Пермь; 2ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 614990, Пермь
В статье описаны примеры практической реализации методических подходов к оценке эволюции риска нарушений здоровья при воздействии ряда факторов среды обитания. При гигиенической оценке динамики рисков для здоровья граждан, постоянно проживающих вблизи крупного аэропорта (порядка 500 взлетов и посадок в сутки), выявлены высокие риски нарушения функций сердечно-сосудистой и нервной систем. Показано, что с возрастом разница между рисками, формируемыми под воздействием и без воздействия факторов, свойственных аэропорту, существенно возрастает, составляя при 5-летнем периоде экспозиции 1,2%; при 20-летнем периоде 8—10%, а 50-летнем периоде - более 20%. Получены результаты, характеризующие динамику нарастания рисков для населения разных возрастов, структуру рисков в разные периоды жизни человека. Итоги эволюционного моделирования позволили выделить критические периоды воздействия факторов, при которых происходят качественные изменения уровней риска, что важно при обосновании очередности и срочности санитарно-гигиенических мер по управлению рисками. Развитие методических подходов лежит в плоскости повышения качества математических моделей, совершенствования методов оценки интенсивности и длительности воздействия, учета особенностей сочетанного воздействия факторов опасности разной природы.
Ключевые слова: риск здоровью; гигиеническая оценка; прогнозирование; эволюция риска. Для цитирования: Зайцева Н.В., Шур П.З., Май И.В., Кирьянов Д.А. К вопросу о применении прогнозирования эволюции риска здоровью в гигиенических оценках. Гигиена и санитария. 2016; 95(1): 106-112. DOI: 10.18821/0016-99002016-95-1-106-112.
Zaitseva N.V.12, Shur P.Z.12, May I.V.12, Kiryanov D.A.1
ON THE QUESTION OF THE APPLICATION OF THE PREDICTION OF THE EVOLUTION OF HEALTH RISK IN HYGIENIC ASSESSMENTS
'Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies", Perm, Russian Federation, 614045; 2Perm State National Research University, Perm, Russian Federation, 614990
In the paper there are described examples of the practical implementation of methodological approaches to the assessment of evolution of the health risk under exposure to a set of environmental factors. In the hygienic assessment of the dynamics of health risks for citizens, residing near a major airport (about 500 takeoffs and landings per day), there were revealed high risks of disorders of the cardiovascular and nervous system. The difference between the risks emerging under the exposure and without the impact of the factors peculiar to the airport was shown to increase with the age significantly, accounting for 5-year period, 1,2% of the exposure; over 20 years - 8-10%, and during the period of 50 years - more than 20%. There were obtained results describing the dynamics of the gain of risks for the population of all ages, the structure of risks in the different periods of the human life. Outputs of evolutionary modeling allowed to identify critical periods of exposure to factors for which the qualitative changes of levels of risk take place. This is important in justifying the order ofpriorities and urgency of sanitary hygienic measures for risk management. The development of methodological approaches lies in the plane of the refinement of mathematical models, improvement of methods for the assessment of the intensity and duration of exposure, taking into account features of the combined impacts of hazard factors of different nature.
Keywords: health risks; hygienic assessment; forecasting; the evolution of risk.
For citation: Zaitseva N.V, Shur P.Z., May I.V., Kiryanov D.A. On the question of the application of the prediction of the evolution of health risk in hygienic assessments. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2016; 95(1): 106-112. (In Russ.). DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-106-112.
For correspondence: Irina Vladislavovna May, E-mail: [email protected] Received 26.06.15
Реализация Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации до 2020 года, Концепции долгосрочной демографической политики до 2025 года, Соглашения Таможенного союза по санитарным мерам,
Для корреспонденции: Май Ирина Владиславовна, д.б.н., профессор, заместитель директора по научной работе ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», 614045, Пермь, E-mail: [email protected]
вступление Российской Федерации в ВТО и иные социально-политические проблемы страны делают все более актуальным процесс дальнейшего совершенствования нормативно-методической и законодательной базы анализа рисков здоровью населения при воздействии различных по природе факторов и их сочетаний. В этой связи представляет интерес решение ряда задач, связанных с прогнозированием риска для здоровья, в том числе с учетом естественных возрастных изменений, оценкой риска, формируемого однонаправленным действием разных факторов опасности, выделением приоритетных контингентов
Оriginal article
Таблица 1
Примеры парных математических моделей и адаптированные модели зависимости для рекуррентных соотношений
Название модели Исходные модели Источник Модель зависимости
для рекуррентных соотношении
Неканцерогенный риск нарушений сердечно-сосудистой системы от воздействия шума (развитие неспецифических эффектов
Неканцерогенный риск нарушений центральной нервной системы от воздействия шума
Неканцерогенный риск нарушений органов слуха от воздействия шума (развитие специфических эффектов)
Неканцерогенный риск нарушений сердечно-сосудистой системы от содержания оксида углерода в воздухе
1 P z
R=ж|*
где P = -4,551 + 0,0853х
1 p y R f е2dy, V2n -L
где P = -6,5027 + 0,0889х
1 p 1 R = f е2dy, V2n -L ,
где P = -6,6771 + 0,07041x
Неканцерогенный риск нарушений сер- г ,
дечно-сосудистой системы от содержания ^жет = — I 2,58Е — 5 • ( е диоксида азота в воздухе (все население)
Acases = - [9,33E -6 • (е-0.°340^ - ц)]
-0,00378-ANO2 - 1
)]
Неканцерогенный риск нарушений дыхательной системы от содержания взвешенных веществ в воздухе
-[2,58E - 5 •( е
л Л cor cl -0,00147-APM2« 10 ,
Acases =-l 2,58E-5 •( е 2510 -1
)]
[8] [8, 9] [8, 9]
[10]
[11] [10]
AR = 0,015
X 58,5
-1
AR = 0,0016 •( — -1 ИЗ
AR = 0,0014 — -1 V 50
AR = 0,00065 •( е
AR = 0,33 •( е-0'00011 - е-0'00147—
и зон риска, установлением критических периодов и интенсивности воздействия [1, 2].
В рамках существующей методологии оценки рисков [3, 4] предложены аналитические подходы, основанные на эволюционных математических моделях развития детерминированных и стохастических неблагоприятных эффектов под воздействием факторов среды обитания [5-7]. Методические подходы к оценке эволюции (нарастания) риска здоровью дают возможность прослеживать динамику развития негативных эффектов на фоне естественного старения организма и прогнозировать состояние здоровья человека, субпопуляций и населения в целом в условиях многофакторной длительной нагрузки.
Цель исследования состояла в апробации подходов к эволюционному моделированию в задачах оценки риска для здоровья населения при воздействии ряда факторов среды обитания.
Материалы и методы
Эволюционная модель накопления риска здоровью (эволюция риска нарушений функций органов и систем организма) является математическим описанием процесса изменения состояния здоровья при воздействии на человека внешнесредовых факторов в течение определенного периода.
Построение эволюционной модели накопления риска здоровью выполняется на основе парных зависимостей, отражающих влияние опасных факторов на состояние здоровья человека, описанных в авторитетных базах данных и релевантной научной литературе. Парные зависимости включаются в эволюционную модель накопления риска здоровью человека с использованием алгоритмов их адаптации в расчетные формы. Расчетной формой эволюционной модели является система рекуррентных соотношений, записанных для каждого вида ответа (нарушения здоровья) и позволяющих организовывать итерационную расчетную процедуру по заданным временным шагам (1). Общий вид рекуррентных соотношений задается выражением (1):
Ri+l = R + (аД + ^Ад)С, (1)
з
где Д+1 - риск нарушений здоровья по г-му ответу в момент времени t+I; Д - риск нарушений здоровья по г-му ответу в момент времени Г, аг - коэффициент, учитывающий эволюцию риска за счет естественных причин, АД - прирост риска нарушений здоровья по г-му ответу, обусловленный действием /-го фактора в течение 1 года с момента времени Г, С - временной эмпирический коэффициент.
Прирост риска нарушений здоровью, обусловленный действием вредных факторов, определяется на основе парных зависимостей (2):
Ахг=вУп х/), (2)
где АД - прирост риска нарушений здоровья по г-му ответу, обусловленный действием /-го фактора в течение 1 года с момента времени Г, р^ - коэффициент, отражающий силу влияния /-го фактора на скорость накопления риска г-го эффекта (ответа), У'г (X/ ) - функция, отражающая зависимость между экспозицией /-го фактора (х/) и риском нарушений здоровья по г-му эффекту (ответу), х( - экспозиция /-го фактора в момент времени Г.
Конкретный вид функции (X1, ) и значения коэффициентов могут быть различными для каждой пары фактор - эффект (ответ) ввиду различия механизмов действия факторов и методов построения моделей. Примеры парных общепризнанных зависимостей, полученных в основном в эпидемиологических исследованиях, и соответствующих им моделей эволюции риска приведены в табл. 1.
Для количественный оценки и характеристики риска предложены расчет приведенного индекса риска (диапазон изменения от 0 до 1) и шкала, позволяющая выделить уровни низкого (0-0,05), умеренного (выше 0,05-0,36), высокого (выше 0,36 до 0,6) и чрезвычайно высокого риска (выше 0,6-1,0) [12, 13].
При апробации подходов к эволюционной модели оценки риска нарушения здоровья населения в зоне влияния аэропорта (более 500 взлетов-посадок в сутки) выделяли несколько групп населения, проживающих на разном удалении от взлетно-посадочной полосы (ВПП) и стационарных источников выбросов аэропорта. Зона 1 характеризовалась непосредственной близостью к границе санитарно-защитной зоны аэропорта (от 0,8 до 2 км от ВПП), численность населения в зоне 255,4 тыс. человек). Зона 2 располагалась на удалении 2-4 км от ВПП
дигиена и санитария. 2016; 95(1)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-106-112
Оригинальная статья
Среднемноголетние концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (2007-2012 гг.)
Таблица 2
Среднемноголетняя концентрация, мг/м3 Кратность к ПДКсс.
Вещество зона 1 зона 2 территория ПДКсс., мг/м3 зона 1 зона 2 зона 4
сравнения
Азота диоксид 0,08 ± 0,003* 0,051 ± 0,003 0,067 ± 0,003 0,04 2,01 1,28 1,67
Серы диоксид 0,044 ± 0,001* 0,035 ± 0,002 0,04 ± 0,0000 0,05 0,88 0,71 0,8
Взвешенные вещества 0,298 ± 0,0009* 0,204 ± 0,0097 0,267 ± 0,0044 0,15 1,99 1,36 1,78
Углерода оксид 1,353 ± 0,06* 1,099 ± 0,03 1,197 ± 0,07 3 0,45 0,37 0,4
Аммиак 0,035 ± 0,002* 0,026 ± 0,001 0,027 ± 0,002 0,04 0,87 0,66 0,67
Бенз(а)пирен 1,Е-06 ± 5,Е-08* 1,Е-06 ± 1,Е-08 1,Е-06 ± 1,Е-08 1Е-06 0,57 0,52 0,51
Бензол 0,021 ± 0,0004* 0,017 ± 0,0008 0,02 ± 0,0000 0,10 0,21 0,17 0,20
Фенол 0,004 ± 0,0001 0,003 ± 0,0001 0,004 ± 0,0000 0,003 1,41 1,1 1,34
Гидрохлорид 0,104 ± 0,002* 0,084 ± 0,003 0,100 ± 0,001 0,1 1,04 0,84 1,00
Ксилол 0,021 ± 0,0006 0,023 ± 0,003 0,021 ± 0,0008 - - - -
Кадмий оксид 0,0001 ± 0,000002 0,0001 ± 0,000003 0,0001 ± 0,000001 0,0003 0,34 0,36 0,33
Марганец 0,001 ± 0,0001* 0,001 ± 0,00004 0,001 ± 0,0000 0,001 1,21 0,88 1,00
Медь оксид 0,0001 ± 0,00001* 0,0002 ± 0,00002** 0,0001 ± 0,00001 0,002 0,07 0,08 0,06
Толуол 0,022 ± 0,002* 0,019 ± 0,0006 0,02 ± 0,0000 - - - -
Ацетон 0,16 ± 0,0003 0,146 ± 0,004 0,16 ± 0,0000 - - - -
Свинец и его неоргани- 0,0002 ± 0,00001* 0,0001 ± 0,000005 0,0001 ± 0,000008 0 0,6 0,43 0,4
ческие соединения
Формальдегид 0,012 ± 0,0005* 0,008 ± 0,0005 0,01 ± 0,0002 0,003 4,02 2,62 3,43
Этилбензол 0,01 ± 0,0003 0,009 ± 0,0003 0,01 ± 0,0001 - - - -
(377 тыс.). Зона 3 располагалась на расстоянии от 4 до 6 км от ВВП (22,7 тыс. человек). В качестве контрольной (неэкспонированной) группы было выбрано население, проживающее на условно благополучной территории, находящейся на значительном удалении от аэропорта - зона 4 (территория сравнения). Численность контрольной группы - 370,2 тыс. человек.
В качестве факторов опасности рассматривали шум (максимальный и среднесуточный среднемноголетний эквивалентный уровень шума) и химическое загрязнение атмосферного воздуха, формируемое выбросами воздушных судов и стационарными наземными источниками аэропорта. В части вероятных ответов на воздействия шума рассматривали нарушения со стороны нервной системы, системы кровообращения и органов слуха. В части химической опасности критические системы и органы выбирали в соответствии с «Руководством по оценке риска...» (Р. 2.1.10.1920-04) и приоритетными химическими факторами загрязнения среды для условия ингаляционного пути поступления. Такими факторами для исследуемых территорий являлись марганец (нервная система, органы дыхания, кровь); медь (органы дыхания, системное действие, печень, желудочно-кишечный тракт, нервная система, почки); кадмий (почки, гормональная система, органы дыхания, печень, костная ткань); бензол (кровь, красный костный мозг, иммунная система, процессы развития, нервная система, сердечно-сосудистая система, репродуктивная система, системное действие); толуол (нервная система, органы зрения и дыхания, процессы развития); этилбензол (процессы развития, печень, почки, гормональная система); формальдегид (органы дыхания и зрения, иммунная система); о-, м-, п-ксилолы (нервная система, органы дыхания и зрения, почки, печень).
Данные о качестве среды обитания были предоставлены органами Роспотребнадзора (обработано и проанализировано более 14 тыс. определений 18 загрязняющих веществ в 5 точках наблюдений за 2007-2012 гг.). Оценку уровня шумового воздействия проводили на основании данных 600 инструментальных измерений уровня шума в 12 контрольных точках в рамках системы социально-гигиенического мониторинга за этот же период. Шум измеряли на улице в зоне жилой застройки. Принимали, что уровень шума внутри помещений равен уличному шуму. Недостатки измерения экспозиции учтены при описании неопределенностей.
Результаты
Было установлено, что в непосредственной близости к границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) аэропорта в жилой застройке регистрируется присутствие практически всех измеренных примесей в значимых концентрациях (табл. 2). При этом среднемноголетние уровни загрязнения достигали величин 3-4 ПДК по формальдегиду, систематически регистрировались превышения ПДК по взвешенным веществам, диоксиду азота, фенолу. Наибольшие уровни загрязнения были зарегистрированы в зоне, наиболее приближенной к ВПП и стационарным источникам аэропорта. Максимальные и среднемноголетние эквивалентные уровни шума превышали допустимые нормы практически во всех исследованных зонах (табл. 3).
При этом наибольшей зашумленностью характеризуются территории на границе СЗЗ аэропорта и в непосредственной близости к ней. Измеренные среднемноголетние уровни шума в зоне 1 превысили норматив для жилой застройки более чем на 10 дБ. На территории сравнения в отдельных случаях фиксировали уровни максимального звука выше гигиенического норматива, однако территория сравнения характеризовалась наименьшим среднемноголетним значением акустической нагрузки из всех исследованных зон.
В целом параметры хронического шума на всех территориях превышали уровни, при которых, согласно источникам литера-
Таблица 3
Уровни шума на исследованных территориях (в дБ) (2007-2012 гг.)
Показатель Зона загрязнения Территория сравнения ПДУ
1 2 3
Уровни 90,0 78,6 70,2 75,7 70
максимального
шума *
Эквивалентные 66,57 ± 7,25 61,5 ± 6,02 63,7 ± 6,37 59,9 ± 6,01 55
уровни**
Примечание. * - максимальные значения; ** - среднесуточные среднемноголетние значения.
туры, могут возникать негативные эффекты в состоянии здоровья населения, в том числе в отношении нервной и сердечно-сосудистой систем, органов слуха [8, 9].
Анализ динамики приведенных индексов риска, формируемых химическими факторами опасности, свидетельствует, что хроническая экспозиция, установленная в исследованиях, формирует в зоне 1 высокие риски для здоровья человека при проживании в ней течение 44-45 лет, в зоне 2 - при проживании в течение 56-58 лет.
Канцерогенный риск, рассчитанный по стандартизованным методикам [4], превышал приемлемый уровень на всех исследованных территориях. Наибольшие значения (3,39-10 Е-4) были отмечены в непосредственной близости к аэропорту.
Построение моделей эволюции риска для здоровья позволило оценить нарастание риска негативных эффектов для населения, проживающего в разных условиях химической и шумовой экспозиции. Установлено, что риск нарушения здоровья (органов дыхания) через 5 лет экспозиции в детском возрасте в зоне 1 (наибольшие уровни загрязнения) составляет 0,088, тогда как без воздействия этот показатель равен 0,076. Разница рисков равна 0,012, т. е. присутствие дополнительных факторов опасности повышает риск заболеть на 1,2%. С возрастом разница между рисками, формируемыми под воздействием и без воздействия, существенно возрастает, составляя к 20 годам порядка 8-10%, а к пятидесяти годам - более 20%. Приоритетом является риск поражений органов дыхания (основные факторы риска: взвешенные вещества, соединения марганца, толуол, азота диоксид и др.), сердечно-сосудистой системы (приоритетные факторы риска: взвешенные вещества, азота диоксид, углерода оксид, бензол), центральной нервной системы (формальдегид, толуол, бензол, фенол), эндокринной системы (бензол), кроветворной системы (марганец и бензол), органов пищеварения (толуол)
Установлено, что длительное проживание в условиях постоянного шумового воздействия существенно увеличивает риски для здоровья населения (рис. 1).
Приведенные индексы риска при уровне хронической среднегодовой шумовой экспозиции 66,6 дБА достигали: верхней границы диапазона, который характеризует пренебрежимо малый риск при длительности в течение года, верхней границы диапазона, который характеризуется как умеренный риск при длительности воздействия в течение 22 лет, верхней границы диапазона, который характеризуется как высокий риск при длительности воздействия в течение 32 лет.
На других территориях вблизи аэропорта, где уровни хронической экспозиции превышали 60 дБА, также регистрировались высокие риски (индексы выше 0,6), но риски формировались в более поздние возрастные периоды (см. рис. 1).
Оценка интегрального риска в зоне влияния аэропорта показала, что при основной роли вредного влияния шумового фактора, химические факторы опасности повышают общий риск нарушения здоровья экспонированного населения (табл. 4).
Приведенные индексы риска свидетельствует о том, что постоянное проживание в условиях хронической шумовой экспозиции на уровне 61-66 дБА и загрязнение атмосферного воздуха комплексом химических примесей, формируемое пролетами воздушных судов и работой наземных служб аэропорта, приводят к формированию умеренных рисков для здоровья при длительности воздействия 5-8 лет, высоких рисков для здоровья - при длительности воздействия 30-35 лет.
По мере удаления от аэропорта уровень риска снижался, однако в сложившейся ситуации расстояние в 1200-2000 м не обеспечивает отсутствия умеренных и высоких рисков для здоровья. Для задач обоснования санитарно-гигиенических и медико-профилактических мероприятий, которые могли бы снизить или демпфировать негативное влияния факторов внешней среды, был выполнен анализ структуры рисков для здоровья.
Оriginal article
R 1,00 0,900,80 0,700,600,500,40 0,300,200,10-
66,6 дБ —
Риск очень высокий 63,7 дБ —У
Риск высокий 61,5 дБ у/—
Риск умеренный 59,9 дБ —N -----Риск низкий
10
20
30
40
50
60
70
Год
Рис. 1. Графическое представление эволюции риска развития нарушений здоровья (сердечно-сосудистой, нервной системы и органов слуха) у жителей исследованных территорий под воздействием шумового фактора.
Я - приведенный индекс риска, дБА - децибел.
Установлено, что в исследуемой ситуации риски для здоровья населения формируются в основном в результате негативного шумового воздействия. Наиболее опасные эффекты - нарушения функций сердечно-сосудистой системы.
Следовательно, именно меры по шумоподавлению, в том числе переход на низкошумные типы воздушных судов, должны рассматриваться как приоритетные в системе санитарно-гигиенических мероприятий первичной профилактики.
С позиций структуры нарушений здоровья под воздействием комплекса изученных факторов было выявлено, что приоритетными видами поражений являются нарушения сердечно-со-
Таблица 4
Приведенные индексы риска для здоровья в местах постоянного проживания населения в зоне влияния аэропорта
Зона 1 Зона 2
Возраст, годы индекс, формируемый химическими факторами индекс, формируемый шумовым фактором индекс риска индекс, формируемый химическими факторами индекс, формируемый шумовым фактором индекс риска
0 0,000 0,000 0,000 0,00 0,00 0,00
5 0,015 0,029 0,034 0,013 0,020 0,022
10 0,031 0,066 0,071 0,028 0,043 0,049
15 0,050 0,113 0,128 0,044 0,072 0,081
20 0,072 0,175 0,197 0,062 0,106 0,120
25 0,098 0,258 0,289 0,084 0,150 0,169
30 0,128 0,372 0,413 0,109 0,206 0,233
32 0,142 0,412 0,475 0,120 0,234 0,264
33 0,151 0,460 0,509 0,126 0,248 0,280
34 0,158 0,502 0,545 0,132 0,264 0,298
35 0,166 0,530 0,584 0,138 0,281 0,317
40 0,213 0,755 0,825 0,174 0,382 0,431
44 0,250 1,0 1,0 0,209 0,491 0,554
45 0,275 1,0 1,0 0,219 0,524 0,601
46 0,326 1,0 1,0 0,255 0,559 0,628
50 0,357 1,0 1,0 0,278 0,727 0,817
55 0,473 1,0 1,0 0,356 0,864 1,0
60 0,646 1,0 1,0 0,471 0,921 1,0
Примечание. Индекс риска < 0,05 - пренебрежимо малый, 0,05 < индекс риска < 0,36 - умеренный, 0,36 < индекс риска < 0,6 - высокий, индекс риска > 0,60 - очень высокий.
дигиена и санитария. 2016; 95(1)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-106-112
Оригинальная статья 0,500-,
0,4500,4000,3500,3000,2500,2000,1500,1000,0500,000-
1 год 10 лет 20 лет 40 лет
^ Органы дыхания Щ Центральная нервная система ^ Сердечно-сосудистая система Щ Орган слуха Щ Прочие
Рис. 2. Уровень и структура дополнительного риска здоровью жителей, постоянно проживающих на территории наибольшего приближения к аэропорту.
судистой и центральной нервной систем. При этом структура нарушений здоровья для жителей разных возрастов в разные возрастные периоды отличаются (рис. 2).
В зоне наибольшего уровня воздействия вклад риска патологии сердечно-сосудистой системы в суммарный дополнительный риск нарушения здоровья составлял: в возрасте 10 лет порядка 12%, в 20 лет 29%, в 40 лет почти 50%. Приоритетами в данных условиях экспозиции являются также поражения центральной нервной системы (вклад в риск для здоровья в различные периоды жизни и при различной длительности воздействия от 5 до 15%) и органов дыхания (вклад в риск - от 5 до 10%).
Полученные результаты оценки риска хорошо корреспондировались с данными многолетней медицинской статистики (2007-2012 гг.). Так, к примеру, анализ заболеваемости (по данным обращаемости за медицинской помощью) населения по видам нарушений здоровья, ассоциированным с шумовым фактором, показал, что обращаемость за медицинской помощью была самой высокой именно в зонах максимального приближения к ВПП и достоверно отличалась от параметров заболеваемости населения других зонах (табл. 5).
Таблица 5
Заболеваемость взрослого населения в разные возрастные периоды, вероятно ассоциированная с воздействием шумового фактора, осредненные данные за 2007-2012 гг.
Показатель (сл./1000 человек)
Зона 1
Зона 4
Население до 50 лет
Повышение кровяного давления, 0,09 ± 0,001 0,03 ± 0 при отсутствии диагноза
Расстройства вегетативной нервной 0,31 ± 0,002 0,22 ± 0,001 системы
0,38 ± 0,002 0,08 ± 0,001 0,06 ± 0,001 0,01 ± 0,00
Гипертоническая болезнь
Кондуктивная и нейросенсорная потеря слуха
Население старше 50 лет
Повышение кровяного давления, 8,22 ± 1,12 6,34 ± 0,72 при отсутствии диагноза
Расстройства вегетативной нервной 0,02 ± 0,00 0,1 ± 0,001 системы
Гипертоническая болезнь
Кондуктивная и нейросенсорная потеря слуха
Стенокардия
3,48 ± 0,005 0,51 ± 0,002 0,98 ± 0,003 0,01 ± 0,00
0,2 ± 0,001 0,1 ± 0,001
Результаты оценки рисков для здоровья в зоне влияния крупного международного аэропорта легли в основу специальных медико-биологических обследований детского и взрослого населения, проживающего в зонах экспозиции, и разработки персонифицированных рекомендаций для каждого обследованного пациента. Эти же исследования были переданы для использования при проектировании СЗЗ объекта.
Предлагаемые подходы были апробированы на ряде других задач. Так, в рамках существующей оценки профессионального риска [15] предложены подходы к оценке риска здоровью, основанные на эволюционных моделях развития неблагоприятных эффектов под воздействием факторов условий труда, которые дают возможность прослеживать динамику развития в зависимости от стажа работы, длительности и интенсивности воздействия. Так, при моделирования риска здоровью работников предприятия цветной металлургии (рабочие места печевых по переработке титансодержащих и редкоземельных материалов с концентрацией паров хлора и гидрохлорида в воздухе рабочей зоны на уровне до 9,9 ПДКрз.; уровнем шума - до 81-87 дБА, уровнем вибрации - до 1,7 ПДУ, нагревающий микроклимат в теплый период года и охлаждающий в холодный период года) установлено, что неприемлемый риск нарушений здоровья формируется уже к 45 годам. У работников без воздействия вредных производственных факторов, превышающих гигиенические нормативы, риск нарушений здоровья расценивается как приемлемый до 54 лет.
Математическое моделирование эволюции риска для задач обоснования гигиенических нормативов безопасности продукции было успешно применено при обосновании допустимого уровня содержания рактопамина в пищевых продуктах. Оценку проводили для двух сценариев, предложенных на этапе оценки экспозиции. Первый сценарий предполагал поступление рак-топамина при его содержании в пищевых продуктах на уровне остаточных количеств, рекомендуемых Комиссией Codex Ali-mentarius, второй - на уровне предела количественного определения. Результаты моделирования эволюции риска функциональных нарушений сердечно-сосудистой системы для двух сценариев представлены в табл. 6.
При реализации первого сценария (поступление пищевых продуктов, содержащих рактопамин на уровне остаточных количеств, предложенных Комиссией Codex Alimentarius) приведенный риск нарушения функций сердечно-сосудистой системы в возрасте 70 лет составит 0,47, что классифицировали как высокий риск. Такой уровень риска может привести к дополнитель-
Таблица 6
Результаты моделирования эволюции риска функциональных нарушений сердечно-сосудистой системы при разных сценариях употребления населением продуктов питания с содержанием рактопамина
Примечание. p < 0,05 во всех сравниваемых группах.
Возраст, лет Приведенный индекс риска
сценарий 1 сценарий 2
5 0,000 0,000
10 0,001 0,000
15 0,002 0,001
20 0,003 0,001
25 0,005 0,002
30 0,008 0,002
35 0,013 0,004
40 0,020 0,006
45 0,032 0,010
50 0,051 0,015
55 0,082 0,024
60 0,135 0,041
65 0,237 0,071
70 0,470 0,141
ным заболеваниям сердечно-сосудистой системы и сокращению прогнозируемой продолжительности жизни населения.
При оценке риска по второму сценарию (поступление ракто-памина с пищевыми продуктами на уровне предела количественного определения) приведенный риск нарушения функций сердечно-сосудистой системы составит 0,141, что в соответствии с МР 2.1.10.0062-12 классифицируется как умеренный риск. Этот уровень риска также может привести к дополнительным случаям заболеваний сердечно-сосудистой системы (гипертонической болезни, атеросклерозу).
Применение математического моделирования эволюции риска здоровью показало, что поступление рактопамина с пищевой продукцией на уровне остаточных количеств, рекомендованных Комиссией Codex Alimentarius, с учетом уровня потребления в пищу населением Российской Федерации продуктов животноводства, приведет к неприемлемому риску для здоровья населения и будет способствовать росту числа случаев болезней сердечно-сосудистой системы и сокращению ожидаемой продолжительности жизни. Это позволило Российской Федерации отстоять позицию против принятия максимально допустимого уровня рактопамина и в качестве risk-based норматива рассматривать его отсутствие в пищевых продуктах [8].
Неопределенность получаемых при оценке риска на базе эволюционных моделей связана в первую очередь с рассматриваемыми сценариями экспозиции. Несмотря на возможность более детального, чем при традиционный оценке риска моделирования, изменения экспозиции во времени, существующая информация о качестве среды обитания не позволила его осуществить. В этой связи при оценке риска принималось предположение о стабильности экспозиции при хроническом воздействии. Как и во всех случаях оценки риска здоровью, неопределенность связана с ошибками измерений, ошибками в отборе проб, использованием обобщенных данных, стандартных физиологических параметров контингента риска, выбранных для расчета экспозиции и пр. Неопределенности, связанные с определением интегрального риска в основном касаются вопросов синергизма или антагонизма действия различных факторов. Кроме того, неопределенности оценки риска связаны с пространственной, временной и межиндивидуальной вариабельностью
Вывод
Апробация методических подходов к оценке эволюции риска при воздействии на здоровье населения внешнесредовых факторов, факторов условий труда и потребительской продукции позволила получить результаты, характеризующие динамику нарастания рисков для населения разных возрастов, структурировать риски, формирующиеся в разные периоды жизни человека. Полученные результаты позволяют выделить критические периоды воздействия факторов, при которых происходят качественные изменения уровней риска, что позволяет обосновывать очередность и срочность санитарно-гигиенических мер по управлению рисками. Предлагаемые подходы имеют ряд неопределенностей, связанных с недостатками оценки экспозиции в динамике, с неполной адекватностью используемых моделей и недоучетом ряда физиологических параметров контингентов риска. Развитие методических подходов видится в повышении качества математических моделей, совершенствовании методов оценки интенсивности и длительности воздействия, учета особенностей сочетанного воздействия факторов опасности разной природы.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Иссследование не имело спонсорской поддержки.
Литература (п.п. 8-12 см. References)
1. Онищенко Г.Г. Оценка и управление рисками для здоровья как эффективный инструмент решения задач обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения Российской Федерации. Анализ риска здоровью. 2013; (1): 4-14.
2. Рахманин Ю.А., Новиков С.М., Иванов С.И. Современные научные проблемы совершенствования оценки риска здоровью населения. Гигиена и санитария. 2005; (2): 3-8.
3. Онищенко Г.Г., Новиков С.М., Рахманин Ю.А., Авалиани С.Л., Буштуева К.А. Основы оценки риска для здоровья насе-
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(1)
_DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-106-112
Оriginal article
ления при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. М.: НИИ ЭЧ и ГОС; 2002.
4. Р 2.1.10.1920-04. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России; 2004.
5. Зайцева Н.В., Трусов П.В., Кирьянов Д.А. Концептуальная математическая модель накопления нарушений функций организма, ассоциированных с факторами среды обитания. Медицина труда и промышленная экология. 2012; (12): 40-5.
6. Зайцева Н.В., Шур П.З. Май И.В., Кирьянов Д.А. Методические подходы к оценке интегрального риска здоровью населения на основе эволюционных математических моделей. Здоровье населения и среда обитания. 2011; (10): 6-9.
7. Камалтдинов М.Р., Кирьянов Д.А. Применение рекуррентных соотношений для оценки интегрального риска здоровью населения. Здоровье семьи-XXIвек. 2011; 3: 1-8. Available at: http://www.fh-21.perm.ru/download/2011-3-6.pdf (дата обращения: 01.02.2013).
13. МР 2.1.10-033-11. Оценка риска здоровью населения от воздействия транспортного шума. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора; 2011.
14. МР 2.2.10.0059-12. Количественная оценка неканцерогенного риска при воздействии химических веществ на основе построения эволюционных моделей» М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора; 2012.
15. Измеров Н.Ф., ред. Профессиональная патология. Национальное руководство. М.; 2011.
16. Онищенко Г.Г., Попова А.Ю., Тутельян В.А., Зайцева Н.В., Шур П.З., Хотимченко С.А. и др. К оценке безопасности для здоровья населения рактопамина при его поступлении с пищевыми продуктами. Вестник РАМН. 2013; (6): 4-8.
References
1. Onishchenko G.G. Health risk assessment and management as an effective tool to solve issues to ensure the health and epidemiological well-being of the Russian Federation population. Analiz riska zdorov'yu. 2013; (1): 4-14. (in Russian)
2. Rakhmanin Yu.A., Novikov S.M., Ivanov S.I. Current scientific problems in the improvement of methodology for assessing a human health risk. Gigiena i sanitariya. 2005; (2): 3-8. (in Russian)
3. Onishchenko G.G., Novikov S.M., Rakhmanin Yu.A., Avaliani S.L., Bushtueva K.A. A Framework for Assessing Health Risk when Exposed to Chemicals that Pollute the Environment [Os-novy otsenki riska dlya zdorov'ya naseleniya pri vozdeystvii khi-micheskikh veshchestv, zagryaznyayushchikh okruzhayushchuyu sredu]. Moscow: NII ECh i GOS; 2002. (in Russian)
4. R 2.1.10.1920-04. Guidelines for assessment of health risk when exposed to chemicals that pollute the environment. Moscow: Federal Center for Sanitary Inspection Ministry of Health of Russia; 2004. (in Russian)
5. Zaytseva N.V., Trusov P.V., Kir'yanov D.A. Mathematic concept model of accumulation of functional disorders associated with environmental factors. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2012; (12): 40-5. (in Russian)
6. Zaytseva N.V., Shur P.Z. May I.V., Kir'yanov D.A. Approaches to the assessment of integrated health risk population based on evolution of mathematical models. Zdorov'e naseleniya i sreda obitaniya. 2011; (10): 6-9. (in Russian)
7. Kamaltdinov M.R., Kir'yanov D.A. The application of recurrent relations for integrated health risk assessment. Zdorov'e sem'i-21 vek. 2011; 3: 1-8. Available at: http://www.fh-21.perm.ru/ download/2011-3-6.pdf (accessed 1 February 2013). (in Russian)
8. Burden of disease from environmental noise. Quantification of healthy life years lost in Europe. Denmark: WHO, WHO Regional Office for Europe; 2011.
9. Altena K., Biesiot W., van Brederode N.E., van Kamp I., Knottnerus T.R., Lako J.V. et al. Environmental noise and health, description of data, models and methods used and the results of the epidemiological survey. 1988.
10. Burnett R.T., Smith-Doiron M., Stieb D., Brook J.R. Effects of particulate and gaseous air pollution on cardiopespiratory hospitalizations. Aarch. Environ. Health. 1999; 54(2): 130-9.
11. Burnett R.T., Cakmak S., Brook J.R., Krewski D. The role of particulate size and chemistry in the association between summertime ambient air pollution and hospitalization for
дигиена и санитария. 2016; 95(1)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-112-116
cardiopespiratory disease. Environ. Health Perspect. 1997; 105(6): 614-20.
12. Babisch W., Ising H., Gallacher J. E., Sweetnam P.M., P.C. Elwood. Traffic noise and cardiovascular risk: the Caerphilly and Speedwell Studies, third phase - 10-year follow up. Arch. Environ. Health. 1999; 54(3): 210-6.
13. MR 2.1.10-033-11. Assessment of risk to human health from exposure to traffic noise. Moscow: Federal Center of Hygiene and Epidemiology; 2011. (in Russian)
14. MR 2.2.10.0059-12. Quantitative assessment of carcinogenic
risk when exposed to chemicals on the basis of construction of evolutionary models. Moscow: Federal Center of Hygiene and Epidemiology; 2012. (in Russian)
15. Izmerov N.F., ed. Professional Pathology. National Leadership [Professional'naya patologiya. Natsional'noe rukovodstvo]. Moscow; 2011. (in Russian)
16. Onishchenko G.G., Popova A.Yu., Tutel'yan V.A., Zaytseva N.V., Shur P.Z., Khotimchenko S.A. et al. About the human health safety estimation of ractopamine intake together with the food. VestnikRAMN. 2013; (6): 4-8. (in Russian)
Поступила 26.06.15
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016 УДК 614.7:616-008.82]:001.8
Уланова Т.С.1,2, Нурисламова Т.В.1,2, Карнажицкая Т.Д.1, Гилева О.В.1
МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И ЭЛЕМЕНТОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ
'ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Роспотребнад-зора, 614045, Пермь; 2ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», 614990, Пермь
Рассмотрены методические особенности методик определения химических соединений и элементов в биологических средах. Приведены примеры практического применения способов пробоподготовки - экстракция органическими растворителями, дериватизация, твердофазная экстракция, анализ равновесной паровой фазы. На примере методики определения метил-трет-бутилового эфира в крови обозначена проблема и показана необходимость идентификации компонентов биологической матрицы с использованием хромато-масс-спектрометрии. Приведены примеры использования комплекса факторов для повышения чувствительности и селективности при определении целевых компонентов.
Ключевые слова: биологические среды; экстракция; дериватизация; анализ равновесной паровой фазы; твердофазная экстракция; газовая хроматография; высокоэффективная жидкостная хроматография; масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой.
Для цитирования: Уланова Т.С., Нурисламова Т.В., Карнажицкая Т.Д., Гилева О.В. Методические особенности определения химических соединений и элементов в биологических средах. Гигиена и санитария. 2016; 95(1): 112-116. DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-112-116.
Ulanova T.S.12, Nurislamova TV.1-2, Karnazhitskaya TD.1, Gileva O.V.1
METHODICAL PECULIARITIES AND GUIDELINES FOR THE DETERMINATION OF CHEMICAL COMPOUNDS AND ELEMENTS IN THE BIOLOGICAL MATRICES
Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, Russian Federation, 614045; 2ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», 614990, г. Пермь
The methodical peculiarities of methods for the determination of chemical compounds and elements in biological matrices are considered. There are presented examples of practical application of methods for the sample preparation -organic solvent extraction, derivatization, solid-phase extraction, headspace analysis. On the example of the method for the determination the methyl-tret-butyl-ether in blood there is denoted the problem and shown the necessity of the identification of components of biological matrix with the use of the chromato-mass-spectrometry. There are presented examples for the use of the set of factors in order to increase the sensitivity and selectivity in detection of target components.
Keywords: biological media; extraction; derivatization; headspace analysis; solid-phase extraction; gas chromatography; high-performance liquid chromatography; inductively coupled plasma mass spectrometry.
For citation: Ulanova T.S., Nurislamova T.V., Karnazhitskaya T.D., Gileva О.У Methodical peculiarities and guidelines for the determination of chemical compounds and elements in the biological matrices. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2016; 95(1): 112-116. (In Russ.). DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-112-116. For correspondence: Tatyana S. Ulanova, E-mail: [email protected] Received 27.06.15
Проблема установления связи между воздействием факторов окружающей среды и состоянием здоровья населения является одной из наиболее актуальных и сложных в современной профилактической медицине [1, 2]. Одним из приоритетных направлений в комплексных исследованиях по установлению до-
Для корреспонденции: Уланова Татьяна Сергеевна, доктор биол. наук, зав. отделом химико-аналитических исследований ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», 614990, Пермь, E-mail: [email protected]
казательных причинно-следственных зависимостей, выявлению риска здоровью населения, является проведение биологического мониторинга контаминантов и их метаболитов в биосредах населения. Именно прямые методы определения токсичных соединений и их метаболитов в биологических средах человека являются неоспоримым доказательством неблагоприятного антропогенного воздействия на здоровье [1-5].
Исследование биосред человека на содержание компонентов антропогенной нагрузки во многом определяется созданием надежных и эффективных методических приемов, внедрением новых современных высокочувствительных селективных
