CC BY
45
УДК 614.7
ОЦЕНКА ИНТЕГРАЛЬНОГО КАНЦЕРОГЕННОГО РИСКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ г. ВОЛГОГРАДА И ВОЛЖСКОГО, ОБУСЛОВЛЕННОГО МНОГОФАКТОРНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ
© 2012 г. Д.С. Сухоносенко
Волжский гуманитарный институт (филиал) Volzhskiy Humanitarian Institute (Branch),
Волгоградского государственного университета, of Volgograd State University,
ул. 40 лет Победы, 11, г. Волжский, 40 Let Pobedy St., 11, Volzhskiy,
Волгоградская область, 404133 Volgograd Region, 404133
Рассмотрены характеристики источников канцерогенного риска для населения городов Волгограда и Волжского, вопросы оценки канцерогенного риска для здоровья населения, обусловленного различными факторами. Проведен анализ вклада различных источников в суммарную величину интегрального риска. Представлены факторы, обусловливающие возникновение рака легких. Дана количественная характеристика риска возникновения рака легких. Показано влияние различных факторов на расчетное значение риска возникновения рака легких. Для задач оптимизации системы мониторинга выделены приоритетные источники риска, формирующие наибольшие вклады в возникновение рака легких.
Ключевые слова: загрязнение атмосферного воздуха, канцерогенный эффект, канцерогенный риск, оценка экспозиции, ингаляционное поступление, рак легких при курении, облучение при медицинских процедурах, популяционный риск, приемлемый риск.
The article covers characteristics of sources of the cancer's risk for population of Volgograd and Volzhsky. Questions of estimation of cancer risk to population health caused by influence of different sources are examined. Analysis of different sources share of the integral cancer risk is lead. The factors stipulating the cause of lung cancer are submitted. The quantity indicator of lung cancer risk for population is given. The influence of difference factors upon the calculated value of risk of lung cancer is shown. For problems of optimization the system of monitoring the priority risk sources forming the greatest contributions of lung cancer are allocated.
Keywords: mr pollution, cancer effect, cancer risk, estimation of exposition, inhalation, smoking lung cancer, medical procedure irradiation, population risk, acceptable risk.
В качестве одного из наиболее эффективных подходов к управлению качеством окружающей среды в настоящее время рассматриваются процедуры оценки и управления рисками, использование которых в качестве критериев экологической безопасности повышает гибкость системы управления, дает более четкое представление о степени реальной опасности различных видов техногенного воздействия. Методики оценки риска позволяют прогнозировать последствия комплексного и комбинированного воздействия загрязняющих веществ на организм человека. Наиболее разработанными являются методики оценки канцерогенного риска для здоровья населения, обусловленного поступлением в организм человека из окружающей среды загрязняющих химических веществ.
Однако в любом регионе источником канцерогенного риска для населения является одновременно множество факторов: многокомпонентное химическое загрязнение объектов окружающей среды, воздействие физических факторов (ионизирующее излучение), образ жизни (курение) и т. д. Для того чтобы определить суммарный канцерогенный риск, которому подвержено население исследуемой территории, необходимо проанализировать и суммировать все дифференцированные риски.
В большинстве случаев не только организм в целом подвергается комплексному и комбинированному канцерогенному воздействию. Каждая система органов также испытывает влияние со стороны множества факторов, обладающих канцерогенным эффектом. Поэтому в данной работе сделана попытка провести интегральную оценку риска, обусловленного воздействием на одну систему органов человека (дыхательную) не только
химических канцерогенов, но и физических факторов, медицинских процедур, образа жизни.
Объекты и методы
На практике обычно невозможно провести оценку риска для всех возможных вредных факторов и возможных путей поступления их в организм в исследуемом регионе, поэтому возникает необходимость уменьшить число учитываемых факторов. Для населения г. Волгограда и Волжского проведен отбор факторов, обладающих канцерогенным эффектом и влияющих на органы дыхательной системы человека, с целью оценки интегрального канцерогенного риска. К таким факторам были отнесены: 1) химические вещества в атмосферном воздухе; 2) радиоактивный газ радон в помещениях; 3) медицинское облучение при ежегодном прохождении флюорографии; 4) курение.
В качестве наиболее значимых выбраны те источники опасности, для которых на основании ранее проведенных исследований установлено приоритетное канцерогенное влияние на органы дыхательной системы человека.
Международным агентством по изучению рака (МАИР) и Агентством по охране окружающей среды США (U.S. EPA) составлен перечень химических веществ, обладающих канцерогенным эффектом. При этом все вещества поделены по степени канцероген-ности на несколько групп. При отборе веществ, загрязняющих атмосферный воздух г. Волжского, для которых проведена оценка риска, использован ряд критериев: наличие у вещества канцерогенного эффекта; наличие информации о содержании вещества в атмосферном воздухе; величина концентрации веще-
ства; степень превышения ПДК; повторяемость превышения ПДК в течение года.
Радиоактивный газ радон и короткоживущие дочерние продукты его распада (ДПР), согласно МАИР, оцениваются как безусловно канцерогенные для человека [1]. Возникновение онкологических заболеваний дыхательной системы, обусловленных радоном, связано с ингаляцией ДПР. При вдыхании ДПР радона вместе с частицами пыли поступают в легкие человека. Основное облучение приходится на периферические отделы легкого (бронхиолы и альвеолы). В результате происходит злокачественное изменение эпителия и возникновение железистых форм рака [2]. Исследования, проведенные среди населения, свидетельствуют о существенном влиянии радона на увеличение риска возникновения онкологических заболеваний дыхательной системы [3].
Влияние курения на заболеваемость раком лёгкого в настоящее время научно обосновано. «Ни одна злокачественная опухоль не имеет столь очевидных причинно-следственных связей между заболеванием и предотвратимым поведением» [4, с. 33]. При этом выявлен эффект взаимного усиления канцерогенного действия на дыхательную систему человека облучения радоном и курения.
При прохождении флюорографии человек подвергается воздействию ионизирующего излучения и получает определенную дозу облучения. При этом основная часть этой дозы (около 50 % суммарной эквивалентной дозы для всех органов) приходится на легкие.
Для каждого из выбранных факторов проведена оценка соответствующего канцерогенного риска с учетом зависимости доза-ответ и оценки экспозиции. В методологии оценки риска комбинированное действие канцерогенных факторов принято рассматривать как аддитивное. Поэтому полученные значения дифференцированных индивидуальных пожизненных канцерогенных рисков для химических веществ, радона, медицинского облучения при флюорографии и курения суммировались в интегральное значение канцерогенного риска. Наиболее удобным для последующего ранжирования является представление количественных оценок канцерогенных рисков в виде величин пожизненного индивидуального канцерогенного риска и в виде дополнительного числа случаев онкологических заболеваний в исследуемой популяции.
Расчет канцерогенного риска для населения г. Волгограда и Волжского, обусловленного воздействием химических веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, проведен согласно [5].
Расчет индивидуального пожизненного канцерогенного риска для населения г. Волгограда и Волжского, обусловленного ингаляционным поступлением канцерогенов, проведен для пяти загрязняющих веществ: формальдегид, бенза(о)пирен, хром, никель, свинец.
При расчете величины индивидуального пожизненного канцерогенного риска в качестве исходных параметров использованы значения среднесуточной дозы при ингаляционном воздействии веществ с атмосферным воздухом и фактора канцерогенного потенциала (или фактора угла наклона прямой).
Фактор канцерогенного потенциала (или фактор угла наклона прямой зависимости доза-эффект) является количественным критерием степени канцероген-ности химического вещества. Канцерогенные риски оцениваются для химических канцерогенов групп A, B1, B2, C (по классификации U.S. EPA).
При оценке риска рака легкого, обусловленного облучением радоном и его ДПР в жилых помещениях г. Волгограда и Волжского, использована модель относительного риска. В данной модели величина риска определяется уровнем фоновой заболеваемости раком легкого и функцией относительного риска, отражающей зависимость доза облучения - эффект [6].
В данной работе использована модель, полученная на основе мультипликативной модели риска с учётом прямых эпидемиологических исследований зависимости доза-эффект по принципу случай-контроль [7].
При расчете дополнительного относительного риска рака легкого учитывались следующие параметры экспозиции: кумулятивная экспозиция по скрытой энергии; достигнутый возраст, для которого оценивается риск; снижение канцерогенной восприимчивости легких по мере увеличения возраста.
В области малых доз индивидуальный пожизненный риск возникновения стохастических (вероятностных, беспороговых) эффектов (в том числе злокачественных опухолей) определяется по формуле [8] г = 1 Pe • ГЕ • E, (1)
где r - индивидуальный пожизненный риск; Е - индивидуальная эффективная доза, получаемая населением в результате облучения при медицинском обследовании, Зв; РЕ - вероятность событий, создающих дозу Е, 1/год (принята равной 1); гЕ - коэффициент пожизненного риска от смертельного рака, равный для облучения населения гЕ = 7,3 • 10-2 1/чел. Зв при Е < 200 мЗв/год.
Исходные данные
При расчете среднесуточной дозы ингаляционного поступления канцерогенных веществ в организм использованы величины концентрации веществ в атмосферном воздухе и стандартные величины массы тела человека и суточного потребления воздуха. Значения концентраций загрязняющих веществ в атмосфере соответствуют среднегодовым величинам. Кроме того, произведено осреднение годовых величин, полученных в результате многолетних наблюдений. Источником данных по концентрациям загрязняющих веществ в атмосферном воздухе г. Волгограда и Волжского являются государственные доклады о состоянии и охране окружающей среды Волгоградской области за различные годы [9-12].
При определении кумулятивной экспозиции по скрытой энергии использованы величины эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) радона в помещениях г. Волгограда и Волжского. Значение объемной активности радона в конкретном помещении зависит от множества факторов: этажа здания, времени года, строительного материала и конструктивных особенностей здания и др. В связи с этим для расчетов приняты усредненные значения ЭРОА радона в помещениях городов Волгограда и Волжского.
Эти значения для г. Волжского варьируют в диапазоне 5-169 Бк/м3 (среднее значение 43 Бк/м3) [13], для г. Волгограда - 4-157 Бк/м3 (среднее значение 35 Бк/м3) [14, с. 18].
При оценке риска рака легкого, обусловленного облучением радоном и его ДПР, существует проблема учёта влияния других канцерогенных факторов (в первую очередь курения) на результаты. Поэтому в данной работе при оценке риска рака легкого, обусловленного облучением радоном и его ДПР, принята величина фоновой (базовой) заболеваемости раком легкого Ро(а) для никогда не курящих людей [15, с. 375].
Для того чтобы определить величину риска для здоровья населения при прохождении флюорографии, необходимо оценить значения эффективных доз облучения ионизирующим излучением. Среднее значение эффективной дозы облучения для населения составляет 0,55 мЗв за одну процедуру.
При оценке такого источника канцерогенного риска для населения Волгограда и Волжского, как курение, использованы статистические данные из различных литературных источников. Статистическими исследованиями установлена причинная связь между увеличением частоты рака легкого и потребления сигарет и между увеличением продажи сигарет и частотой рака бронха. Частота рака легкого среди некурящих составляет 7:100000. Среди курящих женщин этот коэффициент равняется 38, среди мужчин - 125. При этом среди курящих от 1 до 14 сигарет в день он равен 47, от 15 до 24 сигарет - 86, а среди курящих более чем 25 сигарет - 166 [16-18].
Результаты
Полученные значения индивидуального пожизненного канцерогенного риска для населения г. Волгограда и Волжского, обусловленного ингаляционным поступлением загрязняющих веществ из атмосферного воздуха, представлены в табл. 1.
Таблица 1
Величины канцерогенного риска для населения Волгограда и Волжского при ингаляционном поступлении веществ с атмосферным воздухом [19]
Индивидуальный
Город Вещество пожизненный канцерогенный риск Ранг
Формальдегид 1,23 ■ 10"4 1
Бенза(о)пирен 9,08 ■ 10"' 3
Волжский Хром 4,2 ■ 10"5 2
Никель 7,13 ■ 10"' 4
Свинец 1,05 ■ 10"' 5
Сажа 1,93 ■ 10"5 3
Формальдегид 8,4 ■ 10"5 1
Волгоград Бенза(о)пирен 8,24 ■ 10"' 6
Хром 4,5 ■ 10"5 2
Никель 1,71 ■ 10"5 4
Свинец 1,9 ■ 10"6 5
Для всех районов Волгограда и Волжского получены максимальные значения индивидуального пожизненного канцерогенного риска для населения, обусловленного ингаляционным поступлением из атмосферного воздуха формальдегида (от 6,88 • 10-5
до 1,15 • 10-4). Менее значимые величины индивидуального канцерогенного риска получены для сажи (1,26 • 10-5 - 1,93 • 10-5) и хрома (4,2 • 10-5 - 4,5 • 10-5).
Минимальные значения характерны для бенза(о)-пирена (8,24 • 10-7-9,08 • 10-7) и свинца (1,05 • 10-7 -4,2 • 10-6). Значения риска для никеля варьируют в диапазоне от 7,13 • 10-7 до 1,71 • 10-5.
Значение индивидуального пожизненного канцерогенного риска, обусловленного ингаляционным поступлением загрязняющих веществ, для населения г. Волжского составляет 1,67 • 10-4. Аналогичная величина для г. Волгограда, рассчитанная с учетом соотношения численности населения, проживающего в различных районах, равна 1,61 • 10-4.
Величина риска рака легкого, обусловленного облучением радоном и его ДПР в жилых помещениях г. Волгограда и Волжского, рассчитана на основе вышеперечисленных исходных значений, принятых условий и приведенной методики. Для населения г. Волжского она составила 2,5 • 10-4, для г. Волгограда - 2 • 10-4.
Полученная расчетная величина индивидуального пожизненного риска, обусловленного облучением при прохождении флюорографии, рассчитанная по формуле (1), составила И = 4 • 10-5.
Полученные показатели риска не следует отождествлять с фактическими значениями заболеваемости и смертности. Величины рисков характеризуют в первую очередь особенности долгосрочной динамики фоновой (базовой) заболеваемости.
Проведен сравнительный анализ полученных значений канцерогенных рисков для органов дыхательной системы населения г. Волгограда и Волжского. Он позволил путем сопоставления рисков различного происхождения выделить наиболее значимые, установить приоритеты в области охраны окружающей среды и здоровья населения.
В табл. 2 приведено ранжирование канцерогенных факторов, влияющих на дыхательную систему организма человека, и соответствующие им значения индивидуального пожизненного риска для населения городов Волгограда и Волжского.
Таблица 2
Ранжирование факторов канцерогенного воздействия
по величине индивидуального пожизненного риска
Обсуждение
Полученные значения индивидуального канцерогенного риска для органов дыхательной системы населения г. Волгограда и Волжского проанализированы с нескольких позиций. Во-первых, они сопоставлены с критериями приемлемости риска. Величина риска, обусловленного прохождением флюорографии, относится к категории, приемлемой для населения
Фактор канцерогенного риска Индивидуальный риск для населения Ранг
г. Волжского г. Волгограда
Химические вещества 1,67 ■ 10"4 1,61 ■ 10"4 3
Радон 2,50 ■ 10"4 2,0 ■ 10"4 2
Флюорография 4 ■ 10"5 4 ■ 10"5 4
Курение 1,66 ■ 10"3 1,66 ■ 10"3 1
(диапазон 1,0 • 10-6 - 1,0 • 10-4). Данный диапазон значений риска соответствует предельно допустимому риску, т.е. верхней границе приемлемого риска. Именно на этом уровне установлено большинство зарубежных и рекомендуемых международными организациями гигиенических нормативов для населения в целом. Данные уровни подлежат постоянному контролю. В некоторых случаях при таких уровнях риска могут проводиться дополнительные мероприятия по их снижению [5].
Расчетное значение суммарного индивидуального канцерогенного риска, обусловленного загрязнением атмосферного воздуха химическими веществами, а также поступлением радона и его ДПР в воздух жилых помещений, является неприемлемо высоким для населения (порог приемлемости равен 1,0 • 10-4), но приемлемым для условий производственного воздействия. Появление такого риска требует разработки и проведения плановых оздоровительных мероприятий. Планирование мероприятий по снижению рисков в этом случае должно основываться на результатах более углубленной оценки различных аспектов существующих проблем и установлении степени их приоритетности по отношению к другим гигиеническим, экологическим, социальным и экономическим проблемам на данной территории.
Соотношение полученных значений индивидуального пожизненного риска, обусловленного канцерогенным действием химических веществ, радона, медицинского облучения и курения, интересно сравнить с установленными ранее соотношениями. По данным Агентства по охране окружающей среды США, облучение в помещении с концентрацией радона 148 Бк/м3 является источником риска заболеваний дыхательной системы, который сравним с риском при курении половины пачки сигарет в день. Риск, связанный с ЭРОА радона и его ДПР в 37 Бк/м3, сравним с прохождением 20 рентгеноскопий в год [20, с. 76].
Величина интегрального канцерогенного риска для здоровья населения г. Волгограда и Волжского, обусловленного многофакторным воздействием, составляет для некурящего населения соответственно 4,01 • 10-4 и 4,57 • 10-4. С учетом вклада курения величина индивидуального пожизненного канцерогенного риска увеличивается в 5 раз.
Выводы
Полученные расчетные данные рисковых характеристик обеспечивают лиц, принимающих решение по регулированию риска, информацией о суммарном канцерогенном риске на изучаемой территории с учетом влияния химического загрязнения атмосферного воздуха, образа жизни, облучения легких внутри помещений и при прохождении медицинских процедур. Наибольшую ценность результаты характеристики индивидуального канцерогенного риска представляют для сравнительной оценки воздействия факторов
окружающей среды с целью определения ведущего, а также наиболее значимых веществ, вклад которых в суммарный риск оказывается наибольшим. Эта информация является основополагающей для определения приоритетов при принятии решений по проведению оздоровительных мероприятий.
Литература
1. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risk to Humans. Man-Made Mineral Fibres and Radon. Lyon, 1988.
2. Residential radon exposure and lung cancer among nonsmoking women / M.C. Alavanja [et al.] // J. Natl. Cancer Inst. 1994.Vol. 86, № 24. P. 1829-1837.
3. The report of 1-st Meeting of National Experts for WHO's International Radon Project. Switzerland, 2005.
4. Риск рака лёгкого у работников при внутреннем облучении от инкорпорированного плутония / М.Э. Сокольников [и др.] // Сиб. мед. журн. 2003. № 5. С. 31 - 35.
5. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду : руководство P 2.1.10.1920-04. М., 2004.
6. Health Risks from Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation: BEIR VI. Phase 2 / National Academy of Sciences. Washington, D. C., 2001.
7. Киридин И.А. Радиационный риск при облучении радоном в жилищах : автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. Екатеринбург, 2003. 24 с.
8. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99): СП 2.6.1. 758-99. М., 1999.
9. Доклад о состоянии окружающей среды в Волгоградской области в 2009 году. М., 2010. 304 с.
10. Доклад о состоянии окружающей среды в Волгоградской области в 2008 году. М., 2009.
11. Государственный доклад о состоянии и охране окружающей среды Волгоградской области в 2002 году. М., 2003.
12. Государственный доклад о состоянии и охране окружающей среды Волгоградской области в 1999 году. М., 2000.
13. Годовые отчёты по форме 18 по разделу «радиационная гигиена» Филиала ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии Волгоградской области в городе Волжский, Ленинском, Среднеахтубинском районах» за 1993-2007 гг.
14. Справочник по радиационному контролю в стройин-дустрии Волгоградской области. Волгоград, 1999. 20 с.
15. Trends in Tobacco Smoking and mortality from cigarette use in cancer prevention studies I (1959 through 1965) and II (1982 through 1988) (Chapter 4) / M.J. Thun [et al.] // Changes in Cigarette-Related Disease Risks and Their Implication for Prevention and Control. Bethesda, MD, 1997.
16.Мерков А.М. Рак лёгких и курение // Вопр. онкологии. 1955. № 5. С. 109 - 116.
17. Углов Ф.Г. Рак лёгкого. Л., 1959. 32 с.
18. Грушко Я.М. Рак лёгкого и его профилактика // Вопр. онкологии. 1959. № 5. С. 624 - 633.
19. Канищев С.Н., Сухоносенко Д.С. Оценка аэрогенного риска здоровью населения городов Волгограда и Волжского // Экологические системы и приборы. 2011. № 7. С. 3-8.
20. Уткин В.И. Радоновая проблема в экологии // Соро-совский образовательный журн. 2000. Т. 6, № 3. C. 73-79.
Поступила в редакцию_15 ноября 2011 г.
