Современные методические подходы к оценке риска здоровью населения от воздействия химических веществ

К середине XX в. значительное расширение знаний о биологическом действии как природных, так и вновь синтезируемых химических веществ (ХВ) проявилось в осознании важности термина «химическая опасность» загрязнения окружающей среды и издании различных (по токсичности, канцерогенности, мутагенности, тератогенности и др.) справочных материалов.

При изучении влияния среды обитания на возможность развития неблагоприятных эффектов у населения Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) обращает особое внимание на такие повсеместные приоритетные ХВ, как мышьяк, асбест, бензол, кадмий, ртуть, свинец, озон, азот, диоксид, диоксины, фториды, пестициды, взвешенные частицы (РМ10, РМ2.5), и на такие группы связанных с ними болезней, как онкологические, сердечнососудистые, респираторные и эндокринные, заболевания опорно-двигательного аппарата, крови,

Рахманин Юрий Анатольевич – академик Российской академии наук, доктор медицинских наук, профессор, главный научный консультант (e-mail: ; тел.: 8 (495) 540-61-71; ORCID: .

Додина Наталья Сергеевна – кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник отдела анализа риска здоровью населения (e-mail: ; тел.: 8 (495) 586-11-44; ORCID: .

Алексеева Анна Венидиктовна ‒ кандидат медицинских наук, начальник отдела гигиены (e-mail: ; тел.: 8 (495) 540-61-71; ORCID: .

мочеполовой системы, психоневрологические нарушения и нарушения развития [1–3].

В самом всеобъемлющем справочнике Chemical Abstraсt Service Register1 в США уже в начальный период с 1957 г. – года создания – и по 1965 г. количество вновь регистрируемых химических веществ, материалов, минералов, металлов, сплавов, смесей, полимеров, солей, реагентов, фармацевтических препаратов, приведенных в публикациях с начала XVІІІ в., достигло ежегодно более 300 тысяч наименований, в период 1976–1990 гг. – 670 тысяч в год, с 1991 по 2005 г. – 1 млн в год, с 2006 по 2015 г. – по 7,5 млн в год, а в последние годы – более 12 млн в год, превысив в 2023 г. общее количество более 204 млн зарегистрированных наименований. Указанное обстоятельство, с одной стороны, и цифровая революция в виде компьютеризационного распределения больших чисел данных – с другой, перевели понятие «химическая опасность» из интуитивно-информационной качественной характеристики во взвешенную комплексную количественную оценку последствий загрязнения окружающей среды химическими веществами на основе оценки риска его для здоровья человека [4].

Список из 150 тысяч химических веществ, в той или иной мере используемых в хозяйственной деятельности, ежегодно пополняется более чем тысячей соединений, из которых лишь около 15 % в возможно полной мере изучается в токсикологическом плане. Согласно материалам ВОЗ (2011), с воздействием ХВ, загрязняющих как окружающую, так и производственные среды, может быть связано в мировом масштабе до 4,9 млн случаев смерти (8,3 % от общего числа) и 89 млн лет жизни, утраченных в результате смертности и инвалидности. А по актуальным данным, «шесть миллионов человек в год умирает из-за воздуха плохого качества, при этом загрязнено более 90 % воздуха Земли»2. ВОЗ заявляет, что вклад загрязнения среды в показатели смертности населения в мире составляет: 38 % – атмосферный воздух, 44 % – воздух внутри помещений,

10 % – производственная среда, 8 % – вода и санитарные условия.

Методология количественной оценки риска здоровью при воздействии вредных химических веществ стала развиваться в Российской Федерации в конце 90-х гг. XX в., в результате чего появились первые отчеты по соответствующим научно-исследовательским работам и первые методические рекомендации по критериям оценки риска, расчету доз при оценке многосредового воздействия, оценка факторов канцерогенного потенциала, а также достоинств использования оценки риска здоровью при ведении социально-гигиенического мониторинга3 [4, 5].

Первое монографическое издание, посвященное данной проблеме, появилось в России в 2002 г. [7], где в приложении к методической части были представлены расcчитанные референтные концентрации для кратковременных ингаляционных воздействий и референтные дозы для перорального поступления для 175 химических веществ, а также факторы канцерогенного потенциала для 329 соединений. Уже через два года на основе изложенной в монографии методологии и апробации ее в ряде практических исследований (Москва, Самара, Новокуйбышевск, п. Липяги и др.), а также референтных значений для дополненного ряда химических соединений было разработано и утверждено первое в РФ «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» (Р 2.1.10.1920-04, Москва, 2004 г.), в приложениях к которому были приведены референтные концентрации при ингаляционном остром (для 11 ХВ) и хроническом (для 541 ХВ) воздействии, а также референтные дозы при пероральном поступлении в организм 1531 ХВ4.

Широкая апробация методологии оценки и управления рисками здоровью от воздействия вредных химических веществ в последующие 10 лет послужила основой для создания монографии, описы- вающей стратегическую роль анализа риска здоровью в решении задач по обеспечению санитарноэпидемиологического благополучия [8], а также последующей разработки «Руководства по комплексной профилактике экологически обусловленных заболеваний на основе оценки риска»5.

Масштабное внедрение методологии анализа риска воздействия растущего химического прессинга на здоровье населения определило и ряд новых актуализированных проблем для их приоритетного рассмотрения и решения, в частности, относящихся к факторам неопределенности и социально-экономической целесообразности [9, 10].

Неопределенности могут быть разделены на следующие категории:

– отсутствие или недостаточно полная информация, необходимая для корректной характеристики риска;

– использование параметров для оценки экспозиции и расчета рисков (неопределенность параметров);

– слабость доказательств в научной теории, необходимых для предсказания (прогноза) на основе причинных связей (неопределенности модели).

Обширные исследования, проведенные специалистами наших организаций, показали, что, несмотря на огромную разработанную в РФ нормативную базу по допустимому содержанию ХВ в атмосферном воздухе (1300 предельно допустимых концентраций (ПДК) и 450 ориентировочных безопасных уровней веществ (ОБУВ)), при обследовании источников выбросов в атмосферу загрязняющих веществ подавляющая их часть не имеет пока разработанных для них гигиенических регламентов.

Например, из 171 выявленного ХВ в выбросах автотранспорта к числу ненормированных относится 71 %, из 115 ХВ в выбросах в атмосферу от предприятия кабельной промышленности не нормировано 54, от металлургической промышленности из 73 ХВ не нормировано 77 %, от электрохимической промышленности из 88 ХВ не нормировано 58 %6. Даже в табачном дыме из 121 выявляемого ХВ не нормировано 76 %. То же самое отмечается в пред- приятиях пищевой промышленности (кондитерских, коптильных, кофейных): из 70–133 выявляемых ХВ к ненормированным относится 51–69 % [11].

Помимо недоучета опасности здоровью населения за счет невозможности оценки ненормированных веществ, практически важной задачей является оценка экспозиции и рисков от наиболее полного перечня воздействующих веществ. Однако сопоставление результатов отечественных и зарубежных работ, в которых представлены результаты оценки влияния выбросов автотранспорта и промышленных предприятий, демонстрирует ряд методически не решенных вопросов. Использование утвержденных в настоящее время методик расчетов выбросов промышленных предприятий не позволяет прогнозировать загрязнение атмосферного воздуха мелкодисперсными твердыми частицами РМ 10 и РМ 2.5 , что в дальнейшем сказывается на невозможности оценки их экспозиции и рисков здоровью [12].

Кроме того, необходимо учитывать, что к источникам загрязнения среды обитания относятся не только стационарные источники, но и передвижные, вклад выбросов которых в формирование рисков здоровью, в том числе канцерогенных, значителен. Соответственно, для получения достоверных результатов и в дальнейшем эффективного управления оценка риска здоровью от воздействия автотранспорта требует максимально полного учета компонентов выбросов, однако результаты собственных исследований демонстрируют также недоучет приоритетных ХВ, характерных для выбросов автотранспорта.

При оценивании распространения уровней приземных концентраций с использованием «Методики определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от автотранспорта» возникают ограничения, связанные с возможностью исключительно 10 компонентов (оксиды азота, серы диоксид, PM2,5, керосин, углерода оксид, формальдегид, бенз(а)пирен, бензин, метан)7. Однако многочисленными исследователями установлен значимый вклад в формирование рисков здоровью населения от содержащихся в выбросах транспорта 1,3-бутадиена, бензола, акролеина8 [13].

На примере загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта в г. Санкт-Петербурге⁹ показано [14], что значительный недоучет рисков здоровью отмечен за счет не учитываемых ранее металлов (Pb, Cr, Ni, Cd, Al, Mo, Zn, Cu), мелкодисперсной пыли (РМ 10 и РМ 2.5 ) и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) [15], поступающих от истирания шин, тормозных колодок и асфальтового покрытия, а их удельный вес во влиянии на заболеваемость детского контингента по всем изученным патологическим проявлениям был значительным.

Как показали исследования, в жилых помещениях загрязнение ХВ находится, как правило, на более высоком уровне, чем в атмосферном воздухе: из 17 приоритетных ХВ только по содержанию оксида углерода, меди, железа, цинка различий практически не отмечалось, превышение уровней содержания в атмосферном воздухе в пределах от 1,5 до 5–7 раз выявлялось по показателям оксидов азота, свинца, хрома, кадмия, толуола, ксилола, фенола, по показателям формальдегида, ацетона, бензола, этилбензола, стирола – от 2 до 50 раз, по этилацетату – от 2 до 100 раз10. Отмечено, что если медь, железо, цинк поступают в жилище только из наружного воздуха, а формальдегид, фенол, стирол, ацетон, этилацетат, ксилол, толуол – только из строительных, отделочных материалов, бытовой химии, косметики, то остальные попадают в воздух жилищ из обоих источников поступления. При этом показано, что из 156 органических соединений, выявляемых в воздухе жилищ при ремонте помещений (156 ХВ), ненормированными оказались 65 %.

Показано, что при работе локальных систем кондиционирования, помимо интенсивного заселения их бактериальной и грибковой флорой, в воздух помещений поступают различные кислородсодержащие, в том числе ненормированные летучие органические соединения (спирты, эфиры, альдегиды)11. Кроме того, определено, что среди групп атмосферных загрязнений, в состав которых входили высокотоксичные вещества, доля ХВ, не имеющих гигиенических нормативов, составляла для индолов 100 %, кетонов – 88 %, органических нитрилов – 83 %, олефинов и диенов – 73 %, циклических углеводородов – 56 %, ароматических соединений – 39 %, галогенсодержащих углеводородов – 38 %, фуранов – 25 %, альдегидов – 14 % 10.

Большое количество ненормированных ХВ выявляется и в водной среде10. Например, при проведении исследования в г. Ижевске в прудовой воде определено 232 летучих соединения, из которых только 10 ХВ имели гигиенические нормативы (≈ 4 %), а в питьевой воде после водоочистки – 103 ХВ, из которых только 9 ХВ имели норматив (9 %).

Таким образом, установлено, что представленные примеры касаются всех трех критериев выявления неопределенности, что определяет необходимость разработки и внедрения методологии учета вклада выявляемых ненормированных ХВ в корректную комплексную оценку риска здоровью от химических загрязнений окружающей среды.

Как видно из рис. 1, в основу используемых в настоящее время в зарубежной практике методов учета всего комплекса ХВ, способных оказать воздействие на здоровье человека, взято так называемое «древо решений для оценки химической опасности – древо токсичности» (a decision tree approach) G.M. Cramer (1978)12 и введенный J.C. Munro (1996) [16] новый критерий токсикологической опасности – порог токсикологической опасности (the threshold of toxicological concern).

Взятое за основу древо Крамера было модифицировано в трех практически используемых вариантах (см. рис. 1): как «программное обеспечение древа токсичности» (toxtree software) [17], по заказу Организации экологического содействия развитию ОЭСР13 и как классы пороговой токсичности для фармпрепаратов в питьевой воде [18].

При этом основным элементом этих программных продуктов является «Древо Крамера» (табл. 1), представленное потенциально сильно токсическими веществами, подлежащими приоритетному токсикологическому исследованию и выражаемыми уровнями порога токсической опасности (ПТО) в дозах 0,3 и даже в 0,0025 мкг/кг массы животного, и тремя классами менее значимых ХВ, подлежащих расчету возможного суммарного потенциального риска здоровью с уровнем ПТО в пределах 1,5; 9 и 30 мкг/кг массы тела животного.

Таким образом, практическое использование ПТО позволяет в значительной мере минимизировать неопределенности, связанные с оценкой возможного негативного воздействия ХВ, для которых отсутствует достаточная токсикологическая информация для проведения полноценной оценки риска

Рис. 1. Методы снижения неопределенностей при оценке риска здоровью от воздействия малоизученных химических веществ

Таблица 1

Классификация Крамера в программном обеспечении «Дерева токсичности» [17]

Класс опасности	ПТО (ТТС)
	мкг/сут	мкг/кг массы тела/сут
I класс (ХВ с простой ХС, известным метаболизмом, малой потенциальной токсичностью)	1800	30
II класс (ХВ с более сложной ХС, но не имеющие признаков токсичности, присущие III классу)	540	9
III класс (ХВ со сложной структурой ХС, характерной для ХВ со значительной токсичностью)	90	1.5
ХВ, подлежащие приоритетному токсикологическому исследованию
Фосфорорганические и карбаматные ХВ с антихолинэстеразной активностью	18	0.3
Потенциальные мутагенные и / или канцерогенные ХВ	0.15	0.0025

П р и м е ч а н и е: ХВ – химические вещества, ХС – химическая структура, ПТО – порог токсикологической опасности (ТТС – Threshold of toxicological concern).

здоровью, а также в случаях, когда стоит задача дать приблизительную характеристику потенциального риска при воздействии новых, недостаточно изученных (ненормированных) ХВ, обнаруживаемых в окружающей среде. Скрининговая характеристика риска возможна по показателям: коэффициента опасности развития неканцерогенных эффектов ( НО ) для отдельных веществ; индексу опасности развития неканцерогенных эффектов ( HI ) [19].

Вместе с тем даже такая еще более аргументированная оценка риска здоровью от химического загрязнения окружающей среды не всегда является достаточным основанием для принятия управленческих решений. В связи с этим актуализируется проблема прогнозирования возможного социально экономического ущерба в случае принятия необходимых оздоровительных мер и без таковых. Из табл. 2 видно, что в используемых мировых системах для оценки ущербов применяется функция «экспозиция – от- вет» с учетом разных возрастных групп, расчета натуральных и стоимостных ущербов здоровью, показателей смертности, заболеваемости, частоты выявления патологической симптоматики, числа не-дожитых лет жизни, различной продолжительности воздействия, как правило, связанных с загрязнением ХВ атмосферного воздуха. Модификация такой системы представлена и в РФ в виде программного продукта TERA 2,5 (модуль Epid Risk) [20].

На различных этапах управления риском не менее важным является расчет последствий сокращения периода экономической активности человека вследствие его смерти, инвалидности или временной утраты нетрудоспособности, представленных в общем виде на рис. 2. При этом чем больше экономическая эффективность, представленная в финансовом эквиваленте «выгода / затраты», т.е. чем выше предотвращение потери валового (регионального, национального) продукта, тем скорее и решительнее будут

Таблица 2

Мировые системы для оценки ущербов на основе E–R-функций «экспозиция – ответ»

Система	Страна, назначение	Система	Страна, назначение
EAHEAP, COMEAP	Великобритания – для оценки ущербов здоровью от влияния а.в.	IEHIA	ЕС – система для оценки ущербов здоровью
ECOSENSE	Германия – интегрированный инструмент для анализа ущерба окружающей среде и здоровью человека	AQVM	Канада – для оценки ущербов здоровью и экономических ущербов от загрязнения а.в. для разных возрастных групп
AirPack	Франция, ЕС – для прогноза влияния а.в. на здоровье	EPA	U.S. EPA – доклады о соотношениях ущерб / выгоды от применения закона о чистом воздухе
FERET	США – для расчета натуральных и стоимостных ущербов здоровью	AirQ (ver. 1.0 – 2.3)	ВОЗ – для оценки смертности, заболеваемости, частоты симптоматики, числа недожитых лет жизни от загрязнения а.в.
APHEIS 1,2,3	ЕС – о загрязнении а.в. в крупных городах, для сбора демографических данных, сведений о состоянии здоровья и для прогноза возможных ущербов здоровью	TERA 2.5 (модуль ЕpidRisk)	Россия – для оценки ущербов от загрязнения а.в. Содержит результаты 162 эпид. исследований, относительные риски на каждые 10 мг/м3 для 10 ХВ и 182 эффекта при разной продолжительности воздействия

УРОВЕНЬ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ

ВЕДОМСТВА Минздрав	СУБЪЕКТЫ Совет Федерации	ПРАВИТЕЛЬСТВА Правительства ВОЗ	МЕЖДУНАРОДНЫЕ ОРГАНИЗАЦИИ
Роспотребнадзор	Государственная	ЮНЕСКО	ООН
Минприроды	Дума		ЕЭС
Росприроднадзор			ЩОС

ЕврАзЭс

МОТИВАЦИЯ ФИНАНСИРОВАНИЯ

40-50 %         80-100 %             600-800 %

Рис. 2. Расчет последствий сокращения периода экономической активности человека вследствие его смерти, инвалидности или временной утраты нетрудоспособности приняты соответствующие финансовые, материальные и производственные ресурсы для целей здоровь-есбережения населения и устранения / сокращения предотвращения социально-экономических потерь. Так, по данным Е.Е. Андреевой, экономическая эффективность контрольно-надзорной деятельности Роспотребнадзора по г. Москве в период 2012–2014 гг., исходя из предотвращенных потерь ВВП РФ от смертности и заболеваемости москвичей, ассоциированных с негативным воздействием факторов среды обитания, составила 24 рубля на 1 рубль затрат, т.е. 24/1, по ВРП г. Москвы – почти 47/114.

Выводы. Методология анализа (оценка, управление, информирование) риска здоровью от загрязнения окружающей среды вредными хими- ческими веществами является сложным системным процессом, предусматривающим, с одной стороны, максимально возможное расширение характеристики комплексности химического загрязнения окружающей среды, с другой – углубление представлений о возможном характере и последствиях негативного воздействия выявленных ХВ на организм человека и опосредованно – на значимые социально-экономические показатели общественного развития.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.