Методы расчёта характеристик риска

В случае канцерогенных воздействий риски выражаются вероятностью заболевания раком в течение среднепродолжительного периода жизни (70 лет) вследствие воздействия канцерогенов. Их значения при относительно малых дозах воздействия выражаются произведением хронической дневной дозы, усреднённой к 70-и летнему периоду (), и коэффициента пропорциональности :

Risk= . (1)

При высоких уровнях канцерогенных воздействий данная вероятность может быть оценена с использованием каких-либо математических моделей, например, следующего вида:

. (2)

Они учитывают нелинейный характер связи между вероятностью заболеть раком и усреднённой дозой при увеличении её значений.

Для неканцерогенных воздействий мерой для выражения заболеваемости (риска заболеть) является так называемый индекс риска. Его значение определяется как отношение усреднённого (например, за ожидаемый период жизни) уровня воздействия (усреднённой дозы и пороговой дозы ). Эти характеристики выражаются в одинаковых единицах за один и то же период, т.е. как хроническое – от 7 до 70 лет, субхронические – от 2 недель до 7 лет или как разовые – до 2 недель.

Таким образом, индекс риска рассчитывается согласно следующему выражению:

. (3)

Его смысловое содержание состоит в следующем. Если , т.е. , то при сохранении существующего уровня воздействия могут существовать неканцерогенные эффекты, т.е. заболеваемость (не связанная с раком) населения может превысить средний уровень. Как правило, чем больше значение (при ), тем больший уровень заболеваемости можно ожидать. Но здесь следует иметь в виду, что нельзя интерпретировать как статистическую или вероятностную характеристику. Иными словами, значение не означает, что существует один шанс из 100 заболеть. Аналогично теория риска не связывает при уровень заболеваемости с величиной этого показателя.

Таким образом, значение можно рассматривать скорее в качестве ранжированной (порядковой) характеристики ожидаемой заболеваемости.

Теория риска использует определённые допущения об отсутствии синергических эффектов воздействия, позволяющие оценивать характеристики риска в случае канцерогенных и неканцерогенных эффектов при комплексном воздействии загрязнителей, т.е. когда один загрязнитель воздействует на организм человека различными путями, а также при воздействии ряда загрязнителей (одним или несколькими путями). В этом случае суммарные оценки риска предполагается рассчитывать как аддитивную суму частных рисков:

, (4)

где – суммарная характеристика риска (вероятность заболеть раком или индекс иска в случае неканцерогенных воздействий);

– соответствующая частная оценка риска, I= 1, 2, …, n, где индекс Iозначает порядковый номер воздействия.

Центральной характеристикой в расчётах риска выступает доза, определяемая как усреднённое количество химического вещества, попадающего в организм человека (в мг на 1 кг веса тела в среднем за день), по следующей формуле:

, (5)

где – концентрация химического вещества в среде;

– объём носителя химического вещества, контактирующего с организмом человека в течение дня;

– продолжительность периода контакта, обычно рассчитываемая с помощью двух характеристик: – частоты воздействия, дней/год; – продолжительность воздействия, лет;

– вес тела, кг;

– продолжительность усреднённого периода в днях.

В практических расчётах в выражении (5) учитываются специфические особенности контакта человеческого организма с загрязнённой средой.

Для краткосрочного, но интенсивного контакта (в смысле значительной концентрации вещества в среде) выражение (5) может быть приведено к следующему виду:

. (6)

В частности, для оценок дозы химического вещества, попавшего в организм человека при дыхании в загрязнённом воздухе, используется следующее выражение:

, (7)

где – средняя концентрация загрязнителя в воздухе, мг/м³;

– объём вдыхаемого воздуха в течение часа, м³/ч;

– продолжительность контакта, ч.

В случае поглощение загрязнённой воды формула (5) преобразовывается следующим образом:

, (8)

где – концентрация загрязнителя в воде, мг/л;

– количество воды, выпиваемой в течение дня, л/день.

В случае кожного контакта с загрязнённой водой (например, при купании) используют следующую модификацию выражения (5):

, (9)

где – площадь поверхности кожи, контактирующая с водой, см²;

– специфическая характеристика, определяющая проницаемость кожи для данного химического элемента, см/ч;

– переводной коэффициент, 1 л/1000 см³.

Практически аналогичное выражение используют для оценок дозы загрязнений, попавших в организм человека при контакте с загрязнённой почвой.

Для оценок дозы химического вещества, попавшего в организм человека при контакте с загрязнённой водой используется выражение, аналогичное (8):

, (10)

где – концентрация загрязнителя в воздухе, мг/м³;

– количество воды, выпиваемой в течение дня, м³/ч;

– время воздействия, ч/день.

Для оценки количества загрязнителя, попавшего в организм человека вместе с пищей (например, с загрязнённой рыбой), выражение (5) приводится к такому виду:

, (11)

где – концентрация загрязнителя в рыбе, мг/кг;

– усреднённое количество рыбы, съедаемое за один приём пищи, кг/раз;

– специфическая безразмерная характеристика, определяющая особенности восприятия организмом химического вещества из поглощаемой пищи (рыбы);

– частота приёма пищи, раз/год.

Аналогичные выражения применяются при оценке доз, полученных при поглощении загрязнённого мяса, фруктов и в случаях других разнообразных контактов загрязнителей с организмом человека.

При массовых контактах людей с загрязнённой средой для оценок дозы в практических расчётах используют усреднённые характеристики контактов. В частности, в случае употребления загрязнённой питьевой воды = 2 л для взрослого населения. При оценке величины дозы, полученной во время купания, частота купания принимается равной 7 раз в год, поверхность кожи, контактирующая с водой, принимается в зависимости от пола и возраста (для мужского населения она возрастает от 0,7 м² у детей до шести лет до 1,9 м² у взрослых, у женского населения – соответственно от 0,7 до 1,9 м²); усреднённое количество рыбы, съедаемое за один приём, принято равным 0,113 кг; средний вес человека принимается равным 70 кг, средняя продолжительность жизни – 70 лет и т.д.

Все эти предположения направлены на упрощение процедуры расчёта характеристик риска, которые на практике определяются по упрощённым формулам для канцерогенных и неканцерогенных эффектов. Например, при небольших дозах воздействия загрязнителя оценка риска заболеть раком в течении 70 лет при сохранении существующей практики контакта с загрязнённой средой является линейной аппроксимацией зависимости «доза-эффект», где доза оценивается по одной из формул, соответствующей условиям контакта, а пропорциональность для каждого загрязнителя выражается специфическим коэффициентом .

Индекс риска для неканцерогенных эффектов оценивается согласно выражению (3), где – аналог дозы, рассчитанной для неканцерогенных загрязнителей.

В руководствах по теории риска в отдельную методику выделяются расчёты оценки величины риска канцерогенных, мутагенных и тератогенных эффектов при радиационном воздействии, хотя общие принципы их расчёта остаются такими же, как и в случае воздействия химических загрязнителей. Отличие состоит в следующем. При оценках полученной дозы учитывается вторичное излучение от заражённых объектов. Суммарная доза, определяемая в единицах активности, а не массы, рассчитывается как взвешенная сумма доз, полученных отдельными частями организма человека. Отдельные виды излучения нормируются с учётом их опасности для организма человека. Учитываются также специфические характеристики излучения (активность в единицу времени, период полураспада для отдельных радионуклидов и другое).