Методы анализа экспозиции

Экспозиция определяется величиной воздействия на определенного человека или популяцию в течение времени наблюдения. Таким образом, методы анализа экспозиции должны обеспечивать измерение, по крайней мере, двух составляющих: величины воздействия и времени его действия на человека. Существует несколько способов их измерения.

Мониторирование среды может осуществляться прямыми методами (персональным монитором) и непрямыми, или косвенными (фиксированными общими мониторами сред в сочетании с данными об активности н перемещениях человека во времени и пространстве). На рис. 3.3 представлена блок-схема, отражающая основные моменты реализации этих методов.

Дневники Рис. 3.3. Существующие подходы к анализу экспозиции

Персональное мониторирование (прямой метод) является наиболее точным методом, который дает значения сразу для обоих параметров. Однако он довольно дорогой и, соответственно, может быть осуществлен лишь для ограниченного контингента. Кроме того, для многих загрязнителей персональных мониторов пока нет. Персональное мониторирование в настоящее время находится на начальной стадии, и многие проблемы еще предстоит решить.

Косвенные, или непрямые, методы оценивают интегрированную экспозицию путем измерений концентрации загрязнителей в определенных местах (например, на улице при интенсивном движении, внутри дома, в транспорте) в сочетании с данными о переменах мест их пребывания и дневником событий, где указано, сколько времени люди провели в данном месте (в данной микросреде).

Общая форма подсчета взвешенной по времени интегрированной экспозиции достаточно проста:

Е_i =

где Е_i — взвешенная по времени интегрированная экспозиция человека за данный период; — концентрация загрязнителя в микросреде j; — суммарное время, которое человек i проводит в микро - среде j, J — общее число микросред, в которые человек i попадает, передвигаясь за рассматриваемый отрезок времени.

Микросреда определяется как трехмерное пространство, где уровень загрязнения в рассматриваемый промежуток времени считается постоянным.

Данное уравнение справедливо при ряде предположений:

• концентрация С_j в микросреде j у предполагается постоянной в течение времени t_ij пока там находится человек;

• концентрация С_j в микросреде j и время t_ij предполагаются независимыми событиями;

• число микросред, в которых находится человек за рассматриваемый период времени, предполагается небольшим;

• взвешенная во времени интегрированная экспозиция, обычно измеряемая за 24 часа, считается непосредственной оценкой влияния на здоровье, что не всегда верно, например, в случае короткого пикового воздействия.

Рассмотрим пример расчета интегрированной экспозиции.

Пример. В табл. 3.5 даны значения концентраций твердых частиц (RSP) в различных средах и время, проведенное обследуемым i -м индивидуумом в каждой среде.

Необходимо определить величины вкладов экспозиций в каждой среде в процентах и общую экспозицию.

Решение. Экспозиция в каждой среде рассчитывается простым умножением времени воздействия на концентрацию E_ij = C_jt_ij, тогда суммарная экспозиция равна:

E_i =

Вклады каждой среды рассчитываются делением E_ij на E_i и умножением на 100%, результаты приведены в последней колонке табл. 3.5.

Таблица 3.5

Параметры для расчета экспозиции

Тип микро­среды	Концентрация RSP (Cj, мГ/м3)	tij — доля времени* воздействия	Cjtij (мГ/м3)	Вклад микро­среды в Еi, %**
В помещении дома		0,75	11,25
В помещении на работе		0,15	7,50
В других поме­щениях		0,04	1,00
В транспорте		0,04	3,60
На улице		0,02	0,80

* Доля времени воздействия от 24 часов, проведенного в данной микросреде

** Процент, который каждая микросреда вкладывает в 24-часовую взвешенную по времени, интегрированную экспозицию (E_i).

Хотя концентрация вдыхаемых частиц дома низка, однако она дает значительный вклад во взвешенную экспозицию, так как человек провел дома 18 из 24 часов. Концентрация на улице дала минимальный вклад, так как человек был там менее получаса.

Концепция интегрированной экспозиции, взвешенной во времени, с данными задачи-эталона проиллюстрирована на рис. 3.4.

RSP, мг/м3

t

В помещении дома

В других помещениях

В транспорте

В помещениях на работе

На улице

Рис. 3.4. Пример относительных вкладов отдельных сред в индивидуальную, взвешенную по времени, интегрированную экспозицию при наличии в них твердых вдыхаемых частиц (RSP)

На оси j в виде отрезка единичной длины обозначена каждая из пяти исследуемых микросред: в помещении дома, в помещении на работе, в других помещениях, в пути и на улице. Концентрация твердых вдыхаемых частиц (RSP) обозначена на оси у, а промежутки времени, которые человек i проводит в каждой микросреде в течение 24 часов, обозначены на оси t. Объемы параллелепипедов на рис. 3.4 представляют собой вклады каждой из пяти микросред в интегрированную экспозицию, взвешенную по времени.

В последние годы были проведены исследования как временных, так и пространственных аспектов передвижения людей в связи с измерениями загрязнения воздуха. В этих исследованиях найдено, что большинство людей проводят внутри своих домов в среднем от 65 % до 75 % времени, а если учесть работу и другие помещения, — то более 90 % времени. Хотя эти величины варьируются с возрастом, полом, занятиями, социально-экономическим статусом и днями недели, становится ясно, что для действительной оценки экспозиции при многих загрязнителях нужно измерять микросреду внутри помещений, в частности, при таких загрязнителях воздуха, как двуокись азота N02, формальдегид, окись углерода СО, вдыхаемые частицы, радон, органические пары и др.

Задача. Доля времени постового милиционера на работе распределяется следующим образом: 0,1 — на улице, 0,05 — в помещении.

Считая, что все остальные времена и концентрации частиц те же, что и в табл. 3.4, требуется определить, на сколько отличается его интегрированная экспозиция от экспозиции предыдущего человека.

Анкетирование для оценки экспозиции проводится с целью разделения опрашиваемых на две или более группы (например, подвергающиеся воздействию и не подвергающиеся). Метод анкетирования зависит от априорного знания экспозиций и их составляющих. Наиболее часто информация, необходимая для анкетирования, получена из предыдущих исследований, которые использовали либо мониторирование среды, либо биологическое мониторирование для измерения экспозиции. Метод анкетирования — это путь распространения результатов предыдущего мониторирования или биологических измерений на большую популяцию или другую популяцию.

Для оценки здоровья явно недостаточно мониторирования среды. Разница в дозах при одинаковой экспозиции вместе с индивидуальной чувствительностью дают большую степень неопределенности при экстраполяции эффектов изменения концентраций загрязнителей на здо­ровье людей. Существует необходимость в методах, которые дали бы дополнительную информацию о взаимоотношениях экспозиции, дозы и эффектов на здоровье людей.

Одним из таких методов является биологическое мониторирование. Исследования в данном направлении начались сравнительно недавно и являются, в основном, достаточно трудоемкими.

Биологическое мониторирование заключается в отслеживании различных отклонений в организме человека, связанных с воздействием определенного фактора. Оно, в частности, включает измерение количества агентов, поступивших из окружающей среды (или/и их метаболитов и производных), в жидкостях тела или выделениях (маркеры воздействия); измерение биологических ответов в клетках и тканях (маркеры эффектов). Возможно также измерение психологических и физиологических реакций.

Примерами первого типа маркеров являются прямые химические Анализы, иммунологические пробы, специфичные к мутагенности; эти методы могут быть использованы для измерения химикатов в моче, грудном молоке, слюне, сперме и в других средах. Наиболее информативными биологическими средами являются моча, кровь, кости, полосы, вдыхаемый воздух и жировая ткань. Вторая категория маркеров включает иммунологические и химические методы выявления и количественной оценки производных соединений, образованных активированными химикатами и клеточными макромолекулами, такими как нуклеиновые кислоты и протеины, как наблюдения мутаций и хромосомных аберраций.

Биологическое мониторирование имеет три преимущества над измерениями окружающей среды по отношению к оценке рисков здоровья:

• рассматриваются лишь те загрязнители, которые попали в тело человека;

• биологические маркеры более близки к биологическим процессам, формирующим здоровье;

• биологический мониторинг может быть основой для общей оценки риска от многих химикатов, так как принимает во внимание абсорбцию по всем путям и интегрирует экспозиции от всех источников.

Однако оценка воздействия с помощью биологических параметров не устраняет необходимости измерения величины самого воздействия, например, концентраций загрязнителей. Она дополняет измерения и среде, а не заменяет.

Необходимо также учитывать, что частный химикат (или агент), полученный путем ингаляции, глотания или через дермальную абсорбцию, может влиять на различные ткани и, соответственно, быть причиной одного или более эффектов.