Основные определения и концепции экологического риска

В настоящее время нет производства или даже сферы человеческой деятельности, полностью исключающих травмы, заболевания или гибели. Разработка любой новой технологии сопровождается привнесением в жизнь соответствующих запланированных экономических выгод, но одновременно увеличивает риск отрицательных последствий для участников этого процесса.

Под риском понимают вероятность наступления неблагоприятных событий при выполнении технологического процесса или в сфере жизнедеятельности человека. Различают абсолютный риск и относительный.

Абсолютный риск — число дополнительных случаев патологических эффектов, вызванных воздействием какого-либо фактора или их комбинации в пересчете единицы дозы (бэр, зиверт, рад, грей, рентген) и единицы времени (ч, мин, с) на человека. Так, заболевания вследствие облучения составляют только часть от общего риска, т. е. избыток, обусловленный облучением над спонтанным (ожидаемым) уровнем. В самой элементарной форме абсолютный риск характеризуется отношением пострадавших людей к численности популяции.

Относительный риск — отношение частоты неблагоприятных эффектов в популяции, подвергшейся воздействию вредного фактора, к частоте таких же эффектов при отсутствии действия фактора (в той же популяции). Под выражением «той же популяции» подразумевается подобие половой, возрастной, этнической и социальной структур.

Индивидуальный риск обусловлен вероятностью реализации опасностей с негативным воздействием на человека и определяется по формуле.

где Т — численность погибших (пострадавших) за год от определенного фактора или совокупности факторов; С — численность людей, подверженных воздействию этих факторов за год.

Социальный (коллективный) риск обусловлен вероятностью реализации опасностей с негативным воздействием на группы людей (население) и определяется по формуле

где Т — численность погибших от чрезвычайного происшествия (ЧП) одного вида в год; С — средняя численность лиц, проживающих или работающих на данной территории, подверженной влиянию ЧП.

Экологический риск — это вероятность возникновения у человека или его последующих поколений отклонений в состоянии здоровья в результате воздействия различных ксенобиотиков окружающей среды. Различают ингаляционный (органы дыхания), аппликационный (кожный покров) и пероральный (пищеварительный тракт) путь поступления вредных веществ в организм. Наибольшее значение имеет поступление ксенобиотиков через органы дыхания. Выделяют следующее влияние ксенобиотиков по характеру воздействия на организм человека: 1) токсическое — вызывает отравление всего организма; 2) раздражающее — вызывает раздражение слизистых оболочек и кожи; 3) сенсибилизирующее — вызывает аллергию;

• 4) канцерогенное — вызывает злокачественные новообразования; 5) мутагенное — вызывает нарушение ДНК, численности и структуры хромосом;
• 6) тератогенное — вызывает нарушение эмбрионального развития. Токсический эффект при действии различных концентраций ксенобиотиков проявляется функциональными и структурными изменениями в организме в зависимости от класса опасности вещества. Влияние ксенобиотиков на организм человека представлено в табл. 7.3.

Таблица 73

Влияние ксенобиотиков на организм человека.

Важно отметить комбинированное (сочетанное) действие ксенобиотиков на организм. Комбинированное действие ядов — одновременное или последовательное действие на организм нескольких ядов при одном и том же нуги поступления. Согласно классификации ВОЗ, различают аддитивное, синергетическое, антагонистическое и независимое воздействие ядов. Аддитивное действие — это суммарный эффект действия ядов, равный сумме эффектов, возникающих при изолированном действии веществ. Аддитивность характерна для веществ однонаправленного действия, когда компоненты ядов оказывают влияние на одни и те же системы организма, причем при количественно одинаковой замене компонентов друг другом токсичность смеси не меняется. Например, для углеводородов, вызывающих наркотический эффект, или для таких раздражающих газов, как оксиды азота и сернистый газ, хлор и оксиды азота. Синергетическое действие — это усиление действия одного яда в присутствии другого. Синергизм наблюдается при комбинированном действии двуокиси азота и окиси углерода, бензола и окиси углерода. Токсичность диоксида азота в присутствии оксида углерода возрастает в 3 раза, а токсичность оксида углерода при этом — в 1,5 раза. Явление синергизма характерно и для совместного действия многих промышленных ядов и алкоголя. Этиловый спирт усиливает действие таких веществ, как амипои нитропроизводные углеводородов, хлорзамещенные углеводороды (особенно четыреххлористый углерод), эфиры азотистой и азотной кислот. Антагонистическое действие — это эффект комбинированного действия_у при котором происходит ослабление одного яда другим. Классическим примером антагонизма при комбинированном действии является действие кислот и щелочей. Например, для лечения отравлений метанолом применяют 10%-ный этиловый спирт. Независимое действие — это совместное действие ядов, не отличающееся от изолированного действия каждого из них. Встречается крайне редко. Например, бензол и раздражающие газы, хлорированные углеводороды и фосфорорганические соединения.

Знание типов комбинированного действия веществ необходимо для организации контроля воздушной среды рабочих зон помещений, при проектировании систем очистки атмо-, гидрои литосферы.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), до 30% всех заболеваний являются следствием экологического неблагополучия, особенно в местах высокого уровня химического загрязнения атмосферного воздуха, воды, почвы [23]. Современные ксенобиотики в связи с высокой метаболической активностью включаются во все звенья экосистемного метаболизма, переносятся по цепям питания и концентрируются в организме человека, обладая при этом высокой мутагенной и канцерогенной активностью. По последним (2012) экспертным оценкам Международного агентства по изучению рака (МАИР), в последние десятилетия разразилась мировая эпидемия онкологических заболеваний — возникает 8—11 млн новых случаев ежегодно [23]. По данным МАИР, в промышленно развитых странах эта эпидемия на 75—80% вызвана канцерогенами среды: антропогенными химическими веществами и радиацией в воздухе, воде, почве, пище и товарах потребления [23, 68]. Прослеживая динамику роста злокачественными новообразованиями за 25—30 лет, можно прийти к выводу о том, что теми прироста заболеваемости раком превышает годовой темп прироста населения за тот же период. Онкологическая заболеваемость населения напрямую зависит от качества воды, воздуха, продуктов питания, соблюдения санитарно-гигиенических норм и служит индикатором экологического неблагополучия окружающей среды, поэтому огромное количество проведенных исследований указывают на статистически достоверный резкий рост заболеваемости населения злокачественными новообразованиями (особенно детей) в местах повышенного и высокого химического загрязнения окружающей среды при высоких корреляционных связях токсикантов с уровнем воздействия и экспозицией [ 681. Так, наблюдается резкий рост заболеваемости злокачественными новообразованиями населения Российской Федерации, особенно детей. За период 1970—2005 гг. в России произошло увеличение числа больных с впервые установленным диагнозом «злокачественное новообразование» в 1,8 раза. Особую проблему представляет рост детской онкологии. Так, за период 1989—2008 гг. общая и первичная онкологическая заболеваемость у детей в России увеличилась в 3,4 и 3,8 раза [23].

Регистрируется также достоверный рост онкологической заболеваемости населения на территориях, пострадавших вследствие Чернобыльской катастрофы, особенно рака щитовидной железы (Р1ЦЖ). Так, через 10 лет после Чернобыльской катастрофы в Брянской области общая онкологическая заболеваемость населения юго-западных территорий (ЮЗТ), была в 2,7 раза выше, чем на незагрязненных территориях |38|. Частота РЩЗ за 1994—2006 гг. в среднем по Брянской области в 6,3 раза превышает данные по Смоленской области и в 2,9 раза по Российской Федерации [60]. Встречаемость РЩЖ на радиационно-загрязненных территориях Республики Беларусь у тех, кому в момент катастрофы было до 18 лег, увеличилась более чем в 200 раз, а число случаев РЩЖ у населения по сравнению с дочернобыльским периодом увеличилось в 2000 г. у детей — в 88,5 раз, у подростков — в 12,9 раза, у взрослых — в 4,6 раза при регистрации случаев врожденного РЩЖ. Частота врожденных пороков развития (ВНР) среди новорожденных увеличилась через 15 лет после Чернобыльской катастрофы в 3—5 раз в наиболее радиационно-загрязненных районах Брянской области (свыше 15 Ки/км² по цезию-137) [ 18|. Частота полидактилии возросла в республике Беларусь в первые три года после Чернобыльской катастрофы в 6 раз, редукционных пороков конечностей — в 3 раза, множественных ВПР — в 2,3 раза, всех ВПР строгого учета — в 1,9 раза. В первые годы произошло увеличение на более загрязненных территориях, а затем на менее [17]. На радиационно-загрязненных территориях Брянской области у матерей 20—34 лет дети с болезнью Дауна рождаются на 25% чаще, чем в целом по Брянской области. В структуре младенческой смертности в ЮЗТ Брянской области удельный вес В11Р почти в 5 раз превысил среднее значение этого показателя, но России [38].

Выделяют две основные концепции в оценке экологического риска:

• 1) пороговая концепция;
• 2) беспороговая концепция.

Основой для пороговой концепции служит установление безопасных для здоровья человека уровней воздействия химических, физических, биологических загрязнителей окружающей среды, не превышающих установленных значений ПДК или ПДУ. Непревышение этих воздействий нс вызовет неблагоприятных последствий в организме человека. Например, на этой концепции базируются принципы радиационной гигиены; ее задачи заключаются в следующем:

• • предотвращение появления детерминированных (явных) эффектов последствий облучения путем непревышения дозовых порогов облучения;
• • использование всех разумных мер и мероприятий, чтобы снизить появление стохастических (вероятностных) последствий облучения с учетом социальных и экономических факторов.

Критериями предотвращения получения опасных для здоровья людей доз облучения, при которых могут возникать детерминированные эффекты, являются дозовые пороги. Проводимые в этом направлении мероприятия крайне неэффективны. Так, смена состава социогенных и радиационных (после аварии на Чернобыльской АЭС) воздействий (не превышающих пороговые уровни) в условиях неравномерно распределенного техногенного химического загрязнения окружающей среды явилась основной причиной ухудшения состояния здоровья населения территорий Российской Федерации, загрязненных радионуклидами. Механизмы биологических реакций организма человека, подвергшегося воздействию облучения, не расшифрованы. Попытки выявить в составе конкурирующих воздействий фактор-зависимые специфические реакции остаются безрезультатными. Это исключает разработку стратегических медико-социальных основ коррекции и профилактики прогрессирующего роста заболеваемости людей.

Сложившаяся при пороговой концепции катастрофическая ситуация с загрязнением окружающей среды и состоянием здоровья людей во многих регионах России, неэффективность, а нередко недостаточная гигиеническая обоснованность природоохранных мероприятий, разрабатываемых без четких количественных критериев потенциального и реального ущерба для здоровья, низкая эффективность затрачиваемых на снижение загрязнения средств, снижение качества и продолжительности жизни населения и др.— требуют изменения и переноса акцентов с проблем гигиенического нормирования к количественной оценке потенциальной и реальной опасности от уровней воздействия, существующих в реальных условиях населенных мест.

Эти проблемы призвана решать беспороговая концепция воздействия различных загрязняющих веществ на здоровье человека. В основе беспороговой концепции лежит принцип потенциальной экологической опасности любой концентрации антропогенных загрязнителей, так как «нулевой риск» невозможен. Например, в основе действия радиоактивного облучения и радиологических прогнозов при малых дозах облучения заложена гипотеза беспорогового действия радиации.

Если основываться на научном положении, что любая доза облучения опасна (концепция беспорогового действия), то общество через свои социальные институты обязано установить и принять величину приемлемого (относительно безопасного) риска в зависимости от величины сопутствующих техногенных токсико-химических воздействий на население и отдельных людей.

Характерные значения индивидуального риска гибели людей от естественных и техногенных факторов представлены в табл. 7.4.

Таблица 7.4

Характерные значения индивидуального риска гибели людей от естественных и техногенных факторов.

К нижней границе, где значение вероятности смерти составляет 10⁶ и ниже, относятся проживание населения вблизи АЭС при нормальном режиме работ, все стихийные бедствия и укусы насекомых. Эту зону называют зоной приемлемого риска. В зону индивидуального риска смерти человека от 10 ³ до 10 ⁶ входят многочисленные виды деятельности, такие как несчастные случаи на производстве, аварии на железнодорожном, воздушном и водном транспорте, пожары и взрывы, а также проживание населения вблизи ТЭС при нормальном режиме работ. Такую зону называют переходной. В верхней зоне вероятности более 10 ³ сосредоточены наиболее вероятные естественные причины, по которым погибает подавляющее большинство людей — смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, злокачественных новообразований и автомобильных аварий. Эта зона рассматривается как зона неприемлемого риска.

Все виды человеческой деятельности несут в себе определенный риск, хотя иногда на достаточно низком уровне. Для сравнения какого-либо неотвратимого риска его сопоставляют с добровольным риском. Например, риск травмы или даже смерти при пользовании индивидуальным транспортом сравнивают с рисками, вызванными загрязнением среды обитания человека веществами химической и биологической природы или радионуклидами. Эти риски, как и риски от стихийных бедствий, относят к категории неотвратимых рисков. Хотя подобные сравнения, по мнению некоторых ученых, неправомерны, так как добровольные и неотвратимые риски относятся к различным категориям.

Беспороговая концепция принята и прогрессивно разрабатывается в США, Канаде, большинстве стран Евросоюза.

В Российской Федерации беспороговая концепция не признана. Многие люди, в том числе и медицинские работники, не воспринимают тот факт, что почти для всех видов человеческой деятельности абсолютная безопасность (т.е. нулевой риск) невозможна. Вопрос состоит не в том, какой уровень безопасен, а в том, какой уровень достаточно безопасен.

Установление приемлемого уровня риска осуществляют сравнением величины предотвращаемого риска (например, радиационного) для населения и отдельных людей с необходимыми для этого затратами государства. Главное требование при этом — конечные результаты сравнения наносимого вреда и ожидаемой пользы должны быть в пользу последнего. Например, если в результате радиационной аварии решается вопрос о переселении большого числа людей с загрязненной территории в чистые районы, то эта мера целесообразна, если польза от этой акции (цель которой в принципе сводится к предотвращению определенной дозы облучения, следовательно, к уменьшению конкретного уровня радиологического риска) перевешивает на социально-экономических весах вред, наносимый здоровью и качеству жизни этих людей.

Не исключено, что переселение приведет к нарушению привычного уклада жизни людей, к социальным и психологическим потрясениям. Властные структуры и политики, а также ученые, не компетентные в данной области, игнорировали эти факты, поэтому социально-психологические последствия Чернобыльской катастрофы в конечном счете оказались преобладающими.

Общий принцип радиационной защиты состоит в том, что никакие меры не следует применять, если риск от дальнейшего облучения окажется меньше того риска, который будет следствием осуществления самой меры. Этот принцип должен быть положен в основу решений в других сферах деятельности человека, к которым можно применить концепцию беспорогового действия. Однако следует предостеречь от упрощенного подхода к подобного рода действиям. Такой подход опасен значительными социально-экономическими издержками и потерями. В результате обществу будет принесено больше вреда, чем пользы. Если бы биологические эффекты облучения человека имели детерминированную природу, т. е. являлись пороговыми, то обоснование и установление дозовых пределов облучения стали бы сугубо научной задачей. Наличие стохастических (вероятностных) эффектов облучения (по самой своей природе беспороговых) значительно усложняет процедуру обоснования пределов доз, которые напрямую зависят от численного значения величины риска.

Стохастические (вероятностные) эффекты — это биологические эффекты излучения, не имеющие дозового порога. Принимается, что вероятность этих эффектов пропорциональна дозе, а тяжесть их проявления от дозы не зависит. Различают канцерогенные (злокачественные опухоли, лейкозы) и генетические стохастические эффекты (наследственные болезни, обусловленные генными мутациями). Стохастические эффекты оцениваются значениями эффективной (эквивалентной) дозы, имеют длительный латентный (скрытый) период, измеряемый десятками лет после облучения, трудно обнаруживаемы. В этом случае речь идет о выборе и согласовании величины приемлемого риска. Следовательно, практическое значение имеет не факт беспороговости биологического действия ионизирующих излучений или других антропогенных токсичных агентов, а то, насколько значима и приемлема принимаемая для людей и всего общества частота стохастических эффектов облучения или других физических и химических факторов.

Значимость и приемлемость эффектов должна определяться медикобиологическими, гигиеническими соображениями, а также социально-экономическими критериями. Окончательный выбор пороговости или беспороговости токсико-химических и радиационных воздействий должен базироваться на научных данных, статистике заболеваемости, смертности и др.

Предполагается, что беспороговая концепция риска будет использована при управлении состоянием окружающей среды и позволит определить последствия воздействия различных токсико-химических, радиоактивных, электромагнитных и других загрязнителей на здоровье человека, экосистемы и должна обеспечивать управленческую стратегию устойчивого развития России.