SCIENTIFIC-METHODOLOGICAL BASES OF ASSESSMENT OF POPULATION HEALTH RISK IN COMPLEX ECOLOGICAL-HYGIENIC STUDIES OF TERRITORIES

Full Text

Неблагоприятное влияние на здоровье населения различных загрязнителей представлено достаточно подробно как в отечественной, так и в зарубежной научной литературе. Однако на практике довольно сложно определить истинный вклад конкретного стационарного или передвижного источника в общее загрязнение, установить вероятность развития и степень выраженности неблагоприятных последствий для здоровья человека. Это обусловлено, с одной стороны, возможной неполной информацией о компонентах загрязнения и величинах годовых эмиссий, а с другой - отсутствием сведений о содержании в окружающей среде многих наиболее опасных для здоровья выбрасываемых химических веществ [21]. Комплексная нагрузка загрязнителей на население обусловлена их одновременным поступлением в организм различными путями из разных объектов окружающей среды. При этом их биологическое действие может изменяться при воздействии различных физических, климатических, биологических и социальных факторов [12, 36]. Поэтому разработка научных методик оценки риска при воздействии факторов окружающей среды на здоровье населения в нашей стране является современным, относительно новым и интенсивно развивающимся междисциплинарным направлением. В этой статье мы попытались обобщить работы ведущих специалистов по теоретической разработке концепции риска, рассмотреть ее достоинства и недостатки, проанализировать результаты ее практического внедрения в нашей стране. Основной целью настоящего обзора является систематизация результатов отечественных эколого-эпидемиологических исследований последних лет по изучению оценки риска для дальнейшего совершенствования этапов проведения комплексных исследований больших территорий. В качестве основных источников информации при подготовке обзора использовались электронные базы данных и поисковые системы Интернет, такие как PubMed (www.ncbi.nlm.nih.gov), Scopus (www. scopus.com), Scirus (www.scirus.com), Science Direct (Elsevier, http:// scopees.elsevier.com), научная электронная библиотека (http://elibrary. ru), портал «Русский медицинский сервер» (www.rusmedserv.com). Всего было найдено ~3 700 публикаций, в которых представлены результаты исследований в дизайнах case-control и case-only. Предпочтение отдавалось исследованиям, проведенным в России за последние 20 лет по оценке риска для здоровья населения различных регионов при их комплексном обследовании, с использованием качественных и количественных методов. Рассматривались: оригинальные исследования, обзоры, монографии и методические рекомендации го- сударственных служб санитарно-эпидемиологического контроля России по данной проблеме. Термин «риск» означает рассчитываемую или интуитивно оцениваемую вероятность того или иного неблагополучного результата, тех или иных действий отдельной личности, группы лиц, организации, государства и т. д. [39, 40]. В рамках социально-гигиенического мониторинга риск рассматривается как потенциальная опасность для здоровья отдельного человека или населения в целом, возникающая или ожидаемая в связи с неблагоприятным воздействием отдельных факторов окружающей среды. Рекомендации ВОЗ (1978) определяют риск как «ожидаемую частоту нежелательных эффектов, возникающих от заданного воздействия загрязнителя». Согласно Глоссарию Американского агентства охраны окружающей среды (US EPA), риск есть «вероятность повреждения, заболевания или смерти при определенных обстоятельствах. Количественно риск выражается величинами от нуля (отражающего уверенность в том, что вред не будет нанесен) до единицы (отражающей уверенность в том, что вред будет нанесен)» [39, 40]. Принципиальные положения методологии оценки риска, разработанной в нашей стране, во многом вытекают из концепции гигиены человека и окружающей среды, сформулированной отечественными учеными еще в середине 1970-х годов. В ее основе заложены законодательно закрепленные и установленные гигиенические нормативы как единственный инструмент управления качеством окружающей среды. Однако практика гигиенического контроля показывает, что оценка фактического состояния окружающей среды только путем сравнения с предельно допустимыми уровнями действия неблагоприятных факторов оказывается недостаточно эффективной для обоснования профилактических и оздоровительных мероприятий. В таких случаях возникает необходимость поиска новых путей и методов оценки вероятности появления среди населения тех или иных неблагоприятных эффектов [22]. Рост загрязнения окружающей среды и ухудшение состояния здоровья населения во многих регионах России, несоблюдение гигиенических нормативов, снижение качества эпидемиологических и экспериментальных исследований из-за недостаточного финансирования - все это настоятельно требует изменения гигиенического нормирования с качественной на количественную оценку потенциальной и реальной опасности от уровней воздействия, существующих в реальных условиях населенных мест [30]. Таким образом, проблемы контроля и управления состоянием окружающей среды и здоровьем населения являются актуальными. При этом в экологии и гигиене остается нерешенным ряд принципиальных задач методического и методологического характера. Для решения всех вышеперечисленных проблем необходимо активнее использовать концепцию риска. Она исходит из того, что постоянное наличие в окружающей среде потенциально вредных для здоровья человека веществ создает определенную степень реального риска, который никогда не равен нулю. Ключевое звено концепции риска - здоровье человека и его охрана от неизбежного риска, связанного с воздействием токсических веществ, содержащихся в воздухе, воде, почве. При таком подходе главной становится комплексная оценка риска, что существенно отличает концепцию риска от нормативного подхода, в котором главный упор делается на обеспечение стандарта отдельного природного компонента. Концепция риска включает в себя два основных элемента - оценку риска (Risk Assessment) и управление риском (Risk Management). Оценка риска - это научный анализ генезиса и масштабов риска в конкретной ситуации. Управление риском - это анализ рисковой ситуации и разработка решения, направленного на минимизацию риска [27, 40]. Главной задачей оценки риска является предотвращение или ликвидация угрозы здоровью человека при воздействии различных факторов среды обитания человека. Оценка риска, как правило, состоит из следующих этапов (рисунок): I. Идентификация опасности II. Оценка экспозиции III. Оценка токсичности (опасности) или зависимости «доза - ответ» IV. Характеристика рисков (расчет, сравнительная оценка и ранжирование по степени их медикобиологической значимости) [8-10, 16, 17, 22, 23, 26, 40]. Численность экспонированной популяции является одним из важнейших факторов для решения вопроса о приоритетности охранных мероприятий, возникающего при использовании результатов оценки риска в целях «управления риском». В идеальном варианте оценка экспозиции опирается на фактические данные мониторинга загрязнения различных компонентов окружающей среды (атмосферный воздух, воздух внутри помещений, почва, питьевая вода, продукты питания). Однако часто этот подход неосуществим в связи с большими расходами. Кроме того, он не всегда позволяет оценить связь загрязнения с его конкретным источником и недостаточен для прогнозирования будущей экспозиции. Поэтому во многих случаях используются различные математические модели рассеивания атмосферных выбросов, их оседания на почве, диффузии и разбавления загрязнителей в грунтовых водах и/или открытых водоемах. Опираясь на результаты мониторинга или модельные данные такого рода, иногда еще используют биокинетические математические модели, дающие оценку накопления токсического вещества в организме человека (например, концентрация свинца в крови детей разного возраста) с учетом всех путей поступления [9, 10, 17, 19, 20, 22, 40]. 12 Экология человека 2012.11 Окружающая среда Методология оценки риска Числовое выражение риска для здоровья человека бывает представлено как индивидуальный риск за жизнь, год, или как риск для данной группы населения за данный период времени (популяционный). Индивидуальный риск в течение жизни рассчитывается в зависимости от пороговости или беспорого-вости действия химических веществ. Групповой риск определяется умножением индивидуального риска в течение жизни на число лиц, подвергающихся воздействию [29, 34, 40]. Риск для здоровья населения - это вероятность наступления случая нарушения здоровья или смерти человека, обусловленных действием экологического фактора в течение определенного периода времени. Индивидуальный риск для здоровья - это вероятность экологически обусловленного случая заболевания или смерти человека при действии фактора на протяжении всей жизни (за 70 лет) [34, 40]. Популяционный риск для здоровья - это число экологически обусловленных случаев заболеваний или смертельных исходов среди группы (популяции) людей при действии фактора в течение одного года [25, 26, 40]. Методы оценки риска имеют много спорных допущений и неопределенностей. Например, по мнению А. А. Королева [16], иногда они позволяют получить приемлемую качественную и количественную характеристику фактора среды на здоровье до проявления негативных последствий этого влияния, оценить здоровье людей или заболеваемость в денежном эквиваленте, принять управленческие решения для определения приоритетов первоочередного финансирования профилактических мероприятий при ограниченных средствах. С. А. Куценко [13] считает, что выводы оценки экологического риска носят качественный, описательный характер, а попытки внедрить методы количественной оценки сталкиваются с серьезными трудностями. Это обусловлено сложностью экосистем, комплексностью воздействия на среду загрязнителей (не только химической, но и физической и биологический природы), недостаточной изученностью характеристик экотоксической опасности огромного количества ксенобиотиков, используемых человеком, и т. д. В этой связи, по мнению самих экологов, в настоящее время оценка экологического риска в значительной степени является искусством. Оценка риска здоровью направлена на конкретный, известный и измеряемый фактор, действующий чаще всего на индивида или группу людей (субпопуляцию). Так как риск является количественным показателем, то его можно использовать и для экономических расчетов по проведению мероприятий с целью сохранения здоровья [8, 16]. 13 Окружающая среда Экология человека 2012.11 Конечно же, методология оценки риска, существующая в США и других станах, в строгом научном отношении не идеальна и содержит множество спорных положений. Однако ее логичность и детализирован-ность всех этапов анализа, возможность получения ориентировочных результатов и рекомендаций для принятия управленческих решений позволяют надеяться, что эта методология найдет достойное применение в России [15, 17]. Вместе с тем внедрение методологии оценки риска не должно привести к нежелательным противоречиям с отечественной системой контроля качества окружающей среды, тем более к появлению новых неопределенностей в оценке воздействия загрязнения окружающей среды на здоровье населения или к неправильной интерпретации полученных результатов. Возможно, простой перенос принятых в западных странах методов оценки риска в российские условия будет достаточно сложен, а иногда и невозможен (например, из-за климатогеографических различий, несоответствия способов и методов сбора информации, принципиальных различий в методах установления нормативов и вытекающих отсюда несовпадений допустимых уровней воздействия и т. д.) [3, 38]. Эти обстоятельства требуют проведения специальных научных и практических исследований в нашей стране для разработки применимых методик, их унификации, подготовки кадров. На практике данные анализа оценки риска могут быть использованы органами государственного санитарно-эпидемиологического надзора (ГСЭН) России и другими органами власти федерального, регионального и местного уровней. Наиболее перспективно использование оценки риска в рамках важнейшей функции ГСЭН, которая называется социально-гигиеническим мониторингом [18, 31]. В отличие от единой системы гигиенических стандартов допустимого уровня загрязнения, показатели оценки риска определяются экспертом и зависят от его опыта, квалификации, имеющейся в его распоряжении информации, используемых математических моделей и т. д. [3, 6, 26, 38]. Слабостью российской (и не только российской) системы ПДК является то, что для одного и того же загрязнителя в разных компонентах окружающей среды эти гигиенические нормативы, как правило, обосновываются независимо друг от друга, разными исследователями, а иногда на базе не полностью совпадающих критериев безвредности [19, 22, 34]. Опыт конкретных проектов оценки риска показывает, что существующая система мониторинга загрязнения окружающей среды располагает данными, которые, как правило, недостаточны для оценки доз токсических веществ, получаемых населением, и особенно отдельными группами населения. В связи с этим необходимо дальнейшее развитие системы гигиенического мониторинга, которое позволит получать надежную информацию для более точной оценки вредной экспозиции разных групп населения [17, 19, 23, 26, 29]. Для повышения надёжности эколого-эпидемио-логических исследований, которые служат для проверки прогнозов, основанных на методологии оценки риска, необходимо совершенствовать и мониторинг состояния здоровья населения. Важнейшим направлением является ведение специальных регистров тех заболеваний, которые в данном регионе или городе могут служить индикаторами вредного влияния на здоровье населения в целом - онкологических заболеваний, врождённых пороков развития, болезней почек и т. п. Снижение риска заболеваемости в зонах с высоким уровнем антропогенной нагрузки факторов окружающей среды на население целесообразно проводить комплексно посредством осуществления приоритетных природоохранных мер, целевых профилактических программ и мероприятий по медикоэкологической реабилитации [34, 38]. Относительный эпидемиологический риск для отдельных территорий в пределах региона определяется как вероятность отклонения показателя от стандартной (фоновой или контрольной) величины. Расчёт фоновых значений должен производиться на основе информации о показателях по всем исследуемым территориям минимум за 5 лет [34, 35]. Сравнительное изучение факторов риска позволяет не только прогнозировать вероятность и медикосоциальную значимость потенциально возможных нарушений здоровья при различных сценариях воздействия данных факторов, но и устанавливать первоочередность и приоритетность мероприятий по управлению факторами риска на индивидуальном и коллективном уровнях [15, 25, 29]. Анализ зарубежного опыта и результаты приме -нения методологии оценки риска на практике в ряде регионов России (Волгоград, Новокузнецк, Пермь, Екатеринбург, Ангарск и др.) показали высокую перспективность этих исследований [1, 4, 5, 7, 14, 24, 30, 33, 37]. Так, А. Е. Пшегрода [28] проводил гигиеническую оценку загрязнения атмосферного воздуха при одновременном присутствии нескольких вредных химических веществ в воздухе (оксид азота, оксид углерода, диоксид серы, диоксид азота, фенол, формальдегид, пыль, сероводород, аммиак) по суммарному показателю загрязнения атмосферного воздуха «Р». При расчете интегрального показателя загрязнения атмосферного воздуха «Р» учитывалась кратность превышения ПДК, класс опасности вещества, количество совместно присутствующих загрязнителей и характер комбинированного действия вредных веществ по типу неполной суммации. Фактическое загрязнение атмосферного воздуха населенных мест оценивалось в зависимости от величины показателя «Р» по пяти степеням: I - допустимая, II - слабая, III - умеренная, IV - сильная, V - опасная. Относительный эпидемиологический риск заболеваемости определяли как вероятность отклонения изучаемо 14 Экология человека 2012.11 Окружающая среда го показателя от многолетнего фонового уровня. В исследовании также разрабатывался прогноз заболеваемости населения методом математического ожидания. Разработка прогноза включала в себя получение оценок эколого-эпидемиологического риска первичной заболеваемости населения и количественных значений заболеваемости по различным классам болезней. В промышленных городах России с явно выраженным градообразующим предприятием, имеющим в своем составе вредные производства, свыше 60 % трудоспособного населения испытывают техногенную нагрузку на организм в десятки и сотни раз более высокую, чем от загрязнения атмосферного воздуха. У промышленных рабочих существенно выше повозрастная общая смертность и риски возникновения злокачественных новообразований. Н. И. Симонова [32] в течение нескольких лет изучала содержание тяжелых металлов в биологических средах матери и ребенка в трех городах и нескольких сельских районов Республики Башкортостан. Исследования показали, что в волосах новорожденного ребенка концентрация тяжелых металлов (кадмия, никеля, хрома, свинца) была в 2-10 раз выше, чем в волосах матери, независимо от района проживания. Вероятно, что определенная доля повышенной детской заболеваемости и смертности может быть связана с факторами производства и с условиями и характером труда родителей ребенка. Это свидетельствует об отдаленных эффектах воздействия вредных веществ в последующих поколениях. Полученные данные автор работы предлагает учесть для пересмотра методики оценки региональных техногенных рисков в промышленных городах. Анализ большинства найденных в литературе результатов исследований по оценке риска показывает, что в настоящее время практически не реализована единая методология оценки экологического состояния территории, которая была бы совмещена с системой мониторинга здоровья населения. Кроме того, корреляционные исследования ориентированы на оценку эпидемиологических последствий сочетанного действия факторов окружающей среды без должной верификации контролируемых групп населения по социально-гигиеническим и другим характеристикам. В исследовании С. С. Макшанцева [15] осуществлена комплексная эколого-гигиеническая оценка загрязнения окружающей среды г. Оренбурга и сельских поселений Оренбургского района. Автором был произведен анализ климатических факторов за 1990-2003 годы, расчет среднесуточных, среднемесячных и среднегодовых показателей температуры воздуха, относительной влажности, атмосферного давления, скорости ветра и его повторяемости. По данным стационарного наблюдения за 19902005 годы оценивалось содержание диоксида азота, диоксида серы, сероводорода, оксида углерода, углеводорода. Оценка степени загрязнения почвы проводилась по валовому содержанию формальдегида, сульфатов, сероводорода, подвижных форм никеля, цинка. Также проводились анализы загрязнения снегового покрова, качества питьевой воды и продуктов питания. На основании полученных результатов рассчитаны комплексные показатели, суммарные уровни загрязнения каждого из изучаемых объектов окружающей среды (атмосферный воздух, почва, питьевая вода). Затем определялась комплексная антропогенная нагрузка на селитебные территории с определением величины гигиенического ранга и оценкой санитарно-гигиенической ситуации в соответствии с методическими рекомендациями. Проведен анализ уровня накопления 20 микроэлементов в волосах и 10 элементов в крови детского населения. В результате этого исследования автор предложил свою методику оценки риска населения и показал, что использование биометрических методов позволило определить наиболее опасные факторы при комплексном воздействии среды обитания на состояние здоровья. Разработанный С. С. Макшанцевым алгоритм комплексной оценки риска и минимизации опасности для здоровья населения позволяет прогнозировать вероятность ущерба здоровью от загрязнения атмосферного воздуха и питьевой воды; устанавливать связь между уровнем выбросов предприятий газохимического комплекса и риском для здоровья населения; ранжировать территории по степени риска и принимать управленческие решения, направленные на улучшение экологической обстановки, обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия населения и предотвращения неблагоприятных сдвигов показателей популяционного здоровья. Таким образом, применение методологии оценки риска для здоровья позволит расширить и углубить интерпретацию результатов социально-гигиенического мониторинга, более обоснованно планировать профилактические мероприятия, давать научно обоснованный прогноз влияния факторов окружающей среды на состояние здоровья населения. Так, О. М. Басова в своем исследовании [2] проводила расчет риска развития неканцерогенных и канцерогенных эффектов у детей при нитратной и кадмиевой контаминированности продуктов питания. Результаты, полученные О. М. Басовой, служат подтверждением большой значимости и наглядности применения методики оценки риска на моделях малых городов, которая позволяет количественно оценить вероятность развития неблагоприятных эффектов, определить приоритетные источники загрязнения, что дает возможность выбора приоритетных направлений в области охраны здоровья и окружающей среды. Однако она отмечает, что ориентация при оценке эколого-гигиенической ситуации малых городов на результаты нерегулярного отбора проб на единичные химические вещества и сопоставление их с гигиеническими регламентами не позволяет объективно оценить ситуацию на данных территориях и судить о возможных последствиях для организма. 15 Окружающая среда Экология человека 2012.11 Одним из решающих условий определения оптимизационной гигиенической стратегии в масштабах крупного промышленного города является территориально-дифференцированный подход к планированию медико-профилактических и экологогигиенических мер, базирующихся на комплексной оценке гигиенического состояния окружающей среды и выявлении приоритетных факторов риска для здоровья. Н. П. Мамчик и соавторами [11] было проведено исследование по совершенствованию методологии оценки риска здоровью и гигиенического ранжирования в системе ГСЭН крупного промышленного города на примере Воронежа. На основе предварительной оценки ситуации по загрязнению основных сред для оценки риска здоровью были выбраны вещества, наиболее часто превышающие гигиенические нормативы. Рассчитанные интегральные показатели, характеризующие воздействие факторов среды обитания на здоровье, выявили, что суммарная величина воздействия степени загрязнения атмосферного воздуха на здоровье жителей города достигает 35 %. Обобщение полученных данных позволило дифференцированно подойти к гигиеническому ранжированию факторов, болезней и территорий. К маркерным критериям здоровья были отнесены показатели онкологической, детской, профессиональной заболеваемости, а также нарушения репродуктивной функции. Проанализировав результаты и методики, использованные отечественными исследователями, теоретические основы оценки риска, мы пришли к выводу, что одним из недостатков проведенных работ является отсутствие генетических исследований в методологии. Нами было проведено комплексное исследование по оценке риска и снижению возможного роста сердечно-сосудистой заболеваемости населения, проживающего в экологически неблагоприятных районах. Мы рассматривали объемы выбросов и их динамику от всех стационарных источников Курской области и автотранспорта за 20 лет, проводили их корреляционный анализ, изучали демографическую структуру в регионе и динамику заболеваемости исследуемой патологией. Для оценки риска ряда выделенных потенциально вредных веществ на здоровье населения мы добавили еще и генетические исследования, провели генетико-эпидемиологический анализ функционально важных аллельных вариантов генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков и ферментов антиоксидантной системы («генов внешней среды») в наиболее загрязненных районах региона с целью снижения распространенности мультифак-ториальной патологии в регионе. На наш взгляд, сведения, полученные в результате одновременного генетического тестирования и анализа средовых факторов риска, дадут врачу ценную информацию о взаимодействиях «генотип - среда», формирующих индивидуальные особенности предрасположенности к тому или иному варианту сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ). Полученные результаты по ас социациям генетических маркеров и средовых факторов риска с особенностями клинического течения заболеваний и развитием специфических для каждой сердечно-сосудистой патологии осложнений позволят выделить ряд генов-кандидатов для выявлении риска развития ССЗ у пациентов, что сокращает время и материальные затраты на исследование. Таким образом, система оценки риска на основе мониторинга за факторами и здоровьем населения позволит получить количественную и качественную характеристики влияния фактора на здоровье значительно раньше, чем проявятся последствия этого влияния. Опыт применения методологии оценки и управления рисками во многих регионах России показал, что она может существенно усилить эффективность и надежность проводимых мероприятий по обеспечению санитарно-эпидемиологического благополучия населения нашей страны.

About the authors

V P Ivanov

Kursk State Medical University

Kursk, Russia

O V Vasilyeva

Kursk State Medical University

Email: vovpost4@yandex.ru
Kursk, Russia

A V Polonikov

Kursk State Medical University

Kursk, Russia

References

Supplementary files