Алгоритм корреляционного анализа в оценке связи уровня загрязнения окружающей среды и заболеваемости населения

Одним из наиболее известных алгоритмов в оценке взаимосвязи заболеваемости и уровня загрязнения среды обитания (атмосферного воздуха, питьевой воды, почвы) является применение корреляционного анализа.

Для количественной оценки корреляции, т.е. связи между двумя анализируемыми показателями (например, уровнем заболеваемости (Y) и концентрацией какого-либо загрязнителя в объекте окружающей среды (X)) используется коэффициент парной корреляции (r), рассчитываемый по формуле (4):

(4)

где

S₁= N - число пар данных; ; ; ; ;

Этот коэффициент может принимать следующие значения:

1) r = 0 - это свидетельствует об отсутствии корреляционной связи между х и у;

2) r = 1; в данном случае существует линейная положительная связь;

3) r = -1; между х и у существует линейная отрицательная связь:

4. -1<r<+l: это наиболее распространенный случай: корреляционная связь может быть как положительной, так и отри­цательной и характеризоваться различной степенью силы (тесноты) связи.

Для вывода о наличии или отсутствии статистически достоверной корреляционной связи между исследуемыми переменными необходимо не только определить величину коэффициента корреляции, но и провести проверку его статистической значимости.

Для этого используется критерий Стьюдента, рассчитываемый по формуле (5):

(5)

Критерий Стьюдента сравнивается с критическим значением t_крит, найденным по таблице распределения Стьюдента, при выбранном уровне значимости P=0,05 (вероятности статистической ошибки менее 5%) и числе степеней свободы (6):

V= N—2 (6)

Если t > t_крит, можно утверждать, что связь между переменными статистически значимая и достоверная.

По значению коэффициента парной корреляции можно судить о тесноте взаимосвязи между изучаемыми величинами. Чем ближе значение r к 1 (прямо пропорциональная связь) или –1 (обратно пропорциональная связь), тем сила связи существенней.

При окончательной формулировке выводов о взаимосвязях между факторами среды и заболеваемостью населения учитываются следующие положения: 1) подтверждение взаимосвязи на основе расчета парных корреляций; 2) последующая аргументация биологической правдоподобности связи по данным научной, справочной литературы и данным Всемирной организации здравоохранения.

Тема 4. Оценка неканцерогенного риска для здоровья, обусловленного воздействием химических факторов среды обитания Основные понятия и теоретический материал к теме

Риск для здоровья – это вероятность развития угрозы жизни или здоровью человека либо угрозы жизни или здоровью будущих поколений, обусловленная воздействием факторов среды обитания.

Под факторами риска здоровью понимаются факторы, провоцирующие или увеличивающие риск развития определенных заболеваний.

Применительно к неблагоприятному воздействию окружающей среды выделяют факторы среды обитания, к которым относят биологические (вирусные, бактериальные, паразитарные и иные), химические (загрязняющие вещества), физические (шум, вибрация, ультразвук, инфразвук, тепловые, ионизирующие, неионизирующие и иные излучения), социальные (питание, водоснабжение, условия быта, труда, отдыха) и иные факторы среды обитания, оказывающие воздействие на человека.

Оценка риска для здоровья – это процесс установления вероятности развития и степени выраженности неблагоприятных последствий для здоровья человека или здоровья будущих поколений, обусловленных воздействием факторов среды обитания.

Основные положения методологии оценки риска здоровью населения закреплены в руководстве P 2.1.10.1920—04 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» (утверждено главным государственным санитарным врачом РФ Г.Г. Онищенко 05.03.2004 г.) [1].

Методы оценки риска для здоровья населения, связанного с воздействием химических веществ, всё шире применяются в практике не только социально-гигиенического мониторинга, но и для обоснования размеров санитарно-защитных зон промышленно-транспортных объектов. Так, с 1.03.2008 г. новая редакция СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» (п. 4.2) закрепляет, что «…установление, изменение размеров установленных санитарно-защитных зон для промышленных объектов и производств I и II класса опасности осуществляется … на основе оценки риска здоровью населения». При этом расчетные параметры должны быть подтверждены результатами натурных исследований атмосферного воздуха (п. 3.14).

Кроме того, при принятии решения о возможности сокращения санитарно-защитной зоны промышленного объекта по сравнению с нормативной величиной практикуются расчеты рисков для обоснования того, что выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при сокращении санитарно-защитной зоны не создадут угрозы для здоровья и жизни населения, а риск для здоровья будет иметь приемлемый (допустимый) уровень.

Таким образом, «Проект оценки риска для здоровья населения» служит одним из важных оснований возможности сокращения нормативной санитарно-защитной зоны, а для промышленных объектов I – II классов опасности, становится обязательной процедурой и одной из главных превентивных мер по обеспечению экологической безопасности.

В соответствии с руководством P 2.1.10.1920—04 процедуру оценки риска для здоровья населения, обусловленного воздействием химических загрязнителей среды обитания, можно подразделить на пять взаимосвязанных этапов.

• Идентификация опасности: выявление потенциально вредных факторов, оценка связи между изучаемым фактором и нарушениями состояния здоровья человека, достаточности и надежности имеющихся данных об уровнях загрязнения различных объектов окружающей среды исследуемыми веществами; составление перечня приоритетных химических веществ, подлежащих последующей характеристике.

• Оценка воздействия (экспозиции) химических веществ на человека: характеристика источников загрязнения, маршрутов движения загрязняющих веществ от источника к человеку, путей и точек воздействия; определение доз и концентраций, воздействовавших в прошлом, воздействующих в настоящем или тех, которые, возможно, будут воздействовать в будущем; установление уровней экспозиции для популяции в целом и ее отдельных субпопуляций, включая сверхчувствительные группы.

• Оценка зависимости «доза-ответ»: выявление количественных связей между показателями состояния здоровья и уровнями экспозиции. Для этого, как правило, используются экспериментальные данные (токсикологический эксперимент, спланированное эпидемиолого-гигиеническое исследование и др.).

• Характеристика риска: анализ всех полученных данных; расчет рисков для популяции и её отдельных подгрупп; сравнение рисков с допустимыми (приемлемыми) уровнями; сравнительная оценка и ранжирование различных рисков по степени их статистической, медико-биологической и социальной значимости; установление медицинских приоритетов и тех рисков, которые должны быть предотвращены или снижены до приемлемого уровня.

• Управление риском: заключительный этап, связанный с мероприятиями по минимизации риска, которые осуществляются на основе выявленных приоритетов.

При этом эффекты воздействия на организм человека с точки зрения ответной реакции экспонированного населения можно с некоторой долей условности разделить на две основные группы:

- канцерогенные;

- неканцерогенные (общетоксические).

Международная методология оценки риска предполагает, что:

- канцерогенные эффекты при воздействии химических канцерогенов, обладающих генотоксическим действием, могут возникать при любой дозе, вызывающей инициирование повреждений генетического материала;

- для неканцерогенных веществ и канцерогенов с негенотоксическим механизмом действия предполагается существование пороговых уровней, ниже которых вредные эффекты не возникают.

Для оценки неканцерогенного риска в методологии оценки риска используются понятия референтной концентрации (для воздушной среды) и референтной дозы (для водной среды, почвы, продуктов питания).

Показатели, использующиеся для оценки неканцерогенного риска (референтные дозы и концентрации) устанавливаются раздельно для условий острых, подострых и хронических воздействий, по прямым эффектам на здоровье человека, параметрам зависимости "доза/концентрация - ответ", полученным в эпидемиологических исследованиях, как правило, устанавливаются на уровне верхней доверительной границы риска, что обеспечивает значительный запас их надежности.

Обоснование показателей, использующихся для оценки риска, осуществляется на основе новейших и наиболее достоверных данных о влиянии химических веществ на здоровье человека.

Референтная доза (обозначается RfD) и концентрация (обозначается RfС) - суточное воздействие химического вещества в течение всей жизни, которое устанавливается с учетом всех имеющихся современных научных данных и, вероятно, не приводит к возникновению неприемлемого риска для здоровья чувствительных групп населения.

Референтная доза и референтная концентрация - это справочные (нормативные) величины, которые приведены в приложении руководства по оценке риска и по отношению к которым оценивается неканцерогенный риск.

При оценке риска потенциальные дозы загрязняющих веществ, как правило, усредняются с учетом массы тела и времени воздействия. Такая доза носит название средней суточной дозы (ADD).

Для расчета среднесуточных доз поступления вредных веществ в организм существуют стандартные формулы и стандартные значения факторов экспозиции.

Расчет среднесуточных доз при ингаляционном воздействии веществ, поступающих с атмосферным воздухом, осуществляется по формуле (1).

ADD=((Ca х Tout х Vout) + (Ch х Tin х Vin)) х EF х ED / (BW х AT х 365) (1)

В «Руководстве по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду (P 2.1.10.1920—04)» приведены также стандартные формулы для расчета средней суточной дозы и стандартные значения факторов экспозиции:

- при пероральном поступлении химических веществ в организм с питьевой водой;

ADD = (Cw*V*EF*ED) / (BW*AT*365) (2)

- при пероральном поступлении химических веществ в организм с продуктами питания (при использовании методов индивидуального потребления продуктов питания);

- при ингаляционном поступлении химических веществ, испаряющихся из питьевой воды;

- при накожной экспозиции водопроводной (питьевой) воды (поглощенная доза);

- при поступлении химических веществ для детей первого года жизни с грудным молоком и продуктами прикорма;

- при пероральном поступлении веществ из почвы (для детей дошкольного возраста);

- при ингаляционном воздействии химических веществ, попадающих в воздух из почвы;

- при накожной экспозиции почвы.

Количественно неканцерогенный риск оценивается на основе расчета коэффициента опасности (HQ) по формулам (3) и (4):

HQ= Ci/RfC (3)

(воздух)

или

HQ= ADD/RfD (4)

(вода, продукты питания, случайное заглатывание почвы детьми)

где HQ - коэффициент опасности;

ADD - средняя доза, мг/кг; Сi - средняя концентрация (для воздушной среды - мг/м³, для водной среды - мг/дм³, для почвы и продуктов питания - мг/кг);

RfD - референтная (безопасная) доза, мг/кг; RfC - референтная (безопасная) концентрация, (для воздушной среды - мг/м³, для водной среды - мг/дм³, для почвы и продуктов питания - мг/кг).

По величине коэффициента опасности HQ судят о величине неканцерогенного риска:

1. Если величина риска HQ < 0,8, то неканцерогенный риск считается допустимым (< 0,5 = целевой риск), не вызывающим беспокойства.

2. Если величина риска HQ от 0,8 до 1,0 - риск предельно допустимый, вызывающий беспокойство.

3. Если HQ > 1 – опасный риск.

С учетом однонаправленности воздействия веществ рассчитывается индекс опасности (HI), т.е. риск суммарного эффекта воздействия по формуле (5):

HI=HQ₁+HQ₂+…+HQ_n (5)

где n – число веществ;

HQ_1…n – коэффициенты опасности для отдельных компонентов смеси воздействующих веществ.

По величине индекса опасности HI судят о величине неканцерогенного риска, аналогично HQ. Так, если HI>1 – то опасный риск.