способ количественной оценки ущерба здоровью населения, наносимого загрязнением атмосферного воздуха ксенобиотиками

Формула изобретения

Способ количественной оценки ущерба здоровью населения, наносимого загрязнением атмосферного воздуха ксенобиотиками, заключающийся в измерении концентрации вещества в окружающем воздухе, отличающийся тем, что после измерения концентрации вещества в окружающем воздухе определяют сначала предельную дозу определенного ксенобиотика, поступающую в организм в течение всей жизни в соответствии с нормативными документами для данного класса работ, выбираемую из соотношения

Д_то.i=ПДК_рз·_з.i·Т_тс·t_рс·1/8·Q,

где Д_то.i - доза ксенобиотика, полученная организмом на технологической операции для данного класса работ;

ПДК_рз - предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны;

_з.i - величина превышения ПДК_рз на нижних границах классов 3.1 -3.4, в соответствии с таблицей 4.11.1, Руководства Р.2.2.755-99;

Т_тс=25 лет - средний рекомендуемый трудовой стаж при работе во вредных условиях труда;

t_рс=250 - среднее количество рабочих смен в году;

Q - объем легочной вентиляции у работающих принимается равным 7 м³ в смену (СанПиН 2.2.4.548-96 “Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений”);

1/8·Q=0,875 м³ - объем легочной вентиляции при работе у источника максимальных выбросов (1 ч в смену - 4 раза по 15 мин);

и избыточную дозу данного ксенобиотика в течение всей жизни в соответствии с нормативными документами для данного класса работ, выбираемую из соотношения

Д_з.i=ПДК_рз·_з.i·562,5+ПДК_рз·781,25-ПДК_нм·511000,

где 511000 м³ - объем легочной вентиляции человека за жизнь,

затем рассчитывают избыточную приведенную концентрацию данного ксенобиотика путем деления избыточной дозы на весь объем легочной вентиляции в течение всей жизни

С_прив=ПДК_рз·(0,011·_з.i+0,022)-ПДК_нм,

далее аналогично рассчитывают избыточную приведенную концентрацию С_окр того же ксенобиотика в любом населенном месте в период реального времени проживания в данной местности, а ущерб здоровью населению У_нас от данного ксенобиотика рассчитывают в человеко-сутках в соответствии с зависимостью:

У_нас=[ехр·а(С_окр-ПДК_нм)^В-1]·365·N,

где С_окр - концентрация вещества в окружающем воздухе, мг/м³;

ПДК_нм - предельно допустимая концентрация вещества в воздухе населенных мест в соответствии с нормативными документами;

365 суток - переводной коэффициент для перехода от относительного ущерба к абсолютному за год;

N - численность населения,

при этом эмпирические коэффициенты а и в для данного ксенобиотика находят расчетным путем, методом наименьших квадратов, исходя из соотношения

У_з.i=ехр[а·(С_прив.i-ПДК_нм)^В-1]·365.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам определения неблагоприятного воздействия вредных веществ на организм человека.

В настоящее время существуют различные способы оценки ущерба здоровью, наносимого загрязнением окружающей среды вредными химическими веществами.

Известен способ, основывающийся на зависимости "доза-эффект" при длительном воздействии ксенобиотика в стабильных уровневых условиях

где Е - токсический эффект; Е_m - max величина токсичного эффекта; n - стехиометрический коэффициент биологической реакции; К - константа скорости лимитирующей реакции; t_общ - общее время воздействия ксенобиотиков; t_равн - время установления равновесия между концентрацией ксенобиотика во внешней среде и организме; С - концентрация токсичного вещества в окружающей среде; - коэффициент распределения организм-среда (см. "Оценка риска здоровью в системе экологического мониторинга". А.В.Киселев. - Санкт-Петербург, Медицинская академия последипломного образования, с.18).

Наиболее близким к заявляемому является зависимость, обобщающая три основных параметра концентрация - время - эффект

где Е - величина эффекта, выраженная в относительных единицах: 0<Е<1; С - концентрация ксенобиотика в окружающей среде; t - время продолжительности воздействия ксенобиотика на организм; k - константа скорости взаимодействия ксенобиотика и ксенорецептора при n=1; n - стехиометрический коэффициент химической (биохимической) реакции; Р - коэффициент распределения организм-среда (см. "Гигиена и санитария". - М.: Медицина, 1997, №2, с.63 - прототип).

Недостатками известных способов оценки является необходимость экспериментального определения эмпирических коэффициентов для каждого вида ксенобиотика, что делает известные способы трудоемкими и дорогостоящими.

Устранение вышеуказанных недостатков является задачей заявляемого способа.

Указанная задача решается следующим образом.

В способе количественной оценки ущерба здоровью населения, наносимого загрязнением атмосферного воздуха ксенобиотиками, заключающемся в измерении концентрации вещества в окружающем воздухе и сравнении ее с нормативным значением для населенных мест, ущерб здоровью населения измеряется в человеко-сутках среднего ожидаемого времени сокращения продолжительности за год и определяется по зависимости

У_нас=[ехр а(С_окр-ПДК_нм)^в-1]·365·N,

где У_нас - ущерб здоровью населения;

С_окр - концентрация вещества в окружающем воздухе, мг/м³;

ПДК_нм - предельно допустимая концентрация вещества в воздухе населенных мест;

365 суток - переводной коэффициент для перехода от относительного ущерба к абсолютному за год;

N - численность населения,

при этом эмпирические коэффициенты а и в находятся расчетным путем в соответствии с действующими гигиеническими критериями классификации условий труда по показателям вредности факторов производственной среды.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показана зависимость "ущерб-классы вредности условий труда".

В основу предложенного способа положен принцип гигиенического нормирования неблагоприятных факторов окружающей среды. Порог не действия (не повреждения здоровья человека) устанавливается в виде предельной дозы До того или иного вещества, поступающего в организм в течение всей жизни, определяемой при ингаляционном воздействии зависимостью

где ПДК_нм - предельно допустимая концентрация вещества в воздухе населенных мест, мг/м³;

t=365 суток - время действия вредного фактора в год;

Т_пж=70 лет - среднее время продолжительности жизни;

Q=20 м³ - средний объем легочной вентиляции в сутки.

Дозы Д_изб, превышающие уровни Д_о, наносят ущерб организму человека в виде проявленных или скрытых повреждений здоровья.

Для определения величины дозы Д_изб, превышающий порог не действия До ксенобиотиков в атмосферном воздухе населенных мест, использованы данные нормативного документа о воздействии вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

В системе охраны труда действует нормативный документ “Гигиенические критерии оценки и классификации условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса” - Руководство Р.2.2.755-99. Данное руководство (п.1.3) основано на принципе дифференциации условий труда по степени отклонений параметров производственной среды в соответствии с выявленным влиянием этих отклонений на функциональное состояние и здоровье человека. В соответствии с таблицей 4.11.1 Руководства Р.2.2.755-99 классы вредности условий труда (3.1, 3.2, 3.3 и 3.4) устанавливаются в зависимости от того, во сколько раз фактические значения параметров среды з.i (в частности, концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны) превышают нормативные значения (табл.1).

В работе "Как оценивать риск" ("Охрана труда и социальное страхование", 1998, №3, с.37-41) обоснован подход и установлена шкала оценки ущерба здоровью человека для соответствующих классов вредности условий труда, которая с учетом последующих изменений в нормативных документах (НРБ -99, Р 2.2.755-99) модифицирована в виде табл.2.

Величины ущерба могут меняться по мере изменений в действующих нормативных документах.

В системе координат "ущерб (У_з.i) - класс условий труда" (см. чертеж) нижним границам классов условий труда 3.i (i=1,4) соответствуют контрольные точки 1, 2, 3 и 4 с характерными дозовыми избыточными нагрузками Д_з.i. Избыточные дозовые нагрузки Д_изб=Д_з.i в контрольных точках 1-4, обусловленные превышением ПДК_рз вредных веществ в воздухе рабочей зоны, определяются на основании зависимости

где Д_то.i - доза ксенобиотика, полученная организмом на технологической операции, т.е. у источников максимальных выбросов в период наиболее активных химических и термических процессов, с концентрацией C_з.i=ПДК_рз·_з.i в течение 15 минут не более 4-х раз в смену (Р.2.2.755-99. Приложение 9), определяется зависимостью

где ПДК_рз - предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны;

_з.i - величина превышения ПДК_рз на нижних границах классов 3.1-3.4, определяемая по табл.1;

t_pc=250 - среднее количество рабочих смен в году;

Т_тс=25 лет - средний рекомендуемый трудовой стаж при работе во вредных условиях труда;

Q - объем легочной вентиляции у работающих, принимается равным 7 м³ в смену (СанПиН 2.2.4.548-96. "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений");

1/8·Q=0,875 м³ - объем легочной вентиляции при работе у источника максимальных выбросов (1 час в смену - 4 раза по 15 минут);

Д_рз - доза ксенобиотика, полученная организмом при нахождении в рабочей зоне (во время рабочей смены (8-1=7 часов) вне источников максимальных выбросов, определяемая зависимостью

где 0,3·ПДК_рз - требования к содержанию вредных веществ в воздухе рабочей зоны в течение рабочей смены вне источников максимальных выбросов (СНиП 2.04.05-91. "Отопление, вентиляция и кондиционирование");

7/8·Q=6.125 м³ - объем легочной вентиляции в рабочей зоне.

С учетом соотношений (3), (5) и (6) избыточная дозовая нагрузка Д_з.i описывается соотношением

Поделив правую и левую части соотношения (7) на объем легочной вентиляции человека за жизнь (511000 м³), получаем соотношение, характеризующее избыточную приведенную концентрацию ксенобиотика в воздухе рабочей зоны

Медико-биологическими исследованиями влияние ксенобиотиков на организм человека установлено, что зависимость "доза-эффект (приведенная концентрация эффект)" носит экспоненциальный характер (см. аналог, прототип). В общем виде такая зависимость может быть выражена соотношением

или с учетом соотношения (8) ущерб здоровью человека воздействием ксенобиотиков производственной среды с концентрацией, соответствующей классу з.i, описывается соотношением

где а и в - эмпирические коэффициенты, зависящие от вида ксенобиотика. Коэффициенты а и в находятся расчетным путем из соотношения (10) методом наименьших квадратов.

За основу расчета ущерба здоровью, наносимого загрязнением атмосферного воздуха ксенобиотиками, принято положение о том, что одно и то же вещество имеет сходный качественный характер воздействия на организм человека независимо от того, реализуется ли оно в производственной среде, в месте постоянного проживания человека или в любом другом ареале, т.е. коэффициенты а и в являются причинами постоянными.

На основании данного положения ущерб, наносимый здоровью человека загрязнением атмосферного воздуха населенных мест _нм ксенобиотиками, может быть описан аналогично зависимости (9) соотношением

Соотношение (11) получено по аналогии с соотношением (8) из условия, что избыточная доза Д_нм воздействия ксенобиотика атмосферного воздуха за жизнь человека составляет

где Д_о определяется соотношением

здесь С_окр - фактическая концентрация ксенобиотика в атмосферном воздухе населенных мест.

Ущерб здоровью населения У_нас в человеко-сутках сокращения средней ожидаемой продолжительности жизни за год для популяции численностью N определяется соотношением

Таким образом для определения ущерба здоровью населения, наносимого загрязнением атмосферного воздуха ксенобиотиками, необходимо:

1. Определить фактическую концентрацию ксенобиотика в атмосферном воздухе населенного места С_окр;

2. На основании соотношения (10) рассчитать значения коэффициентов а и в для данного ксенобиотика;

3. На основании соотношения (11) рассчитать величину индивидуального ущерба, наносимого воздействием ксенобиотика на организм человека;

4. На основании соотношения (14) рассчитать ущерб здоровью популяции, подвергающейся воздействию ксенобиотика.

Пример расчета

Определим величину социального ущерба, наносимого жителям города с населением 25 тыс. человек, проживающих в зоне загрязнения диоксидом азота (NO₂) с концентрацией 0,12 мг/м³.

ПДК населенных мест NO₂-ПДК_нм=0,04 мг/м³.

Действующая концентрация NO₂-С_окр=0,12 мг/м³.

ПДК рабочей зоны NO₂-ПДК_р.з=2,0 мг/м³.

1. С помощью табл.1 определяем значение _з.i на границе классов условий труда: 3.2; 3.3; 3.4

_3.2=2; _3.3=4; _3.4=6.

2. Подставляя значения ПДК_нм=0,04 мг/м³, ПДК_рз=2,0 мг/м³

_3.1=1; _3.2=2; _3.3=4; _3.4=6,

в зависимость (10), рассчитываем коэффициенты а и в для диоксида азота а=0,31; в=1,44.

3. Подставляя значения С_окр=0,12 мг/м³ в соотношение (11), находим ущерб, наносимый организму человека загрязнением атмосферного воздуха диоксидом азота

У_нм=3,1 суток за год.

4. Ущерб населению определяется зависимостью

У_нас=У_нм·N,

где N - количество людей, подвергшихся воздействию загрязняющего фактора=25000. Таким образом, У_нас=3·1·25000=77500 чел.-суток за год.