Материал: 3225

2

УДК 502.1 (075.8)

Гамаскова Е.С. Техногенные системы и экологический риск [Текст]: методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 05.03.06 – Экология и природопользование / Е.С. Гамаскова; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 36 с.

Ответственный редактор д-р биол. наук, проф. Н.Н. Харченко

3

Практическая работа № 1.

«Оценка риска угрозы здоровью при воздействии пороговых токсикантов»

Цель занятия: научиться делать оценку риска угрозы здоровью при воздействии пороговых токсикантов.

Опорные знания

Ясно, что негативное воздействие порогового токсиканта должно характеризоваться значением той пороговой дозы (или мощности дозы, т. е. величиной дозы, отнесенной к некоторому интервалу времени), начиная с которой появляются неблагоприятные последствия. Практика исследований зависимости между значением дозы токсиканта и его действием (эффектом) показала, что возможно несколько подходов к установлению величины пороговой мощности дозы. Соответственно возможно использование следующих значений, выявляемых опытным путем (как правило, по результатам экспериментов с животными):

HNOEL - наибольшая пороговая мощность дозы, которая не приводит к появлению каких бы то ни было статистически значимых биологических эффектов (NOEL - «no-observed-effect level», т. е. уровень, при котором

никакие значимые биологические эффекты не наблюдаются);

HNOAEL - наибольшая мощность дозы, которая не приводит к появлению статистически значимых неблагоприятных биологических эффектов

(NOAEL - «no-observed-adverse-effect level», т. е. уровень, при котором не наблюдаются неблагоприятные эффекты);

HLOEL - наименьшая мощность дозы, которая приводит к появлению каких бы то ни было статистически значимых биологических эффектов (LOEL -

«lowest-observed-effect level», т. е. наинизший уровень, при котором

наблюдаются эффекты);

HLOAEL - наименьшая мощность дозы, которая приводит к появлению статистически значимых неблагоприятных биологических эффектов

(LOAEL - «lowest-observed-adverse-effect level», т. е. наинизший уровень,

при котором наблюдаются неблагоприятные эффекты).

Все четыре величины измеряются количеством загрязнителя, поступающего в единицу времени в организм человека или животного и

4

нормированного на единицу массы тела. Обычно количество токсиканта измеряется в миллиграммах, единицей времени служит день (сутки), а единицей массы тела - килограмм; следовательно, размерность перечисленных величин - мг/(кг-сут).

Оптимальное согласование экспериментальных данных и результатов наблюдений над группами риска означает, что имеется достаточная информация по всем перечисленным выше факторам. Однако на практике такое согласование обеспечить не удается. Поэтому приходится вводить коэффициенты неопределенности, которые играют роль своеобразного «запаса надежности» в процессе вычисления мощности дозы. Обычно используют три коэффициента: F1 , F2 и F3 , на их произведение делят величину пороговой мощности дозы:

HD(i)

HD = __________

F1×F2×F3

где HD(i) – любое из представленных выше значений пороговой мощности дозы, а HD – ее скорректированное значение.

Коэффициент F1 используется для учета возможных межвидовых вариаций в проявлении эффектов от одной и той же мощности дозы, т.е. он характеризует межвидовые различия в чувствительности к токсиканту. Если биокинетические особенности токсиканта и механизмы его токсичности у экспериментальных животных и людей различаются сильно, то коэффициенту F1 приписывают максимальное значение, равное 10. Если биокинетика и механизмы токсичности у экспериментальных животных и людей схожи, то F1=1.

Коэффициент F2 ответствен за внутривидовые различия в действии токсиканта, которые обусловлены индивидуальной чувствительностью. Его значения могут меняться от 1 до 10; также обычно полагают F2=1 (если существенные индивидуальные различия в чувствительности к данному токсиканту не выявлены).

Коэффициент F3 повышает надежность расчетов, связанных с переходом от сравнительно кратковременных наблюдений к оценкам эффектов на значительно больший период времени. Значение этого коэффициента может варьировать от 10 до 100. Когда требуется оценить HNOEL или HNOAEL для всей жизни животного или человека, а имеются данные только по

5

кратковременным экспериментам, то полагают F3 = 10. Для оценки же HLOEL или HLOAEL при тех же условиях используется максимальное значение F3=100. Таким образом, введение коэффициентов неопределенности F1 , F2 и F3 существенно снижает значение пороговой мощности дозы, что обусловлено влиянием ряда неопределенностей. Максимальное значение произведения коэффициентов F1 • F2 • F3 =10 • 100 • 10 = 10 000.

Можно сказать, что эти коэффициенты выполняют роль факторов перестраховки, так как в расчеты риска будут входить намеренно заниженные значения пороговой мощности дозы. Например, для тетраэтилсвинца в результате опытов с животными было получено значение HLOAEL равное 0,0012 мг/кг·сут. Но из-за несовершенства условий экспериментов коэффициентам неопределенности пришлось приписать наибольшие значения, поэтому скорректированное значение пороговой мощности дозы HD при поступлении этого токсиканта с водой или пищей составило 0,0012 : 10 000 = 1,2-10-7 мг/кг·сут.

В случае другого токсиканта - фенола - выполненные эксперименты характеризовались существенно меньшей неопределенностью, произведение F1 • F2 • F3 оказалось равным 100. Поскольку значение HNOAEL было при поступлении фенола с водой или пищей равно 60 мг/кг·сут, скорректированное значение пороговой мощности дозы HD составило 60:100 = 0,6 мг/кг·сут.

Единица мощности пороговой дозы - мг/кг·сут - связана с зависимостью воздействия поступающего в организм токсиканта от массы тела. Перед тем, как зафиксировать значение этой дозы для людей, проводятся опыты на животных, причем используются, как правило, несколько групп животных, для каждой из них принимается средняя величина массы тела. Часто объектами таких опытов становятся мыши, крысы, морские свинки и кролики.

Агентство по защите окружающей среды США сформировало и поддерживает в сети Интернет базу данных, содержащую значения пороговой мощности доз различных загрязнителей окружающей среды. Эта база постоянно пополняется новыми данными.

Значения пороговой мощности дозы HD при поступлении некоторых токсикантов-неканцерогенов с воздухом, водой и пищей приведены (в порядке убывания пороговой мощности дозы) в табл. 1 − 3 .