Эталон ответа на задачу № 2. 1. Один из методов позволяющих определить наличие связей между уровнем освещенности

1. Один из методов позволяющих определить наличие связей между уровнем освещенности рабочих поверхностей в классных комнатах и уровнем миопии у школьников является корреляционный метод. Корреляционный анализ состоит в определении степени связи между двумя случайными величинами X и Y. В качестве меры такой связи используется коэффициент корреляции. Коэффициент корреляции оценивается по выборке объема n связанных пар наблюдений (x_i, y_i) из совместной генеральной совокупности X и Y.

2. Определим коэффициент корреляции, воспользовавшись MS Excel. Для этого: открываем страничку, на панели инструментов нажимаем значок V (ввод данных), заполняем в графу А данные об уровень освещенности, в графу В – обеспеченности школьной мебелью в соответствии с росто-возростными особенностями школьников, а в графу С – об уровне миопии среди школьников.

На панели инструментов нажимаем значок f_x (вставка функции), в открывшемся окне «выберите функцию» в полосе прокрутки ищем функцию «коррел» и выделяем нажатием левой кнопки мыши, затем нажимаем ОК. Появляется окно «Аргументы функции» в котором ставим курсор в окне «массив 1», после чего курсором в виде крестика выделяем данные графы А с первого по последнее число. В это время окне «массив 1» появляются данные «А₁ : А₁₃». Ставим курсор в окно «массива 2» и проделываем туже операцию по выделению данных графы С. Получаем результат равный 0,24. Аналогично действуем для получения коэффициента корреляции для массива В и С. Получаем результат равный -0,96.

3. Отсутствует связь между уровнем освещенности рабочих поверхностей в классных комнатах и уровнем миопии у школьников (r_xy. = 0,02).

Установлена обратная сильная связь между обеспеченностью школьной мебелью в соответствии с росто-возростными особенностями школьников и уровнем миопии у школьников (r_xy. = - 0,96).

4. Рассчитываем коэффициент детерминации по формуле R² = r_xy², получаем результат равный 0,92 для данных обеспеченности школьной мебелью в соответствии с росто-возростными особенностями школьников и миопии у школьников. Для данных уровней освещенности рабочих поверхностей в классных комнатах и миопии у школьников расчет не имеет смысла.

5. Частота миопии у школьников г. Лесосибирска зависит от обеспеченности школьной мебелью в соответствии с росто-возростными особенностями школьников, т. к. имеется обратная сильная связь между уровнем обеспеченностью школьной мебелью в соответствии с росто-возростными особенностями школьников (r = - 0,96, R² = 0,92), и не зависит от уровня освещенности рабочих поверхностей в классных комнатах (r = - 0,02).

6. Приоритетным мероприятием по снижению миопии у детей школьного возраста в г. Лесосибирске будет обеспечение до 100 % школьной мебелью в соответствии с росто-возростными особенностями школьников, т. к. имеется обратная сильная связь между уровнем обеспеченностью школьной мебелью в соответствии с росто-возростными особенностями школьников и частотой миопии.

Задача № 3.

В промышленных городах имеются многочисленные источники выбрасывающие в атмосферный воздух 120 тыс. т год бензпирена: автотранспорт (60 тыс. т год), печное отопление малоэтажных строений (10 тыс. т год), ТЕЦ (20 тыс. т год) и котельные (30 тыс. т год). Бензо(а)пирен выбрасывается в атмосферу через 31 организованный источник на промышленных объектах и объектах теплоэнергетики, из них не имеют газоочистных сооружений 25, что составляет 81,0 %, а так же 31378 малоэтажными жилыми домами и 235 тыс. единицами автотранспорта.

При мониторинге загрязнения атмосферного воздуха выполнено за 10 лет в каждом из городов по 23000 исследований атмосферного воздуха на содержание бензпирена, которые показали, что его содержание превышает установленную ПДК_В в среднем в 60 % проб. Отбор проб и исследования атмосферного воздуха проведены аккредитованной лабораторией (аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.511557). Анализ методов химико-аналитических исследований, используемых для количественного определения бензпирена в атмосферном воздухе показывает достаточную чувствительность и точность.

 

Наименование вещества	Чувствительность методики	RfC/предел обнаружения	ПДКс.с./ предел обнаружения	Наименование нормативного документа на методы измерений
Бензо(а)пирен	5х10^-7	2,0	2,0	РД 52.04.186-89*

 

Численность населения промышленных городов, потенциально подверженных воздействию бензпирена, составляет (по данным территориального органа Федеральной службы государственной статистики) на 01.01.2012 г. – 470 тыс. человек:

 

Наименование города	Численность населения, тыс. чел.
	Всего	в т.ч. детей до 6 лет
А	150	10
Б	180	20
В	140	10

 

Города находятся в зоне умеренного климата, с хорошо выраженной континентальностью. Наиболее часто в поступают массы континентального полярного воздуха, реже – арктического. Тропический воздух доходит преимущественно в теплое время года.

В тылу циклонов и при развитии антициклонов за арктическим фронтом в поступает выхоложенный над континентом арктический воздух с Баренцева и Карского морей, а также с Таймыра и Западной Якутии. При этом на длительное время устанавливается сухая и очень холодная погода. Под влиянием Сибирского антициклона, чаще его отрога или периферийной части, зимой продолжительное время стоит сухая малооблачная погода с сильными морозами. При большой активности циркуляционных процессов морской воздух из Атлантики, быстро движущийся через Северный Урал и Западную Сибирь, проникает в районы Красноярска, вызывая обильные снегопады и оттепели зимой, дождливую и прохладную погоду – летом, но чаще, пройдя огромное пространство суши, он трансформируется в массы континентального полярного воздуха.

В течение всего года (42 %) и в холодный период (47 %) преобладает северо-западное направление смещения всех барических образований. В теплый период большую повторяемость (40 %) имеет юго-западное направление; северо-западные траектории смещения составляют 35 %, западные 17 % общего числа случаев, 2 – 4 % приходится на северное и северо-восточное направление.

Климат резко континентальный. Континентальность выражена большой годовой (38˚С, по средним месячным значениям) и суточной (12-14˚С) амплитудой колебаний температуры воздуха. Средняя годовая температура воздуха положительная и составляет 0,5 – 0,6˚С. В годовом ходе самая низкая средняя температура приходится на январь. Она составляет от – 16,8 до – 18,3˚С и распределяется в зависимости от рельефа местности.

Самая холодная декада – третья декада января, самые теплые – вторая и третья декады июля.

Наиболее низкая относительная влажность воздуха (53-62 %) наблюдается в апреле–июне, что обусловлено быстрым прогреванием приземных слоев воздуха и небольшим количеством выпадающих осадков. Самое низкое месячное ее значение составляло 44 %.

Снежный покров появляется в октябре. Средняя многолетняя дата образования устойчивого снежного покрова 4 ноября. В конце октября высота снежного покрова составляет 6-12 см, в конце декабря – около 30 см, а в первой и второй декадах марта высота снежного покрова достигает максимального значения 40 см.

По общей облачности зимой за месяц отмечается 2-4 ясных и 10-15 пасмурных дней, летом 2-3 ясных и 8-9 пасмурных. В целом за год по общей облачности насчитывается 140 пасмурных и 36 ясных дней.

Число дней с туманом в среднем за год составляет 32, из них 21 в холодный период (октябрь-март), 11 – в теплый (апрель-сентябрь). Таким образом, особые метеорологические условия способствуют накоплению промышленных примесей.

Детское населения исследуемых групп обеспечено местами в детских садах, дети от 0 до 1,5 лет не организованы. Жилые зоны в городах компактны, не размещены в санитарно-защитных зонах предприятий, расстояния от стационарных источников (котельных, ТЭЦ, жилые малоэтажные строения) не превышает 1,5 км. В городах имеется разветвленная сеть автомобильных дорог, междомовых и квартальных проездов, Из-за роста количества автотранспорта (1 на 2 чел) отмечается высокая загруженность основных улиц городов, особенно центральных.

Входе исследования были получены и проведены расчеты следующих показателей:

1. Среднегодовые концентрации бензпирена в промышленных городах

 

Города	Среднегодовые концентрации мг/м^3	ПДК, мг/м^3
А	0,00001428	1,0Е-06
Б	0,00001550
В	0,00001828

 

2. Данные о методах химико-аналитических исследований атмосферного воздуха:

 

Наименование вещества	Чувствительность методики	RfC/предел обнаружения	ПДКс.с./предел обнаружения	Наименование нормативного документа на методы измерений
Бензо(а)пирен	5х10^-7	2,0	2,0	РД 52.04.186-89

 

3. Среднесуточные дозы в течение 6 лет:

 

Города	Среднесуточные дозы, мг/(кг x день)
А	2,1Е-04
Б	2,4Е-03
В	3,5Е-02

 

1. Определите нормативно-правовой документ регламентирующий оценку риска для здоровья детей до 6 лет бенз(а)пирена, содержащегося в атмосферном воздухе.

2. Проведите в соответствии с методикой оценку идентификация опасности бенз(а)пирена, содержащегося в атмосферном воздухе промышленных городов.

3. Проведите в соответствии с методикой оценку «дозы – эффекта» воздействия бенз(а)пирена, содержащегося в атмосферном воздухе промышленных городов.

4. Проведите в соответствии с методикой оценку экспозиции бенз(а)пирена, содержащегося в атмосферном воздухе промышленных городов.

5. Дайте характеристику риска здоровью детей от бенз(а)пирена, содержащегося в атмосферном воздухе промышленных городов.

6. Дайте рекомендации о необходимости и приоритетах проведения профилактических мероприятий.

Эталон ответа на задачу № 3

1. Учитывая, что бенз(а)пирен является химическим веществом, для оценки риска его воздействия на здоровье детей в промышленных городах необходимо провести работу в соответствии с Р 2.1.10.1920-04 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» в 4 этапа.

2. 1-й этап – идентификация опасности. Идентификация опасности предусматривает установление на качественном уровне весомости доказательств, способности того или иного агента, вызывать определенные вредные эффекты у человека (Р 2.1.10.1920-04 п. 4.1.2).

Наличие многочисленных источников выбросов в атмосферный воздух в промышленных городах, а так же превышение ПДК_В в 60 % исследованных проб свидетельствуют о возможности воздействия на здоровье детского населения.

Сценария воздействия на здоровье детского населения (Р 2.1.10.1920-04 п. 4.3.1.) заключается в загрязнении источниками выбросов в атмосферу промышленных городов приземного слоя атмосферы, воздуха жилых и общественных зданий. По этому маршруту бензпирен попадает в дыхательные пути и легкие ребенка. На пути следования от источников выбросов в атмосферу до легких ребенка подвергается факторам естественного самоочищения атмосферного воздуха (рассеиванию, седиментации, адсорбции) (Р 2.1.10.1920-04 п. 4.3.3).

В соответствии с Р 2.1.10.1920-04 (приложением 2, п. 2.2) бенз(а)пирен обладает хроническим ингаляционным воздействием на здоровье человека референтная концентрация которого = 1E-06 мг/м³, вызывая рак, воздействует на иммунную систему, тормозит развитие детей. Так же (Р 2.1.10.1920-04 п. 4.4.2) обладает фактором канцерогенного потенциала по МАИР 2А (Р 2.1.10.1920-04 приложении 2, п. 2.4) и для него установлен критерий канцерогенного потенциала при ингаляционном (SFi) воздействии = 3,9 мг/ (кг х сут.) (Р 2.1.10.1920-04 приложении 2, п. 2.4).

Оценка неопределенности этапа идентификации опасности показывает, что имеются полные и точные сведения об источниках загрязнения окружающей среды, не полные качественные и количественные характеристики эмиссий бензпирена в атмосферный воздух от источников загрязняющих атмосферный воздух городов, что компенсируется достаточной степенью полноты, достоверности и репрезентативности химико-аналитических данных. А так же высокая доказательность о вредных эффектах у человека (Р 2.1.10.1920-04 п. 4.8.2).

Резюмируя выше изложенное можно сделать вывод о том, что бензпирен может быть фактором канцерогенного и неканцерогенного риска для здоровья детей промышленных городов.

3. 2-й этап – оценка «дозы – эффекта». Оценка зависимости "доза – эффект" – это процесс количественной характеристики токсикологической информации и установления связи между воздействующей дозой (концентрацией) загрязняющего вещества и случаями вредных эффектов в экспонируемой популяции (Р 2.1.10.1920-04 п. 5.1.1.).

Характеристики зависимости "доза – ответ" для бензпирена, которые наиболее часто используются для оценки канцерогенного и неканцерогенного рисков, достаточно подробно изучены (см. предыдущий этап, Р 2.1.10.1920-04 п. 5.1.8).

Для оценки риска здоровью будем использовать только критерии, рекомендованные международными и национальными организациями (Р 2.1.10.1920-04 п. 5.2.9.): для оценки неканцерогенного риска – референтная концентрация = 1E-06 мг/м³ (Р 2.1.10.1920-04 приложением 2, п. 2.2), для оценки канцерогенного риска – канцерогенный потенциал при ингаляционном воздействии (SFi) = 3,9 мг/ (кг х сут.)^-1 (Р 2.1.10.1920-04 приложении 2, п. 2.4).

Из-за высокой степени изученности: установленными референтными уровня воздействия, высокой степенью доказанности канцерогенного эффекта у человека и в определении критических органов/систем и вредных эффектов и т. п. – уровень не определенности этого этапа низкий (Р 2.1.10.1920-04 п.5.5.2.).

4. 3-й этап – оценка экспозиции. Экспозиция (воздействие) – контакт организма (рецептора) с химическим, физическим или биологическим агентом (Р 2.1.10.1920-04 п. 6.2.1.). Оценка экспозиции заключается в измерении или определении (качественном и количественном) выраженности, частоты, продолжительности и путей воздействия химических соединений, находящихся в окружающей среде. Оценка экспозиции описывает также природу воздействия, размеры и характер экспонируемых популяций агентом (Р 2.1.10.1920-04 п. 6.1.4.).

Характеристика зоны воздействия. Города находятся в зоне умеренного климата с хорошо выраженной континентальностью. Оценка метериологических условий показывает, что они создают предпосылки для накопления и застоя промышленных примесей в атмосферном воздухе (Р 2.1.10.1920-04 п. 6.2.2.).

Детское население исследуемых групп обеспечено местами в детских садах, дети от 0 до 1,5 лет не организованы. Жилые зоны в городах компактны, не размещены в санитарно-защитных зонах предприятий расстояния от стационарных источников (котельных, ТЭЦ, жилые малоэтажные строения) не превышает 1,5 км. В городах имеется разветвленная сеть автомобильных дорог, междомовых и квартальных проездов, Из-за роста количества автотранспорта (1 на 2 чел) отмечается высокая загруженность основных улиц городов, особенно центральных. Бензо(а)пирен выбрасывается в атмосферу через 31 организованный источник на промышленных объектах и объектах теплоэнергетики, из них не имеют газоочистных сооружений 25, что составляет 81,0 %, а так же 31378 малоэтажными жилыми домами и 235 тыс. единицами автотранспорта (Р 2.1.10.1920-04 п. 6.2.4).

Выбранная нами популяция (дети до 6 лет) экспонируется в течение 24 час. и относится к категории с повышенным риском химического воздействия, обусловленной их повышенной чувствительностью (Р 2.1.10.1920-04 п. 6.2.6).

Анализ методов химико-аналитических исследований, используемых для количественного определения бензпирена в атмосферном воздухе показывает достаточную чувствительность и точность:

 

Наименование вещества	Чувствительность методики	RfC/предел обнаружения	ПДКс.с./предел обнаружения	Наименование нормативного документа на методы измерений
Бензо(а)пирен	5х10^-7	2,0	2,0	РД 52.04.186-89

 

Затем осуществляем расчет среднегодовой концентраций бензпирена, под воздействием которого находятся дети промышленных городов по формуле (Р 2.1.10.1920-04 п. 6.4.4.27):

t

E = C x Dt,

k j,k    j,k

   j=1

где:  – интегрированная экспозиция человека k в результате воздействия конкретного загрязнителя в течение времени t при пребывании данного лица во всех микросредах j;

j – общее число воздушных микросред, в которых находился человек в течение времени t;

 – средняя концентрация, под воздействием которой находился человек k в течение временного интервала t в условиях микросреды j;

Dt – время, проведенное человеком в микросреде j (эти данные можно получить из суточных дневников).

Расчет не производим т. к. необходимые данные имеются:

 

Города	Среднегодовые концентрации мг/м^3	ПДК сс., мг/м^3	Кратность превышения, доли ПДКсс.
А	0,00001428	1,0Е-06	14,3
Б	0,00001550		15,5
В	0,00001828		18,28

 

Для оценки канцерогенного эффекта следует рассчитать средние суточные дозы, усредненные с учетом ожидаемой средней продолжительности жизни человека (70 лет), в нашем случае за 6 лет. Такие дозы обозначаются как LADD. Стандартное уравнение для расчета LADD имеет следующий вид (Р 2.1.10.1920-04 п. 6.4.7.14.):

 

LADD = [C x CR x ED x EF] / [BW x AT x 365],

 

где: LADD – средняя суточная доза или поступление (I), мг/(кг x день);

C – концентрация вещества в загрязненной среде, мг/л, мг/куб. м, мг/кв. см, мг/кг;

CR – скорость поступления воздействующей среды (питьевой воды, воздуха, продуктов питания и т.д.), л/день, куб. м/день, кг/день и др. (Р 2.1.10.1920-04.);

ED – продолжительность воздействия, лет;

EF – частота воздействия, дней/год;

BW – масса тела человека, кг;

AT – период усреднения экспозиции (для канцерогенов AT = 70 лет);

365 – число дней в году.

Расчет не производим т.к. результаты имеются в исходных данных:

 

Города	Среднесуточные дозы, мг/(кг x день)
А	2,1Е-04
Б	2,4Е-03
В	3,5Е-02

 

5. 4-й этап – характеристика риска. Характеристика риска интегрирует данные об опасности анализируемых химических веществ, величине экспозиции, параметрах зависимости "доза – ответ", полученные на всех предшествующих этапах исследований, с целью количественной и качественной оценки риска, выявления и оценки сравнительной значимости существующих проблем для здоровья населения (Р 2.1.10.1920-04 п. 7.1.1).

При решении нашей задачи следует выполнить действия по количественной оценки риска и обобщить данные об неопределенностях оценки риска (Р 2.1.10.1920-04 пп. 7.1.4.1, 7.1.4.4).

Расчет индивидуального канцерогенного риска осуществляется с использованием данных о величине экспозиции и значениях факторов канцерогенного потенциала (фактор наклона, единичный риск). Как правило, для канцерогенных химических веществ дополнительная вероятность развития рака у индивидуума на всем протяжении жизни (CR) оценивается с учетом среднесуточной дозы в течение жизни (LADD) (Р 2.1.10.1920-04 п. 7.2.2.):

 

CR = LADD x SF,

 

где: LADD – среднесуточная доза в течение жизни, мг/(кг x день);

 SF – фактор наклона, (мг/(кг x день))^-1.

Проведем расчет:

CR_А = 2,1 х 10^-4 х 3,9 х 10^-1 = 8,19 х 10^-5;

CR_Б = 2.4 х 10^-3 х 3,9 х 10^-1 = 9,36 х 10^-4;

CR_В = 3,5 х 10^-2 х 3,9 х 10^-1 = 13,65 х 10^-3.

Определение величин популяционных канцерогенных рисков (PCR), отражающих дополнительное (к фоновому) число случаев злокачественных новообразований, способных возникнуть на протяжении жизни вследствие воздействия исследуемого фактора, проводится по формуле (Р 2.1.10.1920-04 п. 7.2.6.):

PCR = CR x POP,

 

где: CR – индивидуальный канцерогенный риск.

 POP – численность исследуемой популяции, чел.

Проведем расчет:

PCR_А = 0,0000819 х 10000 = 0,819,

PCR_Б = 0,000936 х 20000 = 18,72,

PCR_В = 0,001365 х 10000 = 13,65,

 

Полученные расчетные данные занесем в таблицу:

 

Канцерогенный риск	А	Б	В
Индивидуальный	8,19Е-05	9,36Е-04	13,65Е-03
Популяционный	0,819	18,72	13,65

 

Результаты расчета канцерогенного риска ингаляционного воздействия бензпирена на детей до 6-ти летнего возраста свидетельствуют о допустимом уровне индивидуального и популяционного риска в г А и недопустимых уровнях в г. Б и В. (Р 2.1.10.1920-04 пп. 7.6.2.-7.6.4).

Рассчитаем риск неканцерогенного воздействия бензпирена. Для этого можно воспользоваться формулой (Р 2.1.10.1920-04 п. 7.4.12):

 

HQ_i = C_i / RfC,

 

где: HQ_i – коэффициент опасности воздействия вещества i;

C_i – уровень воздействия вещества i, мг/куб. м;

RfC – безопасный уровень воздействия, мг/куб. м.

Произведем расчет:

HQ_А = 0,0001428: 0,000001 = 14,28,

HQ_Б = 0,0001550: 0,000001 = 15,5,

HQ_В = 0,0001828: 0,000001 = 18,28.

Полученные данные свидетельствуют о неприемлемых уровнях неканцерогенного риска в городах А, Б и В из-за превышения установленного норматива (HQ = или < 1) (Р 2.1.10.1920-04 пп. 7.4.13, 7.4.14).

Выводы. 1. Выполненное исследование показало, что полученные расчетные среднегодовые концентрации бензпирена в приземном слое атмосферы на территории промышленных городов превышают гигиенический норматив по загрязнению атмосферного воздуха в пределах 14,3-18,3 ПДК_СС.

2. Индивидуальный канцерогенный риск от бензпирена, загрязняющего атмосферный воздух в результате выбросов автотранспорта, ТЭЦ, котельных, малоэтажных жилых домов с печным отоплением, для детей г. А находится на приемлемом уровне (8,19Е-05), а в городах Б и В – на неприемлемом уровне как для детей, так и для взрослых и профессиональных групп, и составляет 9,36Е-04 и 13,65Е-03 соответственно.

3. Популяционный канцерогенный риск от бензпирена для детей до 6-ти летнего возраста в г. А составляет 0,8, в г. Б – 18,7, а в г. В – 13,6 случаев за 6 лет, при этом, норматив не предусматривает даже одного случая рака.

4. Риск развития у детей до 6-ти лет неканцерогенных (токсических) эффектов (неканцерогенный риск) превышает допустимый уровень (HQ = 1,0) во всех без исключения промышленных городах, и занимает диапазон от 14,3 до 18,3.

Заключение. Таким образом, дети до 6-ти лет в г. Б и В, всего численностью 30000 человек, проживают в зоне неприемлемых рисков (канцерогенного и неканцерогенного) от загрязнения атмосферного воздуха бензпиреном, а г. А, численностью 10000 чел. – в зоне не приемлемых неканцерогенных рисков.

Такой риск у детей требует разработки и проведения оздоровительных мероприятий, направленных на снижение выбросов бензпирена в атмосферный воздух городов. Основной вклад (50 %) в формирование индивидуального канцерогенного и неканцерогенного риска вносит автотранспорт, затем котельные (25 %), ТЭЦ (16 %) и малоэтажные жилые дома с печным отоплением (9 %).

6. Профилактические мероприятии необходимо проводить:

в городе А из-за высокого неканцерогенного риска, превышающего норму в 14,3 раза, что повлечет за собой ослабление иммунной системы, замедление умственного и физического развития детей. Проведение профилактических мероприятий следует сосредоточить в первую очередь на снижении загрязнения атмосферного воздуха от автотранспорта и стационарных источников;

в городе Б как из-за неприемлемого уровня индивидуального риска (9,36Е-04), так и неканцерогенного риска, превышающего норму в 15,5 раза, что повлечет за собой ослабление иммунной системы, замедление умственного и физического развития детей. Проведение профилактических мероприятий следует сосредоточить в первую очередь на снижении загрязнения атмосферного воздуха от автотранспорта;

в городе В как из-за неприемлемого уровня индивидуального риска (13,65Е-03), так и неканцерогенного риска, превышающего норму в 18,3 раза, что повлечет за собой ослабление иммунной системы, замедление умственного и физического развития детей. Проведение профилактических мероприятий следует сосредоточить в первую очередь на снижении загрязнения атмосферного воздуха от автотранспорта и стационарных источников.