основы теории риска (1). Сохранения жизни и здоровья работников
 Скачать 4.6 Mb.
|
Практическая работа № 11Оценка риска угрозы здоровью человека при воздействиипороговых токсикантовЦель работы: познакомиться с понятием экологического риска и методикой его расчета на примере оценки токсикантов, содержащихся в продуктах питания и во вдыхаемом загрязненном воздухе. Теоретические положения Каждое вредное вещество, попавшее в окружающую среду, создает риск угрозы здоровью. Этот риск зависит от дозы вещества, поступившего в организм человека. Зависимость риска от дозы загрязнителя может быть различной, основные виды этой зависимости представлены на рис. 11. Загрязнители, негативное действие которых начинается уже при очень малых дозах и прямо пропорционально концентрации загрязнителя в воздухе, воде или продуктах питания (рис. 11.1(а)), называются беспороговыми. Линейной зависимостью риска от дозы характеризуются канцерогены, т. е. вещества, вызывающие появление и рост злокачественных опухолей. Зависимостью другого вида обладают пороговые загрязнители, их действие вызывает негативные последствия только, если величина дозы превзойдет некоторое пороговое значение. Один из вариантов такой зависимости риска от дозы представлен на рис. 11.1 (б).Считается, что пороговыми загрязнителями являются токсические, но неканцерогенные вещества.  Рис. 11.1. Соотношение между дозой (D) и откликом на нее (частостью дополнительного риска qe): а ‒ линейная связь для беспорогового загрязнителя; б ‒ сложная связь для порогового загрязнителя Доза загрязнителя Dопределяется произведением его концентрации в воздухе, питьевой воде или пищевых продуктах (С), скорости его поступления в организм (ν) и временем поступления в организм (t): D = c·v·t. (1) Концентрацию (С) обычно выражают в мг/м3 (для воздуха), в мг/л (для воды) или в мг/кг (для продуктов питания). Скорость (интенсивность) поступления (v) измеряется в л/мин или м3/сутки (воздух), л/сутки (вода), кг/день или кг/год (продукты питания). Для расчета рисков, обусловленных присутствием вредных веществ в компонентах среды обитания, необходимо знать стандартные количества воздуха, воды, поступающих в организм человека, а также средние количества продуктов питания. В табл. 11.1 приведены стандарты объема воздуха и массы воды, поступающие в организм взрослого человека, принятые в России. Таблица 11.1 Стандартное количество воздуха и воды, поступающее в организм человека
Чтобы судить о том, какие количества загрязнителей попадают в организм человека с пищей, надо знать, сколько того или иного продукта поступает за определенный период времени (за год). В процессе сравнительного анализа социального состояния населения России были определены продуктовые наборы (годичные рационы ‒ кг/год) в среднем на душу населения России (табл. 11.2). При решении задач, в которых рассматривается вдыхание токсиканта, среднесуточное его поступление mотнесенное на 1 кг массы тела человека, рассчитывается по формуле  , (2)где С – концентрация токсиканта в воздухе, мг/мг3; V – объем воздуха, поступающего в легкие, м3/сут (считается, что взрослый человек вдыхает 20 м3 воздуха ежесуточно); f – количество дней в году, в течение которых происходит воздействие токсиканта; Tv – количество лет, в течение которых происходит действие токсиканта; Р‒ средняя масса тела взрослого человека, принимаемая равной 70 кг; Т – усредненное время воздействия токсиканта (или средняя продолжительность возможного воздействия токсиканта за время жизни человека), принимаемое равным 30 годам (10 950 сут.). Таблица 11.2 Годичные рационы продуктов питания в среднем на душу населения
Вышеприведенное выражение для mбазируется на используемой в токсикологии формуле Габера, по которой вычисляют показатель токсичности вещества Кtoxтоксиканта, поступающего с воздухом, эта формула имеет вид  , (3)где С – концентрация токсиканта, мг/м3; V–объем легочной вентиляции, м3; t – время воздействия токсиканта, год; Р –масса тела, кг. Если решаются задачи, связанные с потреблением питьевой воды, то среднесуточное поступление токсиканта с водой на 1 кг массы тела человека mопределяется по несколько измененной формуле:  , ( 4)где С – концентрация токсиканта в питьевой воде, мг/л; v‒ скорость поступления воды в организм человека, л/сут (считается, что взрослый человек выпиваег ежесуточно 2 литра воды); f – количество дней в году, в течение которых происходит воздействие токсиканта; Тр – количество лет, в течение которых потребляется рассматриваемая питьевая вода. Величины Р и Т – такие же, как и в формуле для поступления токсиканта с воздухом. Размерность величины m – мг/л  сут. Если решаются задачи, связанные с потреблением продуктов питания, то среднесуточное поступление токсиканта с пищей, приведенное на 1 кг массы тела человека, вычисляют по формуле  , (5)где С ‒ концентрация токсиканта в рассматриваемом пищевом продукте; М ‒ количество продукта, потребляемого за один год; Тр ‒ количество лет, в течение которых потребляется рассматриваемый продукт; Величины Р и Т‒ такие же, как и в формуле для поступления с воздухом или водой. Величина т имеет размерность мг/кг сут.После того, как вычислено среднесуточное поступление токсиканта, отнесенное к 1 кг массы тела, рассчитывается величина, называемая индексом опасности. Ее обозначают через HQ(HazardQuotient) и определяют выражением  , (6)где  ‒ пороговая мощность дозы.Если HQ< 1, то опасности и риска угрозы здоровью нет. Если же HQ> 1, то существует опасность отравления, которое, тем больше, чем больше индекс HQпревышает единицу. Если в воздухе, питьевой воде или в пище содержатся несколько токсикантов, то полный индекс опасности HQtравен сумме индексов опасности отдельных токсикантов: HQt= HQ1 + HQ2 + HQ3+… (7) Если HQt < 1, то опасности нет, риск угрозы здоровью отсутствует. Ниже приводятся примеры решения задач (1‒4). Задачи для самостоятельного решения (5‒20). Примеры решения задач Задача 1. В одном из колодцев обнаружен тяжелый металл – шестивалентный хром, причем его содержание в воде этого колодца в десять раз превысило значение ПДК хрома (VI) для питьевой воды (0,005 мг/л). Данным колодцем пользуются в течение 6 лет. Рассчитать индивидуальный риск угрозы здоровью. С = 10 ПДК = 0,05 мг/л, v = 2 л/сут, Тр = 6 лет = 2190 сут, Р = 70кг, Т = 30 лет = 10950 сут,  = 5·10-3 мг/кг·сут.Решение Среднесуточное поступление токсиканта с водой на 1 кг массы тела человека:  Индекс опасности:  Вывод: опасности отравления и риска угрозы здоровью нет. Задача 2. В воду некоторого водоема попала ртуть, в результате чего содержание этого элемента в тканях рыбы составляет 10 мг/кг. В течение двух лет в этом водоеме рыбак-любитель ловит рыбу и употребляет ее в пищу. За эти два года он ел рыбу 80 раз, причем за 1 один раз съедал в среднем 150 г. Пороговая мощность дозы ртути (в виде метилртути) при попадании в организм с пищей составляет 1·10-4 мг/кг·сут. Вычислить риск угрозы здоровью. С = 10 мг/кг, m = 150г, f = 40 раз в год = 40 (год-1), Тр = 2 года, Р = 70 кг, Т = 10950 сут, = 1·10-4 мг/кг·сут.Решение Значение ПДК ртути в рыбе равно 0,5 мг/кг, следовательно, в рассматриваемом случае содержание токсиканта превышено в 20 раз. Среднесуточное поступление токсиканта с пищей на 1 кг массы человека (мощность дозы):  Индекс опасности: Вывод: опасность отравления и риск угрозы здоровью высокие. Задача 3. В воде некоторого водохранилища обнаружен фенол с концентрацией, равной 3 мг/л. Водохранилище является источником питьевого водоснабжения. Рассчитать риск угрозы здоровью человека, пьющего такую воду в течение трех лет, учесть, что ежегодно этот человек уезжает из этой местности в отпуск, в котором проводит в среднем 30 дней. Пороговая мощность дозы фенола при попадании в организм с водой составляет 0,6 мг/кг·сут. С = 3 мг/л, v = 2л/сут, f = 335 сут/год, Тр = 3 года, Р = 70 кг, Т = 70 · 365 = 10950 дней, Hν= 0,6 мг/кг·сут. Решение Среднесуточное поступление токсиканта с водой на 1 кг массы тела человека:  Индекс опасности:  Вывод: опасности отравления нет. Задача 4. Установлено, что в некоторой местности оказались загрязненными питьевая вода и выращенные здесь овощи. В воде присутствуют нефтепродукты, их содержание равно 5 мг/л, а в овощах ‒ тетраэтилсвинец с содержанием 5 мкг/кг. Всего овощей в России потребляется в среднем 94 кг на душу населения в год. Человек выпивает в среднем 2 л воды в сутки. Рассчитать индивидуальный риск угрозы здоровью, если человек подвергается воздействию указанных токсикантов в течение трех месяцев. Пороговая мощность дозы нефтепродуктов при попадании в организм с водой составляет 0,6 мг/кг·сут, а пороговая мощность дозы тетраэтилсвинца при попадании в организм с пищей составляет 1,2 ·10-7 мг/кг·сут. Концентрация нефтепродуктов в воде Сн = 5 мг/л. Концентрация тетраэтилсвинца в овощах Ст = 5 мкг/кг = 0,005 мг/кг. Тр = 3 мес. = 0,25 года, v = 2 л/сут, Мводы = 2·365·0,25 = 182,5 л. Мов = 0,25·94 кг = 23,5 кг, Р = 70 кг, Т = 70 · 365 = 10950 сут, HD(Н) =0,6 мг/кг·сут. HD(Т)= 1,2·10-7 мг/кг·сут. Среднесуточное поступление нефтепродуктов с водой на 1 кг массы тела человека:  Индекс опасности:  Среднесуточное поступление тетраэтилсвинца с пищей (с овощами) на 1 кг массы тела человека:  Индекс опасности:  Суммарный индекс опасности: HQt=  +  = 0,003 + 1,333 = 1,336 > 1.Вывод: опасность существует, риск угрозы здоровью обусловлен присутствием тетраэтилсвинца в овощах. Задания для практической работы Задача 5. Считается, что в течение года житель России съедает в среднем 130,8 кг хлебопродуктов. Предположим, что в хлебопродуктах обнаружены нитраты с содержанием 37 мг/кг. Рассчитать индивидуальный риск угрозы здоровью, если такими хлебопродуктами человек питается в течение одного года. Пороговая мощность дозы нитратов в пищевых продуктах составляет 1,6 мг/кг·сут. Задача 6. За год взрослый житель России съедает в среднем 151 яйцо. Рассчитать риск угрозы здоровью при употреблении в пишу яиц в течение года, если яйца содержат хлор со средним содержанием 30 мг в одном яйце. Пороговая мощность дозы хлора в пищевых продуктах составляет 0,1 мг/кг·сут. Задача 7. За год взрослый житель России съедает в среднем 124 кг картофеля.Рассчитать риск угрозы здоровью при употреблении в пищу картофеля в течение полугода, если он содержит тяжелый металл - кадмий со средним содержанием, равным ПДК этого металла в картофеле и овощах, которая равна 0,03 мг/кг. Пороговая мощность дозы кадмия в пищевых продуктах coставляет 5·10-4 мг/кг·сут. Задача 8. Анализ проб яиц показал, что содержание меди и цинка в них в три раза превышает значения ПДК этих металлов в яйцах, которые равны соответственно 3 мг/кг и 50 мг/кг. Имеется ли риск угрозы здоровью, если такие яйца будут употребляться в пишу в течение полугода? Значения пороговой мощности дозы меди и цинка при поступлении с пищей равны 0,04 мг/кг-cyт и 0,3 мг/кг·сут соответственно. Концентрация меди в яйцах С1= 9 мг/кг. Концентрация цинка в яйцах С2 = 150 мг/кг. Считается, что житель России за год съедает в среднем 151 яйцо. Если масса одного яйца равна в среднем 50 г, то в течение одного года в организм поступит 7,55 кг. Задача 9. Рассчитать индивидуальный риск угрозы здоровью в результате вдыхания паров ртути с концентрацией, равной 10 значениям ПДК этого элемента в воздухе. Считать, что пары ртути находятся в некотором помещении при неизменной концентрации и человек вдыхает пары ртути в течение 12 часов ежесуточно на протяжении одного года, но на один месяц он уезжает в отпуск. Пороговая мощность дозы ртути при ее поступлении с воздухом составляет 8,6·10-5 мг/кг·сут. Значение ПДК ртути в воздухе составляет 0,0003 мг/м3. Задача 10. Среднегодовое потребление молочных продуктов на душу населения в России составляет 212,4 кг/год. Предположим, что в молочных продуктах содержится фенол в концентрации 15 мг/кг. Рассчитать риск угрозы здоровью при употреблении пищу таких молочных продуктов в течение полугода. Пороговая мощность дозы для фенола при поступлении с пищей равна 0,6 мг/кг·сут. Задача 11. Среднегодовое потребление растительного масла на душу населения в России составляет 10 кг/год. Предположим, что в растительном масле содержится тетраэтилсвинец (если поле находится вблизи шоссе, то тетраэтилсвинец может попасть в почву в результате осаждения выхлопных газов) в концентрации 1 мг/кг. Существует ли риск угрозы здоровью при употреблении в пищу такого растительного масла в течение года? Пороговая мощность дозы для тетраэтилсвинца при поступлении с пищей равна 1,2·10-7 мг/кг·сут. Задача 12. Установлено, что винилхлорид может переходить из бутылок, изготовленных из полимерного материала ‒ полихлорвинила, в воду и алкогольные напитки (включая пиво), в результате чего его концентрация в жидкости может составить 10‒20 мг/кг.Скорость перехода пропорциональна времени хранения бутылок. Пусть в некоторой партии бутылок пива содержание винилхлорида составляет в среднем 10 мг/л. Пиво этой партии пьют люди в течение полугода, каждый из них выпивает при этом в среднем 60 литров. Существует ли риск угрозы здоровью? Пороговая мощность дозы винилхлорида при поступлении с водой или пищей ‒ 3·10-3 мг/кг·сут. Задача 13. В России потребляется, в среднем, 28,1 кг капусты на душу населения в год. Анализ проб капусты, выращенной в некоторой местности, показал, что содержание меди и цинка в два раза превышает значения ПДК этих металлов в свежих овощах, которые равны соответственно 5 мг/кг и 10 мг/кг. Имеется ли риск угрозы здоровью, если такая капуста будет потребляться в течение полугода? Значения пороговой мощности дозы меди и цинка при поступлении с пищей равны 0,04 мг/кг·сут и 0,3 мг/кг·сут соответственно. Концентрация меди в капусте С1= 10 мг/кг. Концентрация цинка в капусте С2 = 20 мг/кг. Задача 14. В питьевой воде некоторой местности обнаружен хлороганический пестицид ‒ ДДТ с концентрацией, равной утроенному значению его ПДК в воде, которая составляет 0,002 мг/кг. Рассчитать риск угрозы здоровью человека, пьющего эту воду втечение одного года. Учесть, что ежегодно этот человек уезжает из данной местности в отпуск, в котором проводит в среднем 30 дней. Пороговая мощность дозы ДДТ при поступлении с пищей равна 5·10-4 мг/кг·сут. Задача 15. Предельно допустимая концентрация пестицида ДДТ в мясе составляет 0,1 мг/кг. Считается, что житель России съедает в год в среднем 26,6 кг мясопродуктов. Рассчитать риск угрозы здоровью человека, употребляющего в течение 3 лет мясопродукты, в которых содержание ДДТ превышает его ПДК в мясе в 2 раза. Пороговая мощность дозы ДДТ при поступлении с пищей равна 5·10-4 мг/кг·сут. Задача 16. Рассчитать индивидуальный риск угрозы здоровью в результате вдыхания в течение одного года воздуха, содержащего пестицид ДДТ с концентрацией, равной 10 значениям ПДК этого вещества в воздухе. Пороговая мощность дозы ДДТ при его поступлении с воздухом составляет 5·10-4 мг/кг·сут. ПДК пестицида ДДТ в воздухе 0,0005 мг/м3. Задача 17. Предположим, что в воде находятся весьма токсичные тяжелые металлы – кадмий и ртуть, причем их содержание равно значениям соответствующих ПДК в питьевой воде. Эти значения равны 0,001 мг/л для кадмия и 0,0005 мг/л для ртути. Какой индивидуальный риск угрозы здоровью, если человек будет пить такую воду в течение 10 лет? На протяжении каждого года воздействие токсикантов длится в среднем 300 дней. Пороговая мощность дозы составляет 5·10-4 мг/кг·сут для кадмия и 3·10-4 мг/кг·сут для ртути. Задача 18. В некоторой местности обнаружен тяжелый металл – марганец, его содержание в воздухе оказалось равным 1мкг/м3, а в воде – в 5 раз больше допустимой среднесуточной дозы (ДСД), которая в России принята равной 0,2 мг/кг·сут. Каков индивидуальный риск угрозы здоровью, если человек будет дышать таким воздухом и пить такую воду в течение 10 лет? На протяжении каждого года воздействие токсиканта длится, в среднем, 300 дней. Пороговая мощность дозы марганца составляет 1,4·10-3 мг/кг·сут при поступлении с воздухом и равна 0,14 мг/кг·сут при поступлении с водой. Задача 19. В атмосферном воздухе обнаружены газообразные токсиканты ‒ ацетон, фенол и формальдегид, причем их содержание превысило принятые в России значения среднесуточной предельно допустимой концентрации (СПДК): у ацетона и фенола ‒ в 2 раза, а у формальдегида ‒ в 3 раза. Каков индивидуальный риск угрозы здоровью, если человек будет дышать таким воздухом в течение 7 лет? На протяжении каждого года воздействие токсиканта длится в среднем 300 дней. Значения пороговой мощности дозы при поступлении с воздухом составляют для: ацетона ‒ 0,9 мг/кг сут, фенола ‒ 0,004 мг/кг·сут, формальдегида ‒ 0,2 мг/кг сут.Задача 20. Предельно допустимая концентрация пестицида ДДТ в сахаре составляет 0,005 мг/кг. Считается, что житель России съедает в год в среднем 19,7 кг сахара. Рассчитать риск угрозы здоровью человека, употребляющего в течение 5 лет сахар, в котором содержание ДДТ превышает его ПДК в 3 раза. Пороговая мощность дозы ДДТ при поступлении с пищей равна5·10-4 мг/кг·сут. Контрольные вопросы Что такое экологический риск? В чем отличие действия на человека пороговых и беспороговых загрязнителей? Сформулируйте основные этапы процедуры оценки экологических рисков. В чем принципиальное отличие подходов к оценке экологических рисков? Что такое пороговая мощность дозы химического вещества? Что такое предельно допустимая концентрация химического вещества? |