PRAKTYCZNY PRZYKŁAD OCENY ŚRODOWISKOWEGO RYZYKA ZDROWOTNEGO

Transkrypt

1 PRAKTYCZNY PRZYKŁAD OCENY ŚRODOWISKOWEGO RYZYKA ZDROWOTNEGO Mgr Beata Malec, dr Mare Biesiada, dr Anicenta Buba Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Środowisowego, Sosnowiec Wstęp Zagrożenia zdrowotne stwarzane przez istniejące załady przeysłowe stanowią od lat przediot zaniepoojenia opinii publicznej oraz atywnej działalności nauowobadawczej. Wciąż jedna brauje standardów w zaresie wyonywania ocen tego typu zagrożeń. Konretną propozycję w ty zaresie stanowi etodologia tzw. oceny ryzya zdrowotnego, wypracowana w USA i stosowana, w różny zaresie taże w rajach Europy Zachodniej. Przyład prezentowany w niniejszy referacie pochodzi z więszego prograu, w tóry uczestniczył IMPiZŚ oraz IMP w Łodzi, tórego cele była ocena zagrożeń stwarzanych przez załady przeysłowe uznane za uciążliwe dla ludzi zaieszałych w zasięgu ich oddziaływania. W celu wyonania prograu, przyjęta została oncepcja ipleentacji aeryańsiego odelu ocen ryzya zdrowotnego polegającego na rozważaniu zagrożeń zdrowotnych wyniających z narażenia na substancje tosyczne oraz dodatowego ryzya nowotworowego wyniającego z narażenia na substancje ancerogenne eitowane do środowisa. Koncepcja ta załada zastosowanie odelu probabilistycznego w celu oszacowania suarycznego ryzya zdrowotnego oraz suarycznego ilorazu zagrożenia w ożliwie najbardziej realistyczny sposób, a następnie prezentację przestrzennego rozładu ilorazów zagrożeń oraz dodatowego ryzya zdrowotnego przy użyciu systeów inforacji przestrzennej (GIS). Na podstawie operatów otrzyanych z załadów uzysano inforacje o wielości eisji substancji szodliwych do powietrza atosferycznego, ilości i rodzaju wytwarzanych odpadów i ścieów. Z puntu widzenia ilościowej oceny ryzya zdrowotnego, jedyną ożliwą do dalszego wyorzystania inforację stanowiła eisja szodliwych substancji do powietrza atosferycznego. Na podstawie znanych paraetrów eitora, wielości eisji i średniorocznej róży wiatrów, przy zastosowaniu odelu dyspersyjnego ZANAT, w węzłach siati przestrzennej o wyiarach porywającej wadrat 20 20, obliczano średnioroczne stężenia szodliwych substancji C sa w zasięgu oddziaływania załadu. W charaterze przyładu przedstawiony zostanie Załad A zloalizowany na terenie silnie uprzeysłowionego iasta. Substancje szodliwe eitowane do atosfery to: NO 2, toluen, octan etylu, alohol butylowy, etyloetyloeton, uen, propylobenzen, Mn, Fe, F, Al, Cu, Ni, Cr, aroleina, cyjanowodór, epichlorhydryna, fenol, aceton, etylobenzen, gliol etylenowy, aprolata, sylen, foraldehyd oraz trójchloroetylen. 137

2 Dane tosyologiczne badanych substancji zaczerpnięto z bazy danych US EPA Region III, w tórej prezentowane są wartości dawe referencyjnych oraz wsaźniów siły działania ancerogennego dla o. 600 substancji. Baza ta stanowi onretny punt referencyjny, gdyż dane te są reoendowane w USA do stosowania w prowizorycznych ocenach ryzya.. Inforacje tosyologiczne dla substancji rozważanych w odniesieniu do Załadu A przedstawia Tabela I. Tabela I. Wartości dawe referencyjnych (RfD), współczynniów siły ancerogennej (CSF) oraz współczynniów α i β (uwzględniających struturę deograficzną i różnice populacyjne w fizjologicznych czynniach narażenia - patrz test) dla substancji eitowanych przez Załad A. Nazwa substancji RfD CSF α β [ g g -1 d -1 ] [g d g -1 ] [ 3 g -1 ] [ 3 g -1 ] NO Toluen Octan etylu Alohol butylowy Metyloetyloeton Kuen Propylobenzen Mn Fe F Al Cu Ni Cr Aroleina Cyjanowodór Epichlorhydryna Fenol Aceton Etylobenzen Gliol etylenowy Kaprolata Ksylen Foraldehyd Trójchloroetylen Metodya Oceny Ryzya Zastosowana etodya jest przyłade lasycznej oceny ryzya zdrowotnego opartej na odelu aeryańsi reoendowany przez US EPA. Oznacza to, że oddzielnie analizowane były substancje szodliwe o działaniu raotwórczy i substancje o działaniu tosyczny - dla pierwszej grupy wyznaczano jednostowe ryzyo nowotworowe, dla drugiej iloraz zagrożenia. Wyspecyfiowane w operatach substancje cheiczne eitowane przez dany załad dają się podzielić na trzy grupy: substancje, dla tórych znane są dawi referencyjne (RfD) oraz jednostowe ryzyo nowotworowe (UCR lub CSF), substancje, dla tórych znane są tylo 138

3 obowiązujące w raju najwyższe dopuszczalne stężenia w powietrzu atosferyczny (NDS) oraz substancje, dla tórych żadne z powyższych danych nie są znane. Ostatnia grupa nie była uwzględniana w ilościowej analizie zagrożeń i ryzya zdrowotnego. Dla substancji grupy drugiej i pierwszej (znane wartości NDS) wyznaczane były wsaźnii przeroczeń na podstawie, tórych obliczano suaryczny wsaźni wielorotności przeroczenia wartości NDS ΣW NDS według wzoru: ΣW NDS = C s1 /NDS 1 C s2 /NDS... C sn /NDS n C s - stężenie średnioroczne substancji 1 do "n" NDS - wartość środowisowego noratywu higienicznego (NDS) dla substancji 1 do "n". Dla substancji grupy pierwszej obliczano: iloraz zagrożenia HQ, czyli iloraz dawi pobranej i dawi referencyjnej dla pojedynczej substancji. Wzór, według tórego wyonywano obliczenia ożna zapisać w postaci HQ s = C s α s 1 Cs - stężenie danej substancji w powietrzu atosferyczny, αs współczynni specyficzny dla danej substancji, obliczany według wzoru 1 w1 Inh0 6 w1 Inh7 19 w Inh α s = ( RfDs RfD 1-n - wartość dawi referencyjnej dla substancji 1 do "n" Inh 0-6 wielość wentylacji dobowej płuc dla dzieci w wieu 0-6 lat Inh 7-19 wielość wentylacji dobowej płuc dzieci w wieu 7-19 lat Inh, wielość wentylacji dobowej płuc dla osób dorosłych 0-6 asa ciała dzieci w wieu 0-6 lat 7-19 asa ciała dzieci w wieu 7-19 lat asa ciała w subpopulacji obiet asa ciała w subpopulacji ężczyzn. w Inh ) Współczynnii α (oraz analogiczny współczynni β dla ryzya nowotworowego) opracowane zostały w celu ułatwienia obliczeń niezbędnych dla graficznej prezentacji izolinii suarycznego ilorazu narażenia oraz suarycznego dodatowego ryzya nowotworowego. Iloraz zagrożenia HQ s nie a znaczenia prawdopodobieństwa wystąpienia oreślonego efetu zdrowotnego, wsazuje on jedynie ile razy oszacowana wielość narażenia wyrażona w postaci dawi pobranej, ważonej struturą deograficzną narażonej populacji, jest więsza lub niejsza od wartości dawi referencyjnej (RfD) dla danej substancji. Korzystając z definicji dawi referencyjnej, ożey stwierdzić, że jeśli wartość HQ s jest niejsza od 1, to wśród populacji narażonej nie wystąpi zauważalne ryzyo wystąpienia szodliwych efetów zdrowotnych w ciągu całego oresu życia. Jeśli natoiast wartość HQ s jest więsza lub równa 1, wówczas nie ożna wyluczyć ożliwości wystąpienia oreślonych sutów działania tosycznego wśród narażonej populacji. Załadając dodatnią orelację iędzy wzroste narażenia a zwięszenie częstości lub nasilenia szodliwych sutów zdrowotnych wyniających z tego narażenia ożey przypuszczać, że więszej 139

4 wartości HQ s będzie towarzyszyć więsze ryzyo wystąpienia szodliwych sutów zdrowotnych. Dalej obliczano suaryczny iloraz zagrożenia jao: HQ = HQ s1 HQ s2... HQ sn W dalszej części oceny przyjęto strategię, że jeżeli HQ 1, wówczas należało oszacować wielości udziału poszczególnych substancji w wartości HQ, wyonać segregację substancji pod ąte oreślonego ierunu działania tosycznego, np. hepatotosycznego, nefrotosycznego itd. i ponownie ocenić ożliwość wystąpienia sutów zdrowotnych dla oreślonych ierunów działania tosycznego. Dla substancji o działaniu ancerogenny obliczano wartość dodatowego, indywidualnego ryzya nowotworowego R s, ważonego struturą populacyjną, dla ażdej z tych substancji według wzoru: Ryzyo s = C s β s C s - stężenie danej substancji ancerogennej w powietrzu atosferyczny, β s współczynni analogiczny do współczynnia α s obliczany wg wzoru: β s = CSF s ( w Inh w Inh w Inh w Inh ) CSF s oznacza wsaźni siły działania ancerogennego dla danej substancji, znaczenie pozostałych syboli jest taie sao ja we wzorze na α s. Kolejny roie było obliczenie suarycznego dodatowego ryzya nowotworowego ważonego struturą populacyjną Syulacje Monte Carlo R = R s1 R s2... R sn W celu uwzględnienia zienności iędzyosobniczej fizjologicznych czynniów narażenia oraz zienności przestrzennej stężeń szodliwych substancji w powietrzu atosferyczny, zastosowano etodę probabilistyczną wyorzystując syulacje Monte Carlo w oparciu o w/w wzory. We wzorach tych tratowano zienne C s, Inh i oraz i (i = 0-6, 7-19,, ) jao zienne losowe o zadanych rozładach prawdopodobieństwa. Dla wygenerowania rozładu ilorazów zagrożenia oraz ryzya etodą Monte Carlo, wyonywano prób na ażdą syulację. Wynii odelowania przestrzennego rozładu stężeń zanieczyszczeń przy użyciu odelu dyspersyjnego zostały opisane heurystyczny rozłade prawdopodobieństwa odzwierciedlający częstość występowania poszczególnych wartości stężenia w obszarze odelowy. Za obszar odelowy przyjowano asyalny zasięg oddziaływania (obszar niezerowych stężeń wyznaczonych odele ZANAT) w grupie badanych substancji. Jeżeli zasięg oddziaływania dla danej substancji był niejszy od obszaru odelowego, róż- 140

5 nicę tę uwzględniano przez wprowadzenie we wzorach na suaryczne wsaźnii HQ i R odpowiednich czynniów wagowych równych stosunowi powierzchni zasięgów oddziaływania. Heurystyczny rozład stężenia nie posiada interpretacji rozładu przestrzennego sensu stricte, chociaż wywodzi się ze zienności przestrzennej. Właściwą jego interpretacją jest uśredniony przestrzennie (po obszarze odelowy) rozład stężenia danej substancji. Fizjologiczne czynnii narażenia dla poszczególnych subpopulacji odzwierciedlających struturę deograficzną rozpatrywanego obszaru odelowano przy poocy następujących funcji rozładu prawdopodobieństwa. Wentylacja dobowa płuc: Inh 0-6 rozład noralny N(5 3 d -1 ; 3 3 d -1 ) zawężony do przedziału [2 3 d -1 ; 20 3 d -1 ]; Inh 7-19 rozład noralny N(17 3 d -1 ; 5 3 d -1 ) zawężony do przedziału [12 3 d -1 ; 40 3 d -1 ]; Inh, rozład noralny N(20 3 d -1 ; 15 3 d -1 ) zawężony do przedziału [13 3 d -1 ; 60 3 d -1 ]. Masa ciała: 0-6 rozład jednorodny w przedziale [3 g; 28 g]; 7-19 rozład jednorodny w przedziale [19 g ; 80 g]; rozład noralny - N(60 g ; 10 g) zawężony do przedziału [47 g ; 87 g]; rozład noralny - N(74 g; 11 g) zawężony do przedziału [57 g; 95 g]. Wynii Wynii oceny suarycznego ilorazu zagrożenia HQ dla Załadu A przedstawia Ryc. 1. Tabela II zawiera opis statystyczny prognozowanego suarycznego ilorazu zagrożenia dla 23 substancji o działaniu tosyczny, eitowanych przez załad. HQ,050 Prawdopodobieństwo,037,025,012,000 2,31E-3 1,42E-2 2,62E-2 3,81E-2 5,00E-2 Rycina 1. Rozład suarycznego ilorazu zagrożenia dla Załadu A otrzyany etodą syulacji Monte Carlo. 141

6 Wynii oceny dodatowego ryzya nowotworowego wyniającego z inhalacyjnego narażenia na foraldehyd, trójchloroetylen, chro i epichlorhydrynę przedstawia Ryc. 2. R,077 Prawdopodobieństwo,058,039,019,000 8,31E-8 8,12E-7 1,54E-6 2,27E-6 3,00E-6 Rycina 2. Rozład suarycznego dodatowego ryzya nowotworowego dla Załadu A otrzyany etodą syulacji Monte Carlo Statystyczne paraetry prognozowanego dodatowego ryzya związanego z narażenie na rozważane substancje ancerogenne zestawiono w Tabeli II. Tabela II. Paraetry statystyczne rozładu suarycznego ilorazu zagrożenia HQ oraz suarycznego dodatowego ryzya nowotworowego R otrzyanych etodą syulacji Monte Carlo. HQ R Średnia Odchylenie standardowe percentyl percentyl percentyl percentyl percentyl percentyl percentyl percentyl W świetle standardowej interpretacji wyniów oceny ryzya (tzn. wartości ilorazu zagrożenia i dodatowego ryzya nowotworowego) należy uznać rozpatrywany załad producyjny za nieszodliwy dla zdrowia ludności zaieszującej w obszarze jego oddziaływania. Wartość suarycznego ilorazu zagrożenia na pozioie HQ = (średnio) i przy 90 percentylu HQ wynoszący świadczą o brau szodliwego działania tosycznego w zaresie rozważanych substancji. Podobnie pozio średniego suarycznego ryzya no- 142

7 wotworowego wynoszący jest pozioe ryzya uznanego powszechnie za aceptowalne. Jego 90 percentyl wynoszący leży już na granicy powszechnej aceptowalności ryzya. Wielości powyższe należy interpretować jao iarę potencjalnego zagrożenia zdrowotnego stwarzanego przez dany załad dla hipotetycznej populacji ludziej, o struturze deograficznej zbliżonej do rzeczywistej, zaieszującej w sposób jednorodny odelowy obszar oddziaływania załadu. Ponadto ocena ryzya przeprowadzona w ty przypadu należy do ategorii ocen prowizorycznych (ang. provisional) gdyż oparto się tu nie na danych o fatycznej iisji pochodzącej z załadu, lecz na syulacjach średniorocznych stężeń zanieczyszczeń odele dyspersyjny, tóry jaolwie będąc reoendowany odele jest niedoładny. Pewne wątpliwości oże budzić zastosowane tu suowanie ilorazów zagrożeń substancji o zróżnicowany oddziaływaniu na organizy ludzie, suowanie powinno się stosować przy występowaniu addytywnych sutów oddziaływania. Tych zróżnicowanych charaterów oddziaływania nie brano tu pod uwagę, załadając, że jeżeli sua ilorazów zagrożeń nie przeracza jedności, to wniosowanie na tej podstawie o brau zagrożeń zdrowia jest stwierdzenie bezpieczny. Ponadto, asyalny zasięg oddziaływania załadu nie jest oreślony jednoznacznie zależy on od przyjętej doładności uzysania wyniów w odelu dyspersyjny, a ściślej od inialnej wartości stężenia uznanego jao niezerowe. Owa inialna wartość stężenia przyjowana była jao jedna i ta saa dla wszystich substancji niezależnie od stopnia ich tosyczności. Efet ten działa w ierunu zaniżania wielości sutu zdrowotnego dla substancji bardziej tosycznych tzn. posiadających nisie wartości RfD. Jednaże dla rozważanych substancji i przy przyjętych inialnych progach w odelu dyspersyjny sala tego efetu jest arginalna. Istnienie różnic w zasięgu oddziaływania (w zaresie poszczególnych substancji) uwidocznionych w odelu dyspersyjny zostało uwzględnione przez wprowadzenie odpowiednich czynniów wagowych opisanych powyżej. Bra uwzględnienia czynniów wagowych powodowałby po pierwsze utratę porównywalności wyniu dla różnych substancji, a po drugie sztuczne zawyżenie wielości sutu zdrowotnego w stosunu do stanu fatycznego. Dla zwięszenia stopnia szczegółowości inforacji o przestrzenny rozładzie ryzya i zagrożeń związanych z narażenie na substancje o działaniu tosyczny, opisana w niniejszej pracy ilościowa analiza ryzya etodą syulacji Monte Carlo była poszerzona o graficzną prezentację izolinii suarycznego ilorazu zagrożenia oraz suarycznego dodatowego ryzya nowotworowego. W ty celu zostały wprowadzone współczynnii α i β - wartości stężeń w węzłach siati ponożone przez te współczynnii dawały w rezultacie wartości ilorazów zagrożeń i dodatowego ryzya, z tórych po zsuowaniu otrzyywano odpowiednie wsaźnii suaryczne w węzłach siati. Następnie wartości w węzłach były interpolowane do izolinii HQ i R. Oryginalne aspety podejścia przedstawionego w niniejszy przyładzie obejują: uwzględnienie strutury deograficznej realnej populacji (jao wyznacznia zróżnicowania odpowiedzi biologicznej na pozioie fizjologicznych czynniów narażenia) poprzez wprowadzenie oncepcji narażenia ważonego struturą deograficzną uwzględnienie zienności przestrzennej pola stężeń zanieczyszczeń powietrza oraz zienności iędzyosobniczej w fizjologicznych czynniach narażenia w raach po- 143

8 szczególnych subpopulacji przez zastosowanie procedury syulacji Monte Carlo w probabilistyczny podejściu do oceny ryzya zdrowotnego wprowadzenie współczynniów α i β zawierających w sobie procedurę liczenia średniej ważonej struturą deograficzną, na podstawie tórych ożna onstruować izolinie ilorazów zagrożeń oraz dodatowego ryzya nowotworowego dwustopniową oncepcję oceny zagrożeń zdrowotnych stwarzanych przez załady przeysłowe, obejującą: probabilistyczną charateryzację zagrożeń zdrowotnych w zasięgu oddziaływania załadu oraz ilustrację rozładu przestrzennego owych zagrożeń zdrowotnych. 144

9 145