Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Существующие научные подходы к обоснованию безвредности питьевой воды (обзор литературы) 14
1.1 Закономерности формирования риска нарушений здоровья при воздействии химических веществ, содержащихся в питьевой воде 14
1.2 Государственное регулирование и нормативно-методические принципы контроля и оценки качества питьевой воды 22
ГЛАВА 2 Методы и объем исследований 38
Глава 3 Анализ состояния здоровья населения санкт-петербурга (по данным социально-гигиенического мониторинга) 42
Глава 4 Научное обоснование интегральной оценки питьевой воды по показателям безвредности 51
4.1 Основы формирования моделей оценки риска для здоровья населения от воздействия химических веществ, содержащихся в питьевой воде 52
4.2 Оценка риска от воздействия химических веществ, содержащихся в питьевой воде , обладающих неканцерогенным эффектом воздействия 54
4.3 Оценка риска от воздействия химических веществ, содержащихся в питьевой воде, обладающих канцерогенным эффектом воздействия 56
4.4 Оценка риска в отношении показателей и химических
веществ, содержащихся в питьевой воде, обладающих ольфакторно-рефлекторным эффектом воздействия 58
4.4.1 Оценка риска по показателям «запах» и «привкус» 61
4.4.2 Оценка риска по показателю «цветность» 62
4.4.3 Оценка риска по показателю «мутность» 62
4.4.4 Оценка риска по водородному показателю 63
4.4.5 Оценка риска по другим показателям, нормируемым по их влиянию на органолептические качества воды 63
4.4.6 Оценка суммарного риска 63
4.5Расчет интегрального показателя безвредности питьевой воды 66
ГЛАВА 5 Апробация метода интегральной оценки питьевой воды по показателям безвредности на примере водопроводных станций Санкт-Петербурга 69
5.1 Общая характеристика системы водоснабжения Санкт-Петербурга 69
5.2 Алгоритм и результаты апробации метода интегральной оценки питьевой воды по показателям безвредности на водопроводных станциях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» 77
ГЛАВА 6 Оценка эффективности реализации управленческих решений, направленных на минимизацию риска здоровью 89
Заключение 98
Выводы 98
Рекомендации и перспективы 104
Список сокращений 106
Список литературы 107
- Государственное регулирование и нормативно-методические принципы контроля и оценки качества питьевой воды
- Оценка риска от воздействия химических веществ, содержащихся в питьевой воде , обладающих неканцерогенным эффектом воздействия
- Расчет интегрального показателя безвредности питьевой воды
- Алгоритм и результаты апробации метода интегральной оценки питьевой воды по показателям безвредности на водопроводных станциях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»
Государственное регулирование и нормативно-методические принципы контроля и оценки качества питьевой воды
Охрана здоровья и улучшение качества жизни населения путем обеспечения бесперебойного и качественного водоснабжения является одной из основных позиций государственной политики [1, 46, 148]. Требования к обеспечению безопасности, безвредности и органолептической благоприятности питьевой воды законодательно закреплены в [148, 149] и регламентируются санитарными правилами и гигиеническими нормативами. В соответствии с [148, 149] организации, осуществляющие холодное водоснабжение с использованием централизованных систем водоснабжения, обязаны обеспечить соответствие качества питьевой воды сани-тарно-эпидемиологическим требованиям. Согласно предъявляемым в Российской Федерации нормативным требованиям питьевая вода должна быть безопасной в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредной по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства [15, 93, 95, 133]. На начальных этапах развития гигиенического нормирования по объективным причинам, обусловленным регистрацией воднообусловленных заболеваний, приоритеты принадлежали водным контаминантам микробной природы. Однако с развитием научно-технического прогресса и интенсификацией производственно-хозяйственной деятельности показатели химического загрязнения воды приобрели не меньшую значимость с точки зрения влияния на здоровье населения, чем показатели микробного загрязнения [29]. В настоящее время нормирование содержания химических веществ в питьевой воде приобретает все большее значение и в перспективе может не только сравняться по значимости с нормированием микробиологических загрязнений, но и превзойти его [1].
Государственное регулирование в области обеспечения качества питьевой воды основывается на гигиеническом нормировании содержания вредных веществ в исходной воде водоисточника, воде на выходе из водопроводной станции и у потребителя. Соответственно, управление водохозяйственной деятельностью включает охрану водных объектов от загрязнения, обеспечение качества доставляемой населению питьевой воды и мероприятия по предупреждению распространения заболеваний, связанных с водой [99, 100]. С учетом изложенных требований в нашей стране создавались государственные стандарты – ГОСТ «Вода питьевая», а в дальнейшем разрабатывались и СанПиНы [1, 15].
В настоящее время нормативно-правовыми документами в области обеспечения качества питьевого водоснабжения являются [33, 34, 115, 133, 134, 135]. Регулирование качества питьевой воды обеспечивается регламентацией нормативных величин микробиологических и паразитологических показателей, обобщенных физико-химических и органолептических показателей, содержания в воде неорганических и органических химических веществ, реагентов, используемых для водоподготовки, в том числе для дезинфекции воды, образующихся в воде в процессе дезинфекции, материалов, используемых в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения продуктов, и радиологических показателей [1]. Безвредность питьевой воды оценивается по ПДК химических веществ, превышение абсолютной величины которых допустимо только в пределах ошибки метода опре 24 деления [15], а также по комбинированному воздействию химических веществ, обладающих однонаправленными эффектами воздействия на здоровье населения [133].
Реализация основных принципов хозяйственно-питьевого водоснабжения населения и обеспечения качества питьевой воды достигается комплексом мер, включающих предотвращение загрязнения источников водоснабжения, строительство и надежную эксплуатацию сооружений очистки, обеззараживания и транспортировки воды, разработку и внедрение эффективных технологий водо-подготовки, развитие и модернизацию водопроводных сетей [15, 96]. Контроль качества питьевой воды осуществляется в рамках государственного санитарно-эпидемиологического надзора, социально-гигиенического мониторинга, производственного контроля [109, 112].
Государственный контроль качества питьевой воды, осуществляется органами и учреждениями Роспотребнадзора во взаимодействии с другими органами государственной власти [15]. Производственный контроль качества питьевой воды обеспечивается индивидуальным предпринимателем или юридическим лицом, осуществляющим эксплуатацию системы водоснабжения, по рабочей программе, отвечающей требованиям санитарных норм и правил, и нацелен на оценку эффективности водоподготовки и установление точек неблагополучия на всех участках системы водоподготовки и подачи питьевой воды потребителю [15]. Объектами производственного контроля является вода водоисточника, вода на этапах водо-подготовки, перед подачей в распределительную сеть, в распределительной сети [15, 133]. В соответствии с [148] производственный контроль качества питьевой воды включает в себя перечень контролируемых показателей, указание мест и кратности отбора проб.
Оценка риска от воздействия химических веществ, содержащихся в питьевой воде , обладающих неканцерогенным эффектом воздействия
Токсикологические закономерности воздействия химических веществ на организм основываются на предположении, что токсичность веществ в малых концентрациях прямо пропорциональна этим концентрациям [86, 155], а вероятность токсических эффектов зависит от продолжительности контакта вещества с организмом, и тем выше, чем больше продолжительность контакта. Кинетика токсичного веще 55 ства в биологических объектах часто подчиняется закону, выражаемому экспоненциальной функцией в виде:
At = Ао е -и, где (1) At - ожидаемое значение концентрации через время воздействия t, Ао - начальное значение концентрации (предполагается, что какое-то количество вредного вещества есть в организме изначально). Принятая в Европейских странах и США система расчета риска токсичных примесей в питьевой воде предполагает использование следующего уравнения: - (Oral Slope Factor х Lifetime Average Daily Dose) Risk= 1 -е (2) Токсичность вещества устанавливается на основе концентрации вещества, попавшего в организм с питьевой водой, и продолжительности его нахождения в организме. При разработке ПДК вредных веществ в питьевой воде в качестве пороговых концентраций принимаются минимально действующие концентрации веществ, вызывающие достоверный эффект токсического действия (P 0,05) [60, 86]. Эффект, проявляющийся не менее чем у 16% испытуемых, оценивается как достоверные изменения в исследуемой группе [61, 155]. Пороговые концентрации (СИт.) связаны с максимальными недействующими ПДК для веществ, регламентированных по токсикологическому признаку, в соответствии с уравнением 3: ПДК = СІІП/Кз, (3) где Кз - коэффициент запаса, принимаемый равным 100 у веществ с выраженной вероятность отдаленных последствий и 10 у остальных веществ. При принятии этого допущения уравнение (2) приобретает вид: Ш8к= 1 - exp((ln(0.84)/(ПДКхКз))хС), где (4) С - средняя ежедневная концентрация вещества, поступающего в организм человека с питьевой водой в течение его жизни. Таким образом, для оценки неканцерогенных эффектов следует использовать уравнение (5). Оценка суммарного беспорогового неканцерогенного риска осуществляется методом умножения вероятностей (уравнение 5): Risksmn = 1 - (1 - Riski) х (1 - Risk2) х ... х (1 - Riskn) (5) Оценка суммарного беспорогового неканцерогенного риска осуществляется методом умножения вероятностей (формула 5), так как ожидаемое значение суммарного риска, как правило, превышает 0,001. При этом в соответствии с [128] суммарный риск должен оцениваться только в группах однотипного токсического воздействия. Вместе с тем, на уровне малых доз и концентраций (значения менее 15 ПДК или RFD), характерных для современного качества питьевой воды, неканцерогенные эффекты для всех веществ проявляются однотипно неспецифически, что позволяет рассчитывать величины суммарного риска для всех веществ, входящих в группу оценки.
Эффект неспецифичности токсического действия на уровне малых доз и концентраций в токсикологических, гигиенических и эпидемиологических исследованиях упоминается в целом ряде отечественных и зарубежных исследований [128, 143], что позволило использовать его для оценки комбинированного действия, изложенного в настоящих методических рекомендациях [86].
Оценка канцерогенного риска по беспороговой модели изложена в [128]. Под термином «канцерогенный риск» подразумевают вероятность развития злокачественных новообразований на протяжении всей жизни человека, обусловленная воздействием потенциального канцерогена [84, 86, 128]. Канцерогенный риск представляет собой верхнюю доверительную границу дополнительного пожизненного риска [84, 86, 128].
Оценка зависимости «доза-ответ» у канцерогенов с беспороговым механизмом действия осуществляется путем линейной экстраполяции реально наблю 57 даемых в эксперименте или в эпидемиологических исследованиях зависимостей в области малых доз и нулевого канцерогенного риска [84, 86, 128].
Основной параметр для оценки канцерогенного риска воздействия канцерогенного агента с беспороговым механизмом действия - фактор канцерогенного потенциала или фактор наклона, характеризующий степень нарастания канцерогенного риска с увеличением воздействующей дозы на одну единицу [9, 84, 86, 128]. Этот показатель отражает верхнюю, консервативную оценку канцерогенного риска за ожидаемую (среднюю) продолжительность жизни человека (70 лет) [83, 84, 86].
Перечень канцерогенных веществ с отобранными в соответствии с международными рекомендациями факторами канцерогенного потенциала, классами канцерогенности по классификациям US ЕРА и МАИР, а также источниками информации содержится в [128]. Канцерогенный потенциал (SFо) представляет в данном случае величину, характеризующую меру дополнительного индивидуального канцерогенного риска или степень увеличения вероятности развития рака при воздействии канцерогена и определяется как 95% верхняя доверительная граница наклона зависимости «доза-ответ» в нижней линейной части кривой [83, 86, 108, 128].
При определении значения LADD применительно к оценке канцерогенного риска, учитываются маршруты воздействия; концентрация загрязняющего вещества; время, частота и продолжительность воздействия; идентификация подвергающейся воздействию популяции.
Расчет интегрального показателя безвредности питьевой воды
Выбор приемлемой величины неканцерогенного риска обосновывается критериями беспороговых моделей, поскольку именно беспороговые модели позволяют в данном случае подвести единую основу такой оценки. Неканцерогенный риск, оцениваемый по беспороговым моделям, как правило, ориентирован на ожидаемый рост заболеваемости населения патологиями, связанными с особенностями токсического действия веществ, находящихся в питьевой воде [60, 86]. При выборе величины приемлемого риска следует ориентироваться на значение статистической ошибки, при которой заболеваемость в группах сравнения не превышает достоверных значений. По различным оценкам эта величина составляет 0,02 – 0,05 [60, 86]. Для выбора приемлемого значения неканцерогенного риска необходимо учесть, что в абсолютном большинстве случаев химическое вещество, содержащееся в питьевой воде, воздействует на организм не изолированно, а в комплексе с другими химическими веществами, обладающими установленными эффектами синергизма и антагонизма. Кроме того, однотипность химического состава питьевой воды, потребляемой человеком в течение суток различна. Исключение могут составлять, как правило, лишь закрытые коллективы людей. С учетом изложенного, в качестве величины приемлемого неканцерогенного риска, возможно использовать величину 0,05 [60, 86].
При оценке канцерогенного риска принимается во внимание его общепризнанная классификация по четырем диапазонам риска в соответствии с [128]. Первый диапазон риска, при котором индивидуальный риск в течение всей жизни равен или меньше 1 10-6, соответствует одному дополнительному случаю заболевания или смерти на 1 млн. экспонированных лиц и характеризует такие уровни риска, которые воспринимаются населением, как пренебрежимо малые, не отличающиеся от обычных, повседневных рисков (уровень De minimis). Получение в результате расчета таких значений риска не требует принятия дополнительных мероприятий по их снижению и предполагает проведение только периодического контроля. Второй диапазон, при котором индивидуальный риск в течение всей жизни более 1х10-6 , но менее 1Х10-4, соответствует предельно допустимому риску, т.е. верхней границе приемлемого риска. Именно на этом уровне установлено большинство зарубежных и рекомендуемых международными организациями гигиенических нормативов для населения в целом. Для питьевой воды ВОЗ в качестве допустимого риска использует величину 1х10-5. Данные уровни подлежат постоянному контролю. В некоторых случаях при таких уровнях риска могут проводиться дополнительные мероприятия по их снижению. Третий диапазон, при котором индивидуальный риск в течение всей жизни более 1х10-4, но менее 1Х10-3, приемлем для профессиональных групп и неприемлем для населения в целом. Получение в результате расчета таких значений риска требует разработки и проведения плановых оздоровительных мероприятий. Планирование мероприятий по снижению рисков в этом случае должно основываться на результатах более углубленной оценки различных аспектов существующих проблем и установлении степени их приоритетности по отношению к другим гигиеническим, экологическим, социальным и экономическим проблемам на данной территории. Четвертый диапазон - De manifestis Risk (индивидуальный риск в течение всей жизни, равный или более 1х10-3) неприемлем ни для населения, ни для профессиональных групп. При достижении данного диапазона риска необходимо давать рекомендации для лиц, принимающих решения о проведении экстренных оздоровительных мероприятий по снижению риска.
Интегральная оценка питьевой воды по показателям безвредности предполагает расчет величин, характеризующих канцерогенный и неканцерогенный риск в соответствии с [86] и моделями, описанными выше, риск ольфакторно-рефлекторных эффектов, а также суммарный риск.
Поскольку в конечном итоге идентификация опасности предполагает формирование трех групп анализируемых химических веществ, содержащихся в питьевой воде, соответственно характеру воздействия: канцерогенная, неканцерогенная и органолептическая (ольфакторно-рефлекторная), при формировании перечня приоритетных оцениваемых химических веществ, содержащихся в питьевой воде, целесообразно учитывать их референтные дозы. Первоначально была выполнена оценка всех эффектов воздействия, исходя из особенностей химических веществ, обладающих разнонаправленным характером воздействия. При этом для веществ, обладающих разнонаправленным характером действия, оцениваются все эффекты воздействия.
Проводится оценка суммарных рисков: для ольфакторно-рефлекторных эффектов - выбором максимального значения из всей группы величин, характерных для каждого из веществ и показателей; для канцерогенного и неканцерогенного риска - методом сложения значений риска от каждого вещества в отдельности или методом умножения вероятностей, если ожидаемое значение суммарного риска превышает 0,001 [60, 86].
На основе полученных значений риска рассчитываются интегральные показатели безвредности питьевой воды, предполагающие интеграцию величин, характеризующих канцерогенный и неканцерогенный риск, риск ольфакторно-рефлекторных эффектов, в соответствии с уравнением (16) [60, 86]:
ИП = Рискро/ПЗро + Рискнек/ПЗнек + Рискканц/ПЗканц, где (16) ИП – интегральный показатель безвредности питьевой воды; Рискро – суммарный риск рефлекторно-ольфакторных эффектов; ПЗро – приемлемое значение риска рефлекторно-ольфакторных эффектов; Рискнек – суммарный неканцрогенный риск;
ПЗнек – приемлемое значение неканцерогенного риска; Рискканц – суммарный канцерогенный риск; ПЗканц – приемлемое значение канцерогенного риска.
Следует отметить, что сравнительная характеристика интегральных показателей, как и сравнительная характеристика рисков не позволяет решить вопрос об их значимости и приемлемости.
Алгоритм и результаты апробации метода интегральной оценки питьевой воды по показателям безвредности на водопроводных станциях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»
Для оценки риска здоровью населения по ряду химических компонентов целесообразно выполнять расчеты риска от влияния веществ, поступающих в организм как с питьевой водой, так и с пищевыми продуктами (мышьяк, никель, алюминий и др.), накожно либо ингаляционном путем (хлороформ, винилхлорид, ацетальдегид и др.) [32]. Однако, поскольку такая задача не предусматривалась целью данного исследования, значения риска рассчитывались применительно к химическим веществам, поступающим в организм с питьевой водой пероральным путем. Ингаляционное и накожное воздействие химических веществ, содержащихся в питьевой воде, в данной работе не рассматривалось. Также необходимо отметить, что в настоящей работе применялись априорные модели расчета риска для здоровья; апостериорные модели, основанные на эпидемиологических исследованиях, не использовались.
Порядок расчетов риска для здоровья населения предусматривает выполнение четырех этапов [86, 128]: идентификацию опасности, оценку зависимости «доза – ответ», оценку экспозиции, характеристику риска. Указанный порядок оценки риска взят за основу и в данной работе.
На первом этапе выполнена идентификация опасности химических веществ, содержащихся в питьевой воде. Применительно к задачам данной работы для формирования перечня приоритетных оценочных показателей, характеризующих безвредность питьевой воды, был проведен их анализ, исходя из существующих нормативных требований, в т.ч. изложенных в разделе 2.2. главы 2 работы, и региональных особенностей водоснабжения Санкт-Петербурга.
В формируемый перечень для последующих расчетов и оценки в приоритетном порядке были включены подлежащие контролю в соответствии с [133] ор-ганолептические показатели и показатели, характеризующие безвредность питьевой воды, получившие глобальное распространение: привкус, цветность, мутность, запах при 200 и 600, водородный показатель, жесткость общая, перманга-натная окисляемость, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, феноль-ный индекс, алюминий, барий, бериллий, бор, железо, кадмий, марганец, медь, мышьяк, никель, нитраты, ртуть, свинец, селен, стронций, сульфаты, фториды, хлориды, хром, цинк, гамма-ГХЦГ, ДДТ, 2,4-Д; остаточный хлор, хлороформ, полифосфаты. Таким образом, в формируемый перечень на данном этапе включено 37 показателей.
На следующем этапе в соответствии с [133] были проанализированы показатели, имеющие региональное значение и не вошедшие в первоначальную выборку. Для этого использовались результаты исследований воды из р. Невы ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», данные Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Правительства Санкт-Петербурга и Департамента Росгидромета по Северо-Западному федеральному округу Российской Федерации [38, 39, 105, 106]. Далее формируемый пере 79 чень был оценен на соответствие показателей загрязняющим веществам, поступающим в Неву в составе сточных вод и с поверхностными стоками [105, 135]. По данным Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Правительства Санкт-Петербурга качество воды в Неве в основном определяется содержанием в воде тяжелых металлов, а также органических веществ [105]. В водные объекты Санкт-Петербурга, в том числе в Неву, поступают поверхностно-активные вещества, цинк, марганец, никель, медь, соединения азота и фосфора, железо, свинец, кадмий, хром, кобальт, ртуть, мышьяк, фенолы, галогенные растворители (трихлорэтилен), бенз(а)пирен, а также нефть и нефтепродукты, источниками которых являются суда, аварийные сбросы и бункеровка [59, 105, 106, 118]. В число приоритетных загрязнителей, поступающих в Неву на водосборной территории Ленинградской области, входят железо, нитраты, аммиак, марганец, бор, алюминий, поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, органические и минеральные удобрения [32, 59, 105]. В местах выпусков сточных вод, в прибрежных зонах, в зонах впадения притоков имеются колебания значений в сторону ухудшения по ряду показателей (растворенного кислорода, БПК5, аммиака, железа, меди, свинца, цинка, нефтепродуктов) [32, 59]. В створах Невы и ее притоков (р. Ижора, р. Охта) обнаруживаются хлориды, сульфаты, аммиак, нитраты, нитриты, азот общий растворенный, фосфаты, железо, медь, цинк, никель, свинец, кадмий, марганец, нефтепродукты, фенол, поверхностно-активные вещества [38, 39, 105, 106]. Проведенный анализ позволил дополнить перечень 7 показателями, актуальными для воды водоисточника: аммиаком (ионы аммония), нитритами, n,n - ДДД, n,n - ДДЕ, кобальтом, бенз(альфа)пиреном, три-хлорэтиленом. Таким образом, формируемый перечень включает 44 показателя.
Для объективного отбора приоритетных показателей, характеризующих токсичность воды вследствие добавления реагентов в процессе обработки воды, необходимо учесть существующую технологию водоподготовки. Все водопроводные станции ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» используют в качестве обеззараживающего агента обработку воды гипохлоритом натрия и ультрафиолетовое облучение. Показателями, подлежащими обязательному контролю [133] и характеризую 80 щими токсичность воды вследствие ее хлорирования, являются остаточный хлор (свободный и связанный) и хлороформ, которые уже включены в формируемый перечень. Однако помимо этих показателей в перечень оцениваемых показателей целесообразно включить хлорсодержащие вещества – продукты трансформации, образующиеся в ходе водоподготовки: бромдихлорметан, бромоформ, дибром-хлорметан, трихлорэтилен, четыреххлористый углерод. Анализ результатов производственного контроля качества питьевой воды не выявил превышений гигиенических нормативов по перечисленным выше показателям за весь анализируемый период (2003, 2005, 2009–2011 гг.). Вместе с тем, данное обстоятельство не может свидетельствовать об отсутствии значимого вклада указанных химических соединений в значения риска для здоровья населения, поскольку референтные дозы значительного количества веществ существенно отличаются от порогов воздействия, положенных в основу обоснования ПДК химических веществ [57]. Значительное содержание гуминовых веществ в воде водоисточника также способствует в процессе хлорирования образованию галогенсодержащих соединений, более того, имеются данные, что содержание хлорсодержащих соединений в питьевой воде может значительно возрастать в процессе хлорирования [119]. Данное обстоятельство также является основанием для расширения формируемого перечня показателей за счет включения хлорсодержащих соединений, образующихся в процессе во-доподготовки. В процессе водоподготовки предусматривается также аммонизация воды сульфатом аммония, коагуляция сернокислым алюминием, флокуляция кати-онным флокулянтом на основе полиакриламида. Таким образом, в перечень дополнительно включены 5 показателей: бромдихлорметан, бромоформ, дибромхлорме-тан, четыреххлористый углерод, полиакриламид (трихлорэтилен был включен ранее). Общее количество показателей перечня составило 49.
