Экологическая эпидемиология и оценка риска

ВЫ СШ ЕЕ О БРА ЗО ВА Н И Е -  БАКАЛАВРИАТ 

серия осн ован а в 1 9 9 6  г.

В.В.СТРЕЛЬНИКОВ 
И.В. ХМАРА

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ 
ЭПИДЕМИОЛОГИЯ 
И ОЦЕНКА РИСКА

УЧЕБНИК

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим 
советом профессионального образования в качестве учебника 
для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по направлению подготовки 
05.03.06 «Экология и природопользование» 
(квалификация (степень) «бакалавр») 
(протокол № 10 от 12.10.2020)

Эл е к т р о н н о

znanium.com

Москва

ИНФРА-М

2021

УДК [504.75+616-036.22] (075.8) 
ББК 20.1:51.9я73 
С84

Р е ц е н з е н т ы :

Киреева В.В., доктор биологических наук, профессор; 
Пенжоян Г.А., доктор медицинских наук, профессор

Стрельников В.В.

С84 
Экологическая эпидемиология и оценка риска : учебник /  
В.В. Стрельников, И.В. Хмара. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 320 с. — 
(Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/1019063.

ISBN 978-5-16-015167-0 (print)
ISBN 978-5-16-107661-3 (online)
В основу материала, представленного в учебнике, положены современные представления об экологической эпидемиологии как междисциплинарной области знаний, целью которой является многоуровневое изучение 
системы «окружающая среда — здоровье человека». Особое внимание уделено вопросам оценки риска как составной части экоэпидемиологических 
исследований.

Соответствует программе дисциплины «Экологическая эпидемиология», утвержденной Научно-методическим советом по экологическому 
образованию УМО университетов.

Для обучающихся по направлению подготовки 05.03.06 «Экология 
и природопользование», а также смежным биологическим, экологическим 
и медицинским направлениям и специалистов соответствующих профилей работы.

УДК [504.75+616-036.22](075.8) 
ББК 20.1:51.9я73

ISBN 978-5-16-015167-0 (print) 
© Стрельников В.В., Хмара И.В.,

ISBN 978-5-16-107661-3 (online) 
2012, 2021

Оглавление

Предисловие

Глава 1.
Экологическая эпидемиология в системе естественных 
наук о здоровье человека и окружающей среде................

1.1 
Формирование эпидемиологического мышления: 
эволюция представлений о здоровье
и вредных факторах окружающей среды ................

1.2 
Становление санитарной эпидемиологии в России

1.3 
Формирование экологической эпидемиологии,
ее место и роль в системе наук о здоровье 
человека и окружающей среде..................................

Глава 2.
Основные понятия и принципы
современной эпидемиологии ................................................

2.1 
Антропоэкологические системы как основной 
объект исследования экологической 
эпидемиологии ............................................................

2.2 
Понятие о здоровье и концепция причинности
в эпидемиологии........................................................

2.3 
Общие сведения об инфекционных заболеваниях

2.4 
Основные положения учения
об эпидемическом процессе....................................
2.4.1 Понятия «источник инфекции», «резервуар

инфекции» и «источник заражения»...........

2.4.2 Основные положения теории механизмов

передачи возбудителей инфекции ................

2.4.3 Восприимчивое население ............................
2.4.4 Меры борьбы с эпидемиями..........................

2.5 
Понятие о природной очаговости
инфекционных болезней............................................

2.6 
Основные положения теории саморегуляции
паразитарных систем и социально-экологической 
концепции эпидемиологического процесса..........

2.7 
Интенсивность заболеваемости, типы
вспышек и эпидемий..................................................

2.8 
Особенности эпидемиологии неинфекционных
заболеваний .................................................................

...7

10

10
28

42

47

47

50
64

68

69

70 
74
74

75

81

83

84

3

Глава 3.
Методология эпидемиологических исследований....................87

3.1 
Сущность и структура
эпидемиологического метода............................................87

3.2 
Классическое эпидемиологическое исследование
на примере работ Д. Бейкера и Д. Сноу ..........................89

3.3 
Описательно-аналитический этап 
эпидемиологического исследования
(описательная эпидемиология) .........................................99
3.3.1 Оперативное обследование

очагов заболевания................................................... 99

3.3.2 Группировка и анализ данных по основным

эпидемиолог ическим переменным .................... 103
3.3.2.1 
Распределение случаев
заболевания по времени 
возникновения.......................................  104

3.3.2.2 
Распределение случаев
заболевания по месту 
возникновения.......................................  109

3.3.2.3 
Распределение случаев 
по персональным
характеристикам заболевших ............. НО

3.4 
Аналитическая эпидемиология .....................................  114
3.4.1 Экспериментальные исследования ...................  114
3.4.2 Когортные исследования .....................................  117
3.4.3 Моделирование эпидемического процесса......  119

Глава 4.
Основные эпидемиологические показатели ............................ 121

4.1 
Показатели частоты для дихотомных
переменных.......................................................................  122

4.2 
Показатели заболеваемости
и распространенности ..................................................... 124
4.2.1 Показатели пораженности ................................... 130
4.2.2 Показатель «человек-время»................................. 132

4.3 
Показатели смертности ................................................... 134
4.3.1 Общий показатель смертности ........................... 135
4.3.2 Показатель смертности

от конкретной причины .......................................  136

4.3.3 Пропорциональная смертность........................... 136

4

4.3.4 Соотношение умерших и заболевших ...
4.3.5 Летальность ................................................
4.3.6 Возрастные показатели смертности ......
4.3.7 Материнская смертность..........................
4.3.8 Годы потерянной потенциальной жизни

4.4 
Показатели рождаемости....................................

4.5 
Соотношение показателей..................................
4.5.1 Соотношение рисков.................................
4.5.2 Соотношение шансов................................
4.5.3 Атрибутивная доля....................................

Глава 5.
Современные подходы к оценке влияния среды 
на здоровье человека .......................................................

5.1 
Общие понятия о риске........................................

5.2 
Разновидности риска и его анализа..................

5.3 
Гигиеническая оценка системы
«среда -  здоровье»................................................

5.4 
Эпидемиологические исследования
как основа оценки рисков...................................

5.5 
Сравнительная характеристика
методических подходов гигиенического 
нормирования и оценки рисков..........................

5.6 
Область применения теории оценки
и управления рисками..........................................

Глава 6.
Методологические основы оценки и управления 
рисками влияния факторов окружающей среды 
на здоровье населения.......................................................

6.1 
Структура управления рисками
в системе «среда -  здоровье» .............................

6.2 
Этапы оценки риска влияния факторов среды
на здоровье населения.........................................
6.2.1 Идентификация опасности факторов

окружающей среды (1-й этап).................

6.2.2 Оценка воздействия (2-й этап)................

6.3 
Установление зависимости
«доза (концентрация) -  ответ» (3-й этап).........

137
138
139 
141
141
142
143
144
144
145

147
147
156

164

177

184

193

197

197

201

201
209

220

5

6.4 
Характеристика риска (4-й этап).....................................231

6.5 
Общие принципы и методы оценки риска
воздействий факторов производственной среды....... 234

6.6 
Методы сбора информации об опасности
воздействия факторов окружающей среды...................243

Глава 7.
Количественная оценка и управление рисками
влияния факторов среды на здоровье населения...................251

7.1 
Количественные меры риска...........................................251

7.2 
Методы вычисления стандартизованных
показателей, применяемых в качестве мер риска...... 260

7.3 
Оценка величины воздействия.
Концентрация, доза, экспозиция .....................................267

7.4 
Методы анализа экспозиции ...........................................275

7.5 
Численные методики расчета доз ...................................281

Глава 8.
Управление рисками .....................................................................287

8.1 
Общий алгоритм управления рисками ..........................287

8.2 
Элементы процедуры подготовки
и принятия решений по управлению рисками............299

8.3 
Правовое регулирование рисков.....................................303

8.4 
Информационное регулирование рисков......................306

8.5 
Экономическое регулирование рисков .........................308

Список использованной литературы .............................................  312

6

Предисловие

В течение длительного времени эпидемиология рассматривалась как наука об эпидемиях -  заболеваниях большого количества людей в относительно короткие сроки, что свойственно преимущественно острым инфекционным заболеваниям и отличалась от медицинской практики лишь подходом к проблеме болезни, т.е. когда врач рассматривал особенности больного, эпидемиолог изучал различия и общие свойства групп больных и здоровых людей. Во второй половине XX века, после второй мировой войны произошла трансформация эпидемиологии из раздела 
медицины в основную науку общественного здравоохранения, 
изучающую закономерности возникновения и распространения 
любых патологических состояний среди людей и разрабатывающая меры их профилактики и меры борьбы с ними

Начиная с 1996 года, когда Mervyn Susser и Ezra Susser 
предложили изменить ограничения из парадигмы фактора риска 
и определили экоэпидемиологию, как науку о многоуровневой 
причинной обусловленности, подчеркнув зависимости, связывающие эпидемиологию с общественным здоровьем, многие ученые выступили за необходимость изменений в определении эпидемиологии как науки, формируя тем самым различные перспективы ее развития. В течение последующих 20-ти лет эти перспективы слились в общее расширение видения ранее узких понятий 
эпидемиологии, предопределив необходимость пересмотра методик идентификации факторов риска, с учетом изучения изменений здоровья и заболеваемости в течение жизни, под влиянием 
различных факторов окружающей среды, социальных факторов, 
генетических причин и исторических тенденций.

В настоящее время трансформация «классической эпидемиологии» в «экологическую эпидемиологию» очевидна и неизбежна, о чем свидетельствуют публикации, как в международном 
журнале «Эпидемиология», так и в других изданиях, о чем подробно изложили Dana March и Ezra Susser в статье «The eco- in 
eco-epidemiology».

К сожалению, трудно не согласиться с мнением главного редактора «Международного журнала медицинской практики», вице7

президента Межрегионального Общества специалистов доказательной медицины, доктора медицинских наук, профессора Василия 
Викторовича Власова о том, что: «... в России нет ни одной школы 
эпидемиологии в современном смысле слова, ни одной кафедры 
эпидемиологии и биостатисгики, какие имеются на Западе в каждом 
университете, имеющем медицинский факультет. У нас на кафедрах 
эпидемиологии студентов учат эпидемиологии инфекционных болезней, а элементы статистики преподают на кафедрах физики (информатики) и социальной медицины... Изучение эпидемиологии 
нсимфекциониых заболеваний ограничено сведениями, предоставляемыми им в процессе изучения неинфекционных заболеваний на 
клинических кафедрах».

Не смотря на то, что в современных отечественных учебниках по эпидемиологии, как правило, выделяется раздел «общая 
эпидемиология» примерно соответствующий международному 
пониманию эпидемиологии, «экологическая эпидемиология» в 
подавляющем большинстве случаев рассматривается как оценка 
риска антропогенного загрязнения окружающей среды на здоровье населения. Таким образом, понятие «экологической эпидемиологии» в России, по непонятным причинам, сводиться к использованию эпидемиологических методов в токсикологии, санитарии, экологической безопасности, безопасности жизнедеятельности и ряде других дисциплин. В лучшем случае выпускники 
экологических и медицинских факультетов понимают экологическую эпидемиологию как науку, изучающую эндемические заболевания (естественные и техногенные) и/или как «экологию возбудителей инфекционных и паразитарных заболеваний».

Исходя из выше изложенного, основная цель данного учебника состоит в формировании у студентов представлений о научно обоснованных подходах к комплексному, многоуровневому 
изучению системы «окружающая среда -  здоровье человека», с 
учетом требований Государственного образовательного стандарта ВО РФ с одной стороны, и современных мировых тенденций 
развития экологической эпидемиологии как междисциплинарной 
области знаний с другой. По этой причине авторы использовали 
модульную структуру изложения материала, поэтому каждая глава в случае необходимости может рассматриваться отдельным

8

блоком, и сознательно исключили вопросы, более подробно рассматриваемые соответствующими разделами (модулями) курсов 
дисциплин «экология человека» и «экологическая токсикология». 
Но это не исключает вероятности того, что избранный ими формат учебника не является оптимальным или лишенным существенных недостатков, поэтому они будут весьма признательны за 
все критические замечания и конструктивные предложения.

9

ГЛАВА 1.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭПИДЕМИОЛОГИЯ 
I* СИСТЕМЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК 
О *Д01Ч)ВЬЕ ЧЕЛОВЕКА 
И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ

1.1 Формирование эпидемиологического мышления: 
эволюция представлений о здоровье 
и вредных факторах окружающей среды

Проблемой сохранения здоровья и долголетия люди занимаются с глубокой древности. Исторически эпидемиологическое 
мышление формировалось в процессе анализа наблюдений за 
распространением инфекционных болезней и практических мероприятий, применявшихся для борьбы с ними. Еще в древнем 
Египте, Китае, Индии, античной Греции были сформулированы 
основные принципы «здорового» образа жизни. И хотя на протяжении многих веков люди были беспомощны в своих попытках 
побороть инфекционные заболевания, зачатки эпидемиологического образа мышления можно проследить уже у Гиппократа 
(460-377 гг. до н.э.), Аристотеля (384-322 гг. до н.э.), Авиценны 
(980--1037 гг.) а позднее у Гронта (17 век), Фарра (19 век), Сноу 
(19 век) и других. Истинного же расцвета эта дисциплина достигла после Второй Мировой Войны.

В период первобытнообщинного строя возникновение заболеваний объяснялось действием потусторонних сил. Поэтому применялись различные приемы их изгнания или задабривания «злых 
духов», некоторые из которых имели рациональный характер, например «окуривание» дымами смол и растений, или просто уход из 
неблагополучной по заболеваемости местности. В рабовладельческий период для борьбы с блохами в помещении применяли золу и 
полынь, для отпугивания крыс и мышей использовали шкуры и 
шерсть хищных животных. В Ассирии и Вавилоне за 2000-3000 лет 
до н.э. была отмечена связь эпидемий с эпизоотиями, практиковалось удаление больных из города, сжигались вещи больных и 
умерших, уничтожались бешеные животные.

В Древнем Египте для борьбы с различными болезнями 
широко использовали душистые масла, бальзамы, смолы. В па
10

гшрусе «Книга приготовления лекарств для всех частей тела» содержались рецепты приготовления и записи о применении различных мазей, примочек, микстур весьма сложного состава на 
основе растительного сырья. Были известны целебные свойства 
алоэ, подорожника, можжевельника и многих других растений.

На территории Древнего Хорезма имелись крупные, благоустроенные в санитарном отношении города. В иудейском Моисеевом законодательстве были регламентированы гигиенические 
правила всех сторон частного и общественного быта древних евреев.

В Древнем Китае около 3000 лет назад для профилактики 
оспы использовали прямую вариоляцию (Дженнер привил человека «коровьей» оспой в 1796 году). Для защиты от насекомых 
использовались сетки, кунжутное масло, щелочи. Во время эпидемий считался целесообразным уход населения из обжитых 
мест. В лечебных целях широко использовались прижигания, 
женьшень и панты оленьих рогов.

В Древней Индии медицина имела религиозно-кастовый 
характер, считалось, что большинство болезней происходит от 
порчи «соков организма», а для лечения широко использовались 
кровопускания, рвотные средства, пряности. В Ведах показана 
связь чумы у людей с болезнями крыс, бешенства -  с укусами 
животных. Практиковалось удаление прокаженных за границы 
поселений и переселение здоровых из чумных очагов. В своде 
законов того времени содержались санитарные предписания, указывающие на необходимость смены белья и одежды, ухода за 
кожей и зубами, рекомендовалась растительная пища, запрещались излишества в еде.

В Древней Греции для борьбы с инфекционными заболеваниями прибегали к дезинфекции, а трупы умерших сжигали, 
осуществлялся контроль качества пищевых продуктов, существовал надзор за удалением фекальных масс и бытовых отходов.

Гиппократ II Великий с острова Кос будучи представителем подлинно народной медицины (на протяжении 18-ти поколений весь род Гиппократа занимался медициной), переросшей в 
профессиональную (Косская школа) попытался объяснить возникновение заболеваний с практической, а не сверхъестественной 
точки зрения. В его эссе «О воздухе, воде и местности», и в фун11

даментальных грудах «О природе человека», «О здоровом образе 
жизни», «семь книг об эпидемиях» рассматриваются вопросы 
воздействия внешней среды на организм. Гиппократ предположил, что факторы окружающей среды и так называемые «факторы хозяина», например, поведение человека, могут влиять на развитие заболевания, он первым писал и о вреде пыли, образующейся при добыче руд. Со времен Гиппократа словом «эпидемия» стали обозначать массовые заболевания людей.

И хотя в древние века эпидемии преимущественно возникали в результате распространения заразных заболеваний представление о том, что представляет собой «зараза» и как она проникает в организм, были различными. Например, выдвинутая 
Гиппократом теория возникновения болезней, не связанных с 
плохой диетой, предполагала наличие неких веществ -  «миаз- 
мов» находящихся в воздухе или в почве, в частности болотистых 
мест, проникновение которых в организм человека вызывает 
«смешение соков организма» и вызывает болезнь, а массовое 
вдыхание миазмов большим количеством людей приводит к возникновению массовой заболеваемости. При этом упоминание о 
болотистой местности, скорее всего, свидетельствует о наблюдениях в очагах малярии, когда сам больной не представлял непосредственной угрозы для окружающих.

Иной точки зрения придерживался Аристотель, более известный как философ и естествоиспытатель, основавший в 
335 году до н.э. в Афинах свою философскую школу, тем самым, 
оказав огромное влияние на все последующее развитие научной 
мысли. Он первым начал рассматривать зависимость влияния физических и химических факторов среды на материнский организм 
с возникновением уродств у детей, а причиной возникновения 
эпидемий Аристотель считал распространение среди людей живого болезнетворного агента.

В Древнем Риме учение Аристотеля получило дальнейшее 
распространение, когда Марк Тернеций Варон (116-27 гг. до н.э.) 
исходя из очевидной «заразности» оспы, чумы и других распространенных в то время заболеваний, вместо «болезнетворного 
агента» ввел термин «Contagium vivum», что в принципе предопределило дальнейшее развитие эпидемиологии как науки о контагиозных (заразных) болезнях.

12

В тоже время теория «миазмов» получила дальнейшее развитие в учении о «пневме» сначала среди врачей александрийской школы (Эрасистрат и Герофил), а затем в Риме (пневматическая школа Атеная). Что, в свою очередь, оказало влияние на 
формирование идеалистического мировоззрения Клавдия Галена 
(131 г. н.э., -  умер в начале III в., между 200-210 гг.), которым 
было написано около 200 трудов по медицине.

Следует отметить, что в Риме запрещалось захоронение 
умерших в черте города, в законодательном порядке регламентировались уборка улиц и торговых рядов, очистка систем водоснабжения и водоотведения, указывалось на то, что «чад от серебряных копей вреден всем животным, особенно собаке», а в 
связи с частыми случаями отравлений была введена должность 
раба проверяющего (пробующего) пищу.

На территории Средней Азии наиболее значимой была деятельность врача и философа Абу Али Хусейн ибн-Абдаллах ибн- 
Али ибн-Сина, известного в Европе как Авиценна. Объединив все 
достижения медицины древней Греции и Рима, Индии и Китая, 
Ирана и Средней Азии, Сирии и арабского Востока на основании 
собственных наблюдений, экспериментов и врачебного (клинического) опыта Авиценна создал «Канон врачебной науки» в 5 томах. Этот энциклопедический труд, многократно переводился на 
европейские языки, около 40 раз переиздавался на латыни и более 500 лет служил обязательным руководством по медицине для 
европейских университетов и медицинских школ арабского Востока. Следует отметить что, до Авиценны ни кто не призывал к 
широкому использованию экспериментальных методов в медицине и не только на животных, но и на здоровых людях. Однако, 
что касается эпидемий, то Авиценна придерживался мнения Гиппократа, употребляя вместо «миазмов» термин «дурные пары», 
хоть и указывал на то, что перед «мором» можно наблюдать необычно большие скопления насекомых («рождающихся из гнили»), лягушек и мышей.

Несмотря на определенные успехи, достигнутые медицинской наукой в античные времена, применявшиеся в прошлом 
профилактические мероприятия не могли исключить массового 
распространение инфекционных болезней. Из сохранившихся до 
наших дней сведений крупнейшими эпидемиями принято считать 
следующие:

13

Фукидидова чума (430-425 гг. до н.э.) завезенная мореплавателями в Грецию из Малой Азии и судя по клиническому описанию, составленному Фукидидом, носила смешанный характер 
(вероятно, одновременно распространялись сыпной и брюшной 
тиф). Три волны эпидемии привели к более тяжелым социальноэкономическим последствиям, чем Пелопоннесская война, на фоне которой они возникли.

Антонинова «моровая язва» (166-181 гг.), получившая название от царского дома Антонинов, к которому принадлежал 
правивший тогда император Марк Аврелий. В период этой эпидемии с войсками, возвращавшимися из Сирии в Рим, вероятно, 
проникли натуральная оспа, брюшной тиф и дизентерия.

Юстинианова чума (531-580 гг.), названая по имени императора Юстиниана, и по числу жертв и по охвату территории носила катастрофический характер, так как, начавшись в Египте, 
распространилась во все известные тогда страны.

В эпоху феодализма основы личной и общественной профилактики заболеваний, зародившиеся в древнем мире, были утрачены. Основной причиной этому была канонизация Христианской церковью учения Галена согласно которого все процессы, 
протекающие в организме совершаются под действием особых 
нематериальных «сил» пульсации образующихся из «пневмы» 
(тончайшего и легчайшего вещества, своеобразной переходной 
ступени от духовного к материальному) которая проникает в организм при дыхании и дифференцируется в нем натри различных 
субстрата: «жизненную пневму», с локализацией в сердце -  
греющую тело, «психическую пневму», находящуюся в мозге и 
«физическую пневму», локализующуюся в печени -  кровь, разносящуюся по телу и там поглощающуюся.

В Европе после краха Западной Римской империи с одичанием нравов и общим упадком наук и искусств, прекратилась и 
дохристианская традиция познания мира вообще и здоровья человека в частности. Труды ученых заменили сочинения духовных 
мыслителей христианской эпохи, а длительное поклонение трудам великих врачей (Гиппократа, Галена и Авиценны) привело к 
застою научной мысли и игнорированию практики. Болезни 
вновь, как и во времена Пифагора, Эмпедокла и Платона, стали 
восприниматься «божьей карой», а позднее (с начала XI века) к

14