CC BY
20
S.Yu.Vodyanitskaya, E.A.Moskvitina, N.L.Pichurina, A.V.Zabashta, I.V. Orekhov, B.N.Mishan’kin, S.O.Vodopyanov, I.Yu.Suchkov
Crimean Hemorrhagic Fever: Ecologic and Epizootic Role of the Corvidae Family
Rostov Anti-Plague Research Institute
The role of birds in the circulation of the virus of Congo-Crimean hemorrhagic fever (CCHF) is described in the paper. Investigation of 758 samples of birds revealed the virus CCHF antigen to be present in 19 (2.51 % ± 0.57)
rooks’ samples. Corvidae were shown to be a full-fledged co-member of the Crimean hemorrhagic fever (CHL) natural foci in the territory of Rostov Region. Epidemiologic significance of this bird family consists in dissemination of the CCHL virus, expansion of the existing natural CHL foci, and thereby supporting the formation of new ones. Ecologic and epizootiologic role of Corvidae should be taken into consideration while conducting epidemiologic surveillance in HCL natural foci.
Key words: Crimean hemorrhagic fever, CCHF virus, Corvidae family, rook, antigen, natural focus.
Поступила 09.10.07.
УДК 61+57:331.821
И.Н.Ежов1, Ю.И.Яшечкин1, М.Н.ЛЯПИН1, И.Г.Дроздов2
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОЦЕНКИ ОПАСНОСТИ РАБОТ НА ОБЪЕКТАХ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ
гФГУЗ «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб», Саратов; 2ФГУЗ «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор», Кольцово
В рамках аналитического исследования представлены современные подходы, разработка которых важна для рационального управления безопасностью на объектах медико-биологического профиля. Анализируются особенности формирования и пути объективизации способов оценки биоопасности. Обсуждается место и роль биобезопасности как научного направления в связи с вопросами перспективности практического использования элементов «теории рисков» для подготовки управляющих решений на основе комплексных аргументированных оценок. Формулируется архитектура системы моделирования и оценки потенциальной опасности работ с патогенными биологическими агентами.
Ключевые слова: безопасность, биобезопасность, риск, патогенные биологические агенты, объекты медикобиологического профиля.
Формирование концептуальной основы устойчивого развития системы человек - общество - природа сегодня требует научного обоснования реальных путей комплексного решения вопросов безопасности [20, 25, 29, 35]. Понятие безопасность (Б) пора не только по новому осмыслить, но и придать ему то созидательное значение, которое способно внести качественно улучшающие изменения во все области нашей жизни, то есть вывести безопасность на уровень универсальной научной категории, отражающей прогрессивные тенденции развития современного общества.
Рассматривая биологическую безопасность (ББ) как важное направление молодой науки - безопасность жизнедеятельности и как составную часть активно формирующихся современных доктрин в области охраны здоровья, жизни и эпидемического благополучия населения, следует констатировать, что в данной и смежных областях знаний назрела необходимость перехода к более универсальным методологическим подходам, позволяющим формировать аналитическую понятийную и методическую базы на комплексной научной основе, с максимальным использованием возможностей и достижений смежных дисциплин.
Несмотря на существование подходов, позволяющих оценивать эффективность решений в чисто технических областях безопасности [3-6, 9], в арсенале биобезопасности пока отсутствуют достаточно надежные и универсальные способы комплексной
оценки опасности и риска, прогнозирования и моделирования чрезвычайных происшествий и ситуаций (ЧП и ЧС) [7], а также стандартизированный с другими видами безопасности понятийный аппарат.
Из перечисленного, наиболее неотложной и актуальной сегодня выглядит необходимость совершенствования и объективизации методов оценки биогенных опасностей, что следует рассматривать в качестве базовой научно-практической задачи биобезопасности, в рамках которой особое место должны занимать вопросы определения потенциальной опасности работ, связанных с патогенными биологическими агентами (ПБА). В данной области пока не разработан специальный аппарат индексации и шкалирования факторов опасности и критерии их сравнения, а также система, позволяющая моделировать условия деятельности с ПБА и объективно оценивать степень их потенциальной опасности.
Ранее нами было показано, что существующую проблему следует решать с позиций теории общей рискологии и современной методологии безопасности [7].
Целью настоящей работы была разработка системы моделирования и оценки потенциальной опасности работ с ПБА на объектах медико-биологического профиля по результатам аналитического исследования в области теории рискологии.
Задачи исследования предусматривали: определение степени применимости различных аналитических и оценочных методов общей рискологии в
области биобезопасности; выбор «метода» и создание с его помощью базовой модели, принципиально пригодной для анализа и последующей оценки биогенных опасностей; разработку архитектуры и управляющих алгоритмов компьютерной системы моделирования потенциальной опасности.
Принятый еще в 1997 г. закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [10] предусматривает, что предприятие (учреждение) - источник повышенной опасности обязано обеспечить меры по защите населения и окружающей среды от опасных воздействий. Однако в вышеупомянутом документе вопросам рационализации обеспечения биологической безопасности вообще не отведено самостоятельного значения. Положительную динамику в процесс формирования системы управления ББ способен внести вступивший в силу в июле 2003 г. федеральный закон «О техническом регулировании», в котором впервые законодательно закреплена необходимость комплексной разработки и регламентирования требований, обеспечивающих наряду с различными видами Б и биологическую безопасность [11]. В соответствии с данным документом понятие безопасность рассматривается как состояние при котором отсутствует недопустимый риск, связанный с причинением вреда, а риск рассматривается как вероятность причинения вреда. Из этого следует, что риск должен выступать ведущим критерием оценки опасности, а управление риском - центральным звеном системы обеспечения безопасности (в том числе и ББ). Вместе с тем, несмотря на активную разработку общетеоретических аспектов рискологии [4, 17], в методическом арсенале биобезопасности до сих пор отсутствуют способы моделирования и комплексной оценки потенциальной опасности работ с ПБА, имеющие реальное прикладное значение.
Значительных улучшений в существующее положение не внесено и Требованиями по предупреждению ЧС на потенциально опасных объектах и объектах жизнеобеспечения, утвержденных приказом министра по делам ГО и ЧС № 115 от 28.02.03 г. В данном документе лишь декларируется, что к потенциально опасным следует относить объекты, на которых используются, производятся, перерабатываются, хранятся и транспортируются опасные биологические вещества, а также дана чрезвычайно общая классификация степени опасности объектов в зависимости от масштабов возможных ЧС. Очевидно, что этой декларации недостаточно для достоверной оценки объектов медико-биологического профиля, т.к. сегодня достаточно сложно определять вероятность и прогнозировать последствия биологических аварий. Это связано с тем, что биологические аварии имеют ряд особенностей, которые необходимо отдельно квалифицировать и учитывать на этапах оценки риска возникновения и прогноза последствий негативных событий такого рода. Главными особенностями являются способности микроорганизмов к
самовоспроизводству и реализации эволюционно выработанного механизма передачи возбудителя инфекции.
Изложенное предопределило необходимость исследования возможности использования современных рискологических разработок для целей биобезопасности.
Известно, что абсолютной надежностью и безопасностью могут обладать только системы (технологии), полностью лишенные энергетического потенциала, а также активных биологических или других компонентов. Это идеальное и практически недостижимое состояние, поэтому во всех видах деятельности риск происшествий и аварий не может быть равен нулю. В этом суть концепции ненулевого риска, согласно которой следует стремиться к снижению риска до бесконечно малых величин за счет наращивания ступеней защиты, повышения надежности, эффективного контроля и своевременного выполнения регламентных работ [9, 17, 32].
По мнению специалистов, для оценки потенциальной опасности различных технологий необходимо комплексно рассматривать и анализировать структурные элементы многоуровневой системы человек - машина - окружающая среда (ЧМС) [1, 22-24]. Это в самом общем виде справедливо и с позиций ББ, однако для моделирования биоопасности рассматриваемую систему в каждом конкретном случае следует уточнять, максимально учитывая особенности биомедицинской деятельности с ПБА.
Взаимодействие компонентов, входящих в систему ЧМС, может быть штатным и не штатным. Не штатное выражается в виде инцидентов или происшествий - нежелательных, незапланированных, непреднамеренных событий, нарушающих обычный ход вещей и происходящих в относительно короткий отрезок времени [24]. Отсюда, понятия авария, ЧС, катастрофа следует рассматривать как варианты развития предшествующих им инцидентов и происшествий по неблагоприятному сценарию. В ББ авария трактуется как не штатная ситуация, при которой создается реальная или потенциальная возможность выделения ПБА в воздух производственной зоны, среду обитания и заражения человека, а биологическая опасность как потенциальная опасность неблагоприятного воздействия ПБА на человека и среду обитания [26]. Изложенное наглядно иллюстрирует особенность трактовки базовых понятий Б с позиций ББ и дает основание расценивать моделирование и оценку потенциальной опасности как обязательный этап анализа биомедицинской деятельности с использованием ПБА. Причем особое место при исследовании потенциальной опасности принадлежит моделированию явлений и процессов, связанных с возникновением происшествий. Это обусловлено неприемлемостью по этическим и экономическим соображениям экспериментального изучения тех аспектов, которые касаются жизни, здоровья людей и загрязнения окружающей среды. В данных усло-
виях только путем моделирования можно заблаговременно пополнить представления о причинах и закономерностях возникновения, стратегии и тактике предупреждения происшествий, компенсировать дефицит статистических данных (что особенно актуально для ББ).
Анализируя современные рискологические подходы к моделированию и оценке опасности, следует выделять:
Методы качественной оценки - предварительного анализа опасностей, позволяющие проводить поиск причин ЧС, ЧП и аварий [3, 5]. Это инструмент чисто описательный, он трудоемок, требует наличия специальной статистики, не предусматривает формализацию данных. В биобезопасности его использование возможно только после глубокой целевой переработки, которая не выполнима из-за отсутствия в нашем распоряжении специальных статистических данных. Следует отметить, что проблема информационного обеспечения сегодня имеет общий характер. Специалисты в различных областях безопасности сходятся во мнении, что специализированную интегративную базу данных по указанным направлениям в России создать затруднительно из-за закрытости широкой информации по большинству интересующих вопросов, за редким исключением (например, радиационная безопасность) [3, 17]. Это создает определенные трудности в использовании современных способов оценки и упреждающего управления опасностью и риском, затрудняет возможность опираться на аналогичные разработки в смежных областях Б.
Методы прямой количественной оценки, позволяющие определять вероятность возникновения событий, а также оценивать риск и ущерб с экономической точки зрения в системе затраты - выгода [3, 9, 17]. Точность этих методов при оценке опасности биомедицинских технологий нельзя считать приемлемой, так как, учитывая фактор многопричин-ности, сегодня вероятность биологических аварий невозможно достоверно рассчитать без предварительного проведения анализа причинно-следственной связи событий. Для этого используют методы граф состояний (т.н. деревья событий, причин, отказов, последствий, разработанные на основе «теории древесных графов») - логико-вероятностный подход, способный наглядно представить всю совокупность событий и их сочетаний, имеющих возможность вызвать тот или иной исход. Данный прием позволяет моделировать любые (в том числе потенциально опасные) технологии и ситуации, сочетая в себе элементы формализации данных и «теории надежности» [6, 17, 18, 24, 28]. Разработка таким способом алгоритмов оценки опасности и риска в лабораториях, ведущих работы с ПБА, перспективна, однако на сегодня крайне затруднена из-за отсутствия базовых вероятностных характеристик надежности различных биомедицинских методических приемов и технологических линий.
Методы индексирования - качественно-количественный подход, который используют для определения потенциальной опасности, если требуется оценить риск интегрально, не вдаваясь в мелкие детали процессов. Его основная идея - оценить некоторым числовым значением (индексом) степень опасности рассматриваемой системы [22, 23, 33]. Эти методы применимы для целей биобезопасности, однако требуют предварительной разработки специального аппарата индексации и шкалирования.
Следует констатировать, что изложенная в обзоре теоретическая база еще не нашла должного воплощения в области биобезопасности. Это, в первую очередь, определяется биологической составляющей опасностей, коренным образом отличающей ББ от других отраслей безопасности жизнедеятельности человека. Поэтому попытка оценивать сложные дискретные биологические системы с чисто технических позиций неминуемо вызывает дополнительные неопределенности и связанное с ними снижение достоверности получаемых результатов, а прямой перенос ранее разработанных алгоритмов оценки опасности и риска из других областей на биологические объекты сегодня выглядит малоэффективным.
Вместе с тем из результатов анализа очевидно, что биомедицинские технологии поддаются формализации, т.е. описанию системами уравнений, логическими и математическими моделями, позволяющими получать качественно-количественные характеристики степени их потенциальной опасности. Это позволило провести выбор оптимальных методических подходов к проектированию системы моделирования и оценки биологической опасности.
Для определения степени опасности работ с ПБА использовали методологические принципы построения интеллектуальных имитационных моделей сложных дискретных систем [14, 19], энтропийную концепцию о природе происшествий [15, 31], которые рассматривали с позиций системного анализа [8, 12, 21, 27] и технического регулирования [11].
Исходя из данных принципов, построена типовая модель технологического процесса, учитывающая характер и особенности деятельности, условия хранения и использования опасных компонентов. Так как реализация большинства способов оценки опасности и риска в рамках биобезопасности на сегодня затруднена из-за недостатка фактического материала, пригодного для прямого статистического анализа и математического моделирования, нами был применен подход индексирования.
В качестве прототипа взят проверенный в практике обеспечения пожаро-взрывобезопасности метод вычисления индекса Дао (Dow Fire and Explosion Index) [33]. Используя его в качестве прототипа, нами разработан способ вычисления интегративного показателя биологической опасности (ИПБО), отличительной особенностью которого является система индексирования технологических и биологических характеристик.
Определение индексов потенциальной опасности базовых характеристик процесса построено на ранжировании их по степени важности в соответствии с предпочтениями эксперта путем решения многокритериальной задачи оценки и проверки на согласованность.
Числовое значение ИПБО формируется как произведение двух интегральных показателей: материального (М) и узлового (Р - ИПБО = М • F.
В качестве материального выступает индексированный показатель потенциальной опасности микроорганизма, с которым проводится работа. Он вычисляется исходя из оценки ПБА по нескольким ранжированным по значимости критериям, таким как летальность, заражающая доза, контагиозность и другим. Кроме этого, величина его зависит от шкалированного показателя, отражающего усредненную количественную характеристику ПБА, находящегося в рассматриваемой системе, с которым возможен контакт оператора на каждом из основных технологических этапов работы.
М = V • п,
где: V - индексированное количество ПБА; п -индекс потенциальной опасности ПБА.
Узловой показатель (Р) отражает потенцирующую опасность условий и характера работы и качеств работника. Он состоит из двух групповых факторов: общих опасностей - различные характеристики рабочей зоны и специфических опасностей - характеристики технологического процесса, исполнителя, манипуляций, методов.
F = А • Я
где: А1 - фактор общих опасностей; А2 - фактор специфических опасностей.
Особенность применения метода индексной оценки в сфере ББ состоит в том, что используемые показатели не имеют параметрических значений, и их оценка основывается на мнении эксперта о степени превосходства одного параметра над другим. Таким образом, ключевым моментом применения данного метода оценки является разработка алгоритма индексирования показателей и оценочных критериев. За основу была взята методология определения уровня важности критериев при решении многокритериальных задач в теории принятия решений [19].
В основе метода лежит следующее положение. Переход от вербальных сравнений критериев лица, принимающего решения (эксперта), к числам должен происходить на основе некоторых предположений о поведении человека при сравнительных измерениях. Известный в психофизике закон Вебера-Фехнера [30, 34] утверждает, что субъективное расстояние между двумя стимулами пропорционально величине стимула. Таким образом,
С. = (1+к) С, = (1+к)}С . ,
. 4 ' ]-1 4 ' тгп ’
где: С , С Стп- субъективные восприятия, к -постоянная.
Отсюда мы имеем шкалу с геометрической прогрессией, где фактор прогрессии равен (1+к).
Итак, индексирование, основанное на данной предпосылке, включает в себя следующие этапы: первичное измерение и сравнение критериев и показателей с помощью словесной шкалы по степени превосходства, перевод результатов в количественный вид с помощью геометрической шкалы.
Исходя из этого, оценочные критерии и показатели индексируют, а все множество возможных значений ИПБО по геометрической шкале разделяют на пять основных степеней опасности. Такая шкала позволяет каждому конкретному объекту (процессу, методу) присваивать степень потенциальной опасности с определенным уровнем достоверности и правдоподобия. В дальнейшем, по мере накопления фактического материала, шкалу предполагается модернизировать в сторону соотнесения показателей ИПБО с вероятностными реперными величинами риска возникновения инцидента, происшествия, аварии.
Алгоритм моделирования биологической опасности реализован в компьютерной программе. Архитектура программы предусматривает наличие пользовательского и экспертного блоков, а также интегрированных с ними базой данных и банком знаний. Это придает программе широкие возможности моделирования в различных системах индексации, что позволяет увеличивать ее прикладные функции и оптимизировать точность оценок в процессе использования и накопления фактических данных.
Программа спроектирована по принципу многооконного интерфейса - MDI (multiple document interface), что позволяет неограниченно развивать ее в будущем, интегрируя дополнительные алгоритмы анализа, оценки и прогнозирования опасности, риска и ущерба.
В первичном варианте проектирования в компьютерной программе предполагается реализовать возможности, позволяющие выполнять виртуальное моделирование, имитирующее условия проведения разнообразных манипуляций с ПБА; оценивать потенциальную опасность различных методических приемов работы с разными видами и количествами ПБА; сравнивать рабочие места, помещения, лабораторные блоки и другие объекты по интегративному показателю биологической опасности; подбирать оптимальные варианты обеспечения работ, направленные на снижение уровня их опасности; обеспечивать поддержку управляющих решений; накапливать, хранить и анализировать информацию в развернутом и формализованном виде; отображать результаты тестирования в графической форме.
Таким образом, биомедицинские технологии, как и другие физические процессы, поддаются формализации, но надежность оценок зависит от полноты, точности и квалифицированной интерпретации сведений.
Методологию ББ на потенциально опасных объектах необходимо формировать с позиций технического регулирования [11], что предусматривает декларирование безопасности потенциально опасных
биологических объектов, а также разработку общих и частных регламентов проведения потенциально опасной деятельности на основе рискологических подходов.
Дальнейшее совершенствование методов моделирования и оценки риска в области биобезопасности актуально и необходимо. Это даст возможность комплексно оценивать опасности различного происхождения в сочетании с биогенными и повысить стандартность оценок и надежность прогнозов.
Практическое использование спроектированной системы в рамках ББ, по мере накопления фактического материала (в этом состоит следующий этап нашей работы), будет способствовать повышению эффективности использования нормативной базы биобезопасности и облегчит лицам, принимающим решения, выбор оптимальных и экономически обоснованных вариантов управления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Базовский И. Надежность. Теория и практика. М.: Мир;
1965.
2. Белов П.Г. Теоретические основы системной инженерии безопасности. М.: ГНТП Безопасность, МИБ СТС; 1996.
3. Белов С.В, редактор. Безопасность жизнедеятельности М.: Высшая школа; 2001.
4. Буянов В.П., Кирсанов К.А., Михайлов Л.А. Управление рисками (рискология). М.: Экзамен; 2002.
5. Воробьев Ю.Л. Основные направления государственной стратегии снижения рисков и смягчения последствий ЧС в Российской Федерации на период до 2010 года. Пробл. безопасности при ЧС. М.: ВИНИТИ; 1997:4.
6. Герцбах И.Б., Кордонский Х.Б. Модели отказов. М.: Советское радио; 1966.
7. Ежов О.Н., Ежов И.Н. Науч. пробл. нац. безопасности России: Межвуз. сб. Саратов: Юл; 2003. С. 184-191.
8. Емельянов В.В., Ясиновский С.И. Введение в интеллектуальное моделирование сложных дискретных систем и процессов. Язык РДО. М.: АНВИК; 1998.
9. ЗабегаевА.В. Безопасность жизнедеятельности. М.: Изд-во АСВ; 2001.
10. Закон Российской Федерации «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 N 116-ФЗ.
11. Закон Российской Федерации «О техническом регулировании» от 27.12.02 N 184-ФЗ.
12. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. М.: Радио и связь; 1990.
13. Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию, утв. Указом Президента Российской Федерации от 1 апреля 1996 г. № 440.
14. Коптюг В.А. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро). Инф. обзор. Новосибирск; 1992.
15. КотикМ.А., ЕмельяновА.М. Природа ошибок человека-оператора. М.: Транспорт; 1993.
16. Котляревский В.А., Забегаев А.В, редакторы. Аварии и катастрофы: Предупреждение и ликвидация последствий. Книга 4. М.: АСВ; 1998.
17. Котляревский В.А., Забегаев А.В., редакторы. Аварии и катастрофы: Предупреждение и ликвидация последствий. Книга 5. М.: АСВ; 2001.
18. Кочетков К.Е., Котляревский В.А., Забегаев А.В., редакторы. Аварии и катастрофы: Предупреждение и ликвидация последствий. Книга 2. М.: АСВ; 1996.
19. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений. М.: Логос; 2002. С. 122-124.
20. Лось В.А., Урсул А.Д. Устойчивое развитие: Уч. пособ. М.: Изд-во Агар; 2000.
21. Методические рекомендации по разработке целевых научно-технических программ. М.: ОНТИТЭИ Микробиопром; 1982.
22. Методические рекомендации по идентификации опасных производственных объектов. РД 03-260-99. М.: ПИО ОБТ; 2001.
23. Методические указания по проведению анализа риска на опасных производственных объектах. РД 08-120-96. М.: ИИО ОБТ; 2001.
24. Переездчиков И.В., Крышевич О.В. Надежность технических систем и техногенный риск. Ч. 1: Управление ^ риском системы человек - машина - среда. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана; 1998.
25. Программа действий. Повестка дня на XXI в. и другие документы конференции в Рио-де-Жанейро. Женева; 1993.
26. СП 1.3.1285-03. Безопасность работы с микроорганизмами I-II групп патогенности (опасности). Санитарно-эпидемиологические правила. Бюл. норм. и метод. док. Госсанэпиднадзора. 2003; 13(3):45-144.
27. Славин М.Б. Практика системного моделирования в медицине. М.: Медицина; 2002.
28. Справочник по надежности. М.: Мир; 1970. Т. 1-3.
29. Урсул А.Д. Переход России к устойчивому развитию. Ноосферная стратегия. М.: Ноосфера; 1998.
30. Фресс П., Пиаже Ж. Экспериментальная психология. М.: Прогресс; 1966. Вып. 1-2.
31. Хенли Э. Дж., Кумамото Х. Надежность технических систем и оценка риска. М.: Машиностроение; 1984.
32.Хоружая Т.А. Оценка экологической опасности. М.: Книга сервис; 2002.
33.Хохлов Н.В. Управление риском. М.: ЮНИТИ-ДАНА;
2001.
34. ЯрошевскийМ.Г. История психологи. М.: Мысль; 1966. С. 282-284.
35. Kulmann A. Introduction to safety science. New-York;
1986.
I.N.Yezhov, Yu.I.Yashechkin, M.N.Lyapin, I.G.Drozdov
Development a System for Modeling and Assessing the Hazard of the Works in Medical and Biological Facilities
Russian Anti-Plague Research Institute “Microbe", Saratov;
State Center of Virusology and Biotechnology Researches “Vector", Koltsovo
Within the frames of an analytical review, modern approaches are described whose development is considered to be very important in order to rationally operate secure working procedures at the facilities of medical and biological profile. Peculiarities of formulating the methods to assess biological hazards are analyzed together with the ways of their objectivization. The place and the role of biological safety as a scientific trend are discussed in relation with the problem of availability of practical application of the “risk theory” elements with the aim of making governing decisions based on complex, well established estimations. The architecture of the system of modeling and estimation of potential danger associated with handling pathogenic biological agents is enunciated.
Key words: safety, biosafety, risk, pathogenic biological objects, medical and biological facilities.
Поступила 26.10.07.
