Ocena ryzyka zdrowotnego związanego z narażeniem na

Ocenaryzykazdrowotnegozwiązanegoznarażeniemnasubstancje
chemiczne
Ocenaryzykazdrowotnegownastępstwienarażenianasubstancjęchemicznąjest
procesemskładającymsięzczterechetapów:
1.
Identyfikacja zagrożeń to procedura uzyskiwania informacji o możliwości
wywoływania szkodliwych efektów zdrowotnych przez badaną substancję chemiczną lub
czynnik fizyczny. Informację uzyskuje się na podstawie badań właściwości
fizykochemicznych substancji, dróg wchłaniania, rodzaju ekspozycji i danych o meta‐
bolizmie substancji w organizmie. Weryfikacja przypuszczenia o szkodliwości danej
substancji dla zdrowia człowieka odbywa się za pomocą badań eksperymentalnych na
zwierzętachlubopierasięnabadaniachepidemiologicznych.
2.
Oszacowanie narażenia. Narażenie jest to bezpośredni kontakt czynnika
szkodliwego z organizmem ludzkim. Ocena narażenia obejmuje określenie wielkości,
częstości,czasutrwania,intensywnościorazmiejsca(szlak)idroginarażenia.Abymówić
o narażeniu konieczne są: źródło skażenia, droga narażenia (inhalacyjna, pokarmowa,
przezskórna),wrażliwyosobnik(populacja).Podstawąocenynarażeniajestokreślenie
dawki pobrania, czyli ilości substancji szkodliwej, z którą styka się organizm na danej
drodzenarażeniawciągudobywprzeliczeniuna1kgmasyciała:
D(CDI)=C
∙
,
gdzie:
D ‐ dawka pobrana substancji, D = CDI (ChronicDailyIntake) oszacowana wielkość dziennego
pobraniawwarunkachprzewlekłegonarażenia[mg/(kgm.c...d)];
C ‐ stężenie substancji chemicznej w danym medium środowiskowym [mg/m3 powietrza,
mg/dm3wody,mg/.kggleby];
WK ‐ wielkość kontaktu z danym medium środowiskowym w jednostce czasu [dm3 wody/d,
mggleby/d,m3powietrza/d];
CN‐częstotliwośćnarażenia,np.codziennie;
DN‐długośćokresunarażenia,np.cależycie;
MC–masaciała[kg](standardowo70kg);
T – okres uśrednienia, za który najczęściej przyjmuje się 70 lat . 365 dni w roku w wypadku
całożyciowegochronicznegonarażenia.
3.
Oszacowanie zależności dawka ‐ odpowiedź, czyli ustalenie ilościowej
zależnościmiędzypoziomemnarażenia(dawką)aprawdopodobieństwemwystąpienia
niepożądanych skutków zdrowotnych (odpowiedź, reakcja organizmu). Krzywe
zależności dawka ‐ odpowiedź pochodzą przede wszystkim z toksykologicznych badań
na zwierzętach i wymagają odpowiednich ekstrapolacji międzygatunkowych oraz
ekstrapolacji z dawek wyższych do niższych. Z praktycznego punktu widzenia w
procesietymistotnejestrozróżnienieczynnikówtoksycznychnasubstancjeodziałaniu
progowymibezprogowym.
1
Substancje o działaniu progowym to takie, których toksyczne działanie
obserwujesiępowyżejpewnegostężenia(progu),poniżejzaśtegoproguniestwierdza
się ich szkodliwości. Próg ten ilościowo opisuje nieobserwowalny efekt szkodliwy
(NOAEL) lub najniższe stężenie wywołujące efekt biologiczny (LOAEL). NOAEL (No
ObservedAdverseEffectLevel)— najwyższypoziomnarażenia(dawka),przyktórym
nie obserwuje się istotnego statystycznie lub biologicznie zwiększenia częstości
szkodliwych efektów w grupie narażonej w stosunku do nienarażonej. Poziom
niewywołujący efektów szkodliwych. LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect Level)
najniższy poziom narażenia (dawka), przy którym stwierdza się występowanie
istotnegostatystycznielubbiologiczniezwiększeniaczęstotliwościszkodliwychefektów
wśród grupy narażonej w stosunku do grupy kontrolnej. Poziom wywołujący
najmniejsze niekorzystne obserwowane zmiany. Na podstawie progu toksyczności
wyznaczasiędawkęreferencyjnąRfD(ReferenceDose).
Substancjeodziałaniubezprogowymmogąwywołaćszkodliweefektyzdrowotne
niezależne od wielkości stężenia, w jakim występują. W wypadku substancji
rakotwórczychprzyjmujesię,żeniemabezpiecznegoprogunarażenia,tzn.przykażdym
narażeniuwystępujepewneprawdopodobieństwowystąpienianowotworu.
4.
Charakterystykaiocenaryzyka
a. Ocena ryzyka w wypadku narażenia na substancje o działaniu progowym
(nierakotwórczym):
Dawka referencyjna (RfD ‐ Reference Dose) [mg/(kg m.c..d)] ‐ jest to oszacowanie
wielkości dziennego narażenia (najczęściej jako dawki pobranej) populacji ludzkiej,
włącznie z grupami nadwrażliwymi, które nie powinno spowodować występowania
zauważalnego ryzyka powstawania szkodliwych efektów zdrowotnych w ciągu całego
życia:
RfD=
∙
,
UF1‐4–współczynnikniepewności(marginesbezpieczeństwa);UF1‐4≤10;
UF1–uwzględniazmiennośćgatunkowąprzyekstrapolacjizezwierzątnaludzi;
UF2–uwzględniazmiennośćosobnicząwewnątrzpopulacjiludzkiej;
UF3 – jest wykorzystywany przy ekstrapolacji danych z badań warunków podprzewlekłych do
warunkówprzewlekłych;
D‐współczynnikmodyfikujący(uwzględniainneniepewności).
Ilorazzagrożenia(HQ–HazardQuotient),któryobliczasięwodniesieniudookreślonej
substancjiiokreślonegoszlakunarażenia,zewzoru:
HQ=
Jeżeli HQ<1, to w danych warunkach brak efektów szkodliwych związanych z
narażeniem na dany czynnik chemiczny (wśród populacji narażonej nie wystąpi
2
zauważalne ryzyko wystąpienia szkodliwych efektów zdrowotnych w ciągu całego
okresu życia). Jeżeli HQ≥1, nie można wykluczyć możliwości wystąpienia określonych
skutkówdziałaniatoksycznegowśródnarażonejpopulacji.
W razie narażenia na liczne substancje z wielu szlaków dokonuje się sumowania
ilorazówzagrożeń,otrzymującwskaźnikzagrożenia.
Wskaźnikzagrożenia(HI–HazardIndex)
HI=HQ1+HQ2+....+HQn
Wdalszejczęściocenyprzyjmujesię,żejeżeliHI≥1,należyoszacowaćwielkośćudziału
poszczególnych substancji w wartości HI, wykonać segregację substancji pod kątem
określonegokierunkudziałaniatoksycznego,np.hepatotoksycznego,neurotoksycznego
itp. I ponownie ocenić możliwość wystąpienia skutków zdrowotnych dla określonych
kierunkówdziałaniatoksycznego.
b. Ocena ryzyka w przypadku narażenia na substancje o działaniu bezprogowym
(rakotwórczym):
Prawdopodobieństworozwojunowotworu(P)przydawce(d)kancerogenu:
P(d)=d.q,
gdzie:
q [kg.d/mg] ‐ współczynnik do przeliczania pochłoniętej dawki substancji rakotwórczej na
skutek zdrowotny (prawdopodobieństwo wystąpienia nowotworu) tzw. współczynnik siły
działania kancerogennego substancji (SF ‐ Slop Factor). Jest on wyznaczany jako nachylenie
krzywejdawka‐odpowiedźwobszarzeniskichdawek.
Siła działania nowotworowego danego związku jest zasadniczym parametrem
charakteryzującym ich właściwości rakotwórcze. Gdy znana jest siła działania
rakotwórczego danej substancji na zwierzę qz to siłę działania rakotwórczego tej
substancjinaczłowiekaobliczasięzewzoru:
qcz=K1.qz,
gdzie:
K1‐staładopasowania;(masaciałaczłowieka/masaciałazwierzęcia);
cz–człowiek;
z‐zwierzę.
c. Ocenaryzykawwypadkunarażenianastanowiskupracy:
Ocenę narażenia zawodowego pracowników przeprowadza się na podstawie
porównania wyników pomiarów stężeń substancji szkodliwych w powietrzu z
wartościami normatywnymi. Polska lista normatywów higienicznych obejmuje
następującekategorienajwyższychdopuszczalnychstężeń:
‐NajwyższeDopuszczalneStężenia(NDS)—wartośćśredniaważonastężenia,którego
3
oddziaływanie na pracownika w ciągu 8‐godzinnego czasu pracy przez okres jego
działalności zawodowej nie spowoduje niepożądanych zmian jego stanu zdrowia oraz
stanuzdrowiajegopotomstwa.
‐ Najwyższe Dopuszczalne Stężenia Chwilowe (NDSCh) — wartość średnia stężenia,
któreniepowinnospowodowaćniepożądanychzmianstanuzdrowiapracownika,jeżeli
występuje w środowisku pracy nie dłużej niż przez 15 min i nie częściej niż 2 razy w
czasiezmianyroboczej,wodstępstwieczasuniekrótszymniż1godz.
‐ Najwyższe Dopuszczalne Stężenia Chwilowe Pułapowe (NDSChP) ‐ wartość stężenia,
która ze względu na zagrożenie zdrowia lub życia nie może być przekroczona w
środowiskupracywżadnymmomencie.
WartościNDSiNDSChwybranychsubstancjichemicznychpodanowtabeli1.
Tabela1.Charakterystykawybranychsubstancjitoksycznych
Nazwasubstancji
arsenijegozwiązki
chromijegozwiązki
fluorijegozwiązki
Wartości
toksyczne
Szkodliwedziałanienaludzi
NDS,NDSCh
[mg/m3]
czynnikrakotw.
składnikipreparatówdo
uszkodzeniaprocesów
(gr.I),
zabezpieczaniadrewnaiskór,
metabolicznychwątroby(żółtaczka)i
NDS:0,01(Asi
przemysłfarmaceutyczny,szklarski,
nerek,zaburzeniaukładukrążenia,
jegozwiązkinie‐
elektroniczny,produkcjapigmentów, niedokrwistość,zmianyskórne,
organicznew
stopów,hutnictwomiedzi,wodapitna nowotworypłuciskóry,działanie
przeliczeniuna
iżywność
teratogenne
As)
Cr6+czynnik
uszkodzeniaukładuoddechowego
rakotw.(gr.I),
produkcjadwuchromianóww
(owrzodzeniaiperforacjaprzegrody NDS:0,5(Cr3+ijego
przemyślechemicznym,produkcjastali nosowej),pokarmowego,zmiany
związki),
nierdzewnej,stopówtrudnotopliwych, skórne,działaniemutagenne,
NDS:0,1(Cr6+i
galwanotechnika
embriotoksyczne,teratogenne,
jegozwiązki),
nowotwórpłuc
NDSCh:0,3
(chromiany)
składnikipreparatówdoimpregnacji fluorozaukładukostnegoizębów
NDS:1,NDSCh:3
drewna,przemysłszklarski,emalierski, (patologiczneformowaniekości),
(wprzeliczeniu
ceramiczny,produkcjastali,aluminium, zaburzeniawobrębieukładu
naHF)
wodapitna,żywność
oddechowego
Źródłonarażeniazawodowegoi
środowiskowego
niedotlenienieorganizmu,porażenie
układuoddechowego,zaburzenia
NDSP:5(w
czynnościserca,zmiany
przeliczeniuna
zwyrodnieniowewcentralnym
CN)
układzienerwowym,prawdopodobne
działaniemutagenneiteratogenne
cyjanowodór(kwas
pruski)
przemysłmetalurgiczny,fotograficzny,
elektrochemiczny,tworzyw
sztucznych,nawozowy,farmaceutyczny,
włókienniczy,chemiczny,spożywczy,
produkcjapestycydówibarwników
tlenekwęgla
niedotlenienieorganizmu,
uszkodzeniaukładunerwowego,
NDS:30,
silnikispalinowe,piece,palenietytoniu
obniżeniezdolnościdowykonywania NDSCh:180
zadańwymagającychkoncentracji
alkoholmetylowy
produkcjaaldehydumrówkowego,
chlorkumetylu,rozpuszczalników,
zaburzeniawidzenia,ślepota,kwasica
NDS:100,
stosowaniemetanolujakozamiennika metaboliczna,śpiączka,śmierć,
NDSCh:300
alkoholuetylowegowartykułach
działanietoksycznenapłód
gospodarstwadomowego
alkoholetylowy
napojealkoholowe
działaniedepresyjne,martwica
wątroby,kwasica,upośledzenie
widzenia,utrataprzytomnościi
niedotlenieorganizmu
NDS:1900
4
aceton
n‐heksan
stosowanieacetonujako
rozpuszczalnikadofarb,lakierów,do
wyrobufilmów,sztucznejskóryi
jedwabiu,cementóworganicznych,
przemysłchemiczny,gumowy,
farmaceutyczny
stosowanien‐heksanujako
rozpuszczalnikaorganicznegodo
klejów,farb,lakierów,rozcieńczalnika,
środkaczyszczącego,przemysł
gumowy,obuwniczy,spożywczy,
chemiczny,farmaceutyczny,
kosmetyczny
działanienarkotycznenacentralny
układnerwowy,podrażnieniebłon
śluzowychjamynosowo‐gardłowej,
oczu,nieżytygórnychdróg
oddechowych,niedokrwistość,
uszkodzeniewątroby,nerek
NDS:600,
NDSCh:1800
działanienarkotyczne,uszkodzenie
wzroku,działanietoksycznenapłód
NDS:72
zaburzeniawidzenia,bóleizawroty
głowy,podrażnieniaskóry
powodującejejzłuszczanieipękanie,
niedokrwistość,białaczka,działanie
narkotyczne,niewydolność
oddechowa,utrataprzytomności,
śpiączka
zaburzeniaukładuoddechowego,
krwawieniezdziąsełinosa,działanie
drażniącenaśluzówkioczuinosa,
osłabieniepercepcji,pogorszenie
koordynacjiwzrokowo‐ruchowej,
wydłużenieczasureakcji
benzen
ropanaftowaismoławęglowa,
stosowaniedoekstrakcjitłuszczówi
olejówroślinnych,przemysłgumowy,
chemiczny,farmaceutyczny,farb,
lakierów,tworzywsztucznych
trimetylobenzen
(TMB)
używanieTMBjakoskładnika
rozpuszczalnikóworganicznychdo
farb,lakierów
wielopierścieniowe
węglowodory
aromatyczne(WWA)
Czynnikinaturalne,spalaniepaliw,
produkcjakoksu,obróbkasmoły
węglowej,przemysłstalowy,gumowy,
hutnictwo,aluminium,palnietytoniu,
żywność
fenol
stosowaniefenoludoprodukcji
żywicijakośrodkadezynfekującego
wsanitarnychśrodkach
silnedziałaniedrażniącenaskórę:
czyszczących,preparatymedyczne,
zaczerwienienie,stanyzapalne,
wktórychskładwchodzifenol:
wypryskiimartwicaskóry
maściikropledooczuoraznosa,
płynydopłukaniausti
antyseptyczne
NDS:7,8
substancje
methemoglobino‐
twórcze
produkcjabarwników,leków,
sinica,osłabienie,tachykardia,
tworzywsztucznych,środków
zburzeniaoddechu,bóległowy,
zapachowych,nawozówsztucznych,
śpiączka
dodatkówdożywności
DSB1,5%MetHb,
anilinaNDS:5,
NDSCh:20
dinitrobenzen
NDS:1,NDSCh:3
tlenekazotu(II)
NDS:3,5,NDSCh:
7
tlenekazotu(IV)
NDS:0,7,NDSCh:
1,5
nitrobenzenNDS:
3,NDSCh:10
pirydyna
stosowaniepirydynyjako
rozpuszczalnikadoskażania
etanolu,produkcjaśrodków
antykorozyjnychiimpregnatów
wodoodpornych,przemysł
chemiczny,farmaceutyczny
NDS:5,NDSCh:
30
kwas
acetylosalicylowy
(aspiryna,
polopiryna)
dawka
lekprzeciwbólowy,
śmiertelnadla
zaburzeniaczynnościnerek,sinica,
przeciwzakrzepowy,
człowieka
wymioty,zawrotygłowy,senność
przeciwzapalny,przeciwgorączkowy
(doustnie)25‐35
mg
czynnikrakotw.
(gr.I)
NDS:1,6
NDS:100
NDSCh:170
martwicaskóry,uszkodzenieukładu
Czynnikrakotw.
chłonnego,krwiotwórczego,
(IIgr.)
oddechowego,działaniemutagennei
NDS:0,002
rakotwórcze
podrażnieniebłonśluzowych
górnychdrógoddechowych,oczu,
mdłości,bóległowy,niepokój
bezsenność,zapaści,uszkodzenie
nerek,wątroby
5
pestycydy
fosforoorganiczne
malation,paration,
dichlorofos
środkiochronyroślinwrolnictwie,
szklarniach,gospodarstwach
domowych,tępienieinsektów
pasożytującychnazwierzętach
domowych
obfitepocenie,ślinienie,łzawienie,
osłabienieidrżeniemięśni,
wymioty,biegunka,brakreakcjina
światło,bradykardia,bezsenność,
uczucielęku,trudnośćkoncentracji,
uszkodzeniewątrobyinerek,
porażenieośrodkowegoukładu
nerwowegoiukładuoddechowego
MalationLD50 dla
szczura(p.o.)
1375mg/kg,
ParationLD50dla
szczura(p.o.)3‐
13mg/kg,
DichlorofosLD50
dlaszczura(p.o.)
80mg/kg
Opracowano na podstawie: A. Bajguz, A. Piotrowska: Ćwiczeniaztoksykologiiśrodowiska.Wydawnictwo
Uniwersytetu w Białymstoku, Białystok 2005; M. Jakubowski: Monitoring biologiczny narażenia na
czynnikichemicznewśrodowiskupracy.InstytutMedycynypracyim.prof.dr.J.Nofera,Łódź1997.
Ćwiczenie1.
Podczasćwiczenianależywykonaćnastępująceczynności:
1. Wyjaśnić następujące pojęcia: zagrożenie, narażenie, efekt, odpowiedź, ryzyko,
identyfikacja zagrożeń, szlak, NDS, dawka progowa, substancja o działaniu
bezprogowym.
2. Napodstawiedanychzabranychwtabelach2i3ocenićryzykozdrowotnedlaludziw
miejscowościYwwynikunarażenianazanieczyszczeniachemiczne:
a) substancjaminiekancerogennymi–wwypadkuobuszlakównarażeniapoliczyćilorazy
zagrożenia(HQ)orazwskaźnikzagrożenia(HI);
b) każdąsubstancjąkancerogennąwwypadkukażdegoszlakunarażeniaorazłączniedla
wszystkichszlakówiobliczyćprawdopodobieństwowystąpienianowotworu.
Omówićotrzymanewynik.
Tabela2.Szlakinarażenia,CDIiRfDdlasubstancjiniekancerogennych
Szlaknarażenia
Substancja
OszacowanawielkośćCDI
[mg/(kg.d)]
WartośćRfD[mg/(kg . d)]
Fenol
0,1000
0,6000
1.Spożyciewodypitnej Nitrobezen
0,0001
0,0005
Cyjanki
0,0003
0,002
Fenol
0,0800
0,600
2.Spożyciemięsaryb
Metyloetyloketon(MEK)
0,0050
0,050
Źródło: R. Rolecki, J. Kończalik, T. Dutkiewicz: Wskaźnikitoksykologicznestosowanedoocenyryzykazdrowotnegow
następstwienarażenianasubstancjechemiczne.Cz.I,„Bromat.,Chem.,Toksykol."1994,27(1),s.1‐9.
Tabela3.Szlakinarażenia,CDIiSFdlasubstancjikancerogennych
OszacowanawielkośćCDI
Szlaknarażenia
Substancja
[mg/(kg.d)]
Benzen
0,00025
1.Spożyciewodypitnej
Chlordan
0,00015
2.Spożyciemięsaryb
Chlordan
0,00008
WartośćSF
[kg.d/mg]
0,029
1,300
1,300
Źródło: R. Rolecki, J. Kończalik, T. Dutkiewicz: Wskaźnikitoksykologicznestosowanedoocenyryzykazdrowotnegow
następstwienarażenianasubstancjechemiczne.Cz.I,„Bromat.,Chem.,Toksykol."1994,27(1),s.83‐90.
6
Ćwiczenie2.
1. Wymienić etapy oceny ryzyka zawodowego w następstwie narażenia na substancje
chemiczne.
2. WmiejscowościZludzienarażenisąnadwiesubstancjexiy.Napodstawiedanych
zamieszczonychwtabeli4należywykonaćnastępująceczynności:
a) obliczyćdawkępobraniaCDIwwarunkachprzewlekłegonarażenianasubstancjexi
y;
b) obliczyćilorazyzagrożeń(HQ)każdąsubstancjądlakażdegoszlakunarażenia;
c) obliczyć wskaźniki zagrożenia (HI) dotyczące poszczególnych szlaków i ogólny
wskaźnikzagrożenia;
d) wynikiobliczeńprzedstawićwformietabelarycznej(tab.5);
e) odpowiedziećnapytanie:Któryszlaknarażeniastanowinajwiększezagrożenie,aktóry
najmniejsze?
Tabela4.Stężeniasubstancjixiywposzczególnychnośnikachzanieczyszczenia
Nośnikzanieczyszczenia
Substancjax
Substancjay
Dodatkowedane
Woda
50mg/dm3
0,05mg/dm3
ilośćspożytejwody2dm3/d
Powietrze
0,05mg/dm3
0,01mg/dm3
wentylacjapłuc20m3/d
Żywność
3000mg/kg
20mg/kg
ilośćspożytychwarzyw0,3kg/d
CN:365dni,DN:70lat,MC:70
RfD[mg/(kg.d)]
1
0,1
kg,T:70lat.365dni
CN–częstotliwośćnarażenia,DN‐długośćokresunarażenia,MC‐masaciała,T—okresuśrednienia,
ŹródłoE.Szczepaniec‐Cięciak,A.Różańska:Podstawyocenyryzykazdrowotnegownastępstwienarażenianasubstancje
chemiczne.[W:]Chemiaśrodowiska,cz.1,Ćwiczeniaiseminaria.WydawnictwoUniwersytetuJagiellońskiego,Kraków
1999.
Tabela5.Zestawieniewyników
Szlak
narażenia
1.Spożycie
wodypitnej
2.Wentylacja
płuc
3.Spożycie
warzyw
Substancja
CDI
RfD
[mg/(kg.d)]
Iloraz
zagrożenia
(HQ)
x
y
x
y
x
y
Wskaźnik
zagrożenia
szlaku(HI)
Wskaźnik
zagrożenia
ogółem(HIog)
7
Ćwiczenie3.
1. Zapoznać się z klasyfikacją substancji rakotwórczych według Międzynarodowej
Agencji Badań nad Rakiem (IARC ‐ International Agency for Research on Cancer) oraz
wykazemsubstancji,czynnikówiprocesówtechnologicznychodziałaniurakotwórczym
iprawdopodobnymdziałaniurakotwórczym.
2. Obliczyć prawdopodobieństwo wystąpienia nowotworu w wyniku środowiskowego
narażenia na składniki zanieczyszczeń komunalnych: kadmu, arsenu i benzenu. Na
podstawiedanychzamieszczonychwtabeli6należy:
a) Obliczyć dawkę pobrania CDI w warunkach przewlekłego narażenia na Cd, As i
benzen;
b) Obliczyć prawdopodobieństwo wystąpienia nowotworu w wyniku narażenia na te
dawki;
c) Zastanowićsię,którezww.zanieczyszczeńjestgroźniejszezewzględunadziałanie
rakotwórcze;
d) Przedstawić klasyfikację Cd, As i benzenu według Międzynarodowej Agencji Badań
nadRakiem.
Tabela6.StężeniasubstancjiwpowietrzuiglebieorazwartościSF
Substancja
Kadm
Arsen
Benzen
3
Stężeniewpowietrzu
2,0ng/m
‐
3,7µg/m3
Stężeniewglebie
‐
1,56mg/kg
‐
.
WartośćSF
6,1
1,5
2,9 10‐2
[kg.d/mg]
Dodatkowedane
Spożyciegleby:60mg/d,wentylacjapłuc:20m3/d,CN:365dni,DN:70lat,
MC:70kg,T:70lat.365dni
CN–częstotliwośćnarażenia,DN‐długośćokresunarażenia,MC‐masaciała,T—okresuśrednienia
8