EVALUAREA EXPUNERII

EVALUAREA EXPUNERII

1.Generalitati

Expunerea - contactul dintre un organism viu si o situatie sau un agent periculos.

Doza - cantitatea de substanta care se gaseste la una din barierele biologice ale individului expus (doza externa) sau care a traversat aceste bariere (doza interna), raportata la masa corporala si la timp.

Expunerea la o substanta chimica depinde de:

concentratia  acesteia intr-un compartiment de mediu si de comportamentul sau fizico-chimic;

caile si nivelurile de expunere ale indivizilor aflati in contact cu aceasta substanta.

Evaluarea expunerii consta in:

colectarea datelor descriptive privind persoanele expuse (varsta, sex, caracteristici fiziologice, eventualele patologii si sensibilitati, efective etc.) si caile de penetrare a substantelor toxice;

cuantificarea, pentru fiecare cale pertinenta, a frecventei, duratei si intensitatii expunerii la aceste substante, exprimata prin:

DZE: doza zilnica de expunere (mg/kg∙zi) - pentru expunerea pe cale orala sau cutanata;

CI: concentratia medie inhalata (mg/m³ sau μg/m³) - pentru expunerea pe cale respiratorie.

2.Durata expunerii

expunerile de tip cronic: constituie principalul tip de expuneri care sunt luate in considerare in domeniul evaluarii riscurilor sanitare; ele vizeaza expunerile recurente sau continue care corespund unei fractiuni semnificative din durata de viata a indivizilor expusi;

expunerile de tip subcronic: reprezinta expuneri repetate, care nu intervin decat intr-o anumita perioada a anului si sunt caracteristice fie unei activitati cu caracter sezonier, fie unei functionari defectuoase sau in regim de avarie a unei instalatii industriale; durata cumulata a acestor expuneri poate varia de la cateva saptamani la cativa ani;

expunerile de tip acut: reprezinta expuneri de scurta durata care sunt generate de functionarea defectuoasa sau in regim de avarie a unei instalatii industriale sau de desfasurarea unor activitati punctuale care conduc la un nivel ridicat de expunere; cuantificarea riscului pentru expunerile de scurta durata nu este intotdeauna posibila, deoarece instrumentele utilizate pentru evaluarea riscurilor sanitare nu sunt adaptate pentru abordarea problematicii legate de functionarea defectuoasa sau in regim de avarie a instalatiilor industriale, problematica care constituie domeniul de aplicare al studiilor de pericol; pentru o expunere de scurta durata pot fi totusi identificate:

efectele posibile, cum ar fi cele asupra reproducerii, in vederea definirii masurilor care trebuie adoptate pentru a le suprima sau limita;

substantele pentru care riscurile sunt mai ridicate sau de egala severitate cu cele corespunzatoare expunerilor de lunga durata  (cazul tipic: expunerea la NO₂ si SO₂).

3.Definirea schemei conceptuale

definirea schemei conceptuale consta in identificarea:

punctelor de expunere si a cailor de administrare a poluantilor, pentru diferitele categorii de populatii potential expuse;

modurilor de transfer a poluantilor in diferitele compartimente de mediu.

3.1.Identificarea punctelor de expunere si a cailor de administrare a poluantilor

definirea punctelor de expunere corespunde determinarii punctelor de contact dintre mediul contaminat si om; punctele de expunere apartin diferitelor compartimente de expunere cu care omul intra in contact (aerul din interiorul si exteriorul locuintei, apa potabila, partea comestibila a produselor animale si vegetale consumate etc.).

caile de administrare ale poluantilor in organism

inhalarea;

ingerarea;

contactul cutanat.

caile de expunere in functie de compartimentul de mediu luat in considerare:

inhalarea poluantului sub forma gazoasa;

inhalarea poluantului adsorbit pe suprafata particulelor de praf;

inhalarea vaporilor de apa poluata;

ingerarea directa a solului;

ingerarea de alimente de origine vegetala produse din plante cultivate pe amplasament sau in vecinatatea lui;

ingerarea de alimente de origine animala produse din animale crescute, vanate sau pescuite pe amplasament sau in vecinatatea lui;

ingerarea de apa contaminata;

absorbtia cutanata a solului si prafului;

absorbtia cutanata a poluantului din apa contaminata;

absorbtia cutanata a poluantului sub forma gazoasa.

3.2.Identificarea modalitatilor de transfer a poluantilor

fenomenele de transformare a poluantilor sunt guvernate de proprietatile fizico-chimice ale acestora si de conditiile de mediu.

pornind de la un anumit compartiment de mediu, poluantul poate

sa fie transportat spre un alt compartiment de mediu (evaporarea poluantului din apele de suprafata contaminate, spalarea frunzelor pe care sunt depuse particulele de poluant etc.);

sa fie transformat pe cale fizica (fotoliza), chimica (hidroliza, oxidare etc.) sau biologica (biodegradare aeroba sau anaeroba);

sa se acumuleze (bioconcentrare si bioacumulare).

pentru evaluarea riscurilor sanitare este imperios necesar sa se ia in considerare ansamblul mediilor sau compartimentelor de mediu cu care indivizii tinta sunt susceptibili sa intre in contact.

exemple de moduri de contaminare de catre o sursa a unor compartimente de mediu (tabelul 1.)

Tabelul 1. Exemple de modalitati de contaminare de catre o sursa a unor

compartimente de mediu

4.Instrumentele utilizate pentru cuantificarea expunerii

4.1.Metrologia (metodele directe)

metrologia consta in determinarea, pentru fiecare individ, a timpilor de contact si a dozelor primite prin caile de penetrare ale substantei periculoase in corpul uman; ea poate fi utilizata la diferite niveluri:

sursa de poluare poate sa fie definita prin prelevari si analize de aer, de apa si de esantioane de sol:

concentratia poluantilor in compartimentele de expunere poate sa fie studiata (pot fi realizate prelevari din atmosfera interioara si exterioara a locuintelor, din reteaua de apa potabila, din produsele de origine animala si vegetala destinate consumului uman);

micromediul indivizilor poate sa fie analizat (purtarea aparatelor de prelevare de catre subiectii expusi permite masurarea continutului de poluanti inhalati in mod real de catre acestia pe durata unei zile);

in ultima instanta, nivelul de expunere al indivizilor poate sa fie reconstituit prin studierea biomarcherilor (de exemplu, in sange sau urina).

modalitati de cuantificare a expunerii prin metrologie:

masurarea la punctul de contact: fiecare persoana va fi echipata cu traductoare, iar pentru calea orala de expunere se vor preleva probe din toate alimentele consumate; datele colectate vor fi utilizate pentru determinarea concentratiei de poluanti in toti vectorii de expunere luati in considerare; aceste determinari personalizate, asociate cu cuantificarea volumului sau masei compartimentelor de mediu aflate in contact permanent cu organismul, vor permite cuantificarea dozelor externe zilnice de substante toxice inhalate, ingerate sau in contact cu organismul.

determinarea prezentei unui biomarcher (biomarcher = substanta chimica insasi, unul din metabolitii sai sau combinatia sa cu o molecula tinta: ADN, albumina, hemoglobina): detectarea si masurarea concentratiei biologice a unui marcher permit confirmarea penetrarii substantei toxice in organism si stabilirea unei relatii cu nivelul global de expunere umana; aceasta modalitate de actiune permite cuantificarea dozelor interne zilnice; nu exista intotdeauna biomarcheri adecvati si specifici pentru toti poluantii luati in studiu.

dificultati in utilizarea metrologiei:

impune utilizarea unor aparate speciale si o participare activa a publicului;

este costisitoare si pune probleme de ordin etic atunci cand sunt realizate prelevari invazive pentru a doza unul sau mai multi biomarcheri;

interpretarea continuturilor biologice de biomarcheri este dificila, deoarece anumiti biomarcheri pot sa fie metaboliti comuni ai mai multor substante toxice sau pot sa dispara inainte de momentul prelevarii.

domeniul de aplicare a metrologiei: cazurile dovedite de poluare sau situatiile de criza; metrologia va fi utilizata atunci cand existenta unui nivel ridicat de risc nu va putea fi evidentiata printr-o alta abordare.

4.2.Modelarea (metodele indirecte)

modelarea consta in exprimarea prin functii matematice a fenomenelor de transfer a substantei chimice de la mediul-sursa de poluare spre alte compartimente de mediu (aer, apa, sol, lant alimentar, lapte matern etc.); rezultatele obtinute se refera la o colectivitate si ele nu au relevanta pentru un individ al acestei colectivitati; expunerea umana nu poate fi intotdeauna masurata din ratiuni de ordin practic, tehnic si financiar si, in plus, in mod frecvent studiul are un caracter predictiv, evaluarea vizand o situatie viitoare cum ar fi, de exemplu, un proiect de implementare a unei activitati industriale, caz in care expunerea care trebuie evaluata nu exista inca; in practica se utilizeaza o metoda combinata care face apel atat la determinarile efectuate pe teren, cat si la estimarile obtinute prin transpunere si modelare.

Observatii:

modelarea transferurilor si expunerii umane, trebuie sa fie realizata cu mare prudenta, deoarece modelele complexe utilizate sunt fundamentate pe observatii experimentale partiale, realizate in conditii care difera destul de mult de cele intalnit efectiv pe teren si, in plus, ele fac apel la ipoteze simplificatoare care sunt a priori conservatoare pentru sanatatea publica; predictiile obtinute ca urmare a modelarii expunerii pot constitui obiectul unor dispute sau puncte de vedere contradictorii, deoarece sunt rare situatiile in care ele pot sa fie validate prin compararea cu datele obtinute prin observatii directe.

evaluatorul trebuie sa analizeze cu o atentie deosebita pertinenta transpunerii unor date cu caracter general sau obtinute in conditii mai mult sau mai putin diferite de cele care caracterizeaza amplasamentul studiat;

evaluatorul trebuie, in mod indispensabil, sa cunoasca structura modelului matematic care a condus la elaborarea programului de calcul utilizat in cadrul simularilor privind evaluarea expunerii umane.

incertitudinea pe care o introduce utilizarea modelarii in rezultatele finale ale evaluarii riscului este cu atat mai pronuntata cu cat datele colectate sunt mai putin reprezentative, transpunerea este mai lipsita de pertinenta si expunerea este estimata pe baza unui model multimedia simplist, nevalidat sau insuficient cunoscut si stapanit.

4.3.Factorii care conditioneaza selectarea instrumentului utilizat pentru cuantificarea expunerii

utilizarea fiecarui instrument prezinta anumite avantaje si dezavantaje specifice si este conditionata de cunoasterea limitelor domeniului in care acesta poate fi aplicat cu succes;

metrologia si modelarea sunt instrumente complementare in cuantificarea expunerii si riscului si, din acest motiv, in procesul de evaluare a expunerii se va incerca punerea de acord a rezultatelor modelarii cu cele ale masuratorilor existente, tinand cont atat de variabilitatea masuratorilor, cat si de imperfectiunile modelelor;

selectarea unui instrument de cuantificare a expunerii depinde de acuitatea problemei si de raportul cost-beneficiu asteptat de la acest instrument in rezolvarea problemei supuse analizei.

Observatii:

in cazurile in care nu este posibila realizarea unor masuratori directe pe indivizii expusi, cuantificarea expunerii (prin calcul sau modelare) va fi descompusa in doua etape:

o      determinarea concentratiilor de expunere;

o      determinarea cantitatilor administrate prin inhalare, ingerare si contact cutanat cu ajutorul scenariilor de expunere si a parametrilor care le compun (VUE: "Variabile Umane de Expunere").

metrologia este destinata, in primul rand, cercetarii fundamentale, in timp ce modelarea este instrumentul de cuantificare a expunerii care cunoaste o aplicare pe scara larga ;

indiferent de instrumentul utilizat, calitatea datelor provenite din determinarea concentratiilor de poluanti are o importanta capitala, deoarece aceste date constituie fundamentul pentru cuantificarea expunerii umane; calitatea vizeaza atat modul de realizare a analizelor chimice (validitate interna), cat si procedurile de probare (reprezentativitate spatiala si temporala) a compartimentelor de mediu poluate.

Schema de principiu a demersului de cuantificare a expunerii (figura 1).

Fig. 1. Schema de principiu a demersului de cuantificare a expunerii

5.Determinarea nivelurilor de expunere

5.1.Utilizarea metrologiei

metrologiei este utilizata in urmatoarele situatii:

contactul se realizeaza in mod direct cu compartimentul de mediu supus prelevarii de probe;

prelevarile de probe vizeaza in mod direct punctul de expunere.

Evaluarea expunerilor de lunga durata (expunerile cronice)

concentratia de expunere care trebuie luata in considerare este: media aritmetica a concentratiilor fiecarui mediu de expunere situat in zona de influenta a amplasamentului studiat sau concentratia maxima efectiv masurata (daca domeniul de variatie al concentratiilor masurate este foarte larg sau numarul de probe prelevate este scazut);

daca masuratorile efectuate nu vizeaza in mod direct mediul de expunere si daca sursa de contaminare a mediului de expunere este situata in afara zonei de expunere, se va defini aceasta sursa in termeni de volum si de concentratie; acest tip de abordare va permite estimarea, intr-o etapa ulterioara, a concentratiei in compartimentele de expunere.

Evaluarea expunerilor de scurta durata (expunerile acute)

concentratia de expunere care trebuie luata in considerare este: concentratia maxima (masurata sau determinata prin modelare) in zona de expunere sau concentratia medie care ar putea induce un risc pentru o tinta data, in conditiile corespunzatoare celei mai scurte perioade de expunere a acestei tinte.

5.2.Utilizarea modelarii

avantajele utilizarii modelarii:

tine cont de fenomenele de transport si permite estimarea concentratiilor in cazul in care punctele de expunere se gasesc la distante relativ mari de punctele de prelevare a probelor;

permite reprezentarea evolutiei concentratiilor atunci cand se considera ca nu este adecvata utilizarea unor concentratii cu o valoare constanta pe intreaga durata a expunerii;

permite prognozarea concentratiilor scazute, care sunt inferioare limitelor de detectie, dar care pot totusi genera efecte toxice;

are un caracter predictiv, in sensul ca permite realizarea unor simulari atunci cand se doreste evaluarea expunerii pentru o instalatie industriala noua sau in cazul modificarii substantiale a unei instalatii industriale existente, situatii in care expunerea care trebuie evaluata nu exista inca.

spre deosebire de metrologie care furnizeaza o imagine a expunerii multisursa legata de o substanta chimica, modelarea permite determinarea unei expuneri care poate fi atribuita in mod strict unui anumit amplasament.

nivelul de complexitate al modelului utilizat pentru estimarea concentratiilor de expunere va fi stabilit in stransa corelatie cu prevederile principiului proportionalitatii; elaborarea modelului matematic destinat determinarii nivelurilor de expunere trebuie sa fie precedata de realizarea unei analize care sa vizeze urmatoarele aspecte:

caile de absorbtie a poluantului de catre tinta;

modalitatile de transfer ale poluantilor de la sursa spre mediile de expunere;

fenomenele fizice, chimice si biologice care se produc.

5.3.Exprimarea analitica a dozelor/concentratiilor de poluant administrate

nivelurile de expunere se refera la:

dozele (concentratiile) administrate: dozele de poluant puse in contact cu suprafetele de schimb (peretii alveolari ai plamanilor, peretele intestinal si pielea) si disponibile pentru o eventuala absorbtie;

dozele (concentratiile) absorbite: dozele care au patruns in sange; pentru calea cutanata, doza de poluant calculata este, in general, o doza absorbita.

doza zilnica de expunere (doza administrata):

DZE_ij este doza zilnica de expunere legata de o expunere la mediul "i" prin calea de expunere "j", exprimata in mg/kg·zi;

C_i - concentratia de expunere relativa la mediul "i" (apa subterana, apa de suprafata, sol, aer, alimente etc.), exprimata in mg/kg, mg/m³ sau mg/l;

Q_ij - cantitatea de mediu "i" pusa zilnic in contact cu organismul prin calea de expunere "j", exprimata in kg/zi (pentru medii solide) si in m³/zi sau in l/zi (pentru medii lichide sau gazoase);

F - frecventa sau gradul de expunere (adimensional); reprezinta numarul anual de ore sau de zile de expunere raportat la numarul total de ore sau zile al unui an;

T - durata de expunere, exprimata in ani;

M - masa corporala a tintei, exprimata in kg;

TP - timpul de ponderare; reprezinta intervalul de timp, exprimat in ani, pe care expunerea este ponderata.

pentru efectele toxice cu prag cantitatile administrate vor fi ponderate pe intreaga durata a expunerii (TP=T); doza zilnica de expunere va reprezenta o medie anuala si nu va tine cont de perioada totala de expunere.

pentru efectele toxice fara prag, in mod conventional parametrului TP i se atribuie intotdeauna valoarea 70 de ani; estimarea dozei este proportionala cu raportul dintre durata de expunere si durata totala de viata (DZE "intreaga viata").

doza totala de expunere zilnica pentru calea de expunere "j", daca substanta toxica este prezenta in "k" compartimente de mediu:

concentratia medie inhalata intr-o zi (pentru expunerea pe cale respiratorie inlocuieste, in general, DZE):

unde:

CI este concentratia medie inhalata intr-o zi, exprimata in mg/m³ sau μg/m³;

C_i - concentratia de poluant in aerul inhalat corespunzatoarei fractiunii de timp de expunere t_i, exprimata in mg/m³;

t_i - fractiunea de timp de expunere la concentratia C_i pe parcursul unei zile (adimensional);

T - durata de expunere, exprimata in ani;

F - frecventa sau gradul de expunere (adimensional); reprezinta numarul anual de ore sau de zile de expunere raportat la numarul total de ore sau zile al unui an.

TP - timpul de ponderare; reprezinta intervalul de timp, exprimat in ani, pe care expunerea este ponderata.