Hälsoeffekter, cocktaileffekter och riskbedömning

Transkript

1 Hälsoeffekter, cocktaileffekter och riskbedömning Kemikaliesamhället Hälsoeffekter Riskbedömning av kemiska blandningar Magnus Engwall, professor i ekotoxikologi

2 Forskningscentrum MTM Organiska miljögifters globala förekomst, spridning, omvandling och effekter på miljö, hälsan/folkhälsan Kemisk analys (dioxiner, PCB, PAH, Kemisk och biologisk pesticider, bromerade analys av flamskyddsmedel POPs och andra mm) organiska ämnen i epidemiologiska Högupplösande studier, masspektrometri yrkesexponering, (GC/HRMS) miljöövervakning, marksanering, riskbedömning av livsmedel Masspektrometri (GC/MS) näringskedjestudier. Bioanalytisk miljötoxikologi Toxikologisk profilering H4IIE-luc-assay av miljöprov (dioxinlika ämnen) och humanprov med Mutagentest (Ames) bioanalytiska metoder och studier av utvecklingstoxikologiska effekter av POPs.

3 Kemikaliesamhället

4 Kemikaliefri?

5 Hur många kemikalier används? På 50 talet producerades c:a 7 miljoner ton kemikalier globalt. Idag produceras omkring 500 miljoner ton varje år (8 miljoner långtradare = 3.6 varv runt jorden). I Sverige används 2 finlandsfärjor/dag fulla med miljö och hälsofarliga ämnen olika kemikalier registrerade i EU används 2000 används i större volymer EU har fullständigt riskbedömt c:a 70 st

6 De finns i en komplex blandning i miljön tals kemikalier i låga koncentrationer..

7 Är de farliga? vet vi tillräckligt om avseende farlighet Resten vet vi väldigt lite om Hur giftiga de är för människor och miljö Hur mycket som tas upp i våra kroppar Vad som sker vid samtidig exponering för en blandning av kemikalier Erfarenheten säger: väldigt få av vardagskemikalierna är särskilt akut giftiga. Men de är många!!

8 Hälsoeffekter som forskare med varierande säkerhet kopplar till kemikalier Reproduktionsstörningar Nervskador, beteenderubbningar Cancer Fosterskador Benskörhet? Fetma? Allergier?

9 Teckningar av 4-åringar i Yaquistammen i Sonora, Mexico med olika grad av exponering för pesticider Barn i bergen Barn i dalen (intensivt jordbruk) sämre på att fånga boll sämre kortminne sämre uthållighet Från Guillette et al 1998, EHP 106(6)

10 Miljögiftseffekter på beteendet hos möss En enda miljögiftsdos vid späd ålder kan orsaka beteenderubbningar som varar livet ut Från Monitor 16, Naturvårdsverket. Data från Per Eriksson, Uppsala universitet

11 Det växande nervsystemet är känsligt Hjärnan och resten av nervsystemet växer fort och är den mest komplicerade strukturen som vi känner! varför? Fåtal nervceller 9 mån Miljarder nervceller Varje cell skall vara på rätt plats och vara av rätt typ Med rätt kopplingar till andra nervceller Miljarder händelser som måste ske på rätt plats i rätt tid!! Ett litet fel under utvecklingen kan leda till följdfel och permanenta skador

12 Slutsatser Exponering för mycket låga koncentrationer av gifter under fosterutvecklingen kan ge permanenta skador på framförallt nervsystemet och fortplantningssystemet Ganska få ämnen konstaterat utvecklingsneurotoxiska hos människa (bly, metylkvicksilver, arsenik, POPs, lösningsmedel, etanol, vissa pesticider mfl) Lång lista på ämnen som är neurotoxiska i höga doser hos vuxna (>200 st) Troligen är många av dessa också utvecklingsneurotoxiska i låga doser hos foster! Vilka doser får de växande fostren?

13 Vi ser bara toppen på isberget! n=5 Utvecklingsneurotoxiska kemikalier i människa n=201 Neurotoxiska kemikalier i människa n>1000 Neurotoxiska kemikalier i djurförsök KEMIKALIESAMHÄLLETS? ANSVAR: SKYDDA DEN VÄXANDE HJÄRNAN!!!! n> Alla kemikalier Grandjean och Landrigan 2006

14 Är alla människor påverkade? Man kan hitta upp till 300 främmande kemikalier i blodet i låga koncentrationer vi exponeras för en komplex blandning av kemikalier! Inga barn växer idag upp helt oexponerade Ej lika tydliga samband som för djur Tydligaste sambanden i yrkesexponerade grupper och andra högt exponerade grupper (Arktis, industriområden i Östeuropa och i tredje världen) Låga doser, många ämnen samtidigt svårt att koppla exponering till en viss effekt

15 Hur bedömer vi risker med alla dessa kemikalier? Nu:ett ämne i taget Sen?: blandningar

16 Riskbedömning Faroidentifiering Dos responsanalys Exponeringsanalys Riskkarakterisering Faroidentifiering (hazard identification). Här beskrivs ämnets möjliga skadliga effekter på hälsan utifrån djur och/eller humanstudier. Kritiska effekter identifieras. Toxicitetsstudier Dos responsanalys (dose response assessment). Förhållandet mellan dos/exponering och effekt utreds. För icke genotoxiska ämnen identifieras en lägsta effektnivå (LOEL) och noll effektnivå (NOEL), vilka i sin tur utgör basen för fastställande av acceptabla/tolerabla dagliga intag (ADI/TDI) eller andra hälsomässigt baserade riktvärden. För genotoxiska ämnen kan man beräkna en tolerabel dos med hjälp av olika extrapoleringsmodeller. Toxicitetsstudier Exponeringsanalys (exposure assessment). Här beskrivs exponeringens storlek hos olika populationer, samt hur denna sker. Riskkarakterisering (risk characterization) Riskbedömningens sista steg där slutsatserna från de olika delmomenten vägs samman. Här beskrivs vilken typ av effekt som avses, sannolikheten för att den ska uppkomma vid en viss exponering, samt vilka populationer som löper risk att drabbas. I riskkaraktäriseringen bör även en osäkerhetsanalys ingå. Numera ingår ofta en bestämning av 'Margin of safety', MOS, (eller Margin of Exposure, MOE) som är kvoten mellan NOEL och den beräknade exponeringen, som ett led i riskkaraktäriseringen.

17 Dos responsbegreppet LD50 letal dos för 50% ED50 dos som ger en viss effekt i 50% NOAEL no observed adverse effect level den högsta dosen som INTE ger toxicitet = tröskeldos LOAEL least observed adverse effect level den lägsta dosen som GER toxicitet LD50 eller ED50

18 Riskbedömning av kemikalieblandningar två alternativ: Toxtesta enskilda ämnen, beräkna sammanlagda toxikologiska effekten Koncentration additionsprincipen (ex TEQ systemet) Independent action Toxtesta hela blandningar direkt I relevanta toxicitetstester. Men vilka skall vi lita på? Hur många behövs? Vilka mekanismer skall studeras? Vilka blandningar (av ett oändligt antal)?

19 Antaganden i riskbedömning av kemikalieblandningar Ämnenas toxicitet adderas till varandra Ämnen som förekommer i koncentrationer under NOAEL bidrar INTE till totaltoxiciteten

20 Möjliga interaktioner mellan kemikalier i levande organismer Additivitet: 1+1+1=3 Antagonism: 1+1+1<3 Synergism:1+1+1>3 Exempel finns för alla dessa. Men additivitet är regeln

21 Och..blandningar kan vara toxiska även om de ingående komponenterna inte finns i toxiska nivåer (under NOAEL) Backhaus, Blanck, Faust Hazard and risk assessment of chemical mixtures under REACH. Kemi PM 3/10

22 PCDF Ett bra exempel: Riskbedömning av dioxinlika ämnen med koncentrations additionsprincipen PCB TEQ systemet! TCDD PCDD Långlivade Fettlösliga Giftiga PAH + många fler!

23 TEQ systemet för dioxinlika ämnen De giftigaste dioxinerna och furanerna ger likartade effekter Dioxinerna/furanerna har mycket olika potens TCDD är den giftigaste kongenen Övriga kongeners toxicitet relateras till TCDD > toxicitetsfaktor för varje kongen (TEF eller REP) TCDDs faktor har satts till 1, övriga får då en lägre faktor Faktorn för varje förening multipliceras med föreningens mängd eller koncentration >TCDD ekvivalentkoncentration TCDD ekvivalenter (TEQ). Alla kongeners TEQ koncentration adderas till en summa TEQ I ett miljöprov kan alltså mängden dioxinlika ämnen utryckas som TEQs (ofta i pg/g)

24 TCDD-ekvivalentfaktorer för polyklorerade dioxiner och furaner HUMANS/MAMMALS FISH a BIRDS a 2,3,7,8-TCDD ,2,3,7,8-PeCDD f 1,2,3,4,7,8-HxCDD 0.1 a f 1,2,3,6,7,8-HxCDD 0.1 a f 1,2,3,7,8,9-HxCDD 0.1 a 0.01 e 0.1 f 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD <0.001 f OCDD a < ,3,7,8-TCDF f 1,2,3,7,8-PeCDF f 2,3,4,7,8-PeCDF f 1,2,3,4,7,8-HxCDF c,f 1,2,3,6,7,8-HxCDF c 0.1 c,f 1,2,3,7,8,9-HxCDF 0.1 a 0.1 c,e 0.1 c 2,3,4,6,7,8-HxCDF 0.1 a 0.1 c 0.1 c 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 0.01 a 0.01 b 0.01 b 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF 0.01 a 0.01 b,e 0.01 b OCDF a < b,e b a) limited data set b) structural similarity c) QSAR modelling prediction from CYP1A induction (monkey, pig, chicken, or fish) d) no new data from 1993 review e) in vitro CYP1A induction f) in vivo CYP1A induction after in ovo exposure g) QSAR modelling prediction from class specific TEFs

25 Slutsats av TEQ systemets användning under 25 år: Den observerade toxikologiska effekten av dioxinlika ämnen kan oftast förutsägas av TEQ beräkningar TEQ systemets teori baseras på att effekten av alla ämnen med samma verkningsmekanism adderas till varandra. Stämmer för många andra verkningsmekanismer (östrogener, androgener, mfl) Additivitet är regeln, synergism, antagonism undantagen

26 Toxtestning av blandningar Bygger på att kemikaliernas biologiska effekter mäts i levande celler/organismer Samlad respons från alla biologiskt aktiva kemikalier i ett prov kan mätas Effekten orsakas av kända och okända miljögifter som har den toxikologiska/biologiska verkningsmekanism som testet mäter Exempel på bioanalysmetoder: Dioxiner och dioxinlika ämnen Östrogena ämnen Mutagena ämnen mm

27 Kemisk analys och toxicitetstestning av blandningar?? Pre-selected chemicals detected and quantified No interactions detected Chemical analysis Bioanalysis No pre-selection, only effects of knowns and unknowns in complex combination More chemicals detected than in chemical analysis Interactions detected

28 H4IIE luc

29 E waste jordprov, Guiyu, Kina Forskare vid kemiska instutionen vid Umeå universitet ska nu undersöka hur bränder i flamsyddat material påverkar miljön. - Vi vet att utsläppen av bromerade dioxiner kan vara stora, men vi vet inte vilka "avtryck" detta ger i miljön, säger forskaren Staffan Lundstedt. pg/g d.w REP-TEQ bio-teq Soil sample # Förbränningsplatser för e-waste Effekt av okända kemikalier Bromerade dioxiner? PAH contribution to effect: 371 pg/g =negligible

30 Alltså: Oftast är biologiska effekten av komplexa kemiska blandningar med samma verkningsmekanism additiv (dvs synergism och antagonism ovanligt) Enklare blandningar kan avvika från additivitet (få komponenter) Kemikalier som ligger under kritiska effektnivåer (NOAEL) i en organism KAN bidra till den totala toxiciteten trots att de inte är giftiga var för sig (pga låg koncentration) Riskbedömningen behöver ta hänsyn till att vi exponeras för många ämnen samtidigt! Görs inte systematiskt idag! Kombination av toxtestning av blandningar och kemisk analys: kraftfullt verktyg för påvisande av risker med de blandningar som vi exponeras för!

31 Och: Sluta prata om synergier. Det blir en intellektuell återvändsgränd eftersom vi aldrig kan riskbedöma oss fram till förekomst av alla tänkbara synergier med kemikalier i användning. Prata om det onödiga kemikalieanvändandet! REDUCERA EXPONERINGEN REDUCERA ANTALET KEMIKALIER I BLODET!

32 Principer för ett giftfritt samhälle Försiktighetsprincipen använd inte kemikalier som du inte är säker på Ersättningsprincipen byt ut farliga mot mindre farliga Förorenaren betalar kemikalieproducenterna betalar för kemikalietestning och miljö och hälsoproblem orsakade av kemikalien Konsumentinformation konsumenten har information om var farliga kemikalier produceras och i vilka produkter de används.

33 Vad innebär kemikaliesmart? VÅRA VARDAGSVAL SPELAR ROLL! Reducera kemikalievolymerna färre och mindre varor och produkter (mindre materia), längre livstid, högre kvalitet, miljömärkta minskad materiell konsumtion! minska onödig kemikalieanvändning ( doftrenare, uppfräschare, parfym, kosmetika, komplexa rengöringsmedel, etc) Reducera kemikaliernas antal eftersträva korta, fullständiga innehållsförteckningar köp enklare produkter Ersätt de farligaste Köp inte in blandningar och produkter som innehåller PBT och CMR ämnen undvik halogeninnehållande organiska kemikalier (med flour, klor, brom) Information och utbildning Inköparmakt! Konsumenter, kommuner och landsting! Kräv märkning och tydlig information av handeln

34 Kemikalieanvändning i kläder: fiberframställning (konstgödsel och bekämpnings-medel i bomullsodling samt ämnen som används vid tillverkningen av viskos och polyester), produktion av garn och tyg (oljor, klisterämnen, tensider, natronlut, blekmedel, skumdämpare, vätmedel och komplexbildare), färgning och efterbehandling (pigment, tvättmedel och impregneringsmedel), transport (medel mot mögel och ohyra), användning av färdiga plagg (tvätt- och sköljmedel).

35 Ser vi alla farliga ämnen i oss och i miljön? Sker riskbedömningen på rätt sätt? Måste vi använda så mycket kemikalier?

36 Varför alla dessa kemikalier????????? Livskvalitet Nervskador, IQ och sociala handikapp, utvecklingskador???? Ökande livskvalitet pga utbildning, energitillgång, mat, hygien mm. Kemikaliernas positiva egenskaper överväger Förhistoriska civilicationer Kemikalieanvändning After Gunnar Bengtsson 2003, KemI

37

38 Samhällseffekter? : alla barn i I länderna exponerades för bly under fosterutvecklingen 1960 nu: alla foster exponeras för mycket låga doser av en cocktail av kemiska ämnen från födan, vattnet, varor och produkter som finns i mammas blod Vad kan subkliniska minskningar i intellektuell förmåga tänkas leda till i ett samhälle? Fler lågt begåvade barn fler barn som misslyckas i skolan fler barn marginaliserade ökat missbruk, arbetslöshet, kriminalitet, samhällskostnader osv Färre begåvade barn minskad kreativitet, idéer, framgång, företagsamhet, produktivitet, vetenskap, konst, ekonomisk utveckling osv Frågan är: är vi där redan? Hur skulle samhället sett ut UTAN denna kemikalieexponering? Vi har ju inget att jämföra med så vi vet inte om vad som gått förlorat. Vad sker just nu i Kina och Indien?

39 Vad kan man göra själv? Fråga efter och välj miljöanpassade produkter köp miljömärkt! Använd kemiska produkter med måtta och försiktighet Förvara farliga produkter på ett säkert sätt och lämna in farligt avfall Minska användningen av komplexa rengöringsmedel, hygienprodukter etc. Köp färre produkter Köp produkter med korta innehållsförteckningar Köp produkter med hög kvalitet lång hållbarhet Fråga när du köper produkter om de är fria från farliga ämnen

40 Hur minska sin exponering? Använd bara kosmetika och krämer utan ftalater Inga plastleksaker med ftalater Nappflaskor i glas Undvik triclosan i tandkräm, deodoranter och sportkläder Undvik varor med ytaktiva fluorerade ämnen (smuts och vattenavvisande) Undvik varor med bromerade flamskyddsmedel Ställ krav på information Köp miljömärkta datorer Vädra ofta när du köpt ny elektronik

41 Hur minska sin exponering? Handla ekologisk och miljömärkt mat Använd kläder av ekologisk bomull/tvätta innan användning Följ Livsmedelsverkets kostrekommendationer Sopsortera ditt avfall Handla begagnat Ställ krav på din arbetsplats Rök inte

42 PLASTSAMHÄLLET

43 Transportvägar för miljögifter

44 Perfluorerade kemikalier Smuts och vattenavstötande, långlivade I impregneringsmedel, färger, smörjmedel, vaxer, brandsläckningsskum mm, förorening i Teflon Använda sen 50-talet Miljölarmet kom sent (1998) Persistenta, bioackumulerande, ngt vattenlösliga hittas i blodet hos djur och människor, också långt bort från användningen (tex i Arktis) ökande trender för vissa av ämnena Effekter - minskad födselvikt, levertoxicitet, cancer, minskar testosteronhalt, testikeltoxiska i råttor (liknar effekter som syns hos män med försämrad spermieproduktion)

45 Bisfenol A Används (>50 år, > 2 Mton/år) som monomer i plasttillverkning (polykarbonatplast, polyestrar, epoxy..) Nappflaskor, vattenflaskor, CD, DVD, elektronik, tandlagningar, inuti konservburkar Hormonstörande, utvecklingstoxisk, hjärnans utveckling, Samband med kardiovaskulär sjukdom, diabetes

46 Dioxinlika ämnen i PAH förorenade jordar kem-teq pg/g EC25 bio-teq pg/g EC pg/g torrvikt Okända dioxinlika ämnen prov 1 prov 2 prov 3 prov 4 prov 5 prov 6 prov 7 prov 8 prov 9 OECD Jämförelse mellan kem-teq (PAH 16 ) och bio-teq i extrakt från totalextraktion. Kemisk analys räcker inte till! Bioanalys behövs!