Humantoxikologi och hälsoriskbedömning Annika Hanberg Institutet för miljömedicin Karolinska Institutet annika.hanberg@ki.se Risk analys Toxikologisk bedömning Tox data Toxicitet Användning Exponering Riskbedömning Risk Nytta Riskvärdering/ riskhantering Riskkommunikation Acceptabelt?? Åtgärder 1
Hälsoriskbedömning (FOSIE reports 2002 and 2003) Effektbedömning Exponeringsbedömning Exponeringskällor Exponeringsvägar Exponeringsnivå Högexponerade grupper Faroidentifiering Identifiering av negativa hälsoeffekter målorgan och kritisk effekt Farokaraktärisering Val av kritiska data Toxisk mekanism Dos-respons för kritisk effekt Tröskelnivå Variation i kinetik och dynamik Känsliga grupper Riskkaraktärisering Jämför exponering med säker nivå. Beskriv säkerhetsmarginal Toxikologi - Riskbedömning Metoder In silico, QSAR Icke djurbaserade modeller In vitro, celler, bakterier, molekylära metoder Djurförsök (in vivo) Humanstudier Epidemiologi (Fallrapporter) (Frivilliga försökspersoner) 2
Tolkningsproblem - metoder In vitro studier Djurstudier Epidemiologiska studier Relevans för hel organism? Screeningstudier, undersöker kända mekanismer Relevans för människa och låg dos? Kausalsamband och konfounders? Kontroll över exponering? Känslighet Toxikologisk bedömning - underlag för hälsoriskbedömning Beskrivning av det kemiska ämnet Fysikaliska och kemiska egenskaper Kinetik Allmän toxicitet Engångstillförsel (Akut toxicitet) Upprepad tillförsel (Kronisk toxicitet) Lokal toxicitet Hudsensibilisering Genotoxicitet Carcinogenicitet Reproduktionstoxicitet Övrig toxicitet OECDguidelines + GLP Toxisk verkningsmekanism Humana studier (epidemiologi) Exponeringsbedömning 3
Riskextrapolering Artskillnad Individuell variation NOAEL (tröskelnivå)? ADI/TDI (säker exponering) From A Renwick Hur beräknar man en acceptabel exponering? Linjär extrapolering Genotoxiska carcinogener Osäkerhet/säkerhetsfaktorer, bedömningsfaktorer (Uncertainty/Safety Factors, UF/SF Assessment Factors,AF) Övriga ämnen/effekter 4
Dos-respons hos djur TRÖSKEL % Response 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.1 1 10 100 Dose (mg/kg/day) Säker exponering hos människor ICKE- TRÖSKEL % Response 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.01 0.1 1 10 100 Dose (mg/kg/day) Response 100 10 1 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 Dose (mg/kg/day) Från A Renwick 10 0.0 10-1.0 Experimentella data 10-2.0 10-3.0 Ökad risk 10-4.0 10-5.0 Lågrisknivå 10-6.0 10-7.0 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 10 0 10 1 10 2 Dos 5
PAH i luft - hälsorisker Lungcancer hos arbetare (bl a koksverk, aluminiumsmältverk) Risk vid livslång exponering: 9 x 10-5 per ng BaP/m 3 (WHO) Hälsobaserat riktvärde: 0,1 ng BaP/m 3 (IMM, Regeringens generationsmål) Acceptabel risknivå 1 extra cancerfall per 100 000 och livstid Tröskel Point of departure NOAEL: 10 mg/kg, LOAEL: 18 mg/kg 6
Osäkerhetsfaktorer Interspecies (mellanartsvariation, djur-människa) Intraspecies (inomartsvariation) Route-to-route Duration LOAEL till NOAEL Allvarlighetsgrad Underlagets kvalitet, databrist Känsliga grupper (ex. barn) KemI report 1/2003 Falk-Filipsson et al (2007) Assessment factors applications in health risk assessment of chemicals. Environmental Research 104: 108-127. Osäkerhetsfaktorer Artskillnader Human variation 10 10 KINETICS DYNAMICS KINETICS DYNAMICS Uncertainty or safety factors are used to extrapolate from a group of test animals to an average human and from average humans to potentially sensitive sub-populations From A Renwick 7
Hälsorisker hos barn Skillnad i känslighet och i exponering Barn mer känsliga i många fall, t.ex. Pb, dioxin Större skillnad ju yngre och omognare Toxikokinetik: barn > 2 år som vuxna Känsliga organsystem Utvecklas under en lång tid, även efter födelsen Nerv-, fortplantnings-, immun- och hormonsystemen Lång livstid kvar (hinna utveckla sjukdomar) Riskbedömning för barn Utveckling av testmetoder Exponering var? Hemmet Arbetet Allmänna miljön Marika Berglund, IMM 8
Exponering Analysmetod Modeller för att uppskatta exponering ofta många antaganden Nivåer i luft, vatten, livsmedel varierad kost - låg exponering Individuell exp: blod, urin, modersmjölk, hår Worst case eller probabilistisk metodik Probabilistic risk assessment 9
Konceptuell modell Exponering via förorenade områden Byggnad Inandning Intag Hudkontakt Mjölk, kött, ägg Dricksvatten Ångor Partiklar Växter Fisk Mark Grundvatten Ytvatten Sediment 10
Barns exponering Äter, dricker och andas mer än vuxna (per kg kroppsvikt) Annat beteende Närmare marken Hand-till-mun (pica) Interaktioner - blandningar Oftast okänt Enstaka exempel på synergism, additivitet, antagonism etc. Dioxiner (Toxisk ekvivalent faktor, TEF) Cancer (initiator promotor etc) Bekämpningsmedel (EFSA) WHO/IPCS framework Hazard index HI = ΣExp/ADI 11
Naturvårdsverkets modell för hälsoriskbedömning av förorenade områden Bilder från: Helena Fürst, Naturvårdsverket Marie Arnér, WSP Mark Elert, Kemakta Uppdateringar och omarbetningar 1997 NV 4638 Generella riktvärden för förorenad mark. Beräkningsprinciper och vägledning för tillämpning. 2005 REMISSVERSION 2005-07- 04. Vägledning för riskbedömning av förorenade områden. 2007 Riskbedömning av förorenade områden. En vägledning från förenklad till fördjupad riskbedömning 1997 NV 4639 Development of generic guideline values. Model and data used for generic guideline values for contaminated soils in Sweden 2005 REMISSVERSION 2005-07- 04. Beräkningsmodell för riktvärden för mark. 2007 Riktvärden för förorenad mark. Modellbeskrivning och vägledning. 12
Excelprogram för riktvärden för mark 2005 REMISS Version 1 Beräkningsprogram för platsspecifika riktvärden för mark. 2007 Version 2 Beräkningsprogram för riktvärden för förorenad mark 2005 REMISSVERSION 2005-07- 04. Beräkningsmodell för riktvärden för mark. 2007 Manual till program i Excel för beräkning av riktvärden för förorenad mark (bilaga till rapport Riktvärden för förorenad mark ) Organisation PROJEKTLEDNING Yvonne Österlund, Naturvårdsverket Helena Fürst, Naturvårdsverket Humantoxikologi Kvalitetssäkring av data Riskbedömning Granskning Internationell insamling och jämförelse Beräkningsmodell och -program Åtgärdsutredning, Åtgärdsmål och riskvärdering Annika Hanberg IMM Maria Paulsson Golder Celia Jones Kemakta Mark Elert Kemakta Marie Arnér WSP Andy Petsonk WSP Yvonne Ohlsson Sweco Marika Berglund Rosana Moraes Ulla Stenius Anders Bank Axel Hullberg Mike Rankin Nicklas Gustavsson Mark Elert Sara Södergren Michael Pettersson Celia Jones Michael Pettersson Håkan Svensson Golder Anders Bank Maria Paulsson Rosana Moraes WSP John Sternbeck Envipro Pär Elander Bo Carlsson WSP Ingegerd Ask Johan Holmqvist Johan Ludvigsson Niklas Törneman 13
Diskussion om grundförutsättningar Storskalighet och giftfri miljö Se påverkansområdet som en helhet Hänsyn till både människor och djur Säkerställande av markfunktionerna Beaktande av långt tidsperspektiv (100 till 1000-tals år) Försiktighetsprincip ju större osäkerhet i underlag desto strängare bedömningar Riktvärden är inte: en nivå upp till vilken man kan förorena miljökvalitetsmål (dvs. bakgrund, diffusa föroreningar) Diskussion om hälsa Exponeringsvägar (i och utanför modellen) Exponeringsdata (vistelsetider, intag av grönsaker, hudexponering m.m.) Exponering från andra källor än förorenad mark accepterad andel av tolerabelt dagligt intag (TDI) från förorenade områden Viktiga cancerframkallande ämnen och acceptabel cancerrisk 14
Toxicitets-, hudupptag och exponeringsdata Toxdata (ca 80 ämnen) TDI RfC RISKoral RISKinh Hudupptagsfaktorer Exponeringsparametrar Kroppsvikt, barn/vuxen Levnadsår som barn/vuxen Genomsnittligt intag av jord, barn/vuxen Exponeringstid för jordintag/hudupptag, barn/vuxen Konsumtion av fisk, barn/vuxen Andel av konsumerad fisk fångad i närbelägen recipient Konsumtion av grönsaker, barn/vuxen Andel av konsumerade grönsaker odlade på platsen Vattenkonsumtion, barn/vuxen Antal dagar med hudexponering Exponerad hudyta, barn/vuxen Jordexponering hud, barn/vuxen Exponeringstid inandning av damm, barn/vuxen Andel av tiden som tillbringas inomhus Koncentration av damm i inom/utomhusluft Andel damm inom/utomhus från förorenat område Andningskapacitet, barn/vuxen Lungretention, barn/vuxen Urval av ämnen Nya ämnen Antimon, barium, molybden, silver Polycykliska aromatiska kolväten i tre grupper PAH-L med låg molekylvikt: naftalen, acenaften och acenaftylen PAH-M medelhög molekylvikt: fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, pyren PAH-H med hög molekylvikt: bens(a)antracen, krysen, bens(b)fluoranten, bens(k)fluoranten, bens(a)pyren, dibens(ah)antracen, benso(ghi)perylen, indeno(123cd)pyren PAH-M och PAH-H cancerogena med viktningsfaktorer 15
Inmatning Uttagsrapport 16
Att tänka på dioxin och PCB Redan hög exponering via maten! Liten eller ingen säkerhetsmarginal! Genomsnittlig livstids (års) exponering Dioxin exempel 610 000 ng TEQ/kg jord! Exponering? Biotillgänglighet? Barn som intager 1 g en gång och väger 15 kg Akut förgiftning? troligen inte Motsvarar normalt livstidsintag! Oacceptabelt! 17
Exponering via förorenade områden Byggnad Inandning Intag Hudkontakt Mjölk, kött, ägg Dricksvatten Ångor Partiklar Växter Fisk Mark Grundvatten Ytvatten Sediment Slutsatser Generella riktvärden satta med säkerhet Vid avvikelse från dessa platsspecifik bedömning MOTIVERA! Justera exponeringsdata, ej toxdata! Myndigheten måste kunna bedöma om detta görs på adekvat sätt Riskbedömning för framtida (okänd) markanvändning Alla exponeringsvägar, hela befolkningen Miljömedicinsk bedömning av befintlig risk (t ex innan sanering sker) Specificera exponerad grupp, mäta exponering 18