Väestön kohdekohtainen ympäristöperäisen haitta-ainealtistumisen arviointi
| Edistymisluokitus |
|---|
Opasnetissa lukuisat sivut ovat työn alla eri vaiheissa. Niiden tietosisältöön pitää siis suhtautua harkiten. Tämän sivun sisällön edistyminen on arvioitu:
|
| Moderaattori:Virpi Kollanus (katso kaikki)
Sivun edistymistä ei ole arvioitu. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review). |
| Lisää dataa
|
Kysymys
Mikä on väestön keskimääräinen päivittäinen paikallisesta ympäristöstä aiheutuva pitkäaikaisaltistuminen haitta-aineelle?
Vastaus
Perustelut
Altistumisen arviointi on yksi neljästä peruselementistä toksikologisessa terveysriskinarviossa. Arvioinnissa määritetään ihmisten saama arvioinnin kohteena olevan aineen saanti elimistöön tai aineen pitoisuustaso siinä ympäristön väliaineessa, jolle altistutaan. Altistumisen arviointi on erittäin tärkeä vaihe terveysriskin määrittämisessä ja kuvaamisessa. Altistuminen määrää riskin; onko terveysriskiä ja kuinka suuri se on. Tavoitteena terveysriskinarvioinnissa on kuvata altistuminen kvantitatiivisesti (numeerisena; saatu annos tai pitoisuus jolle altistutaan). Vertaamalla altistumistasoa aineen haitalliseksi tiedettyyn tasoon voidaan myös terveysriski kuvata kvantitatiivisesti (turvamarginaali haitalliseen tasoon tai haitallisen tason ylitys). Jos tarvittavaa tietoa kvantitatiiviseen altistumisen laskentaan ei ole saatavilla, on arviointi tehtävä kvalitatiivisesti tai semikvantitatiivisesti, eli kuvaillen. Altistuminen tulee arvioida erikseen aikuisten ja lasten osalta. Lapset altistuvat elinympäristön aineille fysiologisista ominaisuuksistaan ja käyttäytymisestään johtuen yleensä suhteellisesti enemmän kuin aikuiset.
Altistumisen kvantitatiivinen arviointi
Elinympäristön aineille voidaan altistua hengitysteitse ja ruoansulatuskanavan tai ihon kautta ulkoilman, juoma- ja talousveden, ravinnon, maa-aineksen sekä pintavesien välityksellä. Altistuminen voidaan määrittää sekä saannin (intake) että elimistöön imeytyvän määrän (uptake) suhteen. Altistumisindikaattorin (saanti, elimistöön imeytyvä määrä, pitoisuus altistumisväliaineessa) valinta riippuu toksisuuden arvioinnissa sovellettavien annosvasteiden ja altistumisen kynnysarvojen luonteesta. Tavanomaisesti terveysriskiarvioinnissa kokonaisaltistumiseen liittyvä terveysriski määritetään saannin perusteella ja hengitystiealtistumiseen liittyvä riski hengitysilmassa esiintyvän ainepitoisuuden perusteella. Tarkasteltava altistumisperiodi määräytyy riskin kuvauksessa sovellettavan toksisuuskriteerin perusteella (onko määritetty lyhyt- vai pitkäaikaiselle altistumiselle). Tavanomaisesti arvioinneissa on kuitenkin tarkoituksenmukaista kuvata keskimääräistä pitkällä aikavälillä (1 vuosi) tapahtuvaa altistumista.
Altistumisen arvioinnin tulee aina perustua kohdekohtaisen riskinarvioinnin kannalta olennaisten altistumisväliaineiden haitta-ainepitoisuuksien määrittämiseen sekä arvioon siitä, missä määrin paikallinen väestö joutuu kontaktiin eri väliaineiden kanssa. Altistumista on yleensä hyödyllistä tarkastella kokonaisaltistumisen lisäksi eri altistumisreittien ja ympäristön väliaineiden osalta. Arvioinnissa tulee myös huomioida väestön tausta-altistuminen, eli altistuminen muista kuin paikallisista ympäristölähteistä. Arviointi voidaan tehdä deterministisesti tai probabilisesti. Probabilistinen menettely on työläämpi ja vaatii laskentaparametrien määrittelemistä todennäköisyysjakaumina, mutta tuottaa enemmän tietoa altistumiseen ja edelleen terveysriskeihin liittyvästä vaihtelusta ja epävarmuudesta.
Tällä sivulla kuvataan, kuinka väestön ympäristöstä aiheutuvaa altistumista arvioidaan MINERA-mallin mukaisessa kohdekohtaisessa terveysriskinarvioinnissa. Prosessi tuottaa arvion väestön keskimääräisestä päivittäisestä ympäristöperäisestä altistumisesta. Altistumisen arviointi kuvataan sekä aineen saannin (intake, potential dose) että elimistöön imeytyvän annoksen (uptake, absorbed dose) suhteen. Arviointimalli pohjautuu Finmerac-hankkeessa (Nikkarinen, ym. 2008) tuotettuun metallialtistumisen laskenta- ja riskinarviointimalliin (Kollanus 2008a). Finmerac-mallin soveltamisesta käytäntöön on projektin loppuraportissa saatavilla Harjavallan suurteollisuuspuistoa koskeva esimerkkilaskelma (Kollanus, ym. 2008). Arvioinnissa laskettiin Harjavallan teollisuuspuiston lähiympäristön asukkaiden altistuminen usealle metallille sekä altistumisesta aiheutuva terveysriski.
Altistumisen laskentamalli
Tässä kappaleessa kuvataan altistumismallin laskentaperiaate ja -kaavat. Altistumisen laskentamalli on alun perin tehty metalleille, mutta sitä voidaan pääosin käyttää myös muille aineille (poikkeuksena orgaanisten aineiden imeytyminen vedestä ihon kautta elimistöön). Laskentaan on aina käytettävä kohde- ja ainekohtaisen arvioinnin kannalta asianmukaisia laskentaparametrien arvoja. Mallin ja käytettävien parametrien soveltuvuus on siten harkittava tapauskohtaisesti. Altistumisen laskentamalliin Opasnetissä on liitetty myös riskinkuvaus: altistumisen vertailumahdollisuus ympäristölle säädettyihin terveysperusteisiin ohjearvoihin, vaaraosamäärän (HQ, Hazard Quotient) laskenta turvallisen saannin viitearvon avulla, turvamarginaalin (MOS, margin of safety) laskenta toksisuusarvojen avulla sekä syöpäriskin laskenta syöpäriskin annosvasteen avulla.
Altistumisen arvioinnissa tulee huomioida altistuminen hengitysteiden, ruuansulatuskanavan, sekä ihon kautta. Näiden altistumisreittien suhteellinen osuus kokonaisaltistumisesta vaihtelee kohde- ja ainekohtaisesti. MINERA-altistumismalli sisältää kaikki nämä reitit, ja niiden pohjalta lasketaan kokonaisaltistuminen aineelle.
Saannin arviointi
Kokonaisaltistuminen
Total intake = Inhalation intake + Ingestion intake + Dermal uptake *Total intake = Keskimääräinen päivittäinen aineen kokonaissaanti (µg/kg/d) *Inhalation intake = Keskimääräinen päivittäinen aineen saanti hengitysteitse (µg/kg/d) *Ingestion intake = Keskimääräinen päivittäinen aineen saanti ruuansulatuskanavan kautta (µg/kg/d) *Dermal uptake = Keskimäärin päivittäin iholta elimistöön imeytyvä ainemäärä (µg/kg/d)
Kokonaisaltistumista arvioitaessa tulee huomioida kaikki paikallisen väestön ja kohteen käyttömuodon kannalta olennaiset altistumisreitit. Laskennassa käytettyjen parametriarvojen tulee olla edustavia kohteen olosuhteiden sekä väestön ominaispiirteiden suhteen (aikuiset, lapset). Arvioinnissa tulee myös pyrkiä kuvaamaan altistumisen paikallista ja ajallista vaihtelua.
Lifetime intake = (Total intake child * Lifetime child + Total intake adult * Lifetime adult) / (Lifetime child + Lifetime adult) *Lifetime intake = Keskimääräinen päivittäinen aineen kokonaissaanti keskiarvoistettuna koko eliniän ajalle (µg/kg/d) *Total intake child= Lapsen keskimääräinen päivittäinen aineen kokonaissaanti (µg/kg/d) *Lifetime child = Lapsuusajan kesto vuosina (y) *Total intake adult = Aikuisen keskimääräinen päivittäinen aineen kokonaissaanti (µg/kg/d) *Lifetime adult = Aikuisuusajan kesto vuosina (y)
Vaikka yllä oleva kaavaa opastaa laskemaan keskimääräisen elinikäisen saannin lapsuus- ja aikuisaikaisen saantitason huomioiden, riskinarvioinnissa elinikäisen altistumisen arvioinnin voi perustaa myös pelkästään aikuisajalle määritettyyn saantiarvioon. Lapsia koskeva riskitaso määritetään erikseen lapsuusajan altistumisen/saantiarvion perusteella. Altistuminen hengitysteiden kautta
Inhalation intake = Inh.int.outdoor + Inh.int.indoor *Inhalation intake = Keskimääräinen päivittäinen aineen kokonaissaanti hengitysteiden kautta (µg/kg/d) *Inh.int.outdoor = Keskimääräinen päivittäinen aineen saanti ulkoilmasta hengitysteiden kautta (µg/kg/d) *Inh.int.indoor = Keskimääräinen päivittäinen aineen saanti sisäilmasta hengitysteiden kautta (µg/kg/d)
Altistuminen ulkoilman ja sisäilman välityksellä lasketaan saman periaatteen mukaisesti:
Inh.int = (C.air * IR.air * ED.air * EF.air) / (BW * AT) *C.air = Aineen pitoisuus ilmassa (µg/m3) *IR.air = Hengitystilavuus (m3/h) *ED.air = Päivittäinen altistumisaika niinä päivinä, jolloin altistumista tapahtuu (h/d) *EF.air = Päivien määrä, jolloin altistumista tapahtuu tarkastellun altistumisperiodin aikana (d) *BW = Keskimääräinen kehon paino arvioinnin kohteena olevassa väestöryhmässä (kg) *AT = Tarkastellun altistumisperiodin pituus päivinä (d)
Ulkoilmaan muodostuvien ainepitoisuuksien suhteen tulee varsinaisten päästölähteiden vaikutuksen lisäksi huomioida alueen käyttömuotoon liittyvät erityispiirteet. Pitoisuuksia voivat kasvattaa esimerkiksi erilaiset maaperän hiukkasia ilmaan nostattavat toiminnat. Sisäilman pitoisuutta ja sen yhteyttä alueelliseen pilaantumiseen arvioitaessa tarvitaan lisäksi tietoa ulkoilman hiukkasten siirtymisestä ja pidättymisestä sisätiloihin. Sisäilman osalta on myös huomioitava, että ainepitoisuuksiin voivat vaikuttaa erilaiset ympäristön pilaantuneisuudesta riippumattomat sisätilojen lähteet. Mikäli haitta-aineen pitoisuudesta sisäilmassa ei ole tietoa, voidaan ulkoilman haitta-ainepitoisuuden olettaa kuvaavan myös sisäilmassa esiintyvää pitoisuutta.
Hengitystilavuus vaihtelee iästä, sukupuolesta, painosta, terveydentilasta ja aktiivisuudesta riippuen. Altistumista arvioitaessa on olennaista kuvata hengitystilavuus ja sen vaihtelu edustavasti tarkasteltavan väestöryhmän, eri altistumistilanteiden sekä altistumisperiodin pituuden suhteen. Päivittäinen altistumisaika ulko- ja sisäilmalle vaihtelee yleensä vuodenajasta ja väestöryhmästä riippuen. Valtaosa ajasta vietetään sisätiloissa, erityisesti talviaikaan. Vuodenaikoihin liittyvää päivittäisen altistumisajan vaihtelua tulee kuvata kohteissa, joissa ilman ainepitoisuus vaihtelee olennaisesti vuodenajasta riippuen.
Altistuminen ruoansulatuskanavan kautta
Ingestion intake = ∑ (Ing.int.media) + Ing.int.background *Ingestion intake = Keskimääräinen päivittäinen aineen kokonaissaanti ruuansulatuskanavan kautta (µg/kg/d) *Ing.int.media = Tietystä altistumisväliaineesta aiheutuva keskimääräinen päivittäinen aineen saanti ruuansulatuskanavan kautta (µg/kg/d) *Ing.int.background = Keskimääräinen päivittäinen alueellisesta pilaantuneisuudesta riippumaton aineen saanti esim. ravinnon kautta (µg/kg/d)
Altistuminen eri altistumisväliaineiden osalta lasketaan saman periaatteen mukaisesti:
Ing.int.media = (C.media * IR.media * EF.media) / (BW * AT) *C.media = Aineen pitoisuus altistumisväliaineessa (kiinteässä aineessa µg/kg, liuoksessa µg/l) *IR.media = Keskimääräinen ruuansulatuskanavaan tuleva altistumisväliaineen määrä niinä päivinä, kun altistumista tapahtuu (kiinteälle aineelle kg/d, nesteelle l/d) *EF.media = Päivien määrä, jolloin eri väliaineille altistutaan tarkastellun altistumisperiodin aikana (d) *BW = Keskimääräinen kehon paino arvioinnin kohteena olevassa väestöryhmässä (kg) *AT = Tarkastellun altistumisperiodin pituus päivinä (d)
Altistumisen arviointi voi perustua väliaineessa olevaan aineen kokonaispitoisuuteen tai sen biosaatavaan osuuteen. Kokonaispitoisuus johtaa altistumistason ja terveyshaittojen yliarviointiin, jos biosaatava osuus on pieni. Biosaatavan pitoisuuden arvioiminen on yleensä käytännössä hankalaa, koska liukoisuuteen vaikuttavat tekijät ja näiden vaikutussuhteet ovat usein huonosti tunnettuja. Arvioinnissa tulisi kuvata tarpeen vaatiessa myös pitoisuuksien alueellista ja ajallista vaihtelua (esimerkiksi pintavesien virkistyskäyttö keskittyy kesäaikaan, jolloin uinnin yhteydessä tapahtuvan pintaveden nielemisen kannalta olennaista on erityisesti kesäaikaan vedessä esiintyvä pitoisuus). Arvioinnissa käytettävien pitoisuuksien tulee edustaa todellisia altistumistilanteita. Esimerkiksi maaperän osalta altistumista tapahtuu pääasiallisesti asuinalueiden pintamaalle ja pintavesien osalta uimarantojen vesille. Koska altistumisolosuhteet vaihtelevat kohteesta riippuen, tulee arvioinnissa käytettävien pitoisuuksien perustua kohdekohtaiseen harkintaan.
Juomavesialtistumisen kannalta on olennaista huomioida paikallisen talousveden lähde, mikäli talousvettä käytetään juomavetenä. Talousvesi voi olla lähtöisin yleisestä vesijohtoverkostosta tai yksityisestä kaivosta. Erityisesti kaivovesissä saattaa maaperän ja pohjaveden pilaantumisen yhteydessä esiintyä korkeita haitta-ainepitoisuuksia. Myös vesilaitokselta tuleva vesi voi periaatteessa sisältää ympäristön pilaantuneisuudesta johtuen tavallista enemmän haitta-aineita, mikäli raakavesi otetaan paikallisesta pinta- tai pohjavesilähteestä. Toisaalta metalleja, erityisesti kuparia ja lyijyä, voi kulkeutua veteen myös jakeluverkostosta tai säilytysastioista (EPA 2007). Veden käsittely voi vaikuttaa haitta-aineiden pitoisuuteen ja olomuotoon vedessä. Puhdistuksessa vedestä poistetaan kiinteää ja orgaanista ainesta, jolloin jäljelle jäävät aineet ovat usein liukoisemmassa ja siten biosaatavammassa muodossa.
Ravintokasvien ja -sienten haitta-ainepitoisuuden suhteen tulee huomioida, että aineet kulkeutuvat kasveihin ja sieniin sekä maaperästä juurien kautta imeytymällä että ilmasta kuiva- ja märkälaskeuman mukana. Kasvihuoneviljely tai muut viljelytekniset tekijät voivat siten olennaisesti vaikuttaa kasveihin muodostuviin pitoisuuksiin. Ilmalaskeumasta peräisin oleva kuormitus jää yleensä kasvin pinnalle, ja on altistumisen kannalta olennainen tekijä niiden ravintokasvien osalta, joiden syötävä osuus kasvaa maan pinnalla. Myös osa juuresten haitta-aineista saattaa olla maa-ainesvälitteistä pintakuormitusta. Kasvisten ja juuresten huuhtelu tai muu käsittely voi vähentää altistumista pintakuormituksen osalta. Päivittäinen altistuminen ympäristön eri väliaineille voi vaihdella huomattavasti väliaineesta ja väestöryhmästä riippuen. Esimerkiksi saanti ravintokasveista ja ruokasienistä vaihtelee kasvisten, juuresten, hedelmien, marjojen ja sienten sesonkiluonteisuudesta johtuen. Altistuminen maaperälle ja pintavedelle puolestaan vaihtelee aktiviteettien ja vuodenaikojen mukaan. Maaperälle altistutaan pääasiallisesti lumettomana aikana. Myös altistuminen pintavesille painottuu kesäaikaan. Olennaista on pyrkiä kuvaamaan keskimääräistä päivittäistä altistumistasoa sekä tämän vaihtelua tarkastelun kohteena olevan altistumisperiodin pituuteen suhteutettuna. Jos altistumisessa eri vuoden aikoina on merkittävä ero, voidaan altistuminen määrittää vertailun vuoksi vuodenajoille erikseen. Juomaveden ja ravinnon kohdalla kulutus arvioidaan nimenomaan paikallisen altistumislähteen osalta.
Ihokontakti maan kanssa
Potentiaalisen ihoaltistumisen arvioiminen on mielekästä tilanteissa, joissa iho todella joutuu kosketuksiin arvioitavan maan kanssa, toistuvasti.
Derm.exp.soil = C.soil * 10-6 * Soil.ad.skin *Derm.exp.soil = Keskimääräinen päivittäinen maa-aineksen mukana iholle tuleva ainemäärä (µg/cm2) *C.soil = Ainepitoisuus maaperässä (µg/kg) *Soil.ad.skin = Keskimääräinen päivittäinen iholle kiinnittyvä maa-aineksen määrä (mg/cm2)
Maa-aineksen kiinnittymistä iholle on hankala arvioida yleisellä tasolla, koska kiinnittyminen vaihtelee aineksen rakenteesta ja kosteuspitoisuudesta sekä ihmisten aktiviteeteista ja käyttäytymisestä riippuen. Arvioinnissa tulee siten pyrkiä huomioimaan paikalliset ominaispiirteet sekä maaperän ominaisuuksien että alueen käytön suhteen.
Elimistöön imeytyvä annos
Elimistöön imeytyvää annosta voidaan riskinarviossa soveltaa altistumisindikaattorina niiden aineiden osalta, joille haittavaikutuksille määritetty annosvaste tai altistumisen raja-arvo perustuu varsinaiseen elimistöön päätyvään annokseen. Elimistöön kulkeutuva (verenkiertoon päätyvä) kokonaisannos saattaa kertyä useita eri reittejä.
Kokonaisaltistuminen
Total uptake = Inhalation uptake + Ingestion uptake + Dermal uptake *Total uptake = Keskimäärin päivittäin elimistöön imeytyvä ainemäärä (µg/kg/d) *Inhalation uptake = Keskimäärin päivittäin hengitysteiden kautta elimistöön imeytyvä ainemäärä (µg/kg/d) *Ingestion uptake = Keskimäärin päivittäin ruuansulatuskanavavasta elimistöön imeytyvä ainemäärä (µg/kg/d) *Dermal uptake = Keskimäärin päivittäin iholta elimistöön imeytyvä ainemäärä (µg/kg/d) *Lifetime uptake = (Total uptake child * Lifetime child + Total uptake adult * Lifetime adult) / (Lifetime child + Lifetime adult) *Lifetime uptake = Päivittäin elimistöön imeytyvä ainemäärä keskiarvoistettuna koko eliniän ajalle (µg/kg/d) *Total uptake child = Lapsella keskimäärin päivittäin ruuansulatuskanavavasta elimistöön imeytyvä ainemäärä (µg/kg/d) *Lifetime child = Lapsuusajan kesto vuosina (y) *Total uptake adult = Lapsella keskimäärin päivittäin ruuansulatuskanavavasta elimistöön imeytyvä ainemäärä (µg/kg/d) *Lifetime adult = Aikuisuusajan kesto vuosina (y)
Altistuminen hengitysteiden kautta
Inhalation uptake = Inh.int * Abs.lung *Inh.int = Keskimäärin päivittäin hengitysteihin tuleva ainemäärä (µg/kg/d) *Abs.lung = Hengitysteihin tulevasta ainemäärästä hengitystie-epiteelin läpi elimistöön imeytyvä osuus
Yleensä oletetaan, että ≤ 10 µm hiukkasfraktioon sitoutuneet metallit imeytyvät kokonaisuudessaan hengitysteiden epiteelin läpi elimistöön (HERAG 2007a, Paustenbach 2000). Yli 10 µm fraktiossa olevien metallien katsotaan yleensä kulkeutuvan ruuansulatuskanavaan, missä imeytymistä säätelevät ruuansulatuskanavan olosuhteet. Orgaanisten aineiden suhteen voidaan tehdä sama oletus. Kaasumaisten aineiden voidaan olettaa imeytyvän kokonaisuudessaan keuhkoista.
Altistuminen ruuansulatuskanavan kautta
Ingestion uptake = ∑ (Ing.int.media * Abs.gi.media) + (Ing.int.background * Abs.gi.food) *Ing.int.media = Keskimäärin päivittäin tietyn altistumisväliaineen mukana ruuansulatuskanavaan tuleva ainemäärä (µg/kg/d) *Abs.gi.media = Ruuansulatuskanavaan tietyn altistumisväliaineen mukana tulevasta aineen kokonaismäärästä elimistöön imeytyvä osuus *Ing.int.background = Keskimääräinen päivittäinen alueellisesta pilaantuneisuudesta riippumaton ravinnosta aiheutuva altistuminen aineelle (µg/kg/d) *Abs.gi.food = Ruuansulatuskanavaan ravinnon mukana tulevasta aineen kokonaismäärästä elimistöön imeytyvä osuus
Altistumisväliaineen ominaisuuksien vaikutus imeytymistehokkuuteen tulisi pyrkiä huomioimaan. Imeytyminen ilmoitetaan tavallisesti prosentuaalisena osuutena ruuansulatuskanavaan tulevasta kokonaismäärästä, ainekohtaisesti. Ellei imeytyvää osuutta aineelle tiedetä, oletusarvona käytetään tavallisesti 100 % (imeytyy täysin). Koska harva aine imeytyy täydellisesti ruoansulatuskanavasta, elimistöön imeytyvästä annoksesta tulee usein yliarvio. Tietoa metallien imeytymisestä ruoansulatuskanavasta ja imeytyviä osuuksia on esimerkiksi HERAG:n yhteenvedossa (HERAG 2007b).
Altistuminen ihon kautta
Kokonaisaltistuminen:
Dermal uptake = Derm.upt.soil + Derm.upt.bw + Derm.upt.sw *Derm.upt.soil = Keskimääräinen päivittäinen maa-aineksesta ihon läpi elimistöön imeytyvä ainemäärä (µg/kg/d) *Derm.upt.bw = Keskimääräinen päivittäinen peseytymisvedestä ihon läpi elimistöön imeytyvä ainemäärä (µg/kg/d) *Derm.upt.sw = Keskimääräinen päivittäinen uimavedestä ihon läpi elimistöön imeytyvä ainemäärä (µg/kg/d)
Ihokontakti maan kanssa:
Derm.upt.soil = Derm.exp.soil * Skin.sa * F.skin.soil * Abs.skin * EF.soil / (BW * AT) *Derm.exp.soil = Keskimääräinen päivittäinen maa-aineksen mukana iholle tuleva ainemäärä (µg/cm2) *Skin.sa = Ihon kokonaispinta-ala (cm2) *F.skin.soil = Osuus ihon kokonaispinta-alasta, joka on kosketuksissa maa-aineksen kanssa *Abs.skin = Osuus iholle tulevasta ainemäärästä, joka imeytyy ihon läpi elimistöön *EF.soil = Päivien määrä, jolloin altistumista tapahtuu tarkastellun altistumisperiodin aikana (d) *BW = Keskimääräinen kehon paino arvioinnin kohteena olevassa väestöryhmässä (kg) *AT = Tarkastellun altistumisperiodin pituus päivinä (d)
Ihon kokonaispinta-ala vaihtelee iän ja painon suhteen. Kokonaispinta-ala voidaan laskea seuraavan kaavan avulla (DEFRA & the Environment Agency 2002):
Skin.sa = (4 * BW + 7) / (BW + 90) * 104
Aineiden imeytymistä maa-aineksesta ihon läpi on hankala arvioida, koska maan fysikaalis-kemialliset ominaisuudet vaikuttavat niiden biosaatavuuteen. Aineiden liukoisuuteen ja imeytymiseen vaikuttavat myös ihon ominaisuudet, joten esimerkiksi hikoilu tai ennestään vaurioitunut iho saattavat tehostaa imeytymistä (EPA 2007).
Ihokontakti talous- ja pintaveden kanssa:
Tässä kuvattu malli koskee epäorgaanisten aineiden imeytymistä ihon kautta. Orgaanisten aineiden imeytymisen mallinnuksesta vesikontaktin yhteydessä löytyy tietoa lähteestä EPA 2004. Toistaiseksi Minera-altistumismalli ei sisällä ihon kautta tapahtuvan altistumisen laskentaa orgaanisten aineiden osalta.
Derm.upt = (C.water * 10-3 * Kp * T.event * EF.water * Skin.sa * F.skin ) / (BW * AT) *C.water = Aineen pitoisuus vedessä (µg/l) *Kp = Ihon läpäisevyysvakio aineelle (cm/h) *T.event = Peseytymisen / uimisen päivittäinen kesto (h) *EF.water = Päivien määrä, jolloin altistumista tapahtuu tarkastellun altistumisperiodin aikana (d) *Skin.sa = Altistuvan henkilön ihon kokonaispinta-ala (cm2) (ks. kohta ’ihokontakti maan kanssa’) *F.skin = Osuus ihon pinta-alasta, joka on kosketuksissa veden kanssa peseydyttäessä / uidessa *BW = Keskimääräinen kehon paino arvioinnin kohteena olevassa väestöryhmässä (kg) *AT = Tarkastellun altistumisperiodin pituus päivinä (d)
Aineen kokonaispitoisuuteen vedessä perustuva arvio voi johtaa imeytymisen yliarviointiin, jos osa aineesta on sitoutunut kiinteään ainekseen eikä siten ole biosaatavassa muodossa. Pintaveden osalta tulisi Suomen olosuhteissa arvioida erityisesti kesäaikaan esiintyviä pitoisuuksia, koska vesien virkistyskäyttö painottuu kesäkuukausille.
Ihon läpäisevyysvakioita on määritetty eri metalliyhdisteille. Mikäli läpäisevyys-vakiota ei ole määritetty, suosittelee Yhdysvaltain EPA (Environmental Protection Agency) epäorgaanisille aineille käytettäväksi oletusarvoa 10-3 (EPA 2004).
Ihon läpäisevyysvakioita epäorgaanisille aineille (EPA 2004):
| Aine | Läpäisyvakio Kp (cm/h) |
| Kadmium | 1 x 10-3 |
| Kromi (+6) | 2 x 10-3 |
| Kromi (+3) | 1 x 10-3 |
| Koboltti | 4 x 10-4 |
| LYijy | 1 x 10-4 |
| Elohopea (+2) | 1 x 10-3 |
| Metyylielohopea | 1 x 10-3 |
| Elohopea, kaasu | 0.24 |
| Nikkeli | 2 x 10-4 |
| Kalium | 2 x 10-3 |
| Hopea | 6 x 10-4 |
| Sinkki | 6 x 10-4 |
| Muut epäorgaaniset aineet | 1 x 10-3 |
Laskenta
Altistumislaskennan lähtöarvot
| Obs | Parametri | Lyhenne | Yksikkö | Aikuinen | Lapsi |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Altistumisperiodin pituus | At | vrk | 365 | 365 |
| 2 | Kehon paino | Bw | kg | 70 | 15 |
| 3 | Hengitystiheys | Ir.air | m³/h | 0.83 | 0.32 |
| 4 | Oleskeluaika sisätiloissa (keskiarvo altistumisperiodille) | Ef.air.indoor | h/vrk | 22.86 | 21.14 |
| 5 | Juomaveden kulutus | Ir.dw | l/vrk | 0.7 | 0.2 |
| 6 | Altistumistiheys, juomavesi | Ef.dw | vrk/altistumisperiodi | 365 | 365 |
| 7 | Niellyn maa-aineksen määrä | Ir.soil | kg/vrk | 0.00005 | 0.0001 |
| 8 | Maa-aineksen kiinnittyminen iholle | Soil.ad.skin | mg/cm²/vrk | 0.25 | 0.25 |
| 9 | Maa-ainekselle altistuvan ihon osuus | F.skin.soil | - | 0.05 | 0.2 |
| 10 | Altistumistiheys, maa-aines | Ef.soil | vrk/altistumisperiodi | 255 | 255 |
| 11 | Vihannesten kokonaiskulutus (keskiarvo altistumisperiodille) | Ir.lfc | kg/vrk | 0.11 | 0.055 |
| 12 | Paikallisten vihannesten osuus kokonaiskulutuksesta (keskiarvo altistumisperiodille) | F.lfc.loc | - | 0.1 | 0.1 |
| 13 | Juuresten kokonaiskulutus (keskiarvo altistumsperiodille) | Ir.tfc | kg/vrk | 0.2 | 0.1 |
| 14 | Paikallisten juuresten osuus kokonaiskulutuksesta (keskiarvo altistumisperiodille) | F.tfc.loc | - | 0.1 | 0.1 |
| 15 | Marjojen kokonaiskulutus (keskiarvo altistumsperiodille) | Ir.berries | kg/vrk | 0.044 | 0.035 |
| 16 | Paikallisten marjojen osuus kokonaiskulutuksesta (keskiarvo altistumisperiodille) | F.berries.loc | - | 0.5 | 0.5 |
| 17 | Sienten kokonaiskulutus (keskiarvo altistumsperiodille) | Ir.mushroom | kg/vrk | 0.05 | 0.025 |
| 18 | Paikallisten sienten osuus kokonaiskulutuksesta (keskiarvo altistumisperiodille) | F.mushroom.loc | - | 0.3 | 0.3 |
| 19 | Kalan kokonaiskulutus (keskiarvo altistumsperiodille) | Ir.fish | kg/vrk | 0.1 | 0.05 |
| 20 | Paikallisen kalan osuus kokonaiskulutuksesta (keskiarvo altistumisperiodille) | F.fish.loc | - | 0.2 | 0.2 |
| 21 | Lihan kokonaiskulutus (keskiarvo altistumsperiodille) | Ir.meat | kg/vrk | 0.1 | 0.05 |
| 22 | Paikallisen lihan osuus kokonaiskulutuksesta (keskiarvo altistumisperiodille) | F.meat.loc | - | 0.1 | 0.1 |
| 23 | Maitotuotteiden kokonaiskulutus (keskiarvo altistumisperiodille) | Ir.dairy | kg/vrk | 0.1 | 0.05 |
| 24 | Paikallisten maitotuotteiden osuus kokonaiskulutuksesta (keskiarvo altistumisperiodille) | F.dairy.loc | - | 0.1 | 0.1 |
| 25 | Peseytymiseen kuluva aika | Ed.bw | h/vrk | 0.25 | 0.25 |
| 26 | Altistumistiheys, pesuvesi | Ef.bw | vrk/altistumisperiodi | 365 | 365 |
| 27 | Peseytyessä vedelle altistuvan ihon osuus | F.skin.bw | - | 1 | 1 |
| 28 | Uidessa niellyn pintaveden määrä | Ir.sw | l/uintikerta | 0.05 | 0.05 |
| 29 | Uintikerran kesto | Ed.sw | h/uintikerta | 0.25 | 0.25 |
| 30 | Altistumistiheys, pintavesi | Ef.sw | uintikerta/altistumisperiodi | 30 | 30 |
| 31 | Uidessa pintavedelle altistuvan ihon osuus | F.skin.sw | - | 1 | 1 |
Altistumisfunktioiden käyttämät parametrit
| Obs | Matriisi | Altistusreitti | Funktio | Nopeus | Osuus | Kuvaus |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Ulkoilma | Hengitystiet | F1 | Ir.air | Ef.air.indoor | Ulkoilman hengitys |
| 2 | Sisäilma | Hengitystiet | F2 | Ir.air | Ef.air.indoor | Sisäilman hangitys |
| 3 | Talousvesi | Ruuansulatuskanava | F3 | Ir.dw | Ef.dw | Talousveden juominen |
| 4 | Maaperä | Ruuansulatuskanava | F3 | Ir.soil | Ef.soil | Maaperän nieleminen |
| 5 | Pintavesi | Ruuansulatuskanava | F3 | Ir.sw | Ef.sw | Pintaveden nieleminen uitaessa |
| 6 | Vihannekset | Ruuansulatuskanava | F4 | Ir.lfc | F.lfc.loc | Paikallisten vihannesten syönti |
| 7 | Juurekset | Ruuansulatuskanava | F4 | Ir.tfc | F.tfc.loc | Paikallisten juuresten syönti |
| 8 | Marjat | Ruuansulatuskanava | F4 | Ir.berries | F.berries.loc | Paikallisten marjojen syönti |
| 9 | Sienet | Ruuansulatuskanava | F4 | Ir.mushroom | F.mushroom.loc | Paikallisten sienten syönti |
| 10 | Kala | Ruuansulatuskanava | F4 | Ir.fish | F.fish.loc | Paikallisen kalan syönti |
| 11 | Liha | Ruuansulatuskanava | F4 | Ir.meat | F.meat.loc | Paikallisen lihan syönti |
| 12 | Maitotuotteet | Ruuansulatuskanava | F4 | Dairy.tfc | F.dairy.loc | Paikallisten maitotuotteiden syönti |
| 13 | Maaperä | Iho | F5 | Ef.soil | F.skin.soil | Ihokontakti maaperän kanssa |
| 14 | Talousvesi | Iho | F6 | Ef.bw | F.skin.bw | Ihokontakti talousveden kanssa peseydyttäessä |
| 15 | Pintavesi | Iho | F7 | Ef.sw | F.skin.sw | Ihokontakti pintaveden kanssa uitaessa |
- Funktiot
- F1: concentration * (24 - tf(fraction) / 24) * tf(rate) / (tf("Bw") * tf("At"))
- F2: concentration * tf(fraction) / 24 * tf(rate) / (tf("Bw") * tf("At"))
- F3: concentration * tf(rate) * tf(fraction) / (tf("Bw") * tf("At"))
- F4: concentration * 1000 * tf(rate) * tf(fraction) / tf("Bw")
- F5: concentration * tf("Soil.ad.skin") * 0.001 * Skin.sa * tf(fraction) * Abs.skin * tf(rate) / (tf("Bw") * tf("At"))
- F6: concentration * 0.001 * Kp * tf(rate) * tf("Ed.bw") * Skin.sa * tf(fraction) / (tf("Bw") * tf("At"))
- F7: concentration * 0.001 * Kp * tf(rate) * tf("Ed.sw") * Skin.sa * tf(fraction) / (tf("Bw") * tf("At"))
Kirjallisuus
DEFRA & the Environment Agency 2002. The Contaminated Land Exposure Assessment Model (CLEA): Technical basis and algorithms. Department for Food, Environment and Rural Affairs (DEFRA), the Environment Agency, UK. R & D Publication CLR 10.
EPA 2007. Framework for metals risk assessment. United States Environmental Protection Agency, EPA 120/R-07/001.
EPA 2004. Risk assessment guidance for superfund. Volume I: Human health evaluation manual (Part E, Supplemental guidance for dermal risk assessment). United States Environmental Protection Agency, EPA/54/R/99/005.
HERAG 2007a. Assessment of occupational inhalation exposure and systemic inhalation absorption. Health risk guidance for metals, Fact Sheet 02.
HERAG 2007b. Gastrointestinal uptake and absorption, and cataloque of toxicokinetic models. Health Risk Guidance for Metals, Fact Sheet 04.
Kollanus, V. 2008. Väestön kohdekohtainen ympäristöperäinen metallialtistumisen arviointi. In: Nikkarinen, M., Kollanus, V., Ahtoniemi, P., Kauppila, T., Holma, A., Räisänen, M.-L., Makkonen, S. Tuomisto J.T. 2008. Metallien yhdennetty kohdekohtainen riskinarviointi. Kuopion yliopiston Ympäristötieteen laitoksen monistesarja. 3/2008. University of Kuopio. 134-145.
Kollanus, V., Komulainen, H. & Tuomisto, J.T. 2008. Terveysperusteinen riskinarviointi. In: Nikkarinen, M., Kollanus, V., Ahtoniemi, P., Kauppila, T., Holma, A., Räisänen, M.-L., Makkonen, S. & Tuomisto J.T. 2008. Metallien yhdennetty kohdekohtainen riskinarviointi. Kuopion yliopiston Ympäristötieteen laitoksen monistesarja. 3/2008. University of Kuopio. 261-285.
Nikkarinen, M., Kollanus, V., Ahtoniemi, P., Kauppila, T., Holma, A., Räisänen, M.-L., Makkonen, S. & Tuomisto J.T. 2008. Metallien yhdennetty kohdekohtainen riskinarviointi. Kuopion yliopiston Ympäristötieteen laitoksen monistesarja. 3/2008. University of Kuopio. 403 s.
Paustenbach, D.J. 2000. The practice of exposure assessment: a state-of-the-art review. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B 3, 179-291.