1
R - T & A
Analýza rizikAnalýza rizik
0303 –– Hodnocení humánních rizikHodnocení humánních rizik
IvanIvan Holoubek, Josef Zeman, Pavel ČuprHoloubek, Josef Zeman, Pavel Čupr
RECETOXRECETOX -- TOCOENTOCOEN && AssociatesAssociates
Kamenice 126/3, 625 00 BrnoKamenice 126/3, 625 00 Brno
holoubekk @@recetoxrecetox.muni.cz; http://recetox.muni.cz/
2
R - T & A
((U.S. EPA Superfund Risk AssessmentU.S. EPA Superfund Risk Assessment))
HodnoceníHodnocení se provádí za současných (základních) ase provádí za současných (základních) a
budoucích podmínekbudoucích podmínek
CílemCílem je ochrana zdraví člověka za zůvodnitelnéje ochrana zdraví člověka za zůvodnitelné
maximální expozicemaximální expozice
Expozice ÚčinekRiziko
Základní pojmy
3
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti
Hodnocení expozice Identifikace účinku(-ů)
Charakterizace rizika
Interpretace
4 základní kroky hodnocení rizik
4
R - T & A
Zákonné regulace
Základní zdrojeZákladní zdroje
Ministerstvo životního prostředíMinisterstvo životního prostředí -- www.env.czwww.env.cz
ZákonZákon -- parlamentparlament
VyhláškaVyhláška –– různérůzné orgányorgány
SměrniceSměrnice -- ministerstvaministerstva
NařízeníNařízení –– vládyvlády
MetodickýMetodický pokynpokyn
5
R - T & A
Přehled norem z oblasti životního prostředíPřehled norem z oblasti životního prostředí -- ČSNČSN ISOISO
PříkladyPříklady::
Zákon České národní rady o posuzování vlivů na životníZákon České národní rady o posuzování vlivů na životní
prostředíprostředí -- 244/92244/92 SbSb (EIA(EIA –– EnvironmentalEnvironmental ImpactImpact
Assessment)Assessment)
Nařízení vlády, kterým se stanoví ukazatele a hodnotyNařízení vlády, kterým se stanoví ukazatele a hodnoty
přípustného stupně znečištění vodpřípustného stupně znečištění vod -- 82/199982/1999 SbSb
MezinárodníMezinárodní
EU – odkazy na MŽP
US Environmental Protection Agency (EPA) - www.epa.gov
IRIS – Integrated Risk Information System - www.epa.gov/iris
ATSDR – Agency for Toxic Substances and Disease Registry
– atsdr1.atsdr.cdc.gov
U. S. Department ofof HealthHealth && HumanHuman ServicesServices ––
wwwwww..hhshhs..govgov
Informační zdroje
6
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
Bez vhodných kvalitních dat nelze dosáhnout uspokojivých
výsledků analýzy zdravotních rizik.
TYPY DAT
Obecně můžeme při analýze rizik rozlišit data týkající se:
identifikace kontaminantů
koncentrace kontaminantů v důležitých zdrojích a médiích
(environmentálních i biologických)
charakteristiky zdrojů kontaminace (rychlost uvolňování do prostředí,
množství uvolňovaných látek)
charakteristiky environmentálních podmínek, které mohou ovlivnit
osud, transport či perzistenci kontaminantů
Z jiného hlediska je možné rozdělit data na ta, která popisují pozadí, a data
z kontaminované oblasti.
7
R - T & A
POZADÍ
Údaje o pozadí nám umožňují rozlišit kontaminaci ze
zkoumaného místa od přírodního výskytu nebo další
kontaminace z jiných zdrojů.
Můžeme tedy vymezit dva typy pozadí:
přirozeně se vyskytující hladiny, což jsou koncentrace chemických látek
v okolním prostředí, které nebylo ovlivněno člověkem
antropogenní hladiny, což jsou koncentrace chemických látek
vyskytujících se v prostředí jako důsledek činností člověka (mimo
aktivit spojených ze zkoumanou oblastí).
Vzorky pozadí
stejné základní charakteristiky jako zájmové území
dostatečný počet vzorků pozadí - stanovení, zda je rozdíl mezi pozadím
a zkoumanou oblastí statisticky významný (s danou pravděpodobností).
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
8
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
STRATEGIE ODBĚRU VZORKŮ
Na základě předběžného zvážení expozičních cest určíme:
média, která budou významná z hlediska expozice člověka - může jít o
média v současnosti kontaminovaná, kterým mohou být exponováni
jedinci nebo pomocí kterých mohou být transportovány kontaminanty,
nebo média v současné době nekontaminovaná, která se mohou
kontaminovat v budoucnosti vlivem transportu láteků;
místa odběrů vzorků, která by měla postihnout zdroje, ze kterých se
uvolňují kontaminanty, různé typy kontaminantů, oblasti s
potencionálně exponovanými populacemi (tj. nejbližší sídla).
9
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
Půda
Půda je často hlavním zdrojem kontaminantů uvolňovaných do
dalších médií.
Odběr reprezentativních vzorků není snadný vzhledem k
heterogennímu charakteru půd.
Hloubka, ze které je vzorek odebírán, by měla být
přizpůsobena expozičním cestám a cestám transportu.
Např. při hodnocení expozice požitím půdy by měly být odebírány vzorky z hloubky
5 až 20 cm, při přechodu do potravních řetězců z hloubky cca 0,5 až 1,5 m, při
migraci kontaminantů z půdy do podzemních vod bude rozhodující úroveň
hladiny podzemní vody.
Vzorkování by mělo postihnout i fyzikální a chemické charakteristiky půdy, které
jsou důležité pro ocenění osudu a transportu látek.
10
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
Podzemní voda
Odběry vzorků podzemní vody jsou poměrně nákladné.
Odběrová místa je třeba zvolit tak, aby byla postižena
kontaminace s ohledem na možné expozice.
Oddělené zvodněné zóny by se měly hodnotit odděleně.
Je vhodné odebrat vzorky z již existujících míst potenciální
expozice (např. existující studny s pitnou vodou).
Je třeba charakterizovat hydrogeologické vlastnosti zvodněné
vrstvy, které ovlivňují osud a transport látek a umožňují
nám odhadnout budoucí expoziční koncentrace.
11
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
Povrchová voda a sedimenty
Odebírají se vzorky povrchových vod, které mohou být
poteciálně kontaminovány látkami z dané oblasti. Přitom je
vhodné postihnout i zdroje kontaminace (odtok, splach).
U lotických vod znesnadňuje odběr reprezentativního vzorku
proměnlivost toku napříč korytem i po jeho délce.
Vzorky by se měly odebírat jak ze středu koryta, tak z míst podél
břehů.
Lenitické vody vyžadují obecně více vzorků než lotické pro jejich
relativně pomalé promíchávání.
12
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
Povrchová voda a sedimenty
Hlavní faktor, který je třeba brát v úvahu, je tepelná stratifikace.
Pokud je voda stratifikována, měly by se vzorky odebírat z každé
vrstvy.
Pro malé plytké rybníky stačí jeden nebo dva vzorky (vtok a
nejhlubší místo).
Vzorky sedimentů z hlediska časové reprezentativnosti lépe
charakterizují znečištění vod.
Řada látek má schopnost se v sedimentech akumulovat.
Při odběru je třeba dbát na to, aby nedošlo k porušení sedimentu
nebo k vyplavení jemných částic.
Místo odběru volíme s ohledem na hodnocenou expoziční cestu.
13
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
Vzduch
Odběry vzorků vzduchu umožňují charakterizovat inhalační
expozice kontaminantům.
Rozlišujeme vzorkování emisí (ze zdrojů) a vzorkování imisí
(volná krajina).
Při hodnocení dlouhodobých inhalačních expozicí, by se měly
použít dlouhodobé průměrné koncentrace ve vzduchu.
Pokud jsou hodnoceny akutní nebo subchronické expozice
vyplývající z epizodických, náhodných nebo neobvykle
vysokých emisí, můžeme použít hodnot z krátkodobějších
měření.
Je třeba charakterizovat i meteorologické podmínky v daném
místě.
14
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
Biota
Pro účely analýzy zdravotních rizik člověka by měly být
zkoumány ty druhy rostlin a živočichů, které člověk
nejčastěji konzumuje.
Vhodné je sledovat koncentrace v jedlém podílu.
15
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
HODNOCENÍ DAT
Při paralelním stanovení téhož homogenního vzorku dostaneme
většinou poněkud rozdílné výsledky.
Správné výsledky jsou ty, které se shodují se skutečnou
hodnotou měřené veličiny.
Přesné jsou takové výsledky, které se vzájemně dobře shodují,
jsou dobře reprodukovatelné. Správné a současně přesné
výsledky označujeme jako spolehlivé.
Experimentální výsledky jsou zatíženy chybami.
16
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
Z hlediska původu rozdělujeme chyby na náhodné (statistické),
soustavné (systematické) a hrubé:
Náhodné chyby se vyskytují u každého stanovení a nelze je odstranit.
Jsou způsobeny řadou nepatrných, tzv. elementárních chyb, ke kterým
dochází při jednotlivých operacích během analýzy. Náhodné chyby mají
tendenci se vzájemně kompenzovat a jsou obvykle malé.
Soustavné chyby mají stálý charakter a zkreslují výsledky vždy v
jednom směru. Tyto chyby mají zcela určitou příčinu, např.
nevyhovující čistota chemikálií, nedokonalý průběh reakce apod.
Soustavné chyby lze odhalit analýzou standartního vzorku.
Hrubé chyby závažně ovlivňují správnost výsledku, proto takto zatížené
výsledky stanovení vylučujeme. Mohou být způsobeny nedopatřením,
malou pečlivostí pracovníka, volbou nevhodného postupu atd.
17
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
Všechna data vstupující do analýzy rizik by měla projít
procedurami QA/QC (Quality Assurance and Quality
Control), které zajišťují dostatečnou správnost a přesnost
analytických dat.
Pro kontrolu kvality se používá systém kontrolních vzorků.
Pro interpretaci dat musíme znát meze detekce a meze
stanovitelnosti použitých analytických metod.
Mez detekce je nejmenší množství látky, které může být
odlišeno od náhodného šumu přístroje nebo metody.
Mez stanovitelnosti je nejmenší množství látky, které lze
správně a reprodukovatelně stanovit.
18
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
Pro látky, které nebyly detekovány v žádném vzorku daného
média, a jejich mez stanovitelnosti je vyšší než koncentrace,
která by mohla mít nepříznivý vliv na zdraví, je třeba
provést reanalýzu citlivější metodou (pokud je to možné)
nebo se látce věnovat pouze kvalitativně.
Většinou není analyzovaná látka pozitivně detekovaná ve všech
vzorcích.
Pokud látka není detekovaná, prezentujeme výsledek jako
detekční limit.
Při výpočtu expozičních koncentrací uvažujeme jak pozitivně
detekované výsledky, tak nedetekované, které nahrazujeme
poloviční hodnotou detekčního limitu nebo detekčním
limitem.
19
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
REDUKCE POČTU LÁTEK
Někdy je počet látek značný a jejich komplexní kvantitativní
analýza rizik náročná, výsledky nepřehledné.
Proto je možné, avšak ne nutné, zredukovat počet látek.
To lze provést rozdělením látek do skupin (např. PAHs) a hodnocením
skupiny jako celku.
Pokud látka byla detekována jen ve velmi malém počtu vzorků a ani další
informace nenasvědčují, že by měla být v daném místě přítomná, lze
látku vyloučit.
Je však nutné přihlédnout k její koncentraci a toxicitě.
Dále lze pro vyloučení látek použít screeningový filtr koncentrace - toxicita.
Na základě znalosti koncentrace a toxicity se snažíme najít látky, které
nejvýznamněji přispívají k riziku.
20
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
Vypočteme rizikový faktor chemické látky:
Rij = Cij . Tij
Kde:
Rij.......rizikový faktor pro látku i v médiu j
Cij.......koncentrace látky i v médiu j (největší)
Tij.......toxicita pro látku i v médiu j (směrnice karcinogenního
rizika nebo 1/referenční dávka)
21
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
Výpočet celkového rizikového faktoru Rj pro médium j:
Rj = R1j + R2j + ... + Rnj
Celkové rizikový faktor Rj počítáme odděleně pro karcinogenní
a nekarcinogenní vlivy.
Pak vypočítáme podíl látky i na celkovém riziku v médiu j, tj.
Rij/Rj.
Látky s malým poměrem mohou být vyloučeny (např. menším
než 0,01).
22
R - T & A
Identifikace nebezpečnosti - sběr a hodnocení dat
Látky bez hodnot toxicity nelze takto hodnotit, ale neměly by být
vyloučeny.
Vypočtené rizikové faktory slouží pouze pro účely této procedury
a nelze je zaměňovat se skutečnou analýzou rizik.
Dalším možným přístupem pro výběr látek je srovnání jejich
koncentrací s tzv. Risk - Based Concentrations stanovenými
U. S. EPA.
Risk - Based Concentrations jsou takové koncentrace látek v
jednotlivých médiích, které které byly určeny na základě
"standartních" expozičních scénářů a odpovídají
karcinogen- nímu riziku 10-6, pro nekarcinogení látky pak
hazardnímu indexu nižšímu než 1.
23
R - T & A
Hodnocení expozice
Expozice se definuje jako kontakt organismu s chemickým
nebo fyzikálním faktorem.
Zhodnocením expozice rozumíne určení nebo odhad její
velikosti, četnosti, doby trvání a expoziční cesty.
Pro účely analýzy rizik se definuje přijatelná maximální
expozice, což je nejvyšší expozice, kterou lze v dané oblasti
pravděpodobně očekávat v současnosti nebo budoucnosti.
24
R - T & A
Nejprve charakterizujeme zkoumanou oblast z hlediska
přírodních podmínek i lidských populací.
Mezi důležité charakteristiky přírodních podmínek patří klima,
meteorologické faktory, geologické podmínky, vegetace, půda,
hydrologie podzemních vod, lokalizace a popis povrchových vod.
Dále je třeba určit populace, které mají nějaký vztah ke zkoumané oblasti.
Vyhledat ty populace, které přímo v dané oblasti nebo jejím nejbližším okolí
žijí, protože ty budou pravděpodobně nejvíc exponované.
Měly by se zahrnout i vzdálenější populace s možností expozice
kontaminované vodě, rybám, zemědělským produktům, případně
populace, které mohou být exponovány v budoucnu migrujícím látkám.
Charakteristika expozičních podmínek
25
R - T & A
Charakteristika expozičních podmínek
Je třeba popsat také současné využití území (obytné,
komerčně/průmyslové, rekreační, zemědělské) a s ním spjaté
aktivity člověka, především:
dobu, kterou stráví populace v kontaminované oblasti
(komerčně/průmyslová - 8 hodin, obytná - 24 hodin)
zda jde o aktivity uvnitř budov nebo venkovní
změny aktivit v průběhu roku
Nutno zjistit, zda nedojde v budoucnu ke změně využití území, a
pokud ano, jak to ovlivní aktivity člověka.
26
R - T & A
Charakteristika expozičních podmínek
Subpopulacím s vyšším rizikem expozice kontaminantům by se
měla věnovat větší pozornost.
Jde i o citlivé subpopulace jako jsou děti, starší lidé, těhotné a
kojící ženy, lidé s chronickými onemocněními, subpopulace
s chováním zvyšujícím riziko jako jsou děti, lidé, kteří
požívají větší množství ulovených ryb nebo místní
zemědělské produkce, subpopulace s vyšším rizikem díky
expozicím z jiných zdrojů, tj. lidé exponováni látkám při
práci nebo žijící v průmyslových oblastech.
27
R - T & A
Určení expozičních cest
Expoziční cestu tvoří čtyři prvky:
zdroj a mechanismus úniku látky,
příjmové nebo transportní médium či média,
místo možného kontaktu člověka s kontaminovaným
médiem a
způsob průniku do organismu.
28
R - T & A
Určení expozičních cest
Z dostupných informací určíme potenciální zdroje uvolňování chemických
látek a rozsah kontaminace jednotlivých médií.
Po uvolnění do prostředí může látka podléhat transportu, fyzikálním,
chemickým nebo biologickým transformacím, může se akumulovat.
Může docházet k vzájemným interakcím látek nebo jejich degradaci za
vzniku sloučenin s nepříznivým vlivem na zdraví člověka.
Pro určení osudu látky v prostředí je třeba znát jednak fyzikálně chemické
vlastnosti látek, jednak charakteristiky médií.
V této fázi nejde o přesné určení koncentrace látek v jednotlivých médiích,
ale o určení médií, která mohou být potencionálně kontaminována.
29
R - T & A
Určení expozičních cest
Vymezíme expoziční místa, tj. místa, kde dochází ke kontaktu
potencionálně exponovaných populací a kontaminovaných
nebo potencionálně kontaminovaných médií.
Na základě znalostí kontaminovaných médií a očekávaných
aktivit v místě expozice určíme pravděpodobný způsob
expozice (požití, inhalace, dermální).
S využitím těchto znalostí sestavíme všechny možné expoziční
cesty a rozdělíme je do skupin pro současné a budoucí
využití území.
30
R - T & A
Kvantifikace expozice
Kvantifikací expozice rozumíme:
určení velikosti
četnosti a
doby trvání expozice pro populace a expoziční cesty vybrané
pro kvantitativní hodnocení.
Tento krok probíhá obvykle ve dvou fázích:
nejprve odhadneme expoziční koncentrace a
pak určíme příjem látek jednotlivými cestami.
31
R - T & A
Určení expozičních koncentrací
Při odhadech expoziční koncentrace používáme buď samotná
data z monitoringu nebo kombinace dat z monitoringu a
modelů pro osud a transport látek v prostředí.
Přímé použití dat z monitoringu je možné, když expozice
vyžaduje přímý kontakt s monitorovaným médiem nebo
když se monitorovala přímo expoziční místa (studna s
pitnou vodou, imisní monitoring ovzduší).
Přitom je třeba zvážit, zda je přímý kontakt reálný (např.
přímému kontaktu s půdou může bránit hustý porost nebo
příkrý svah).
32
R - T & A
Určení expozičních koncentrací
Modely se používají, jestliže jsou expoziční místa vzdálená od
měřených zdrojů kontaminace a existují mechanismy úniku
a transportu na expoziční místa, dále pro předpovědi
koncentrací v budoucnosti nebo pro odhady koncentrací
kontaminantů, které jsou pod kvantifikačním limitem, ale
mohou mít stále toxický vliv.
Při modelování je třeba zvážit celou řadu fyzikálních a chemických procesů,
které ovlivňují koncentrace kontaminantů.
Při odhadech expozičních koncentrací v potravinách dáváme
přednost spolehlivě změřeným koncentracím v tkáních.
Pokud má látka schopnost bioakumulace, použijeme pro odhad
koncentrací rozdělovacích koeficientů (bioakumulačních
faktorů) organismus/ voda, rostlina/půda, živočich/rostlina.
33
R - T & A
Odhad příjmu chemické látky – obecné úvahy
Příjem (dávka) je množství látky přijmuté člověkem
(dermálně, inhalačně nebo orálně), které je dostupné ke
vstřebání do krve ve styčných tkáních (kůže, plíce,
zažívací trakt).
Příjem neodpovídá absorbované dávce, tj. množství látky
vstřebanému do krve.
34
R - T & A
KvantifikaceKvantifikace expozice (příjem)expozice (příjem) představuje určení množství škodliviny, kterépředstavuje určení množství škodliviny, které
skutečně překračuje hranici organismu, je obecněskutečně překračuje hranici organismu, je obecně dánadána rovnicí:rovnicí:
C x CR x EF x EDC x CR x EF x ED
II == --------------------------------------------------------
BW x ATBW x AT
KdeKde::
I =I = vnější dávka (příjem) [mg.kgvnější dávka (příjem) [mg.kg--11.den.den--11]]
C =C = průměrnáprůměrná koncentrace [mg.litrkoncentrace [mg.litr--11] v dané složce prostředí nebo [mg.kg]] v dané složce prostředí nebo [mg.kg]
((ZískanáZískaná odhadem zodhadem z transportního modelu, nebo ztransportního modelu, nebo z měření imisníchměření imisních koncentracíkoncentrací))
CR =CR = rychlost kontaktu s kontaminovaným médiemrychlost kontaktu s kontaminovaným médiem [kg.den; litr.den[kg.den; litr.den]]
EF =EF = frekvence expozice [den.rokfrekvence expozice [den.rok--11]]
ED =ED = doba trvání expozicedoba trvání expozice [roky][roky]
BW =BW = průměrná tělesná hmotnost po dobu expozice [kg]průměrná tělesná hmotnost po dobu expozice [kg]
AT =AT = přepočet na časovou jednotkupřepočet na časovou jednotku -- dobadoba, po kterou je průměrná koncentrace, po kterou je průměrná koncentrace
považovánapovažována za konstantní [za konstantní [den]den]
Odhad příjmu chemické látky – obecné úvahy
35
R - T & A
VV rovnici se vyskytují dva základní typy proměnných.rovnici se vyskytují dva základní typy proměnných.
ChemickáChemická koncentrace C a částečně také rychlost kontaktukoncentrace C a částečně také rychlost kontaktu
CR jsou získány odhadem z transportního modelu, nebo zCR jsou získány odhadem z transportního modelu, nebo z
měření imisních koncentrací, zatímco pro ostatníměření imisních koncentrací, zatímco pro ostatní
parametry, zvané expoziční faktory, jsou zpravidlaparametry, zvané expoziční faktory, jsou zpravidla
použity konvenční hodnoty (např. US EPApoužity konvenční hodnoty (např. US EPA -- HandbookHandbook ofof
ExposureExposure FactorsFactors).).
Odhad příjmu chemické látky – obecné úvahy
36
R - T & A
Odhad příjmu chemické látky – obecné úvahy
Proměnné ve vzorci pro výpočet příjmu by měly být voleny tak,
aby výsledkem byl odhad přijatelné maximální expozice.
Vhodné hodnoty najdeme v literatuře.
Expoziční koncentrace (C)
Pro dlouhodobé expozice se používá obvykle horní hranice 95%
konfidenčního intervalu pro průměrnou koncentraci za expoziční
období.
Průměr neodráží maximální koncentraci, která může nastat, ale doporučuje
se jako pravděpodobná koncentrace při kontaktu.
Uvažovat dlouhodobé působení maximálních koncentrací většinou není
vhodné.
Jestliže je variabilita měřených nebo modelovaných dat velmi veliká, může
být horní hranice konfidenčního intervalu vysoká (i vyšší než maximální
hodnoty).
Pak je lepší použít jako odhady koncentrace maximální změřené nebo
modelované hodnoty.
Pro hodnocení krátkodobých expozicí se většinou používají maximální
hodnoty.
37
R - T & A
Odhad příjmu chemické látky – obecné úvahy
Rozsah kontaktu (CR) určuje množství média, které se
dostane do kontaktu s exponovaným jedincem za
jednotku času nebo během jednorázové události.
Pokud jsou k dispozici statistická data, použijeme 95tý
percentil (příp. 90tý).
Jinak by měl být vypracován profesionální odhad této hodnoty.
Někdy je třeba pro určení rozsahu kontaktu znát několik
dalších ukazatelů a zvolit jejich vhodnou kombinaci.
Např. pro dermální kontakt s látkou ve vodě potřebujeme znát
zasaženou plochu kůže, propustnost kůže pro látku a dobu
trvání expozice.
38
R - T & A
Odhad příjmu chemické látky – obecné úvahy
Četnost expozice (EF) nám udává jak často dochází k expozici
během roku.
Bude záviset na tom, zda jde o jedince, kteří v oblasti bydlí (obvykle 365
dní.rok-1) nebo dojíždějí za prací, příp. na rekreaci (zde volíme četnost
expozice podle charakteristik dané expoziční cesty).
Trvání expozice (ED) je odhadem celkové doby expozice.
Často se používá celoživotní expozice, jejíž délka je stanovená konvencí na 70
let.
Někdy se používá maximální doba strávená v jednom bydlišti.
Podle EPA je to 30 let (90tý percentil), příp. 9 let (medián).
Četnost a trvání expozice musí být vyjádřené v jednotkách, které odpovídají
jednotkám rozsahu kontaktu.
39
R - T & A
Odhad příjmu chemické látky – obecné úvahy
Tělesná hmotnost (BW)
Jde o průměrnou tělesnou hmotnost během expozičního
období.
Pokud k expozici dochází pouze v dětství, používá se průměrná
hmotnost dítěte během období expozice.
U některých cest (např. požití půdy) probíhá expozice celý
život, ale většina se uskuteční v dětství.
V těchto případech by se měla expozice počítat odděleně pro jednotlivé
věkové skupiny se stejným poměrem velikosti kontaktu k tělesné
hmotnosti, tělesná hmotnost při tomto výpočtu je průměrná hmotnost
dané věkové skupiny.
Celoživotní expozice je pak vážený průměr odhadů expozic pro všechny
věkové skupiny.
Pro cesty, kde je poměr velikosti kontaktu k tělesné hmotnosti přibližně
stejný po celý život (např. příjem pitné vody), se používá hmotnost 70
kg (průměr pro dospělého člověka).
40
R - T & A
Odhad příjmu chemické látky – obecné úvahy
Tělesná hmotnost (BW)/II
Hodnoty specifické pro jednostlivé věkové skupiny lze nalézt v literatuře.
Konstantní tělěsná hmotnost v daném období je dána jednak konvencí, ale
používá se také proto, že hmotnost není vždy nezávislá na ostatních
proměnných vzorce pro příjem.
Průměrná hodnota se používá proto, že zřejmě poskytuje nejlepší odhad
přijatelné maximální expozice.
Např. by asi nebylo vhodné vzít 95tý percentil velikosti kontaktu a 5tý
percentil hmotnosti, protože je nepravděpodobné, že nejmenší osoba
bude mít největší příjem.
Podobně kombinace 95tého percentilu pro rozsah kontaktu a 95tého
percentilu pro hmotnost nelze považovat za maximální, protože menší
osoby by mohly mít větší poměr velikosti kontaktu k tělesné hmotnosti.
41
R - T & A
Odhad příjmu chemické látky – obecné úvahy
Přepočet na časovou jednotku (AT).
Volba této hodnoty závisí na typu toxického efektu.
Pokud hodnotíme expozice látkám vývojové toxicity, vypočteme příjem
pomocí průměru přes expoziční událost (tj. den nebo jednorázová
expoziční událost).
Pro akutní toxikanty počítáme průměr přes nejkratší expoziční období, které
by mohlo vyvolat efekt, obvykle expoziční událost nebo den.
Při hodnocení dlouhodobé expozice nekarcinogenním toxikantům se používá
průměr přes dobu expozice (tj. subchronickou nebo chronickou), tj. ED
* 365 dní/rok.
Pro karcinogeny se příjem počítá tak, že se dá do poměru celková
kumulativní dávka k době života (chronický denní příjem zvaný také
celoživotní průměrný denní příjem), tj. AT je 70 let * 365 dní/rok.
Přístup pro karcinogeny je založen na předpokladu, že vysoká dávka
přijmutá během krátkého období je ekvivalentní nízké dávce dodávané
během celého života.
Tento přístup může být problematický, zvlášť pokud existují důkazy o
závislosti karcinogenního efektu na dávce.
42
R - T & A
Příjem chemické látky z podzemních nebo povrchových vod
K expozici může dojít požitím, když je voda využívaná jako
pitná, náhodným požitím při plavání nebo dermálním
kontaktem (v tomto případě vypočítáme absorbovanou
dávku).
Požití kontaminované pitné vody
Kde:
CW.......koncentrace látky ve vodě [mg.l-1] měřená nebo modelovaná hodnota pro dané
expoziční místo
IR.........požité množství vody [l.den-1]
2 l.den-1 (dospělý, 90tý percentil; EPA 1989b)
1,4 l.den-1 (dospělý, průměr; EPA 1989b)
EF.........četnost expozice [dní.rok-1]
ED.........trvání expozice [roků]
BW........tělesná hmotnost [kg]
AT.........přepočet na časový průměr [dny]
43
R - T & A
Příjem chemické látky z podzemních nebo povrchových vod
Náhodné požití kontaminované vody při plavání
Kde:
CW.......koncentrace látky ve vodě [mg.l-1] měřená nebo modelovaná
hodnota pro dané expoziční místo
CR........rozsah kontaktu [l.hodina-1] 50 ml.hodina-1
ET.........expoziční čas [hodin na jednu událost] čas strávený ve vodě při
plavání
EF.........četnost expozice [událostí za rok] měli bychom vzít v úvahu
klimatické podmínky (počet dní s příznivou teplotou) a věk
potenciálně exponované populace 7 dní.rok-1 (průměr pro plavání)
ED........trvání expozice [roky]
BW.......tělesná hmotnost [kg]
AT........přepočet na časový průměr [dny]
44
R - T & A
Dermální kontakt s kontaminovanou vodou
Kde:
CW.......koncentrace látky ve vodě [mg.l-1]měřená nebo modelovaná hodnota pro dané
expoziční místo
SA........povrch kůže dostupný pro kontakt [cm2] některé hodnoty jsou uvedeny v
tabulce
PC........permeabilita kůže pro danou látku [cm.hod-1]
ET........expoziční čas [hod.den-1] hodnota specifická pro danou expoziční cestu, místní
zvyklosti 2,6 hod.den-1 (průměr pro plavání)
EF.........četnost expozice [dnů.rok-1] měli bychom vzít v úvahu klimatické podmínky
(počet dní s příznivou teplotou a věk potenciálně exponované populace 7
dnů.rok-1 (průměr pro plavání)
ED.........trvání expozice [roků]
CF..........faktor objemové konverze pro vodu [1 litr/1000 cm3]
BW........tělesná hmotnost [kg]
AT.........přepočet na časový průměr [dny]
Příjem chemické látky z podzemních nebo povrchových vod
45
R - T & A
Tabulka: Celkový povrch těla, 50tý percentil [m2]
Příjem chemické látky z podzemních nebo povrchových vod
Věk Muži Ženy
3 < 6 0,728 0,711
6 < 9 0,931 0,919
9 < 12 1,16 1,16
12 < 15 1,49 1,48
15 < 18 1,75 1,60
dospělý 1,94 1,69
46
R - T & A
Příjem chemické látky z půdy, sedimentu nebo prachu
K expozici může dojít buď náhodným požitím nebo dermálním kontaktem (v
tomto případě vypočítáme absorbovanou dávku).
Požití kontaminované půdy
CS x IR x CF x FICS x IR x CF x FI x EF x EDx EF x ED
Příjem [mg.kgPříjem [mg.kg--11
.den.den--11
] =] = ------------------------------------------------------------------------------------------
BW x ATBW x AT
Kde:
CS........koncentrace látky v půdě [mg.kg-1]
IR.........požité množství půdy [mg půdy.den-1] 200 mg.den-1 (děti od 1 do 6 let) 100
mg.den-1 (6 let a více)
CF........převodní faktor [10-6 kg.mg-1]
FI.........frakce požitá z kontaminovaného zdroje (bezrozměrná) hodnota specifická pro
dané expoziční podmínky
EF........četnost expozice [dnů.rok-1]
ED........trvání expozice [roky]
BW.......tělesná hmotnost [kg]
AT........přepočet na časový průměr [dny]
47
R - T & A
Příjem chemické látky z půdy, sedimentu nebo prachu
Dermální kontakt s kontaminovanou půdou
Kde:
CS........koncentrace látky v půdě [mg.kg-1]
CF........převodní faktor [10-6 kg.mg-1]
SA........povrch kůže dostupný pro kontakt [cm2/událost]
AF........faktor ulpívání na kůži [mg.cm-2]
1,45 mg.cm-2 - hrnčířská hlína (pro ruce)
2,77 mg.cm-2 - kaolín (pro ruce)
ABS......faktor absorpce [bezrozměrný] hodnota specifická pro danou látku; popisuje
desorpci látky z půdní matrice a absorpci přes kůži do krve
EF........četnost expozice [událostí.rok-1] při určování je třeba přihlédnout ke
klimatickým podmínkám a věku exponované populace
pro děti: 3 krát týdně na jaře a na podzim (teplota nad 0 °C) 5 krát týdně v
létě během prázdnin pokud jsou vekovní a vnitřní koncentrace stejné
uvažujeme 365 dní.rok-1
ED.........trvání expozice [roky]
BW.......tělesná hmotnost [kg]
AT........přepočet na časový průměr [dny]
48
R - T & A
Příjem chemické látky inhalacíPříjem chemické látky inhalací (v plynném(v plynném
skupenství) ze vzduchuskupenství) ze vzduchu
K expozici může docházet inhalací látek v plynné fázi neboK expozici může docházet inhalací látek v plynné fázi nebo
inhalací látek adsorbovaných na pevných částicích.inhalací látek adsorbovaných na pevných částicích.
Dermální absorpce látek v plynné fázi je většinou mnohemDermální absorpce látek v plynné fázi je většinou mnohem
menší než příjem inhalací a proto se obvykle zanedbává.menší než příjem inhalací a proto se obvykle zanedbává.
Rovnice:Rovnice:
CACA x IR x ET x EF x EDx IR x ET x EF x ED
PříjemPříjem [mg.kg[mg.kg--11.den.den--11] =] = ----------------------------------------------------------------------------------
BWBW x ATx AT
49
R - T & A
Příjem chemické látky inhalacíPříjem chemické látky inhalací (v plynném(v plynném
skupenství) ze vzduchuskupenství) ze vzduchu
Kde:Kde:
CA........koncentrace látky ve vzduchu [mg.mCA........koncentrace látky ve vzduchu [mg.m--33] pro látky adsorbované na pevných] pro látky adsorbované na pevných
částicích odvodíme potřebnou hodnotu ze znalosti kčásticích odvodíme potřebnou hodnotu ze znalosti koncentrace pevných částiconcentrace pevných částic
ve vzduchu, respirabilní frakce a koncentrace látkve vzduchu, respirabilní frakce a koncentrace látky v respirabilní frakciy v respirabilní frakci
IR.........objem inhalovaného vzduchu [mIR.........objem inhalovaného vzduchu [m33.hod.hod--11]]
30 m30 m33.den.den--11 (dospělý, doporučená horní hranice)(dospělý, doporučená horní hranice)
20 m20 m33.den.den--11 (dospělý, průměr)(dospělý, průměr)
pro ET < 24 hodin jsou vhodnější hodnoty vztažené na hodinu:pro ET < 24 hodin jsou vhodnější hodnoty vztažené na hodinu:
hodnoty specifické pro věk, pohlaví a různé aktivhodnoty specifické pro věk, pohlaví a různé aktivity jsou uvedené vity jsou uvedené v literatuřeliteratuře
0,6 m0,6 m33.hod.hod--11 pro sprchování, všechny věkové skupinypro sprchování, všechny věkové skupiny
ET........expoziční čas [hod.denET........expoziční čas [hod.den--11] pro obyvatele 24 hod.den] pro obyvatele 24 hod.den--11, pro dojíždějící za prací, pro dojíždějící za prací
méně závisí na trvání aktivit spojených s danou eméně závisí na trvání aktivit spojených s danou expoziční cestou:xpoziční cestou:
12 minut12 minut -- sprchování (90tý percentil)sprchování (90tý percentil)
7 minut7 minut -- sprchování (50tý percentil)sprchování (50tý percentil)
EF.........četnost expozice [dnů.rokEF.........četnost expozice [dnů.rok--11] hodnota specifická pro danou expoziční cestu] hodnota specifická pro danou expoziční cestu
ED.........trvání expozice [roky]ED.........trvání expozice [roky]
BW.......tělesná hmotnost [kg]BW.......tělesná hmotnost [kg]
50
R - T & A
Příjem chemické látky z potravyPříjem chemické látky z potravy
Významným zdrojem rizik může být konzumace
kontaminovaných potravin.
EPA se zaměřuje především na konzumaci kontaminovaných ryb
a vodních živočichů, ovoce a zeleniny, masa, vajec a
mléčných výrobků.
Expozice kontaminované potravě může být zvláště významná pro
farmáře a drobné pěstitele.
V těchto případech pro odhad frakce požité z kontaminovaného
zdroje (FI) použijeme hodnot frakce konzumované z vlastní
produkce (HF), které jsou uvedeny v literatuře.
51
R - T & A
Příjem chemické látky z potravy
Tabulka: Hodnoty frakce konzumované z vlastní produkce HF
Druh potravy Průměr 95tý percentil
ovoce 0,20 0,30
zelenina 0,25 0,40
hovězí maso 0,44 0,75
mléčné výrobky 0,40 0,75
52
R - T & A
Příjem chemické látky z potravy
Příjem konzumací kontaminované potravy
Kde:
CF........koncentrace kontaminantu v potravě [mg.kg-1]
IR.........požité množství potravy [kg/jídlo] - hodnoty specifické pro druh potravy:
ryby:
0,284 kg/jídlo (95tý percentil)
0,113 kg/jídlo (50tý percentil)
hovězí maso:
0,280 kg/jídlo (95tý percentil)
0,112 kg/jídlo (50tý percentil)
vajíčka:
0,150 kg/jídlo (95tý percentil)
0,064 kg/jídlo (50tý percentil)
FI.........frakce požitá z kontaminovaného zdroje [bezrozměrná]hodnota specifická pro danou
expoziční cestu, zkoumanou oblast, místní zvyky
EF........četnost expozice [jídel/rok] hodnota specifická pro danou expoziční cestu
ED.........trvání expozice [roky]
BW.......tělesná hmotnost [kg]
AT........přepočet na časový průměr [dny]
53
R - T & A
Shrnutí provedeme do tabulky, kde budou příjmy dané
chemické látky jednotlivými expozičními cestami pro
danou populaci.
Informace můžeme rozdělit také podle využití území
(současného nebo v budoucnosti) a v rámci těchto kategorií
oddělit chronické a subchronické denní příjmy.
Shrnutí a prezentace výsledků
54
R - T & A
Účelem hodnocení toxicity je pro jednotlivé kontaminanty zvážit
jejich schopnosti nepříznivě působit na exponované jedince a
pokud je to možné, určit vztahy mezi rozsahem expozice
kontaminantu a rostoucí pravděpodobností a/nebo intenzitou
nepříznivých vlivů.
Prvním krokem je určení nebezpečnosti.
Zde uvažujeme, jestli látka může mít nepříznivý vliv na zdraví a
jestli je tento vliv pravděpodobný u lidí.
Druhým krokem je zhodnocení vztahu dávka - účinek.
Jde o kvantitativní zhodnocení vztahu mezi dávkou
kontaminantu podanou nebo přijatou a výskytem
nepříznivých vlivů v exponované populaci.
Hodnocení toxicity
55
R - T & A
HodnoceníHodnocení vztahu dávkavztahu dávka -- odpověďodpověď je postup, při kterém seje postup, při kterém se
kvantitativně popisuje vztah mezi dávkou a rozsahemkvantitativně popisuje vztah mezi dávkou a rozsahem
škodlivého účinku, příp. četností jeho výskytu.škodlivého účinku, příp. četností jeho výskytu.
VztahVztah dávkadávka -- odpověď je zásadně hodnocen pro kritický, tedyodpověď je zásadně hodnocen pro kritický, tedy
nejcitlivější účinek dané látky.nejcitlivější účinek dané látky.
ÚčinkyÚčinky se rozdělují na dva základní typy;se rozdělují na dva základní typy; prahovýprahový aa
bezprahovýbezprahový, jejichž hodnocení vychází z odlišné koncepce., jejichž hodnocení vychází z odlišné koncepce.
Hodnocení vztahu dávka - odpověď
56
R - T & A
Typy toxikologických informací
Humánní data
Dobře vedené epidemiologické studie, které ukazují pozitivní
spojení mezi látkou a nemocí, se přijímají jako
nejpřesvědčivější důkaz o riziku pro člověka.
Adekvátní humánní data jsou k dispozici jen pro několik látek.
Lidé jsou exponováni většinou při práci nebo při havárii.
Tyto expozice nejsou záměrné, proto nemusí být jejich okolnosti
(koncentrace a doba) přesně známy.
Výskyt účinků je často nízký, počet exponovaných jedinců je
malý, doba latence mezi expozicí a onemocněním je dlouhá
a často jde o smíšené expozice několika látkám.
57
R - T & A
Typy toxikologických informací
Humánní data/II
Proto vyžadují epidemiologická data opatrnou interpretaci.
Pro kvantitativní odhad mají humánní studie často
nedostatečnou odezvu na expozici a používají se jako
doplňující data.
Tyto studie mohou prokázat kvalitativní vztah mezi
environmentálními expozicemi a výskytem nepříznivých
vlivů v exponovaných populacích.
58
R - T & A
Typy toxikologických informací
Animální data
Dat o toxických vlivech na člověka je málo.
Schopnost látky nepříznivě působit na člověka lze odvodit z
informací o toxicitě získaných experimenty na zvířatech,
především savcích.
Moderní toxikologie předpokládá, že lidé a zvířata (savci) jsou
v průměru podobní ve vnímavosti k toxickým chemickým
látkám a že animální data lze v mnoha případech použít
jako náhradu pro humánní data.
59
R - T & A
Typy toxikologických informací
Doplňující data
Dále popisujeme několik dalších typů studií, které doplňují
naše informace o nepříznivých vlivech na zdraví.
Metabolické a farmakokinetické studie lze použít pro
pochopení mechanismu působení jednotlivých látek.
Srovnáním metabolismu látky vykazující toxický účinek na
zvířeti s odpovídajícím metabolismem u lidí lze potvrdit
schopnost látky toxicky působit na člověka.
Dále lze použít studie využívající kultur buněk nebo
mikroorganismů.
60
R - T & A
Typy toxikologických informací
Doplňující data/II
Např. testy pro bodové mutace, strukturní a početní
chromozómové aberace, poruchy DNA a přeměny buňky
mohou poskytnout doplňující důkaz karcinogenity a jejího
mechanismu.
Nedostatek pozitivních výsledků v krátkodobých testech
genotoxicity by nás neměl vést k zanedbání pozitivních
výsledků dlouhodobých studií karcinogenity u zvířat.
Dalším možným zdrojem dat jsou studie struktura - aktivita (tj. předpovědi
toxikologické aktivity založené na analýze chemické struktury, tzv.
analýzy QSAR).
Znalosti účinku jedné látky může lze použit k odhadu účinku jiné látky s
podobnou strukturou, pro kterou potřebná data chybí.
61
R - T & A
Látky s nekarcinogenním účinkem
Pro nekarcinogenní účinky přijímáme obecně koncepci prahu.
To znamená, že předpokládáme určité rozmezí expozic, které
organismus pomocí obranných mechanismů překonává,
aniž by se projevily nepříznivé zdravotní vlivy.
K jejich projevu dojde až po překročení prahové hodnoty.
Snažíme se tedy odhadnout maximální podprahovou hodnotu,
která by ochránila i citlivé jedince.
K popisu nekarcinogenních vlivů používáme tzv. referenčních
dávek (RfD).
62
R - T & A
Látky s nekarcinogenním účinkemLátky s nekarcinogenním účinkem
Existují různé typy referenčních dávek v závislosti na expoziční
cestě (orální, inhalační), kritickém účinku (vývojový nebo
jiný) a na délce expozice (chronická, subchronická, akutní).
Chronická referenční dávka je definována jako odhad denní
hladiny expozice pro lidskou populaci, včetně citlivých
skupin, která je pravděpodobně bez patrného rizika
škodlivých vlivů během života.
Chronické referenční dávky jsou vyvinuty tak, aby chránily
před dlouhodobou expozicí látce.
Měly by se používat pro hodnocení možných nekarcinogenních
vlivů spojených s dobou expozice mezi sedmi lety a
celoživotní.
63
R - T & A
Látky s nekarcinogenním účinkem
Subchronické referenční dávky se používají k ocenění možných
nekarcinogenních vlivů expozic s trváním od dvou týdnů do
sedmi let.
Takové krátkodobé expozice mohou nastat, když se jednotlivé
aktivity provádějí po omezenou dobu nebo když jde o
chemické látky s několikaměsíčním poločasem rozkladu na
zanedbatelné koncentrace.
Vývojové referenční dávky se používají k ocenění možných vlivů
na vyvíjející se organismus po jednorázové expozici.
K expozici může dojít před početím (u obou rodičů), během
prenatálního vývoje nebo postnatálně až do doby pohlavní
zralosti.
64
R - T & A
Látky s nekarcinogenním účinkemLátky s nekarcinogenním účinkem
Při odvozování referenční dávky se snažíme shromáždit co
nejvíce informací o toxicitě dané látky.
Pokud máme k dispozici vhodná humánní data, použijeme je
jako základ pro odvození.
Jinak využijeme animální studie, nejlépe druhů podobných
(metabolicky, farmakokineticky) člověku.
Pokud nemáme k dispozici studie takových druhů, bereme v
úvahu nejcitlivější druh a předpokládáme, že člověk je
nejméně tak citlivý jako tento druh.
Zjistíme kritický toxický účinek, tj. účinek vyvolaný dávkou
LOAEL.
65
R - T & A
Látky s nekarcinogenním účinkem
LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect Level) je nejnižší
hladina expozice, při které dojde k statisticky nebo biologicky
významnému vzrůstu četnosti nebo intenzity nepříznivých
vlivů mezi exponovanou populací a vhodnou kontrolní
skupinou.
Pro výpočet referenční dávky je důležitá hodnota NOAEL.
NOAEL (No Observed Adverse Effect Level) je nejvyšší hladina
expozice, při které nejsou statisticky nebo biologicky
významné nárusty četnosti nebo intenzity nepříznivých vlivů
mezi exponovanou populací a vhodnou kontrolní skupinou.
Při této hladině se mohou vyskytovat nějaké vlivy, ale ty
nepovažujeme za škodlivé ani za prekurzory nepříznivých
vlivů.
66
R - T & A
Látky s nekarcinogenním účinkem
Referenční dávku pak vypočteme podle vztahu:
Kde:
UF1, UF2, ...jsou faktory nejistoty
MF.............je modifikační faktor
67
R - T & A
Látky s nekarcinogenním účinkem
Každý faktor nejistoty UF představuje určitou oblast nejistot
vznikajících při odvozování referenční dávky.
Používáme:
UF = 10 pro zachycení variability populace s cílem ochránit
citlivé subpopulace
UF = 10 při extrapolaci ze zvířat na člověka, měl by pokrýt
mezidruhovou variabilitu mezi člověkem a jinými savci
UF = 10 pokud použijeme hodnotu NOAEL odvozenou ze
subchronických místo chronických studií
UF = 10 pokud místo hodnoty NOAEL použijeme LOAEL
68
R - T & A
Látky s nekarcinogenním účinkemLátky s nekarcinogenním účinkem
Dále se aplikuje modifikační faktor MF:
MF nabývá hodnot >0 do 10 a odráží profesionální odhad
dalších nejistot v výchozí studii a ve vstupních datech
(které nepostihují faktory nejistoty)
Referenční dávky se vyjadřují v mg.kg-1.den-1, případně jako
referenční koncentrace v mg.m-3 (u inhalačních expozicí).
69
R - T & A
Látky sLátky s karcinogennímkarcinogenním účinkemúčinkem
U karcinogenních látek předpokládáme bezprahový účinek, tj.
neexistuje dávka, kterou by bylo možné považovat za
nerizikovou.
To neznamená, že každá expozice způsobí vznik rakoviny, ale
znamená to, že každá expozice zvyšuje pravděpodobnost,
že se rakovina vyvine.
Hodnocení karcinogenních vlivů sestává ze dvou částí: určení
závažnosti důkazu a výpočet směrnice karcinogenního
rizika (slope factor).
Závažnost důkazu nám na základě dostupných dat určuje
pravděpodobnost, zda se jedná o lidský karcinogen.
Důkaz se charakterizuje odděleně pro humánní a animální
studie, a to jako dostatečný, omezený, neadekvátní, chybí
data nebo jako důkaz neexistence vlivu.
70
R - T & A
Látky s karcinogenním účinkem
Podle tohoto hodnocení, případně dalších informací, se látce
přidělí závažnost důkazu podle následujícího klasifikačního
systému:
Pro známé nebo pro pravděpodobné lidské karcinogeny (tř. A,
B1, B2, někdy C) kvantifikujeme toxicitu pomocí vztahu
dávka-odpověď, tj.pomocí směrnice karcinogenního rizika.
Třída Popis
A Lidský karcinogen
B1 nebo B2 Pravděpodobný lidský karcinogen
B1 - k dispozici jsou pouze omezená humánní data
B2 - existuje dostatečný důkaz pro zvířata a neadekvátní nebo žádný pro lidi
C Možný lidský karcinogen
D Nelze kvalifikovat jako lidský karcinogen
E Existuje důkaz, že látka není lidský karcinogen
71
R - T & A
Látky s karcinogenním účinkem
Směrnice karcinogenního rizika (slope faktor) je přijatelná horní
hranice odhadu pravděpodobnosti odpovědi na jednotku
přijmuté chemické látky během celého života.
Spolu s touto hodnotou by se měla vždy uvádět i závažnost
důkazu (třída karcinogenu).
Při výpočtu dáváme přednost kvalitním humánním datům.
Pokud použijeme animální data, vybereme druhy nejvíce
podobné člověku (metabolicky, farmakokineticky).
Jinak vybíráme nejcitlivější druh.
Můžeme hodnotit také několik studií současně a použít průměr
odhadů ze všech studií.
72
R - T & A
Látky s karcinogenním účinkem
Stanovení rizika při nízkých hladinách expozice je obtížné, a
proto extrapolujeme z relativně vysokých dávek přijatých
experimentálními zvířaty (příp. z epidemiologických studií)
na nižší hladiny, které lze očekávat v životním prostředí.
Pro extrapolaci existuje řada modelů (např. linearizovaný
vícefázový model).
Po nalezení vhodného modelu vezmeme horní hranici 95%
konfidenčního intervalu pro směrnici (slope) křivky
závislosti dávka-odpověď.
Tato hodnota je směrnice karcinogenního rizika.
Křivka dávka-odpověď je obvykle lineární jen v oblasti nízkých
dávek, a proto jsou odhady směrnice karcinogenního rizika
správné jen pro nízké dávky.
73
R - T & A
Látky s karcinogenním účinkem
Hodnoty toxicity pro karcinogenní vlivy mohou být vyjádřeny
několika způsoby.
Směrnice karcinogenního rizika se vyjadřuje jako riziko na
jednotku příjmu v [mg.kg-1.den-1]-1.
Toxicita může být vyjádřená také jako jednotka
karcinogenního rizika (cancer unit risk), tj. riziko na
jednotku koncentrace látky v médiu, které přichází do
kontaktu s člověkem v (mg.m-3)-1 nebo v (mg.l-1)-1.
74
R - T & A
Látky s karcinogenním účinkem
Tyto hodnoty vypočteme podle následujících rovnic:
Inhalace:
jednotka karc. rizika [mg.m-3]-1 = SF [mg.kg-1.den-1]-1 * 20
m3.den-1 / 70 kg * 10-3 [mg.kg-1]
Příjem pitné vody:
jednotka karc. rizika [mg.l-1]-1 = SF [mg.kg-1.den-1]-1 * 2 l.den-1 /
70 kg * 10-3 [mg.kg-1]
Kde:
SF..................směrnice karcinogenního rizika
70 kg..............tělesná hmotnost
20 m3.den-1......množství vzduchu inhalovaného za den
2 l.den-1..........denní příjem pitné vody
75
R - T & A
Zdroje informací o toxicitěZdroje informací o toxicitě
Ověřené hodnoty referenčních dávek a slope faktorů obsahuje
databáze EPA IRIS (Integrated Risk Information System).
Dále lze nalézt informace o toxicitě v databázi HEAST (Health
Effects Assessment Summary Tables), EPA Criteria
Documents, ATSDR (Agency for Toxic Substances Disease
Registry) toxicological profiles, EPA's Environmental
Criteria and Assessment Office (ECAO), případně další
literatura.
76
R - T & A
Toxikologické parametry hodnocených látek jsou zatíženy
různým stupněm nejistoty.
Mezi zdroje nejistot patří:
využití znalosti působení vysokých dávek pro předpověď vlivů nízkých
dávek vyskytujících se v životním prostředí
využití znalosti krátkodobých expozicí pro předpověď vlivů
dlouhodobých expozicí a naopak
využití animálních studií pro předpověď vlivů na člověka
využití informací z homogenních animálních populací nebo zdravých
lidských populací pro předpovědi pravděpodobných vlivů na obvyklou
populaci s širokým rozpětím citlivostí
Nejistoty toxikologických dat
77
R - T & A
Shrnutí a prezentace výsledků
Měly by být popsány toxické vlivy každé chemické látky,
která se vyskytuje v analýze rizik, dále koncentrace, při
kterých můžeme u lidí očekávat nepříznivé vlivy, zdroj
dat o toxicitě, kritický účinek, nejistoty.
78
R - T & A
Charakterizace rizik
Posledním krokem analýzy zdravotních rizik je charakterizace
rizika.
Odhad toxicity a expozice jsou zde shrnovány do
kvantitativního a kvalitativního vyjádření rizika.
79
R - T & A
Charakterizace rizik
VÝPOČET RIZIK
Karcinogenní vlivy
Pro karcinogeny vyjadřujeme riziko jako zvýšení
pravděpodobnosti individuálního vzniku rakoviny během
celého života v důsledku expozice potencionálnímu
karcinogenu, tzn. přídatné individuální karcinogenní riziko.
Dávky přijímané z životního prostředí jsou relativně nízké (ve
srovnání s pokusy na zvířatech.
V oblasti nízkých dávek předpokládáme lineární závislost mezi
dávkou a odpovědí (lineární vícefázový model).
80
R - T & A
Charakterizace rizik – karcinogenní riziko
Za tohoto předpokladu je směrnice karcinogenního rizika
konstantní a rovnice pro riziko má tvar:
Riziko = CDI * SF
Kde:
Riziko............bezrozměrná pravděpodobnost individuálního
vzniku rakoviny (př. 2*10-5)
CDI.....chronický denní příjem, průměr za 70 let [mg.kg-1.den-1]
SF.......slope faktor [mg.kg-1.den-1]-1
81
R - T & A
Charakterizace rizik – karcinogenní riziko
Pro místa, kde je příjem vysoký (tj. riziko kolem 0,01 a vyšší),
by se měl použít alternativní výpočet, tzv. one-hit rovnice:
Riziko = 1 - exp(-CDI * SF)
Kde:
Riziko......pravděpodobnost individuálního vzniku rakoviny
CDI........chronický denní příjem, průměr za 70 let [mg.kg-1.den-
1]
SF..........slope faktor [mg.kg-1.den-1]-1
Slope faktor je často horní 95tý percentil konfidenčního
intervalu pravděpodobnosti odpovědi, a tak karcinogenní
riziko je obvykle horní hranicí odhadu.
To znamená, že opravdové riziko pravděpodobně nepřekročí
odhadované.
82
R - T & A
Charakterizace rizikCharakterizace rizik –– nekarcinogenní rizikonekarcinogenní riziko
Pro popis nekarcinogenních vlivů používáme hazardní
koeficient, který je dán poměrem příjmu (dávky) za dané
časové období a referenční dávky.
Nekarcinogenní Hazardní Koeficient = I / RfD
Kde:
I..........příjem [dávka]
RfD....referenční dávka
83
R - T & A
Charakterizace rizikCharakterizace rizik –– nekarcinogenní rizikonekarcinogenní riziko
I a RfD jsou vyjádřeny ve stejných jednotkách a reprezentují
stejné expoziční období (tj. chronické, subchronické nebo
krátkodobé)
Při určování hazardního koeficientu předpokládáme určitou
hladinu expozice, pod kterou se pravděpodobně neprojeví
nepříznivé vlivy na zdraví člověka ani u citlivých skupin.
Pokud příjem (dávka) překročí tento práh (tj. I/RfD>1),
mohou se projevit nekarcinogenní vlivy.
Poměr I/RfD není pravděpodobnost.
84
R - T & A
Látky s karcinogenním účinkem
Současná koncepce hodnocení látek s karcinogenním účinkem
vychází z představy, že škodlivý účinek se může projevit již
v nejmenších dávkách, se stoupající dávkou stoupá
pravděpodobnost jeho nastání.
Charakterizujícím parametrem je faktor směrnice vztahu dávka
- odpověď v oblasti nízkých dávek (Slope Factor, Cancer
Risk Unit), který se obvykle stanovuje pro orální a inhalační
cestu expozice samostatně (OSF, IUR).
Úroveň expozice se přepočítává na celkovou předpokládanou
délku života exponované osoby, tj. stanovuje se průměrná
celoživotní denní expozice (LADD).
85
R - T & A
RizikoRiziko vypočtené tímto způsobem představujevypočtené tímto způsobem představuje celoživotníceloživotní
vzestup pravděpodobnosti počtu nádorových onemocněnívzestup pravděpodobnosti počtu nádorových onemocnění
nad všeobecný průměr v populaci pro jednotlivcenad všeobecný průměr v populaci pro jednotlivce (CVRK),(CVRK),
nebo pro populaci (CVRP.)nebo pro populaci (CVRP.)
Výpočet se provádí podle následujícíchVýpočet se provádí podle následujících vztahů:vztahů:
CVRK = 1CVRK = 1 -- exp (OSF neboexp (OSF nebo IUR/LADD)IUR/LADD)
CVRP = CVRKCVRP = CVRK ** velikost populacevelikost populace
Látky s karcinogenním účinkem
86
R - T & A
Kvantifikace rizika nekarcinogenních účinků
Kvantifikace rizika nekarcinogenních účinků využíváKvantifikace rizika nekarcinogenních účinků využívá
referenčních dávek získaných z hodnocení vztahů mezi dávkoureferenčních dávek získaných z hodnocení vztahů mezi dávkou
a odpovědí.a odpovědí.
MírouMírou rizikarizika je v tomto případěje v tomto případě poměrpoměr RfDRfD a příjmu Ia příjmu I
odhadnutého pro danou expoziční cestu, tento poměr seodhadnutého pro danou expoziční cestu, tento poměr se
nazývá index nebezpečnostinazývá index nebezpečnosti HI:HI:
HI = I /HI = I / RfDRfD
Kde:Kde:
II = [= [mg.kgmg.kg--11.den.den--11] je příjem látky a] je příjem látky a RfDRfD ve stejné jednotceve stejné jednotce
vyjádřená referenční dávka.vyjádřená referenční dávka.
87
R - T & A
Kvantifikace rizika nekarcinogenních účinků
HIHI nemá pravděpodobnostní charakter (narozdíl od CVRK unemá pravděpodobnostní charakter (narozdíl od CVRK u
karcinogenního účinku).karcinogenního účinku).
ReálnéReálné rizikoriziko nekarcinogenního účinku nastává v případě, ženekarcinogenního účinku nastává v případě, že HIHI
je větší než 1je větší než 1..
VV tomto případě je vhodné zahájit nápravná opatření.tomto případě je vhodné zahájit nápravná opatření.
88
R - T & A
Kvantifikace rizika karcinogenních účinků
Výpočet rizika karcinogenních účinkůVýpočet rizika karcinogenních účinků se provádí podlese provádí podle
následujících vztahů:následujících vztahů:
CVRK = 1CVRK = 1 -- e (OSF nebo IUR/LADD)e (OSF nebo IUR/LADD)
CVRPCVRP = CVRK= CVRK ** velikost populacevelikost populace
Z hlediska posouzení přijatelnosti rizika platí ve světě dohoda,Z hlediska posouzení přijatelnosti rizika platí ve světě dohoda,
že pro populaci se za "ještě zdravotně bezpečnou" považuježe pro populaci se za "ještě zdravotně bezpečnou" považuje
pravděpodobnost vzniku nádorového onemocnění 10pravděpodobnost vzniku nádorového onemocnění 10--66 a proa pro
jednotlivce 10jednotlivce 10--44..
89
R - T & A
Kvantifikace rizika karcinogenních účinků
CelkovéCelkové riziko nekarcinogenních účinkůriziko nekarcinogenních účinků je pro směs látekje pro směs látek
vyjádřenovyjádřeno rovnicí:rovnicí:
HI = ∑HI = ∑ HIHIii
Celkové riziko karcinogenních účinkůCelkové riziko karcinogenních účinků je dáno rovnicí:je dáno rovnicí:
CVRK = ∑CVRK = ∑ CVRKCVRKii
90
R - T & A
Shrnutí rizik pro více látek přijatých stejnou
expoziční cestou
Při výpočtu rizika plynoucího z expozice několika látkám
současně předpokládáme aditivitu dávek.
Karcinogenní vlivy
Celoživotní individuální karcinogenní riziko ze současné expozice
několika látkám lze vypočítat jako součet rizik pro jednotlivé
karcinogeny podle vzorce:
Kde:
RiskT je celkové karcinogenní riziko
Riski je odhad rizika pro i-tou chemickou látku
Tato rovnice je aproximací přesného výpočtu.
91
R - T & A
Shrnutí rizik pro více látek přijatých stejnou
expoziční cestou
Pro dva karcinogeny by přesná rovnice měla tvar:
Risk1 + Risk2 - P(Risk1, Risk2)
kde poslední člen vyjadřuje pravděpodobnost společného
výskytu obou rizik u jednoho jedince.
Rozdíl se zanedbává, pokud výsledné riziko je menší než 0,1.
92
R - T & A
Shrnutí rizik pro více látek přijatých stejnou
expoziční cestou
Při součtu rizik předpokládáme nízké příjmy jednotlivých látek
a nezávislost jejich účinku (tj. neexistují synergistické nebo
antagonistické interakce a všechny sloučeniny mají stejný
vliv - rakovinu).
Pokud tyto předpoklady nejsou splněny může dojít k
nadhodnocení nebo podhodnocení celkového rizika.
Celková karcinogenní rizika vypočteme odděleně pro jednotllivé
expoziční testy (podle výše uvedeného vzorce a zaokrouhlíme
na jednu platnou číslici.
Tomuto postupu lze vytknout, že sčítáme horní hranice rizik, a
proto může být celkové riziko uměle vyšší.
Dále, že sčítáme rizika pro karcinogeny různých tříd (A, B, C) a
dáváme jim stejnou váhu a předpoládáme nezávislost účinků
karcinogenů.
93
R - T & A
Shrnutí rizik pro více látek přijatých stejnou
expoziční cestou
Nekarcinogenní vlivy
Předpokládáme, že současné působení podprahových expozicí
několika látkám by mohlo mít nepříznivé zdravotní vlivy a že
velikost nepříznivých vlivů roste proporciálně se součtem
poměrů podprahových expozicí ku přijatelným expozicím.
Současnou expozici několika látkám popisujeme hazardním
indexem, který se rovná součtu hazardních koeficientů pro
jednotlivé látky:
Kde:
HI..........hazardní index
Ii............příjem pro i-tý toxikant
RfDi........referenční dávka pro i-tý toxikant
I a RfD jsou ve stejných jednotkách a reprezentují stejné expoziční období
94
R - T & A
Shrnutí rizik pro více látek přijatých stejnou
expoziční cestou
Správně by se aditivita dávek měla uplaňovat pouze u sloučenin se
stejnými účinky a stejnými mechanismy působení, jinak může
dojít k nadhodnocení rizika.
Takto neuvažujeme, jestliže hazardní index je větší než jedna díky
jedné nebo dvěma sloučeninám.
Pokud se na překročení jedné podílí několik hazardních
koeficientů přibližně stejných hodnot, je vhodné rozdělit látky
do skupin podle účinku a mechanismu působení a vypočítat
hazardní indexy odděleně pro každou skupinu.
Při rozdělování nejprve určíme hlavní účinky každé látky.
Měli bychom popsat jak kritický účinek, tak další vlivy látek,
které se mohou objevit při vyšších hladinách expozice.
95
R - T & A
Shrnutí rizik pro více látek přijatých stejnou
expoziční cestou
Rozlišujeme tyto kategorie hlavních vlivů:
neurotoxicita
vývojová toxicita
reproduktivní toxicita
imunotoxicita a nepříznivé vlivy na cílové orgány (tj. vlivy
na játra, ledviny, respirační systém, kardiovaskulární,
gastrointestinální, hematologický, muskuloskeletární a
dermálně oční systém)
96
R - T & A
Shrnutí rizik pro více látek přijatých stejnou
expoziční cestou
I při vyšších expozicích s jinými účinky než kritickými se
používá jako hodnota toxicity referenční dávka.
Po vytvoření skupin můžeme vypočítat hazardní indexy pro
jednotlivé skupiny.
Pokud je hazardní index pro některou skupinu větší než jedna,
můžeme ještě odlišit různé mehanismy účinků.
Zde je však třeba uvážit, zda by hazardní koeficienty látek, které
působí na stejný orgán (systém), ovšem rozdílnými
mechanismy, neměly být považovány za aditivní.
97
R - T & A
Součet rizik pro několik expozičních cest
Někdy může být jedinec exponován látce nebo směsi látek
několika cestami.
Celková expozice se rovná součtu expozic všemi cestami.
Rizika by se však neměla sčítat automaticky.
Pro každou expoziční cestu byly odhady rizika a hazardních
indexů vyvinuty pro určitou oblast a časové období.
Sčítat lze pouze rizika (hazardní indexy) pro ty expoziční cesty,
které působí na stejné jedince (populace) ve stejném čase.
98
R - T & A
Součet rizik pro několik expozičních cest
Dále je třeba zjistit, zda stejní jedinci mohou být vystaveni
dávkám odpovídajícím přijatelné maximální expozici ze
všech těchto expozičních cest.
Někdy sčítáme pro jednu cestu rizika plynoucí z přijatelné
maximální expozice s jinou cestou, pro kterou byla rizika
odvozena z typičtějších hodnot expozičních parametrů.
Výsledky takových odhadů mohou lépe vystihovat expoziční
podmínky.
99
R - T & A
Součet rizik pro několik expozičních cest
Součet karcinogenních rizik
Předpokládáme, že rizika pro různé expoziční cesty jsou
aditivní.
Celková karcinogenní riziko pak vypočteme podle vzorce:
Celkové karcinogenní riziko = Σ Riziko (expoziční cesta i)
Jde o aproximaci, jejíž rozdíl od skutečné hodnoty je
zanedbatelný, pokud je celkové riziko menší než 0,1.
100
R - T & A
Součet rizik pro několik expozičních cest
Součet nekarcinogenních hazardních indexů
Abychom odhadli nekarcinogenní vlivy způsobené několika
expozičními cestami, vypočteme celkový hazardní index
odděleně pro jednotlivé doby trvání expozicí (tj. odděleně
pro chronické, subchronické, krátkodobé).
Celkový HI = SHI (expoziční cesta i)
Pokud celkový hazardní index překročí 1, může docházet k
nekarcinogenním zdravotním vlivům.
Pokud celkový hazardní index překročí 1 a pokud se na expozici
podílely různé chemické látky, můžeme rozdělit příspěvky
jednotlivých látek podle hlavního vlivu.
101
R - T & A
Nejistoty
Vypočítané hodnoty rizika jsou zatíženy celou řadou nejistot a
nelze je proto považovat za přesné.
V průběhu procesu analýzy rizik přijímáme řadu předpokladů,
které se projeví nejistotami spojenými s výsledky.
Nejistoty by měly být dobře popsány, abychom odhadnuté riziko
viděli ve správné perspektivě.
Jedním ze zdrojů nejistot je výběr látek, které vstupují do
kvantitativní analýzy rizik.
Látky, které jsme vyloučili pro nedostatek dat (o koncentraci
nebo toxicitě) mohou být významným zdrojem nejistot.
102
R - T & A
Nejistoty
Měli bychom je popsat alespoň kvalitativně, případně znovu
zvážit jejich zařazení do kvantitativního hodnocení.
Dalším zdrojem nejistot je hodnocení expozice.
Odhady rizik jsou podmíněné vznikem analyzovaných
expozičních podmínek.
Pravděpodobnost, se kterou předpokládáme realizaci dané
expoziční cesty nebo využití území, bychom měli popsat
alespoň slovně (např. podle územního plánu).
103
R - T & A
Nejistoty
Při analýze rizik obvykle využíváme řadu modelů, které sebou
přinášejí další nejistoty.
Měli bychom určit důležité předpoklady modelů (homogenita,
ustálený stav) a parametry použité pro výpočet osudu a
transportu nebo příjmu látek a jejich možný vliv na odhady
rizika.
Pro látky, které se nejvíce podílejí na karcinogenních rizicích
nebo nekarcinogenních hazardních indexech, shrneme
nejistoty spjaté s hodnotami toxicity pro každé trvání
expozice.
104
R - T & A
NejistotyNejistoty
Další skupinou jsou nejistoty spojené s expozicí několika
látkám.
Předpoklad aditivity dávek ignoruje možnost synergistického
nebo antagonistického působení mezi látkami a
předpokládá shodné mechanismy působení a
metabolismus.
Data pro kvantitativní odhad interakcí většinou chybí.
Na základě dostupných informací bychom vždy měli zvážit
oprávněnost aditivního přístupu a možnost nadhodnocení
nebo podhodnocení rizika.
105
R - T & A
Shrnutí a prezentace výsledků
Výsledky analýzy rizik by neměly být považovány za absolutní
hodnoty rizika.
Význam odhadů rizika a hazardních indexů spočívá ve
zviditelnění možných zdrojů rizik.
Výsledky by měly být využity v procesu řízení rizik pro přijetí
vhodných nápravných opatření.