Download VIII Curso - Taller de Calidad de Aire y Salud

“Consideraciones
toxicológicas sobre los
contaminantes
ambientales”
Maestría de Ciencias Ambientales
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Dra. Susana García
Buenos Aires, Argentina
Referencias bibliográficas
Repetto Manue,l “Toxicología
Fundamental”, 3ra. Edición, Ediciones Díaz
de Santos SA, Madrid, 1997
Gutierrez JH, Romieu I, Corey G, Fortoul
T, “Contaminación del aire; Riesgos para
la salud”, El Manual Moderno, México DF,
1997
Toxicidad
Capacidad para producir daño a un organismo
vivo, en relación con la cantidad o dosis de
sustancia administrada o absorbida, la vía de
administración y su distribución en el tiempo
(dosis única o repetidas), tipo y severidad del
daño, tiempo necesario para producir éste, la
naturaleza del organismo afectado y otras
condiciones intervinientes.
Regla de Habers (1924)
Efecto = f (concentración x tiempo)
Toxicidad Aguda
Capacidad de una sustancia para producir
efectos adversos dentro de un corto plazo de
tiempo (usualmente hasta 14 días) después
de la administración de una dosis única (o
una exposición dada) o tras dosis o
exposiciones múltiples en 24 horas.
Toxicidad Crónica
Capacidad de una sustancia para producir
efectos adversos consecuentes a una
exposición prolongada (semanas, meses o
años). Los efectos pueden aparecer durante
la exposición o después de interrumpida.
Toxicidad Subcrónica
1. Efectos adversos ocasionados por
administración o exposición repetida de una
sustancia durante un corto período de tiempo,
usualmente el 10 % de la vida (al menos 90
días en animales).
2. Capacidad de una sustancia para producir
efectos adversos consecuentes a una
exposición subcrónica.
RANGOS DE TOXICIDAD
Rango de Denominación
Toxicidad
usual
1
2
3
4
5
6
Vía Oral
Vía cutánea
Dosis única, Dosis única,
rata
conejo
DL50 (g/kg) DL50 (g/kg)
Extremadamente
< 0,001
tóxico
Altamente
0,001 –0,05
tóxico
Moderadamente 0,05 – 0,5
tóxico
Ligeramente
0,5 – 5
tóxico
Prácticamente
5 – 15
no tóxico
Relativamente
> 25
inocuo
Inhalación
vapor 4 hs.
Ratas,
CL50 (ppm)
(*)
Posible dosis letal
hombre
< 0,005
10
1 gota, 1 grano
0,005 –0,05
10 – 100
1 cucharita (4 ml)
0,05 – 0,35
100 – 1000
30 g
0,35 – 3
1000 – 10000
250 g
3 – 25
10000–100000
1 litro
> 25
> 100000
> 1 litro
Deichman WB y Gerarde HW. Toxicology of drugs and chemicals. NY. Academic Press. 1969
(*) Se refiere exclusivamente a toxicidad aguda.
Marco conceptual para la evaluación de la
exposición humana a contaminantes ambientales
Aire
Agua
Suelo
Alimentos
Medios de las fuentes de exposición
Transporte y destino
Vías
de
entrada
Inhalación
Ingestión
Piel
Exposición
Dosis interna
Dosis biológicamente efectiva
Efectos adversos para la salud
A
P
L
I
C
A
C
I
O
N
E
S
Epidemiología
ambiental
Evaluación del riesgo
Manejo del riesgo
Diagnóstico de
enfermedades y
tratamiento
Modificado de Marta Vacchino
Exposición
Es el contacto de un agente químico, físico
o biológico, con los límites exteriores de
un organismo, a una concentración
determinada y durante un intervalo de
tiempo.
Situación en la cual una sustancia puede
incidir, por cualquier vía, sobre una
población, organismo, órgano, tejido o
célula diana.
Exposición
Concentración, cantidad o intensidad de un
determinado agente físico, químico o
biológico, que incide sobre una población,
organismo, órgano o célula diana.
Usualmente se expresa en términos
cuantitativos de concentración, duración y
frecuencia (para agentes químicos y
microbiológicos) o de intensidad (para
agentes físicos).
Cuatro rutas de exposición
Inhalación
Cutánea
Ingestión
Transplacentaria
Concentración de una
Sustancia
Cantidad de la sustancia expresada en peso o
en moles (S), por unidad de peso o volumen
del medio en que se encuentra: S/kg; S/L;
S/m3; ppm; ppb; de aire, agua, alimento,
tejidos o fluidos de un intoxicado.
Por ej.:
Umbral odorífero del Acrylonitrile
40.4 mg/m3 = 18.6 ppm
También puede expresarse en porcentaje:
% p/p
o
% p/v
Concentración de una
Sustancia
Concentración efectiva (CE): Proporción de una
sustancia en un medio que causa un determinado
efecto en un sistema dado. La CE-50 es la
concentración que causa el 50 % del efecto máximo.
Concentración letal (CL): Proporción de una
sustancia tóxica en un medio, que causa la muerte
después de un cierto período de exposición.
Concentración Letal Mínima: La más baja que se
sepa produce la muerte
Concentración Tóxica Mínima: La más baja que se
sepa produce un efecto tóxico.
Concentración de una
Sustancia
VALOR LÍMITE UMBRAL (TLV, Threshold limit
value): Concentración que no debe sobrepasar en
ningún momento un agente físico o químico
durante la exposición en el trabajo (American
Conference of Governmental Industrial Hygienists,
ACGIH, 1993). Incluye:
CONCENTRACIÓN MEDIA PONDERADA EN EL
TIEMPO (TLV-TWA)
VALOR TECHO (Ceiling) (TLV-C)
LIMITES PARA CORTOS PERÍODOS DE TIEMPO /
15 minutos (TLV-STEL)
Concentración de una
Sustancia
TLV-TWA (concentración media ponderada
en el tiempo):
Es la concentración ambiental media
establecida como límite para una jornada
normal de trabajo de 8 horas y una semana
laboral de 40 horas, al que pueden estar
expuestos casi todos los trabajadores
repetidamente día tras día, sin manifestar
efectos adversos.
Concentración de una
Sustancia
TLV-C (valor techo): Concentración
ambiental que no debe ser excedida aunque
sea por un instante.
TLV-STEL: Es la concentración ambiental
media establecida como límite para períodos
de tiempo de 15 minutos. No podrá repetirse
más de 4 veces al día con intervalos de 60
minutos como mínimo.
Concentración de una
Sustancia
MÁXIMA CONCENTRACIÓN ADMISIBLE,
ACEPTABLE O PERMISIBLE (MAC):
Concentración que si es inhalada diariamente
(en el caso de personas que trabajan 8
horas, cinco días a la semana, o durante 24
horas en caso de la población general), y
que según los conocimientos actuales no
parecen inducir daño apreciable ni durante la
vida laboral, ni posteriormente, ni en
siguientes generaciones. (URSS).
Concentración de una
Sustancia
INGESTA DIARIA ADMISIBLE ( IDA ):
Máxima cantidad total de una sustancia
(contaminante, aditivo, residuo, etc.) que,
según los conocimientos actuales, puede
ingerirse diariamente sin que se produzcan
efectos tóxicos a largo plazo.
Dosis de una sustancia
DOSIS: Cantidad de la sustancia administrada
o absorbida (dosis interna) a un individuo en
proporción a su peso o volumen corporal,
ordinariamente en 24 hs. Se suele expresar en
mg/kg.
BIODISPONIBILIDAD: Proporción de la
dosis que una sustancia absorbida por
cualquier vía alcanza en la circulación sistémica.
Dosis de una sustancia
DOSIS BIOLÓGICAMENTE EFECTIVA: Es la
cantidad de un contaminante o de sus
metabolitos, que ha interactuado con un
tejido blanco en un período determinado y
que ha sido capaz de alterar su función.
Los marcadores biológicos (plomo en
sangre, aductos de DNA, etc.) se han
considerado como los indicadores más
cercanos a la dosis biológicamente efectiva.
Biomarcadores
Expresión numérica de un parámetro
biológico en relación con la incidencia de
un xenobiótico sobre la salud del
individuo.
Parámetros utilizados para poner de
manifiesto la absorción o acumulación de
un xenobiótico por un ser vivo. Pueden
servir para valorar el grado de afectación.
Biomarcadores
De Exposición: Indicadores Biológicos
de
Exposición (IBE)
De Efecto
De Susceptibilidad
Valores límites biológicos (BLV O BTL):
los IBE establecidos por la regulación.
son
Biomarcadores
QUÍMICO: Concentración del tóxico o sus
metabolitos.
BIOQUÍMICO: Modificación de parámetros
bioquímicos fisiológicos.
FUNCIONAL: Alteración objetiva de
funciones fisiológicas.
HISTOLÓGICO: Lesión tisular.
Dosis de una sustancia
DOSIS EFECTIVA (DE): Dosis de una
sustancia que origina un efecto definido en
un sistema dado. La DE-50 es la dosis que
causa el 50 % del efecto máximo.
DOSIS TÓXICA: Proporción de una
sustancia que produce intoxicación sin que
llegue a ser letal
Dosis de una sustancia
DOSIS LETAL MEDIA (DL50). Dosis
calculada estadísticamente, de un agente
químico o físico, que se espera que mate al
50 % de los organismos de una población
bajo un conjunto de condiciones definidas.
DOSIS LETAL MÍNIMA (DLmin): la menor
cantidad de sustancia que introducida en el
organismo produce la muerte a algún animal
de experimentación bajo un conjunto de
condiciones definidas.
DL50 oral aproximada en ratas
para sustancias bien conocidas
Sustancia
Sacarosa
Etanol
Vitamina A
Aspirina
Cafeína
DDT
Nitrito de sodio
Aflatoxina B1
Cianuro de sodio
Estricnina
DL50 (mg/kg)
29.700
14.000
2.000
1.000
192
113
85
7
6.4
2.5
Dosis de una sustancia
DOSIS MÁXIMA TOLERABLE (MTD en
inglés): Cantidad máxima de una sustancia que
introducida en el organismo no mata a los
animales de experimentación.
Dosis de una sustancia
NIVEL SIN EFECTO OBSERVABLE (NOEL
o NOAEL): La mayor concentración o cantidad de
una sustancia, hallada experimentalmente o por
observación, que no causa alteraciones en la
morfología, capacidad funcional, crecimiento,
desarrollo o duración de la vida de los organismos
diana, distinguibles de los observados en
organismos normales (control) de la misma especie
y cepa, bajo condiciones idénticas a las de
exposición.
Dosis de una sustancia
MINIMO NIVEL CON EFECTO
OBSERVABLE (LOAEL): Es la menor
concentración o cantidad de una sustancias, hallada
experimentalmente o por observación, que causa
un efecto crítico.
Factor Tiempo
Tiempo de latencia: plazo que media entre
la administración de un xenobiótico (X) y la
manifestación del efecto.
Tiempo letal 50 (TL50): plazo que media
entre la administración del X y la muerte del
50 % de los individuos experimentados.
Tiempo de aparición del efecto máximo
Tiempo de desaparición de efecto
Relación entre la exposición a Humo de
Tabaco del Fumador Activo y Pasivo
Constituyentes del Humo
Fumador
Fumador pasivo
(26 cig./día)
(8hs./día)
Dosis
F/FP
Fase gaseosa
CO (mg)
40 - 400
14,4 - 96
2,7 - 4,2
Nitrosaminas volátiles (g)
0,05 - 1
0,03 - 0,4
1,5 – 2,5
200 – 1.200
40 - 400
3 – 5
Partículas (mg)
75 - 300
0,24 – 0,4
1.200 – 3.000
Nicotina (mg)
7,5 - 300
0,08 – 0,4
75 – 90
0,15 – 0,75
0,001 – 0,011
75 – 150
Benceno (g)
Fase sólida
Benzo(a)pireno (g)
Nitrosaminas específicas (g)
4,5 - 45
0,002 - 0,010 2,300 – 4500
F: Fumador FP: Fumador pasivo
Scherer G. Int. Arch. Occup. Env. Health, 62, 459-466, 1990
(en Benjamín Alvarez C. “El medio ambiente interior y la enfermedad cardiovascular”)
Efecto tóxico de una
sustancia
EFECTO CUANTAL: Condición que puede
expresarse solamente como que “ocurre” o “no
ocurre” (muerte o tumor)
EFECTO LATENTE: Aún no manifestado
EFECTO POBLACIONAL: Número de casos
(absoluto o relativo) ocurridos en un grupo de
individuos expuestos.
Efecto tóxico de una
sustancia
EFECTO LOCAL: que ocurre en el lugar del
cuerpo expuesto al agente tóxico.
EFECTO SISTÉMICO: De carácter
generalizado o que ocurre en distinto lugar de
aquel por el que el agente penetró en el
cuerpo. Requiere la absorción y distribución del
tóxico por el cuerpo.
Efecto tóxico de una
sustancia
EFECTO RETARDADO: Cambios aparecidos
un tiempo después de terminada la exposición
a un tóxico
EFECTO SUBCLÍNICO: Cambio biológico
consecuente con la exposición a un agente
patógeno antes de que aparezcan los síntomas
de la enfermedad.
Dosis
Representación de relación dosis-efecto
respuesta
Resistentes
Sensibles
Efecto
Porcentaje de individuos
Representación de relación
dosis-efecto y dosis- respuesta
Dosis
Representación de relación dosis-
Efecto agudo
Efecto crónico
Efecto tóxico de una
sustancia
EFECTO SUBAGUDO: Cambio biológico
resultante de la exposición continua o
repetida a lo largo de 21 días.
EFECTO SUBCRÓNICO: Cambio
biológico resultante de una exposición
durante el 10 % del período de vida del
organismo estudiado (estimado en
experimentación animal: 90 días para
ratas)
Efecto tóxico de una
sustancia
MUTAGÉNESIS: Introducción de
cambios heredados (mutaciones) del
genotipo de una célula como
consecuencia de alteración o de pérdida
de genes o de cromosomas (o de parte de
ellos).
Contaminantes Químicos del
Aire y Efectos en la Salud
CONTAMINANTE
EFECTO AGUDO
EFECTO CRÓNICO EFECTO DIFERIDO
CO
Cefalea, fatiga,
náuseas
Cardiopulmonar
---------------
SO2
Irritación
Función
pulmonar
---------------
HTA
Cefalea
Infecciones
respiratorias
Cáncer
COVs
Cefalea, fatiga,
irritación
Alteraciones
SNC
Cáncer
Partículas
Irritación,
náuseas
Cardiovascular
Cáncer,
mutagénesis
Pesticidas
Irritación,
náuseas
Función
pulmonar
Cáncer,
genotoxicidad
Peligro, Riesgo, Seguridad
PELIGRO: Posibilidad de que un agente produzca
efectos dañinos, a causa de sus propiedades
específicas y a las circunstancias y grado de la
exposición.
RIESGO: Probabilidad de que se produzcan efectos
adversos o daños por exposición a un agente tóxico, a
causa de las propiedades inherentes del mismo y a las
circunstancias o grados de la exposición.
SEGURIDAD: Inversa del riesgo: Práctica certeza
de que, en condiciones definidas, no se derivará daño
de un peligro.
ESTERES DEL ÁCIDO FTÁLICO. Efectos críticos, valor
NOAEL, máxima migración desde el PVC blando, dosis
ingerida estimada, margen de seguridad
Efecto crítico
EAF
Daño testicular
Aumento de peso del hígado
DINP
y del riñón
Cambios microscópicos en
DNOP
hígado y tiroides
DIDP Aumento de peso del hígado
Disminución de la
BBP
concentración de
espermatozoides
Disminución del peso de las
DBP
crías
DEHP
Valor Emisión máxima Dosis
Margen de
NOAEL
desde PVC
ingerida
seguridad
µg/kg/día µg/10 cm2/3 h µg/kg/día
3.700
1.600
200
19
15.000
1.600
200
75
37.000
750
95
380
25.000
140
17.5
1.420
20.000
7.5
0.95
20.000
52.000
(LOAEL)
3.5
0.40
26.000
Comité Científico de Toxicología, Ecotoxicología y Medio Ambiente de la Unión Europea,
Sexta Reunión Plenaria, Bruselas, noviembre de 1998
ESTERES DEL ÁCIDO FTÁLICO. Valores NOAEL, ingestas
diarias tolerables y valores guías para EAF en juguetes
EAF
Valor NOAEL
µg/kg/día
DEHP
DINP
DNOP
DIDP
BBP
DBP
3.700
15.000
37.000
25.000
20.000
52.000 (LOAEL)
Ingesta diaria
tolerable
µg/kg/día
37
150
370
250
200
100
Valor guía (1)
µg/10 cm2 y 3 h / 8 kg
300
1.200
3.000
2.000
1.600
800
Comité Científico de Toxicología, Ecotoxicología y Medio Ambiente de la Unión Europea,
Sexta Reunión Plenaria, Bruselas, noviembre de 1998
Criterios o pautas: ¿qué son?
Son recomendaciones generales sobre los
niveles de exposición a los contaminantes,
para reducir los riesgos asociados.
Se establece a partir de una relación
cuantitativa entre exposición y riesgo o
magnitud de efecto indeseable en
circunstancias específicas definidas por
variables del ambiente o del órgano o
población blanco.
Criterios o pautas: ¿qué son?
Indican niveles combinados con tiempos
de exposición para los cuáles no se
esperan efectos adversos respecto a
resultados no carcinogénicos.
La observación de los criterios no
garantiza la exclusión absoluta de efectos
indeseables (población susceptible,
exposición combinada a varias sustancias
o a la misma por múltiples vías).
Criterios o pautas: ¿qué son?
Representan el mejor criterio científico
actual, pero requieren revisiones periódicas.
Se establecen para sustancias individuales,
no para mezclas (excepto SO2 y PST).
No diferencian entre exposición en interiores
y en el ambiente general.
No se aplican a concentraciones muy altas
en períodos cortos (accidentes químicos)
Criterios o pautas ¿para qué?
Proporcionan información y orientación:
para la protección de la salud pública,y la
reducción o eliminación de los contaminantes
peligrosos.
para la toma de decisiones (normas).
para planificación regional y comunitaria
para profesionales de la salud
para orientar medidas de control alrededor
de fuentes puntuales
Normas de calidad de aire
Son las concentraciones máximas
permisibles de los contaminantes en la
atmósfera durante un período definido.
Son valores límite diseñados con un
margen de protección de los riesgos.
Son de cumplimiento obligatorio en los
países.
Criterios OMS para la identificación y
selección de los contaminantes de mayor
importancia ambiental y sanitaria
Gravedad y frecuencia de efectos adversos
(especialmente los irreversibles)
Ubicuidad y abundancia del contaminante
Transformaciones ambientales o alteraciones
metabólicas que aumenten la toxicidad de la
sustancia
Persistencia en el ambiente y bioacumulación del
contaminante o sus metabolitos
Tamaño de la población expuesta y grupos de
riesgo
Contaminantes atmosféricos
con evaluaciones
Acrilonitrilo
Benceno
Disulfuro de carbono
1,2-Dicloroetano
Formaldehido
HAP (porción carcinogénica)
Estireno
Tetracloroetileno
Tolueno
Tricloroetileno
Cloruro de vinilo
Arsénico
Cadmio
Mercurio
Cromo
Plomo
Manganeso
Níquel
Vanadio
Asbesto
Radón
Monóxido de carbono
Sulfuro de hidrógeno
Óxidos de nitrogeno
Óxidos de azufre
Oxidantes FQ (ozono)
Material particulado
Criterios para establecer
valores guía
Seguridad absoluta:
implica conocimiento detallado de las
relaciones dosis-respuesta en los individuos
respecto a todas las fuentes, los tipos de
efectos por contaminantes individuales y
mezclas, significancia de las interacciones,
valores “umbral”, variaciones de sensibilidad
de las poblaciones expuestas.
Criterios para establecer
valores guía
Riesgo aceptable:
frecuentemente los datos son escasos y
las relaciones cuantitativas inciertas.
Consenso y criterio científico
Criterios comunes para los
contaminantes
Fuentes
Niveles
Vías de exposición
Para la mayoría de las sustancias falta
información sobre la exposición total en
humanos (todas las vías).
Criterios específicos para
evaluar efectos (no cáncer)
Definir el “nivel más bajo de efectos
adversos observados” (LOAEL). No se usa
el “nivel sin efectos observados” (NOAEL)
por la escasa disponibilidad de
información.
Para efectos irritantes y sensoriales en
humanos se recomienda determinar el
NOAEL.
Criterios para la selección
del NOAEL
Definición de “efecto adverso”:
“cualquier efecto que produzca incapacidad
funcional, lesiones patológicas, o ambas
anomalías, que puedan afectar el
desempeño del organismo o que
contribuyan a la reducción en la habilidad
para responder a un reto adicional”.
Criterios para la selección
de factores de protección
efectos no detectados en poblaciones susceptibles
(edad, sexo, actividad, enfermedades de base o
factores desconocidos)
efectos sinérgicos de exposiciones múltiples
validez de los datos existentes
extrapolación de observaciones en animales o
poblaciones pequeñas,
naturaleza y reversibilidad del efecto,
metabolismo y acumulación del contaminante.
Criterios para la selección
de tiempos promedio
Interacción entre concentración y tiempo de
exposición
Se recomienda cuando existen efectos
agudos
Los valores guías sin tiempos promedio se
establecen para sustancias con efectos a
largo plazo o bioacumulables
Normas nacionales de calidad del aire de varios
países de América y guías de la OMS (en mg/m3)
Período de
muestreo
Ozono
SO2
NO2
CO
PTS
PM10
Plomo
1 hora
8 horas
24 horas
Mensual
Anual8
1 hora
24 horas
8
Anual
1 hora
8 horas
24 horas
Mensual
11
Anual
24 horas
8
Anual
24 horas
Mensual
3 meses
Anual
Argentina
195
Bolivia
235
Brasil
Chile
1603
3
USA
235
5
160
365
Guías de la
2
OMS
365
365
160
365
120
125
80
400
150
80
3
320
80
470
80
50
200
100
3
40.000
10.000
3
240
100
3
40.000
10.000
260
100
40.000
10.000
80
150
50
75
150
40
30.000
10.000
11
-11
11
-11
11
-
7
70
9
846
57.000
11.000
30.000
10.000
260
150
75
1,5
15013
14
50
1,5
0,5