| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Afdækning af muligheder for etablering af standardværktøjer og/eller -kriterier til vurdering af sundheds- og miljørisici i forbindelse med større uheld (gasudslip) på risikovirksomheder

4 Toksicitetskriterier

• 4.1 Toksisktetsvurderinger og fastlæggelse af grænseværdier
• 4.2 Forskellige koncentrationsgrænser
• 4.3 LC50 og probit værdier
• 4.4 Tidsskalering af Toksiske virkning
• 4.5 IDLH
• 4.6 ERPG værdier
• 4.7 AEGL værdier
• 4.8 TEEL værdier
• 4.9 Emergency Exposure Indices
• 4.10 Einsatztoleranzwerte
• 4.11 Dangerous Toxic Loads (DTLs)
• 4.12 Eksempel på anvendelse af de forskellige kriterier
• 4.13 Valg af kriterier
• 4.14 Hvad gør man hvis data ikke findes
• 4.15 Krav til standardværktøjer og beregninger

Det er nødvendigt at specificere hvilke koncentrationer der betragtes som farlige, uanset hvordan faneudbredelsen beregnes. Fanens længde og bredde defineres af ”slutpunktet” (”end point”) som angives ved at specificere en bestemt koncentration, eller en bestemt indtaget toksisk dosis.

Bag fastsættelsen af sådanne slutpunkter er den antagelse, at mennesker kan tolerere en vis mængde af et toksisk stof. Paracelsus udtrykte dette ved at sige ”Der er ingen toksiske stoffer, kun toksiske doser”.

Menneskers følsomhed over for toksiske stoffer varierer. Normalt antages det at små børn, ældre og syge er mere følsomme overfor toksiske stoffer. Følsomhed overfor toksiske stoffer udtrykkes oftest med ”Probit kurver” (figur 4.1) der angiver sandsynligheden for en effekt (skade, død) som funktion af den toksiske påvirkning. Toksisk påvirkning kan udtrykkes som koncentration, indtaget dosis, eller andre mål.

Figur 4.1 Probit kurve (baseret på konstanter fra ref. 4.1)

En måde at udtrykke toksisk påvirkning på er at multiplicere koncentration med eksponeringstiden. Dette er basis for ”Haber’s Lov” (som faktisk ikke er en naturlov men derimod en hypotese der afspejler observationer fra mange tilfælde). (ref. 6)

TE= Ct

Hvor

TE er toksisk påvirkning
C er koncentrationen
t er eksponeringstiden

Det konstateres dog, at effekten af toksisk stof ikke altid kan udtrykkes sådan. Mennesker er meget mere følsomme overfor nogle stoffer, hvis den totale toksiske dosis indtages med høj koncentration over en kort tid end hvis dosen indtages med lav koncentration over lang tid. Relationen mellem toksisk effekt og koncentrationen af stoffet er med andre ord ikke linear. Dette udtrykkes ved relationen:

TE = Cⁿ t

For de fleste stoffer er eksponenten mellem 1 og 2.

4.1 Toksisktetsvurderinger og fastlæggelse af grænseværdier

To forskellige fremgangsmåder anvendes ved vurdering af toksicitet. En fremgangsmåde er at anvende en fast procedure til behandling af observationer fra dyreforsøg og kliniske rapporteringer. Denne fremgangsmåde anvendes f. eks. i den hollandske ”Grønne bog” (ref. 6). Den anden fremgangsmåde er at et ekspertpanel vurderer observationer, og anvender ekspertise til at vurdere de ”bedste” eller mest sandsynlige værdier. Ekspertpanelet kan følge en fast protokol for vurdering, men panelmetoden giver bedre mulighed for at tage hensyn til kendt viden om toksicitetsmekanismer. Den sidstnævnte fremgangsmåde anvendes ved fastlæggelse af AEGL og ERPG værdier beskrevet i de følgende afsnit.

4.2 Forskellige koncentrationsgrænser

I risikoanalyser søger man oftest at beregne sandsynligheden for dødsfald. Man bør i princippet også beregne sandsynligheden for skade, men definition af skader er vanskelig og man plejer derfor at antage, at mennesker er beskyttet imod skader, hvis de også er beskyttet mod dødsfald. Princippet holder i en vis grad i nogle situationer. Der er dog situationer, hvor mennesker kan blive eksponeret for koncentrationer, som ikke er fatale, men som kan gøre dem syge. ”Risikoen” for dødsfald vil derved være lig nul, men risikoen er ikke dermed ubetydelig. Det er nødvendigt at anvende sandsynligheden for dødsfald i risikoanalysen. Men det er også nødvendigt at beregne konsekvensen af mindre ekstreme koncentrationer for at sikre, at alle potentielle problemer dækkes.

Nogle toxicitetskriterier, der anvendes til at beregne sandsynligheden for dødsfald er:

LC 50: Koncentrationen, som medfører 50 % sandsynlighed for dødsfald (normalt med 30 minutters eksponering)

LC10: Koncentrationen, som medfører 10 % sandsynlighed for dødsfald (normal med 30 minutters eksponering)

TD 50: Toksisk dosis for 50 % dødsfald

TE 50: Toksisk påvirkning for 50 % dødsfald

Der er også software, der anvender probit kurve-værdier direkte.

Andre grænsetyper skal anvendes til at sikre, at personer er beskyttet mod dødsfald eller skader. Værdierne, der anvendes er derfor under dem, som giver dødsfald. Sådanne værdier behøves til beredskabsplanlægning. Eksempler er AEGL (Acute Exposure Guidance Levels) og ERPG (Emergency Reponse Planning Guides). Sådanne værdier kan ikke anvendes til risikovurdering, fordi de er baseret på en vurdering af, at ingen dør eller kommer til skade.

4.3 LC50 og probit værdier

Probitværdierne, der anvendes i risikoanalyse er oftest enten dem samlet af Eisenberg til US Coast Guard (ref. 7) eller dem, som er samlet af TNO i det Grønne Bog (ref. 6).

TNO’s fremgangsmåde ved fastsættelse af probitværdier er vist i figur 4.2. Som det kan ses, er fremgangsmåden ligefrem. Resultater er givet for 22 stoffer men metoden kan i princippet anvendes af alle med adgang til RTECS databasen.

Griffiths (ref. 8) har påpeget, at toksiske effekter varierer med eksponeringsmønstret med tid. Svingende koncentrationer har en stærkere effekt end konstante koncentrationer med den samme gennemsnitskoncentration. Dette medfører at der sandsynligvis burde introduceres nye sikkerhedsfaktorer i anvendelsen af grænseværdier.

Schubach (ref. 9) har sammenlignet TNO’s probit konstanter med dem, som anbefales i AlChE/CCPS vejledning om risikoanalyse (ref. 4). Disse værdier er udarbejdet på basis af udvalgsarbejdet udført af I Chem E i England. Værdierne er baseret på ekspertvurdering af eksperimentale værdier, men uden fast protokol.

Figur 4.2 Systematisk procedure for udledning af probit konstanter

4.4 Tidsskalering af Toksiske virkning

Det ligger implicit i Haber’s lov, og den ikke-lineare variant af loven, at den toksiske virkning afhænger af tid. En højere eksponeringstid vil kræve en lavere koncentration eller slutpunkt, for at begrænse den skadelige virkning.

Eksempel:
LC₅₀ for ammoniak f.eks. er ifølge den Grønne bog (ref. 6) 8750 mg/m³ for en 30 minutters eksponering. Hvis eksponeringen varer 3 minutter er den tidsskaleret LC₅₀ værdi i forhold til Haber's lov:

LC_50,3= 8750 * (30/3) = 87500 mg/m³

Hvis man anvender den ikke lineare variant af loven, med en eksponent af 2.4 bliver den tidsskalerede LC₅₀ værdi:

LC_50,3= 8750 * (30/3)^1/2.4 = 8750 * 2.6 = 22750 mg/m³

Den lavere grænse for en skalering af denne type er ikke klarlagt – man kan sjældent finde data for toksisk virkning for eksponeringer under 10 minutter. Det tages som givet at modellen ikke gælder for eksponeringer under 1 minut. Man kan derimod ofte finde at modellen er valideret med data for toksitetsvirkning over flere timer. 8 timers eksponering er for eksempel ofte anvendt ved dyreforsøg.

4.5 IDLH

IDLH værdier var det første forsøg på systematisk at opstille grænseværdier for akut eksponering til toksiske gasarter. Værdierne blev opstillet med et NIOSH-udvalgsarbejde (ref. 10) og skulle anvendes til vejledning, om hvornår man skulle anvende gasmaske. Værdierne anvendes stadigvæk til dette formål.

De oprindelige IDLH-værdier blev kritiseret, fordi der ikke blev anvendt en entydig protokol til opstillingen og fordi nogle af værdierne afveg fra den gængse viden om toksiske virkninger. Værdierne blev revideret i 1994 med en klar protokol til bestemmelse af værdien (ref. 10). Det blev samtidigt anbefalet, at man skulle anvende de værdier fra den hollandske ”Grønne bog”(ref. 6) til tidsskalering. Det blev ikke gjort klart, om man skulle anvende de 22 aktuelle værdier fra den Grønne bog, eller princippet i fastsættelse af værdierne.

IDLH værdier findes for 135 stoffer. De anvendes normalt ikke til risikoanalyse, fordi deres formål er til sikring af medarbejdere og beredskabspersonale. Standarder for gasmasker i USA er derimod bundet til definitionen af IDLH-værdier.

4.6 ERPG værdier

Ermergency Response Planning Guides (ERPG) værdier (ref. 11) blev defineret af ACGIH netop til anvendelse ved beredskabsplanlægning og specielt til at understøtte amerikansk lovgivning om ”local emergency response comittees” (LERCs). Værdierne defineres som:

ERPG1 – Den maksimale luftbårne koncentration, under hvilken det forventes, at næsten alle individer kunne eksponeres for op til 1 time, uden at opleve andet en mild og kortvarige sundhedspåvirkninger eller klart defineret dårlig luft.

ERPG2 – Den maksimale luftbårne koncentration, under hvilken det forventes at næsten alle individer kunne eksponeres på op til 1 time uden at opleve eller udvikle irreversible eller andre alvorlige sundhedspåvirkinger eller symptomer, som kunne forhindre individerne til at tage beskyttende aktion.

ERPG3 – Den maksimale luftbårne koncentration, under hvilken det forventes at næsten alle individer kunne eksponeres på op til 1 time, uden at opleve eller udvikle livstruende sundhedspåvirkninger.

Kvaliteten af det professionelle arbejde i fastsættelse af ERPG-værdierne er meget høj med en fast protokol og offentlig høringer ved fastsættelse af alle værdierne i detaljer om toksiske virkninger og baggrunden for alle stofferne er offentliggjort i form af et kort notat på cirka 10 sider for hvert stof. Der fandtes i 2005 ERPG-værdier for 113 stoffer. De fleste stoffer der falder ind under risikodirektivet i Danmark har ERPG værdier.

De største problemer ved anvendelse af ERPG værdier er, at der ingen vejledning gives om tidsskalering, og at en eksponering på 60 minutter er relativt langt i forhold til den faktiske eksponering ved de fleste ulykker der involverer eksponering til gasser eller dampe.

4.7 AEGL værdier

Acute Exposure Guideline Levels (ref. 12) er blevet defineret af US EPA til anvendelse ved beredskab og beredskabsplanlægning. Arbejdet foregår efter en fast protokol med offentlig høring om værdierne.

De tre niveauer er defineret som følger:

AEGL1 er den luftbårne koncentration over hvilken det forventes, at den generelle offentlighed inklusiv sårbare personer, vil kunne opleve mærkbare gener, irritation eller ikke sensible effekter. Effekterne skal ikke være invaliderende og skal være kortvarige og irreversible ved endt eksponering.

AEGL 2 er den luftbårne koncentration over hvilken det forventes, at den generelle offentlighed inklusiv sårbare personer vil kunne opleve irreversible eller alvorlige længerevarende sundhedspåvirkninger, eller reducerede evne til at rede sig.

AEGL3 er den luftbårne koncentration over hvilken det forventes, at den generelle offentlighed inklusive sårbare personer vil kunne opleve livstruende sundhedspåvirkninger eller død.

AEGL værdier gives for flere tidseksponeringer fra 10 minutter til 8 timer. Der var i februar 2006 173 værdier offentliggjort hvoraf 22 hvor status er endelig godkendt. De fleste stoffer der falder ind under risikodirektivet i Danmark har AEGL værdier.

Kvaliteten af det professionelle arbejde i fastsættelse af AEGL-værdierne er meget høj med en fast protokol for fastsættelse af værdier og med offentlige høringer for at tillade anden viden at komme frem. Der findes ”Technical Support Documents” for mange af stofferne med 20 til 30 sider beskrivelse af toksiciteten for hvert stof.

4.8 TEEL værdier

TEEL (Temporary Emergency Effect Levels) værdier (ref. 13) blev oprettet af US Department of Energy for at kunne dække deres interne behov for beskyttelse af medarbejdere og naboer. Der er en tabel, der anvender værdier fra andre kilder efter et fastlagt hierarki, hvor værdierne med den højeste kvalitet foretrækkes. I version 21 af TEELS findes der 2946 stoffer. DOE indrømmer, at arbejdet, der ligger til grund for mange af værdierne ikke er af højeste kvalitet (derfor begrebet Temporary i titlen) men værdierne er lavet for at tilfredsstille et behov som kan ikke afvente færdiggørelse af AEGL værdier.

4.9 Emergency Exposure Indices

Disse værdier blev defineret af ECETOC, med definitioner der ligner AEGL’s. Der var i 1999 to værdier defineret. Ingen senere udvidelse af listen kunne findes.

4.10 Einsatztoleranzwerte

Udviklet af det tyske Bundesamt for Civilschutz (ref. 14), disse værdier defineres som niveauer som ikke skulle medføre sundhedsskader for ubeskyttet beredskabspersonale eller den generelle befolkning ved en 4 timers eksponering. Der findes værdier for 33 stoffer. Værdierne er interessant pga. den meget målrettede definition af formålet, men værdierne er begrænset til en enkelt eksponeringstidsperiode.

4.11 Dangerous Toxic Loads (DTLs)

DTL’s defineres af UK Health and Safety Exexutive (HSE) (ref. 15) som belastninger (loads) der for Specified Level of Toxicity (SLOT) kan medføre:

• Alvorlige gener for næsten alle I området
• Signifikant fraktion af personer I området behøver medicinsk hjælp
• Nogle personer alvorligt skadet, således at der behøves langvarig behandling
• Mulige dødsfald for særligt sårbare personer.

Significant Likelihood of Death (SLOD) værdier defineres som dem som giver en signifikant sandsynlighed for død og baseres på LC₅₀ værdier

DTL værdier beregnes som:

DTL = Cⁿ t

hvor

C er koncentration i ppm
n er en konstant, specifik for hvert stof
t er tid i minutter

SLOT og SLOD grænseværdier er defineret for HSE for 195 stoffer

Anvendelse af DTL metoden er ækvivalent til anvendelse af LC50 and LC1 værdier med tidsskalering

4.12 Eksempel på anvendelse af de forskellige kriterier

Et eksempel tages på et udslip af ammoniak gas fra et 50.8 mm. rørbrud, med frit udslip i et åbent landskab. En vindhastighed på 3 m/s, neutral stabilitet antages og 10 minutters eksponering antages.

Tabel 4.1 Jet/fanelængder ved forskellige kriterier for toksicitet

4.13 Valg af kriterier

Princippet for valg af toksicitetskriterier bør være simpel. Man bør anvende de kriterier der har den bedst videnskabelige underbygning, og som passer til anvendelsen. Dette medfører at AEGL værdier anvendes til beredskabsplanlægning og det hollandske Grønne bog (ref. 6) værdier anvendes til risikoanalyse.

Der opstår ofte problemer fordi disse kilder giver værdier for kun nogle få stoffer (24 i det Grønne bog, ref. 6, 175 AEGL’s). TEEL systemet løser dette problem for beredskabsniveauer ved at danne et hierarki af kriterier – man vælger det bedste grænsetype hvis der er værdier, det næstbedst hvis dette ikke er tilfældet, og så fremdeles. Dette fører til det følgende hierarki for beredskabskriterier:

1. AEGL
2. ERPG
3. IDLH
4. Diverse litteraturkilder

Der findes ikke noget formelt hierarki af lignende art til anvendelse ved risikoanalyse, og fremgangsmåden er ikke nødvendigt, idet proceduren som kortlægges i Den Grønne Bog, (ref. 6 ) er tilstrækkelig, såfremt der er data i RTECS (ref. 16 ) (Der er en stor sandsynlighed for at offentliggjort data ikke findes, hvis det ikke findes i RTECS)

Tidsskalering bør altid anvendes. I langt de fleste udslip, med udslipstider under en time, bliver koncentrationsgrænserne højere og fanerne tilsvarende kortere. Det medfører at mange unødige alarmeringer kan undgås – unødige alarmeringer kan være farlige, idet der altid eksisterer en risiko for hjerteanfald og lignende skader ved evakuering. Måske vigtigere er det, at virkningen af langvarige udslip undervurderes med mindre tidsskalering anvendes.

4.14 Hvad gør man hvis data ikke findes

Der er mange stoffer for hvilken toksicitetsdata slet ikke findes. Faktisk mangler der data for langt flere stoffer end dem hvor data findes.

Problemet opstår kun sjældent i praksis for kemiske virksomheder, fordi data findes for de fleste stoffer der anvendes i store mængder eller mange steder. Problemet dog ofte for farmaceutiske virksomheder, når de udvikler nye farmaka.

En fremgangsmåde, som er blevet anvendt, er at klassificere stofferne i forhold til de aktive grupper i molekylet (toksofor grupper), og antage, at det nye stof har en toksicitet som er lige så stor som det mest toksiske stof i gruppen. Et stof kan tilhøre flere grupper. Fremgangsmåden er blevet undersøgt a forfatteren (ref. 17) og medføre sjældent en undervurdering af toksicitet, men ofte en overvurdering. Fremgangsmåden er alligevel anvendelig i mange tilfælde, fordi nye stoffer normalt anvendes kun i små mængder. Der kan i princip opstå fejl ved fremgangsmåden fordi et stof kan være toksisk pga. tilstedeværelsen af to aktive grupper, der forstærker hinanden, eller pga. molekylets form. Fremgangsmåden kræver derfor en del erfaring og ekspertise i anvendelsen for at vurdere, om stoffet er en undtagelse. (Fremgangsmåden anbefales af UK HSE, ref. 15)

Metoden ligner en simplificeret version af QSAR metoden, som anvendes til vurdering af kroniske toksiske virkninger.

Der er meget få (sandsynligvis ingen) installationer, der falder ind under risikodirektivet, der har toksiske stoffer for hvilken AEGL værdier ikke eksisterer. Der er nogle få, fortrinsvis farmaceutiske virksomheder, som fremstiller stoffer, for hvilken der ingen toksicitetsværdier findes. Stofferne anvendes eller produceres i små mængder. I nogle tilfælde stilles krav om vurdering af disse stoffer i forbindelse VVM sagsbehandling.

4.15 Krav til standardværktøjer og beregninger

Der kan udledes flere krav til standardværktøjer fra det ovenstående:

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Marts 2007, © Miljøstyrelsen.