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

Test for human bioopløselighed af jordforureninger

3 Doseringsform i toksikologiske studier

• 3.1 Grundlag for jordkvalitetskriterierne
• 3.2 Bly
• 3.3 Cadmium
• 3.4 Nikkel
• 3.5 PAH forbindelser
• 3.6 Valg af referencebetingelser

De danske kvalitetskriterier og afskæringskriterier for forurenet jord er udarbejdet for at sikre, at mennesker ikke udsættes for sundhedsskader. I dyreforsøg til fastlæggelse af stoffernes giftighed ved indtagelse af jorden (oralt optag) benyttes i reglen letopløselige salte i vand eller i foder, mens stofferne i jord efter al sandsynlighed er langt mindre tilgængelige for opløsning i menneskers mave-tarmsystem (reduceret human bioopløselighed).

Anvendelse af koncentrationsbaserede kriterier for jordforurening forudsætter, at menneskets orale optag af forureningerne stiger med stigende eksponering. Sagt på en anden måde, så er det accepteret, at en mindre forureningskoncentration eller et mindre oralt optag af jorden giver en mindre mængde forurening og en mindre koncentration af forureningen i mave-tarmsystemet og dermed et mindre optag og videre en mindre risiko/effekt.

Den totale biotilgængelighed af jordforureninger afhænger først og fremmest af mave-tarmsystemets mulighed for at opløse forureningerne (den humane bioopløselighed), af tarmvæggens mulighed for at optage stofferne (absorptionen) og endelig af nedbrydningen/udskillelsen under transport fra tarmvæggen (via leveren) til det arterielle blod (first pass effekten). Det forudsættes normalt /24/, at effekten af hver faktor er uafhængig, således at det totale optag, M_d, kan beskrives udfra den indtagne mængde forurening, M, bioopløselighedsfaktoren, f_b, absorptionsfaktoren, f_a, og first pass faktoren, f_d:

M_d = f_b × f_a × f_d × M

Med andre ord, så vil det totale optag eller den indre eksponering være mindre, alt andet lige, hvis en forurening indgives bundet i jord på en måde, så forureningen ikke frigives i mave-tarmsystemet (bioopløseligheden er lav), sammenlignet med indgivelse i en letopløselig form (bioopløseligheden er høj). Jordforureningers bioopløselighed, f_b, afhænger af forureningens egenskaber, af jorden og af forholdene i mave-tarmsystemet.

Der er tidligere gennemført en indsamling, sammenfatning og vurdering af den tilgængelige viden om human bioopløselighed (bioaccessibility) af udvalgte metaller og PAH fra forurenet jord /24/. Heri blev det bl.a. påvist, at resultater af forsøg med dyr tyder på, at optaget af arsen, bly og PAH forbindelser netop er afhængig af, hvordan stoffet indgives (med f.eks. vand, føde eller i jord). I en test for bioopløselighed vil det derfor være nødvendigt at sammenholde bioopløseligheden af forureningerne fra jord med bioopløseligheden i en toksikologisk reference (referencetilstanden). Denne skal svare til betingelserne, der er benyttet i de toksikologiske eller epidemiologiske undersøgelser, der ligger til grund for det relevante kvalitetskriterium.

Da toksiciteten af de enkelte stoffer i denne undersøgelse (Pb, Cd, Ni og PAH forbindelserne BaP og DBahA) er blevet vurderet på forskelligt eksperimentelt grundlag, og da betydningen af mediet for tilgængeligheden (opløseligheden) varierer fra stof til stof, må stofferne vurderes enkeltvis for at identificere de relevante toksikologiske referencer.

3.1 Grundlag for jordkvalitetskriterierne

For hvert enkelt stof blev grundlaget for det gældende kvalitetskriterium og/eller afskæringskriterium undersøgt. De parametre, der blev fokuseret på, var:

• hvorvidt det pågældende kriterium er baseret på, at eksponering sker via indtagelse af jord (”jordspisning”, oralt optag).
• hvordan stoffet blev indgivet i de(t) eksperiment(er), der ligger til grund for den beregnede værdi (hvilket medie blev anvendt, f.eks. vand, føde eller jord og i hvilken form).

Baggrunden for de enkelte jordkvalitetskriterier og afskæringskriterier er beskrevet i flere publikationer fra Miljøstyrelsen, senest meget udførligt i Miljøprojekt 425, ”Afskæringskriterier for forurenet jord” /25/, hvor der dog er refereret hyppigt til /26/. I senere udgivelser /27;28/ er motivationen for kvalitets- og/eller afskæringskriterier revideret eller uddybet for nogle af stofferne. Arbejdet med revurdering af jordkvalitets- og kortlægningskriterier (Kriteriegruppens arbejde) /29;30/ er udført efter færdiggørelse af identifikationen af doseringsformer i toksikologiske studier og er derfor ikke inddraget i denne rapport.

3.2 Bly

Jordkvalitetskriteriet for bly (40 mg bly per kg jord) er baseret på, at jordspisning er den vigtigste eksponeringsvej for jord /25/.

Selve beregningen af jordkvalitetskriteriet er angiveligt baseret på, at der for børn er ”afsat” 5 µg/kg lgv/uge til jordspisning, og det antages, at et barn, der vejer 10 kg, spiser 0,2 g/jord/dag (lgv = legemsvægt).

Til grund for de 5 µg/kg lgv/uge ligger en værdi for ”Provisional Tolerable Weekly Intake” (PTWI) fra WHO på 25 µg/kg lgv/uge, hvorfra man ved beregningen af jordkvalitetskriteriet har trukket bidrag fra føden, indånding osv. på 20 µg/kg lgv/uge /25/. Der er ikke foretaget særlige overvejelser vedrørende forskelle i biotilgængelighed mellem jord og andre medier.

PTWI-værdien fra WHO (WHO 1996) er baseret på to undersøgelser af blodbly som funktion af oralt blyindtag /31;32/.

I den ene undersøgelse blev blodbly niveauet hos spædbørn sammenholdt med blyindholdet i det drikkevand, deres modermælkserstatning blev fremstillet af, samt i brystmælk. Her viste det sig, at blodbly var korreleret til bly i kosten, og at bly var væsentligt mere tilgængeligt i vand end i brystmælk /32/. PTWI-værdien er baseret på den del af børnene, der fik bly via vandet. Den anden undersøgelse blev gennemført ud fra samme princip og med samme resultat for såvidt angår sammenhæng mellem blyindtag og blodbly. Her tydede resultaterne dog på, at bly fra modermælk var mere tilgængeligt end bly fra drikkevand (modermælkserstatning) /31/.

Det anbefalede maksimale indtag af bly er altså baseret på indhold af bly i drikkevand som målt.

Det vil derfor være relevant at benytte et letopløseligt blysalt i vand som toksikologisk reference ved undersøgelse af bioopløseligheden af bly i forurenet jord.

Det skal dog bemærkes, at beregningerne bag jordkvalitetskriteriet er baseret på ældre undersøgelser og er foretaget for over 10 år siden (1989 og 1992). Miljøstyrelsen noterer selv dette samt:

”Resultaterne af nyere undersøgelser understreger den manglende sikkerhedsmargen ved fastsættelsen af kriterierne” /27/.

Såfremt jordkvalitetskriteriet (og afskæringskriteriet) revideres på grundlag af nyere undersøgelser, kan der være behov for at ændre dette valg af reference. Kriteriegruppens revurdering af jordkvalitetskriteriet for bly er som nævnt ikke inddraget i denne rapport.

3.3 Cadmium

For cadmium er jordkvalitetskriteriet (0,5 mg cadmium per kg jord) af forsigtighedshensyn baseret på en hollandsk oplysning om muligt optag af Cd i hvede /25;27/.

Afskæringskriteriet (5 mg cadmium per kg jord) er derimod baseret på antagelsen om, at den vigtigste eksponeringsvej er jordspisning. Udgangspunktet for beregningen er den af WHO foreslåede PTWI på 7 µg/kg lgv/uge /25;27/. Bag grænsen ligger undersøgelser af sammenhængen imellem cadmiumindholdet i menneskers nyrebark og effekter på urindannelsen. Denne er kombineret med undersøgelser af optag af cadmium fra føden.

Afskæringskriteriet er baseret på følgende argumentation:

”For at Cd-niveauet i nyrebarken ikke skal overstige 50 µg/g og under antagelse af en absorptionshastighed på 5% og en daglig udskillelse på 0,005% af den mængde, der er i kroppen (body burden), bør den totale indtagelse ikke overstige 1 µg/kg lgv/dag kontinuert igennem 50 år.”/33/

Det antages altså, at 5% af det Cd, der findes i føden, optages i kroppen. Endvidere antages, at optaget af cadmium fra forurenet jord er sammenligneligt med optaget fra føde. I det seneste udkast til risikovurdering af cadmiumoxid /34/ angives, at cadmiumoxid ligesom de fleste andre letopløselige cadmiumsalte er næsten fuldstændigt opløseligt (94%) i menneskets mavesæk.

Hovedkilden til værdien for optag af cadmium fra føden må formodes at være: Rahola et al. 1972 /35/, der nævnes hyppigt i WHO rapporten /33/, men også flere andre kilder synes at omhandle forsøg med mennesker /36-39/.

Både Rahola et al. /35/ og Shaikh & Smith /39/ gennemførte forsøg med mennesker, der fik cadmium serveret i nyrebarkshomogenat. Begge anvendte radioaktivt mærket cadmium, samt en opløsning af en ikke-mærket cadmiumforbindelse. Rahola et al. /39/ brugte en ”Cd-HNO₃ carrier solution”, formodentlig en opløsning af et cadmiumsalt i fortyndet salpetersyre, mens Shaikh & Smith /39/ benyttede CdCl₂. Flanagan et al. /38/ tilsatte CdCl₂ til havregryn med mælk, der blev serveret for en gruppe forsøgspersoner. Undersøgelsen omfattede belysning af, hvorvidt jernmangel førte til øget cadmium optag (hvilket den gjorde). Optaget af cadmium lå mellem 2 og 11% /38/, hvilket er i samme størrelsesorden som hos Rahola et al. /35/, der fandt 5.9%.

Anbefalingen af maksimal cadmiumbelastning er altså baseret på undersøgelser af cadmium målt i menneskers nyrebark, mens den benyttede biotilgængelighedsfaktor er fremkommet efter undersøgelser af cadmiumopløsning tilsat føde.

Det vil derfor være relevant at benytte cadmium tilsat fødevarer som toksikologisk reference ved undersøgelse af bioopløseligheden af cadmium i forurenet jord. I de refererede optagsforsøg er benyttet opblanding af letopløselige cadmiumsalte med fødevarer, og det foreslås derfor at anvende en sådan blanding som reference.

3.4 Nikkel

Jordkvalitetskriteriet for nikkel (30 mg nikkel per kg jord) er afledt ud fra, at jordspisning kan være den vigtigste eksponeringsvej for jord, idet f.eks. nikkelallergikere kan udvise symptomer ved indtagelse af en meget lav enkeltdosis /25/.

Af den tilgrundliggende baggrundsrapport /25/, samt af ”Rådgivningsvejledningen” /27/ fremgår det, at den af Miljøstyrelsen fastsatte tolerable dosis for nikkel er 1 µg/kg lgv/dag. Denne er baseret på forsøg med nikkelfølsomme personer, hvor nikkel blev indtaget i vandig opløsning (flere undersøgelser, primært benyttet nikkelsulfat). På baggrund af andre forsøg, der viser, at kun 1/30 af nikkel i føde bliver optaget i kroppen, antages det, at tilgængeligheden/optageligheden af nikkel i jord er sammenlignelig med tilgængeligheden/optaget fra føde, hvorefter der beregnes en TDI_jord på 30×1 µg/kg lgv/dag = 30 µg/kg/dag. Med udgangspunkt i denne værdi og antagelse af, at et barn på 10 kg maksimalt vil indtage 10 g jord i en enkeltdosis, nås et jordkvalitetskriterium på 30 mg/kg jord /40/.

Ved udarbejdelsen af jordkvalitetskriteriet for nikkel er det således antaget, at optaget af nikkel fra føde er sammenlignelig med optaget fra jord, samt at dette indebærer en reduktion i forhold til det anvendte forsøg med optag fra vandig opløsning.

De forsøg, den anvendte faktor 30 er baseret på, synes at være citeret i WHOs nikkelmonografi /41/. Der er tale om forsøg med rotter, der er gennemført i 1950'erne og –70'erne. I det ene forsøg fik rotterne nikkel via forskellige kilder, i det andet blev nikkel indført direkte i fordøjelseskanalen i form af en nikkelchlorid opløsning. I forsøg med mennesker fra 1970'erne og –80'erne, der er refereret samme steds, var det maksimale optag i tarmen ca. 30% af det indtagne nikkel. Dette var tilfældet for nikkelsulfat i drikkevand, mens optaget fra føde enten ikke kunne måles eller var cirka 1% /41/. I et af de forsøg, der er citeret af WHO /41/, indgik nikkel i form af nikkelsulfat tilsat til ”scrambled eggs”, der indgik som en del af et større morgenmåltid /42/. Desuden har Solomons et al. /43/ undersøgt en række parametres betydning for optaget af nikkel i tarmen hos mennesker. Det refereres /41/, at nikkel absorption er lineært afhængig af nikkelkoncentrationen i mavesækken, men at også tilstedeværelsen af andre stoffer i mave-tarmsystemet påvirker absorptionen.

Det kan formodes, at nikkel, der er bundet i forurenet jord, vil være mindre tilgængeligt for optag i mave-tarmsystemet end nikkel, der (som i forsøgene bag anbefalingerne om maksimalt indtag) er tilsat til drikkevand. Den benyttede biotilgængelighedsfaktor er fundet ud fra nikkel tilsat føde.

Det vil derfor være relevant at benytte et letopløseligt nikkelsalt i vand som toksikologisk reference ved undersøgelse af bioopløseligheden af nikkel i forurenet jord.

Det gælder også for nikkel, at det gældende jordkvalitetskriterium er baseret på undersøgelser af ældre dato, og der kan derfor være behov for at revurdere valget af toksikologisk reference, såfremt jordkvalitetskriteriet revideres på grundlag af nyere undersøgelser.

3.5 PAH forbindelser

”PAH forbindelser” er en samlebetegnelse for gruppen af polycycliske aromatiske hydrocarboner, der omfatter en række stoffer med forskellige fysisk-kemiske og sundhedsmæssige egenskaber. Det stof, der er bedst undersøgt, er benzo(a)pyren, der vides at være bl.a. kræftfremkaldende. For dette stof er der derfor udarbejdet et specifikt jordkvalitetskriterium (0,1 mg/kg jord). Da dibenz(a,h)anthracen har samme kræftfremkaldende potens som benzo(a)pyren, er kvalitetskriteriet for denne ligeledes sat til 0,1 mg/kg jord. Forholdet mellem benzo(a)pyren og de øvrige PAH forbindelser i forurenet jord er almindeligvis meget ensartet, så for at sikre mod en usædvanlig PAH sammensætning er der stillet krav til totalindholdet af PAH forbindelser i form af summen af stofferne fluoranthen, benzo(b+j+k)fluoranthen, benzo(a)pyren, dibenz(a,h)anthracen og indeno(1,2,3-cd)pyren (1,5 mg/kg jord) /27/.

Kvalitetskriterier for PAH forbindelser er altså baseret på et kvalitetskriterium for benzo(a)pyren, hvorfra der ekstrapoleres til øvrige PAH forbindelser ud fra den typiske sammensætning af forureninger i jord /28/.

For PAH forbindelserne er de to vigtigste eksponeringsveje fra forurenet jord hudkontakt og jordspisning. Disse synes at være tillagt forskellig betydning i forskellige publikationer vedrørende jordkvalitetskriterier – f.eks. /25/ og det senest opdaterede datablad /28/ samt i ”Rådgivningsvejledningen” /27/.

Larsen /25/ beskriver eksplicit baggrunden for fastsættelse af jordkvalitetskriteriet for benzo(a)pyren og PAH som:

”Jordkvalitetskriteriet for benzo(a)pyren og PAH er sat til 0,1 mg/kg jord henholdsvis 5 mg/kg jord (siden ændret til 1,5 mg/kg, forfatternes anmærkning), idet det antages, at 2% af PAH stofferne i en blandingsforurening udgøres af benzo(a)pyren (et forhold, der gør sig gældende for kultjære). Kvalitetskriterierne er baseret på PAH stoffernes kræftfremkaldende effekt ved hudkontakt.”

Hertil føjes et afsnit i parentes, hvor der kort gøres rede for, at beregninger, baseret på eksponering af børn via indtagelse af jord ville give samme resultat.

I databladet ”Polyaromatiske hydrocarboner, PAH” /28/ baseres beregningerne af jordkvalitetskriteriet for benzo(a)pyren primært på direkte indtag af jord. I ”Rådgivningsvejledningen/27/ nævnes hudeksponeringen dog som den første motivation for kvalitetskriteriet, og den anvendes som grundlag for det analoge kvalitetskriterium for dibenz(a,h)anthracen.

I databladet /28/ baseres optaget på eksponering via jordspisning og den 10^-6 livstidsrisiko, som WHO har beregnet i forbindelse med anbefalinger af maksimalt indhold i drikkevand /44/. Beregningen af koncentrationen i vand (0,07 µg/L) heri er baseret på et studie, hvor mus fik benzo(a)pyren i føden. Beregningen sker dog i form af en modelbaseret ekstrapolationsberegning, som ikke er beskrevet. Det kan derfor ikke afgøres, hvorvidt en eventuel forskel på tilgængeligheden i føde og vand er medtaget i de WHO-beregninger, der ligger til grund for de danske kvalitetskriterier.

De danske beregninger tager udgangspunkt i, at tilgængeligheden af benzo(a)pyren i grundlaget for WHOs anbefaling er den samme som i jord, og dermed i, at WHOs drikkekvandskriterium er baseret på tilgængeligheden i føde. Herved fås, at indtagelse af benzo(a)pyren i en mængde på 2 ng/kg lgv/dag medfører en livstidsrisiko på 10^-6. Herefter anvendes standardscenariet med et barn på 10 kg, der kan indtage 0,2 g jord per dag (dvs. 0,02 g/kg lgv/dag).

Den undersøgelse, der citeres af WHO /44/, er et fodringsforsøg med mus, hvor en opløsning af benzo(a)pyren blev tilsat til musefoder (i hvedemel som blev blandet med foderet) /45;46/.

Som for cadmium er der altså bag det anbefalede maksimale indtag forsøg, der er baseret på eksponering via føde, og det antages at optag af stoffet fra jord er sammenlignelig med optag af stoffet fra det foder, der er anvendt i forsøget.

I de refererede effektforsøg er benyttet opblanding af benzo(a)pyren opløst i et organisk opløsningsmiddel med mel, carboxymethylcellulose og husdyrfoder. Det foreslås derfor at anvende en blanding af benzo(a)pyren opløsning og fødevarer som toksikologisk reference. De samme referencebetingelser anvendes for dibenz(a,h)anthracen.

Det skal bemærkes, at den undersøgelse, der ligger til grund for WHOs beregninger og dermed for beregningen af kvalitetskriteriet, er af ældre dato (1967), og der kan derfor være behov for at revurdere valget af toksikologisk reference, såfremt jordkvalitetskriteriet revideres på grundlag af nyere undersøgelser. Det skal endvidere bemærkes, at undersøgelse af PAH forbindelsers humane bioopløselighed i mave-tarmsystemet ikke bidrager til en belysning af risikoen ved hudkontakt med disse stoffer. Kriteriegruppens revurdering af jordkvalitetskriteriet for PAH er som nævnt ikke inddraget i denne rapport.

3.6 Valg af referencebetingelser

Ud fra gennemgangen af de benyttede doseringsformer er der foreslået toksikologiske referencer (referencebetingelser) til brug i test for human bioopløselighed som angivet i tabel 3.1.

Tabel 3.1 Opsummering af doseringsformer og forslag til toksikologiske referencer for de udvalgte jordforureninger

De foreslåede uorganiske referencestoffer er udvalgt som letopløselige stoffer med lav komplekseringskonstant imellem metal ion og salt ion, med høj vandopløselighed og uden væsentlig effekt på koncentrationen af nøglekomponenter i testopløsningerne.

Efter gennemførelsen af testafprøvningen er forslag til toksikologiske referencer revideret, se kapitel 5.

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

Version 1.0 Maj 2006, © Miljøstyrelsen.