Miljøprojekt, 1088 – Test for human bioopløselighed af jordforureninger

Test for human bioopløselighed af jordforureninger

Sammenfatning og konklusioner

Jordforureningers biotilgængelighed for mennesker efter oral eksponering varierer med forureningsart, -kilde og -alder, jordtype m.v. , ligesom jordforureningers biotilgængelighed for og toksicitet overfor mikroorganismer, planter og dyr varierer.

Grænser for jords indhold af forureninger er oftest sat udfra giftighed overfor dyr eller baserede på målinger af optag i mennesker fundet i forsøg med forureninger tilført i ren form og dermed uden begrænsninger i biotilgængelighed. Derfor er der behov for at inddrage jordforureningers biotilgængelighed ved formulering og/eller håndhævelse af grænseværdier baseret på risiko ved oralt optag.

Der benyttes en række forskellige in vivo metoder til at måle stoffers orale biotilgængelighed i forsøgsdyr, men metoderne er omkostningskrævende, behæftede med betydelig variabilitet og kan give anledning til etiske diskussioner vedrørende anvendelse af forsøgsdyr.

Der benyttes en række forskellige in vitro metoder til i laboratoriet at måle stoffers bioopløselighed i det humane mave-tarm system som et mål for stoffernes højest mulige orale biotilgængelighed. Disse metoder er mindre omkostningskrævende, men også behæftede med variabilitet, og deres anvendelighed afhænger af en god sammenhæng med optaget af stoffer i mennesker.

Med udgangspunkt i konkrete krav til udformning og ydelse af testmetoder til bestemmelse af human bioopløselighed af jordforureninger er udvalgt 2 testmetoder til første afprøvning i Danmark. Begge testmetoder er valgt for at give realistiske men forsigtige mål for udvalgte forureningers (metallerne cadmium, nikkel og bly, samt PAH forbindelserne benzo(a)pyren og dibenz(a,h)anthracen) bioopløselighed. Formålet har været anvendelse i forhold til kvalitetskriterier etableret med udgangspunkt i oralt optag. Metoden til test for metallers bioopløselighed (RIVM fastende) er udformet for at svare til forholdene hos et fastende barn, mens metoden til test for PAH (RIVM efter måltid) er udformet for at svare til forholdene hos et barn efter måltid. RIVM metoderne indeholder mund/spiserør, mave og tarm segmenter og tilstræber at simulere fysiologiske forhold i menneskets mave-tarmsystem.

De 2 testmetoder er etablerede og afprøvede i Danmark, og afprøvningen viste på de fleste punkter en tilstrækkelig testkvalitet til vurdering af bioopløselig koncentration af de udvalgte jordforureninger i forhold til kvalitetskriterier. Testmetoderne er vedlagt i bilag. I rapporten er formuleret nødvendige krav til testkvalitet og til kvalitet af analyser af testopløsninger, samt til løbende kvalitetskontrol af testene. Testudførelsen og de tilknyttede kemiske analyser har overvejende opfyldt kvalitetskravene. Det har for RIVM fastende metoden vist sig nødvendigt at gennemføre analyser af testopløsninger som ”straksanalyser” af ukonserverede men syrefortyndede prøver, samt at foretage en beregning af relativ bioopløselighed, der inkluderer slut pH i tarm segmentet. Endvidere har RIVM fastende testen særligt for bly udvist en for høj variabilitet med længere tid imellem testserierne og imellem forskellige laboratorier (manglende robusthed af testen).

Testen forudsættes anvendt til at beregne jordforureningers bioopløselighed relativt til bioopløseligheden af de samme stoffer i de toksikologiske undersøgelser, som ligger bag kvalitetskriterierne. Derfor er udfra de toksikologiske baggrundsoplysninger givet forslag til toksikologiske referencer, som efter afprøvningen er forenklet.

Jordprøver fra 7 danske lokaliteter hver med forskellige forureningskilder og –historie er udtaget og testet med metoderne. Resultaterne viser lavere eller betydeligt lavere bioopløselige koncentrationer end totalkoncentrationer (faktor 1-20 afhængig af forurening og lokalitet) af næsten alle de undersøgte forureninger (de nævnte metaller og PAH) og for næsten alle undersøgte lokaliteter. Undersøgelserne giver ikke mulighed for at angive relative bioopløseligheder til generel anvendelse for bestemte forureninger og/eller kilder. For bly kan den benyttede test metode have betydet, at bioopløseligheden for 4 af de 6 lokaliteter blev anslået for lavt, se nedenfor.

Variabiliteten af jordens indhold af bioopløselige forureninger var af samme størrelsesorden som variabiliteten af total indhold af forureninger. Samme fremgangsmåde ved kontrol af jordforurening i forhold til kriterieværdier kan derfor anvendes for de to størrelser.

For bly og cadmium er i tidligere offentliggjorte undersøgelser fundet god sammenhæng imellem in vitro bioopløselighed og in vivo biotilgængelighed, men sammenhængen afhænger både af in vitro metode og in vivo metode, særligt hvad angår bly. For nikkel og PAH er datamaterialet utilstrækkeligt.

Der er i denne undersøgelse foretaget in vitro test af i alt 66 jordprøver med in vivo biotilgængelighedsdata fra tidligere undersøgelser. Heraf er 49 prøver testet med metoden RIVM fastende for metaller og 17 prøver med RIVM metoden efter måltid for PAH.

For cadmium blev med denne metode fundet tilfredsstillende sammenhæng imellem in vitro bioopløselighed og in vivo biotilgængelighed (lineær sammenhæng og in vitro resultater af samme størrelsesorden som in vivo).

For bly blev med denne metode ikke fundet en tilfredsstillende sammenhæng imellem in vitro bioopløselighed og in vivo biotilgængelighed (non-lineær sammenhæng og in vitro resultater lavere end in vivo). Som årsager til den utilfredsstillende sammenhæng in vitro til in vivo for bly blev identificeret for høj og ustabil pH efter testens mave segment og efter tarm segment, samt udfældning af bly med jordkomponenter.

For nikkel og PAH er ikke fundet tilstrækkeligt mange in vivo data til at vurdere in vitro til in vivo sammenhængen.

For alle undersøgelsens forureningsstoffer undtagen bly er fundet tilfredsstillende sammenhæng imellem den her benyttede in vitro metodes resultater og andre in vitro metoders resultater (lineær sammenhæng og in vitro resultater af samme størrelsesorden som andre metoders). For bly er fundet en lineær sammenhæng med resultater bestemt ved de fleste andre metoder, men lavere resultater med RIVM metoden i denne undersøgelse.

På grund af den utilfredsstillende sammenhæng in vitro til in vivo for bly efter RIVM fastende metoden er test af bly og cadmium supplerende afprøvet i en modifikation af RIVM fastende metoden, samt i den alternative SBRC metode. I RIVM fastende modifikationen er tarm segmentet udeladt af testen, idet dette var identificeret som hovedårsag til utilfredsstillende in vitro til in vivo sammenhæng, men ellers var RIVM fastende testen uændret. SBRC metoden omfatter et simpelt mave lignende segment med lav pH og høj bufferkapacitet for syren. Det skal bemærkes, at der for de 2 alternative test metoder ikke er foretaget en vurdering af test kvalitet af omfang som for de to RIVM test metoder.

For cadmium viste de 2 alternative test metoder, RIVM fastende uden tarm segment og SBRC, ikke forbedret lineær sammenhæng imellem in vitro resultater og in vivo resultater. For bly viste SBRC lineær sammenhæng men med relativt høje in vitro resultater, sammenholdt med in vivo resultaterne. RIVM fastende uden tarm segment viste lineær sammenhæng og mere realistiske in vitro værdier, når resultaterne for test af jordprøver med for høj pH i testopløsningerne blev udelukket. RIVM fastende uden tarm segment viste lineær sammenhæng med andre in vitro testmetoder for cadmium, men ikke for bly (kun det komplette datasæt inklusive pH afvigende prøver kunne vurderes), mens SBRC metoden netop opfyldte kravet til lineær sammenhæng for bly, men ikke for cadmium.

På den baggrund vurderes det, at RIVM fastende metoden kan benyttes til at beregne den bioopløselige koncentration af cadmium (test med tarm segment) og bly (test uden tarm segment) i forurenet jord, som derefter kan benyttes direkte til at holde op imod kriterieværdier. Hvis testopløsningers pH ikke opfylder de specificerede krav, skal testen gentages med en mindre mængde jord. Det vurderes desuden, at test for bioopløselighed kun kan udføres kvalitativt for nikkel og PAH, indtil til flere jordprøver med in vivo data for biotilgængelighed foreligger. Bioopløseligheden af nikkel eller PAH i en jordprøve kan således indtil videre kun tolkes relativt, dvs. til at sige at nikkel eller PAH i en testet jordprøve er mere eller mindre biotilgængelig end i en anden jordprøve eller i en toksikologisk reference, men dokumentationen er ikke tilstrækkelig til at tillade en beregning af en bioopløselig koncentration til at holde op imod en kriterieværdi.

For at sikre et tilstrækkeligt grundlag for vurdering af bioopløselig koncentration af jordforureningerne anbefales et undersøgelsesprogram svarende til det benyttede i denne undersøgelse med test af mindst 5 jordprøver per grund og med beregning af bioopløselig koncentration separat for hver prøve. Det foreslås at udarbejde en vejledning i konkret anvendelse af test for bioopløselighed i risikovurdering på baggrund af resultaterne af dette projekt.

Det foreslås at tilvejebringe redskaber for kvalitetssikring af test for human bioopløselighed ved at anvise en homogen og stabil kontrolprøve, samt at dele kontrolprøven med udenlandske laboratorier med henblik på kobling af testresultater til resultater fra dyreforsøg til fastlæggelse af biotilgængelighed.

En indsamling af data for jordforureningers bioopløselighed opnået med testmetoderne foreslås med henblik på efter en periode at vurdere muligheden for at give generelle faktorer for bioopløselighed af jordforureninger for bestemte forureninger og/eller kilder. I den forbindelse kan ligeledes foretages en vurdering af variationen i bioopløselighed på grunde med varierende forureningskilde.

Den overordnede konklusion er, at der foreligger èn testmetode, der med variationer er anvendelig til måling af relativ bioopløselighed af bly, cadmium og nikkel fra jord, og én anden beslægtet testmetode anvendelig for PAH. For bly og cadmium kan testene anvendes kvantitativt i risikovurdering, hvor bioopløselige koncentrationer af jordforureningerne bly og cadmium for hver enkelt grund kan kontrolleres overfor kvalitetskriterier for forurenet jord, mens resultaterne for nikkel og PAH indtil videre alene kan benyttes relativt, dvs. til at beskrive én jord som mere risikabel end en anden.