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AGENTES AMBIENTALES UTP AREQUIPA
PROFESOR: ING. LUIS ENRIQUE DELGADO BARRIGA
LECCIN N 17: EVALUACIN DEL RIESGO AMBIENTAL
PERIODO: 2014-I
RIESGO probabilidad de que ocurra un evento
con consecuencias negativas (USEPA,
2001)
Evento exposicin a un peligro
Sustancia txica en al ambiente
aire agua suelo alimentos
Consecuencias negativas efecto
- Compuesto (toxicidad)
- Dosis
- Tiempo y frecuencia
Se expresa en trminos cuantitativos de probabilidad
Riesgo de morir por cualquier causa en un ao en Mxico
2000 435,000 muertes
97.5 millones de habitantes
Riesgo anual = 435,000/97,500,000 = 0.0045
1/10,000 = 0.45%
Exposicin
ACTIVIDAD
TIPO DE RIESGO
Fumar 1.4 cigarros Cncer, enfermedades
cardiovasculares Viajar 450 km en coche Accidente Volar 1,600 km en avin Accidente
Viajar 15 km en bicicleta
Accidente
Vivir dos meses de verano en Denver
Cncer por radiacin csmica
Vivir dos meses con un fumador
Cncer, enfermedades cardiovasculares
Comer 40 cucharadas de crema de cacahuate
Cncer de hgado por aflatoxinas
Comer 100 pedazos de
carne asada al carbn
Cncer por
benzo[a]pireno
Vivir 50 aos a 10 km de
un reactor nuclear
Accidente que libere
radiaciones
RIESGOS NO PREOCUPANTES (10-6)
EVALUACIN DE RIESGO A LA SALUD
Identificacin del
peligro
Evaluacin dosis-
respuesta
Evaluacin de la
exposicin
Caracterizacin del
riesgo
IDENTIFICACIN DEL PELIGRO
OBJETIVO: determinar el vnculo entre un peligro
(compuesto) y un efecto a la salud
EVIDENCIAS
1) Toxicolgicas: efectos en animales de
experimentacin
Muy tiles para evaluar efectos a
diferentes niveles de exposicin Limitaciones
- Diferencias en metabolismo y susceptibilidad
- Concentraciones elevadas (10-2, 10-3)
- Efectos dependen del nivel de exposicin, nmero y
separacin de aplicaciones y forma de exposicin
Modelos toxicocinticos con base fisiolgica (PBTK)
..1
2) Epidemiolgicas: efectos en poblaciones expuestas.
Buscan una relacin entre la
exposicin y los cambios en la salud
IDENTIFICACIN DEL PELIGRO ..2
Estudios de cohorte Estudios de casos y controles
tiempo
Exposicin
Salud
casos controles
expuestos
no expuestos
a b
c d
IDENTIFICACIN DEL PELIGRO ..3
Estudios de casos y controles
Riesgo relativo: proporcin de riesgo de la poblacin
expuesta entre proporcin de la
poblacin no expuesta
a/(a+b)
c/(c+d)
Riesgo atribuible: valor atribuible a la exposicin
Rr =
a
a + b
c
c + d - Ra =
> 1 riesgo en exp.
= 0 no riesgo adicional
> = riesgo adicional
IDENTIFICACIN DEL PELIGRO ..4
Limitaciones
Confusores variables que se relacionan con el compuesto
y con el efecto de forma independiente. Se
controlan estadsticamente
efecto
exposicin
confusor
Sesgos
- Clasificacin inadecuada de los individuos
- Muestra poco representativa
EVALUACIN DE LA EXPOSICIN
Exposicin: contacto con una sustancia a travs de las
barreras del cuerpo (piel, tracto respiratorio,
tracto gastrointestinal, mucosas)
OBJETIVO: estimar la magnitud, frecuencia, ruta,
va, duracin de la exposicin
Ruta: camino que sigue el compuesto en el ambiente desde
que se emite hasta que se pone en contacto con el
individuo (agua, aire, suelo, alimentos)
Va: mecanismo por el cual entra el compuesto al cuerpo
(inhalatoria, oral, drmica)
Exposicin = suma de todas las rutas y vas
..1
EVALUACIN DE LA EXPOSICIN ..2
DOSIS
potencial aplicada interna
Biolgicamente
efectiva
EVALUACIN DE LA EXPOSICIN ..3
MAGNITUD
Concentracin, duracin y Frecuencia
- Crnica: 10 al 100% del tiempo de vida
- Subcrnica: < 10% del tiempo de vida
- Aguda: 1 da o menos
EVALUACIN DE LA EXPOSICIN ..4
MEDICIN
Directa
Monitoreo ambiental monitores personales en aire
Monitoreo biolgico
Compuesto y metabolitos
(fluidos biolgicos)
Biomarcadroes
(cambios fisiolgicos,
bioqumicos, moleculares)
Indirecta estimacin con modelos matemticos
Concentraciones ambientales
(aire, agua, suelo, alimentos)
Patrones humanos
(inhalacin, ingestin
contacto drmico)
+
EVALUACIN DE LA EXPOSICIN ..5
MEDICIN INDIRECTA
Factores de rutas de exposicin (FRE):
traducen una concentracin en una exposicin
diaria (mg/kg/dia) de por vida, considerando
informacin fisiolgica y patrones humanos. Son
estimaciones matemticas
Dosis diaria promedio (ADD):
toma como base la exposicin promedio de vida
ADD = dosis total
Peso corporal X tiempo promedio
Dosis total = concentracin x ingestin x frecuencia x duracin o
inhalacin
EVALUACIN DE LA EXPOSICIN
..6
Efectos carcinognicos
Exposicin estocstica a mayor exposicin mayor
probabilidad de efecto
(no afecta severidad)
Efectos no carcinognicos
Exposicin determinstica a mayor exposicin mayor
efecto
EVALUACIN DOSIS-RESPUESTA ..1
OBJETIVO: encontrar una relacin matemtica entre
la exposicin y el riesgo de desarrollar
una respuesta negativa a esa dosis
dosis
respuesta
Sin umbral - carcingenos
Efecto a dosis bajas con baja
probabilidad de respuesta
Mayor exposicin = mayor riesgo
(relacin lineal, extrapolacin)
Con umbral no carcingenos
Al pasar el umbral, a mayor
exposicin mayor respuesta
No
respuesta
dosis
respuesta
EVALUACIN DOSIS-RESPUESTA
COMPUESTOS NO CARCINOGNICOS
..2
dosis
Importante determinar un nivel seguro de exposicin para los
individuos ms sensibles (proteccin para toda la poblacin)
Proporcin de la
poblacin con
respuesta
NOAEL
LOAEL
LOAEL = Dosis ms baja que causa una respuesta observable
NOAEL = Dosis que no causa una respuesta observable
EVALUACIN DOSIS-RESPUESTA
COMPUESTOS NO CARCINOGNICOS
..3
Estndares de Seguridad
Dosis de referencia (RfD)
Concentracin de referencia (RfC)
Ingesta diaria aceptable (ADI) OMS
Ingestiones tolerables (TIs) PISQ
EUA
EVALUACIN DOSIS-RESPUESTA ..4
Criterios para seleccin de estudios
- Caractersticas de los animales de experimentacin
- Dosis
- Efectos evaluados
- Calidad de los datos
Sexo ms sensible de la especie ms sensible para el
rgano ms sensible
Estudio crtico menor dosis con efectos adversos
Efecto crtico LOAEL ms bajo
EVALUACIN DOSIS-RESPUESTA
INCERTIDUMBRE
COMPUESTOS NO CANCERGENOS
..4
Importante considerar la incertidumbre para establecer los umbrales
y estndares de seguridad
RfC o RfD = NOAEL
UFH x UFS x UFL x MF
EXTRAPOLACI N
FACTOR DE
INCERTIDUMBRE TPICO
RAZONAMIENTO
EVIDENCIA EMPRICA
Animal a humano
(UF H )
10
Sensibilidad diferente
entre especies
Diferencias metablicas
Humano ms sensible
- 6 veces que rata
- 4 veces que cobayo
- 12 veces que ratn
Promedio a
p oblacin sensible
(UF S )
10
Variabilidad en humano,
extremo ms sensible
Intervalo entre ms
sensibles y menos sensibles
< 10
LAEL a NOAEL ( UF L ) 10 NOAEL no encontrada Relacin LALE - NOAEL < 10 Subcr nico a cr nico
(UF C )
10 umbrales para exposicin
c r nica, pero estudios
con exposicin menor
Relaci n entre NOAEL
cr nica - subcr nica es < 10
Calidad de datos
(MF)
1 10 Evidencias insuficientes o controversiales
Juicio subjetivo de la
evidencia disponible
EVALUACIN DOSIS-RESPUESTA
INCERTIDUMBRE
COMPUESTOS NO CANCERGENOS
..5
Dosis de referencia
(Benchmark dose)
dosis
respuesta
Dosis
de
referencia
DE10
Eleccin de dosis
con cierta respuesta
(DE10)
Dosis de referencia
= nivel superior de
incertidumbre
EVALUACIN DOSIS-RESPUESTA
INCERTIDUMBRE
COMPUESTOS CANCERGENOS
..6
Extrapoblacin de
Exposicin alta a baja Mecanismo del cncer
Modelo de
un contacto
Modelo
multicontacto
Modelo de
etapas mltiples
una sola interaccin
con ADN causa tumor
exposicin
probabilidad de dao
Relacin lineal
varias interaccin
con ADN causan tumor
Estimacin de
mxima
probabilidad
Transicin por
varios pasos
para generar tumor
Etapas mltiples
linearizadas
Factores de pendiente: - pendiente a dosis ambientales
- cambios en riesgo de cncer por cambios
en la dosis
- dependen de la va de exposicin
CARACTERIZACIN DEL RIESGO ..1
OBJETIVO: - integrar la informacin de la evaluacin
de la exposicin y los datos de la
dosis-respuesta
- discutir la naturaleza y alcance del
riesgo, las suposiciones, limitaciones e
incertidumbre
Preguntas gua:
- Cules son las incertidumbres al estimar los efectos a la
salud? cmo se deben calcular y presentar?
- Cules son las incertidumbres biolgicas? cul es su
origen? Cmo se van a estimar? qu efectos tienen en las
estimaciones cuantitativas?
- Qu evaluaciones de dosis-respuesta y exposicin deben ser
utilizadas?
- Qu grupos poblacionales deben ser los primeros en ser
protegidos y cules de ellos representan la expresin ms
significativa del riesgo a la salud?
CARACTERIZACIN DEL RIESGO
COMPUESTOS NO CANCERGENOS
..2
Determinar si la exposicin cruza el umbral
Cociente de peligrosidad = Exposicin
RfC
< 1 riesgo aceptable
> 1 riesgo no aceptable
CARACTERIZACIN DEL RIESGO
COMPUESTOS CANCERGENOS
..2
Basada en factores de pendiente
Compuesto
Unidad de exposicin
Va (oral o inhalatoria)
Potencial
carcinognico
Riesgo adicional
Riesgo extra
Riesgo a la dosis
administrada mayor
que riesgo de fondo
(sin dosis)(= al de
Animales)
Riesgo de fondo = 0
Riesgo de vida = LADD x Factor de pendiente
EVALUACIN DE RIESGO AMBIENTAL
DEFINICIN: determinacin de la naturaleza y
probabilidad de que las actividades
antropognicas causen efectos indeseables
en animales, planta y ambiente
..1
EVALUACIN DE RIESGO AMBIENTAL ..2
Identifica: valores ambientales de inters
riesgos ms importantes
lagunas de informacin investigaciones
futuras
Riesgo ambiental = Exposicin Efecto + incertidumbre
Informacin incompleta
Transicin continua
Apoya: Toma de decisiones en manejo ambiental
EVALUACIN DE RIESGO AMBIENTAL ..3
Proceso interactivo
Definicin del
problema
Caracterizacin
de la
exposicin
Caracterizacin
de los efectos
ecolgicos Anlisis
Caracterizacin
del riesgo
USEPA, 1998
DEFINICIN DEL PROBLEMA
..1
Objetivo: - Examinar los factores causantes del
estrs ambiental y los efectos ecolgicos
- Caracterizar el ecosistema afectado
a) Descripcin del sitio caractersticas importantes
para estimar el riesgo
- Localizacin
- Topografa
- Hidrologa (drenaje)
- Clima
- reas vulnerables (especies en peligro)
- Efectos aparentes
DEFINICIN DEL PROBLEMA
..2
b) Seleccin de los parmetros o indicadores
Caractersticas de los ecosistemas (componentes)
donde se espera observar el efecto y que son
importantes para la sustentabilidad. Se pueden medir
o predecir
En especies - ind. Biolgicos (plantas secundarias)
En poblaciones tablas de vida (distribucin de
edades, variabilidad gentica, etc.)
En comunidades (abundancia, diversidad, sucesin
tamao, etc.)
En ecosistemas transporte y destino de energa
(estructura trpica)
transporte y destino de materia
(ciclos biogeoqumicos)
DEFINICIN DEL PROBLEMA
..3
c) Establecimiento del modelo conceptual
Resumen de la informacin
Hiptesis de trabajo
Cul es el peligro? Cules son los efectos?
Fuentes Factores Procesos Receptores
Diagrama de flujo
DEFINICIN DEL PROBLEMA
..4
d) Formulacin del plan de anlisis
Estrategia del estudio (Fases)
- Muestreo
- Anlisis qumico
- Anlisis de toxicidad
- Medicin de parmetros ambientales
- Anlisis de datos
- Modelacin
ANALISIS ..1
Objetivo: - Evaluar los datos toxicolgicos
- Establecer la relacin estresor-respuesta
- Calcular la exposicin
CARACTERIZACIN DE LA EXPOSICIN
Exposicin = Contacto
con estresor
Coincidir en
tiempo y espacio
Liberacin de
la fuente
Interaccin
con ecosistema
Exposicin
Modelos
mecansticos
Calidad de agua
Balance de masas
Simplificacin
(incertidumbre)
Datos cuantitativos
ANALISIS ..2
CARACTERIZACIN DE LOS EFECTOS
Naturaleza y magnitud en funcin de la exposicin
- Monitoreo
- Pruebas de toxicidad
en medio contaminado
- Pruebas de toxicidad
tradicionales (CE50-CL50)
Dosis-repuesta
(umbrales)
Incertidumbre en extrapolacin
- Espacio
- Tiempo
- Nivel de organizacin en ecosistema (ind. comunidad)
- Especies de laboratorio especies nativas
CARACTERIZACIN DEL RIESGO ..1
Objetivo: - Integrar la informacin de exposicin y
efectos, considerando la incertidumbre
- Evaluar el significado de los cambios
ecolgicos pronosticados
No hay modelo nico ideal Restricciones de tiempo,
Dinero y conocimiento
a) Modelos empricos
Cociente de
Peligrosidad
(equivalente en ERS)
Q = CAE/CTE
CAE Conc. estimada a una
exposicin ambiental
CTE Conc. Toxicolgicamente
efectiva
CARACTERIZACIN DEL RIESGO ..2
a) Modelos empricos
- No cambios en la concentracin en tiempo y espacio
- Efectos en laboratorio extraplales a campo
- til para clculo inicial
- No considerar cuantitativamente
< 0.1 efectos no adversos
0.1 10 posibles efectos adversos
> 10 probables efectos adversos
b) Modelos de proceso
- Compara la distribucin de la exposicin con la
distribucin de los efectos
- Probabilidad que la CAE y CTE tengan la misma
distribucin
- Reconoce la variabilidad espacio-temporal y de la
respuesta ecolgica (modelo ms real)
CARACTERIZACIN DEL RIESGO ..3
c) Modelos fsicos y experimentales
- Sistemas artificiales para medir respuesta al estrs
ecolgicos (microcosmos acuticos)
- No rplicas
- Muy costosos
- No extraplales a otros ecosistemas
Estimacin del riesgo
Naturaleza, magnitud y distribucin de los efectos
Cambio significativo
Capacidad de recuperacin
Redundancia de especies
Valor social del ecosistema
(sustentabilidad)
CARACTERIZACIN DEL RIESGO ..3
- Comparar contra cambios naturales (intrnsecos)
- Vulnerabilidad diferente bosque incendios naturales
selvas incendios provocados
- Cambio estadstico cambio significativo
decisin con pocos datos, poco claros
evidencias y experiencia
- Decisin por escala
espacial grandes reas
temporal largo plazo
reversibilidad no reversible
EVALUACIN DE RIESGO
A LA SALUD
EVALUACIN DE RIESGO
AMBIENTAL
- Presencia en el ambiente
- Concentraciones en el ambiente
- Factores que afectan destino y transporte
- Modelos de bioacumulacin
- Rutas de exposicin
Menos recursos e importancia
Mayor complejidad
EVALUACIN DEL RIESGO