CAPÍTULO IV - AVALIAÇÃO DE EXPOSIÇÃO
IV.1. Introdução
As medições e estimativas da exposição de seres humanos em contato com substâncias químicas, associadas com as apropriadas suposições acerca dos efeitos à saúde, constituem um método padrão utilizado para determinar os níveis de exposições de determinadas populações sob determinadas condições (Quadro IV.1). A exposição é definida como o contato que uma pessoa tem à uma ou mais agentes (químicos, físicos e biológicos) ao nível dos limites exteriores do seu organismo durante um período de tempo. A avaliação da exposição envolve a determinação ou estimativa da magnitude, da freqüência, da duração e a identificação das vias de exposição (Quadro IV.2). Seu objetivo é fornecer subsídios para a proteção e a promoção da saúde pública (EPA, 1991).
IV.2. Aspectos Gerais da Avaliação de Exposição
A avaliação de exposição em humanos inclui a estimativa da quantidade de pessoas expostas e a magnitude, duração e tempo da exposição. Nesta etapa os diversos aspectos que contribuem para que determinados grupos populacionais se encontrem expostos aos perigos da exposição à determinadas substâncias devem ser considerados na avaliação (Quadro IV.3). Em alguns casos, é claramente mais rápido medir diretamente a exposição em humanos, seja medindo os níveis das substâncias perigosas no meio ambiente ou utilizando monitores pessoais. Entretanto, na maioria dos casos se necessita de um conhecimento detalhado dos fatores que contribuem para a exposição humana, incluindo aqueles que determinam o comportamento da substância depois de ter penetrado no meio ambiente. São necessárias as seguintes informações para este tipo de avaliação da exposição (EPA, 1991 e 1996b; Sexton et al., 1996):
• os fatores que contribuem para as substâncias atinjam o meio ambiente e suas formas de penetração no mesmo;
• as quantidades da substância que são emitidas ou descarregadas, assim como a localização e o período em que isto ocorre;
• os fatores que contribuem para o destino e transporte da substância no ambiente depois de ser liberada, incluindo os fatores que contribuem para sua persistência e degradação (os produtos da degradação podem ser mais ou menos tóxicos que a
substância original);
• os fatores que contribuem para o contato humano com a substância, incluindo o tamanho e a distribuição de populações humanas vulneráveis e as atividades que facilitam ou previnam o contato;
• a incorporação da substância em humanos.
A quantidade de informação disponível para cada um dos ítens anteriormente citados varia bastante em cada caso, sendo difícil analisá-la em termos gerais. Para algumas substâncias, há informação bastante detalhada sobre as fontes de liberação para o meio ambiente e sobre os fatores que contribuem para as quantidades liberadas. Para outras há um conhecimento muito limitado dos fatores que controlam a dispersão e o destino depois da emissão. Freqüentemente é difícil medir o transporte e a degradação no meio ambiente, dado sua complexidade, de modo que é mais comum confiar nos modelos matemáticos dos processos físico-químicos básicos, suplementados com estudos experimentais levados a cabo sob condições simplificadas. Tais modelos tem sido desenvolvidos minuciosamente para radiosótopos, mas não se desenvolveu profundamente para outros agentes físicos e químicos (EPA, 1991 e 1996b).
A toxicologia e a epidemiologia são os principais componentes da avaliação da exposição, que se encontra ainda em uma etapa muito primária de desenvolvimento. Exceto em circunstâncias afortunadas, nas quais o comportamento de uma substância no ambiente seja simples, o que não é comum, as incertezas que surgem das avaliações da exposição são, freqüentemente, tão grandes quanto aquelas que surgem nas avaliações inerentes a toxicidade.
Algumas questões orientam a avaliação da exposição em seres humanos, tais como (Quadro IV.4) (EPA/OPAS, 1996)
• Onde se encontra a substância?
• Como as pessoas se encontram expostas?
• Quais são as vias de exposição?
• Qual o grau de absorção pelas diversas vias de exposição?
• Quem está exposto?
• Há grupos de alto risco?
• Qual a magnitude, duração e freqüência da exposição?
Estas questões se baseiam em algumas suposições sobre a exposição, as quais a avaliação de exposição tem por objetivo examinar. São elas (Quadro IV.5) (OPS/EPA, 1996):
• Examinar o grau e a freqüência da exposição de seres humanos considerando:
⇒ quanto?
⇒ com que freqüência?
⇒ com que certeza?
• Qual o método ou instrumento disponível para a avaliação: modelos ou monitoramento;
• Identificar o número de pessoas expostas;
• Calcular o grau de absorção por diversas vias de exposição;
• Tomar como referência para a avaliação o padrão médio dos indivíduos e os grupos de alto risco.
As informações sobre exposição são avaliadas considerando-se situações (cenários) possíveis de exposição e diversas suposições sobre a absorção de substâncias em seres humanos. São avaliados dois tipos de cenários para abordar a margem de possíveis exposições, ou seja (Quadro IV.6) (OPS/EPA, 1996):
1. caso de tendência central; 2. caso extremo.
Todo este processo, até chegar aos dois tipos de cenários que devem ser avaliados, tem como procedimento o levantamento de informações e análise das mesmas de acordo com as seguintes etapas (Quadro IV.7) (OPS/EPA, 1996):
• monitoramento ambiental e análise dos dados;
• destino e transporte das substâncias;
• cálculo da dose;
• populações expostas.
A estas informações, uma vez trabalhadas e analisadas sucedem:
• caracterização de riscos;
• caracterização das incertezas.
IV.3. Monitoramento e Análise de Dados
Nesta etapa, os dados são organizados segundo (Quadro IV.8) (OPS/EPA, 1996):
• componente ambiental (meio);
• situação determinada (cenário);
Na análise da informação sempre deve-se considerar (Quadro IV.9) (OPS/EPA, 1996):
• a qualidade dos dados disponíveis;
• as rotas ambientais de exposição (ar, água, solo, cadeia alimentar)
• a distribuição das freqüências de exposição;
• as concentrações de níveis basais.
Os níveis basais podem ser definidos como (Quadro IV.10) (OPS/EPA, 1996):
• as concentrações em áreas remotas não contaminadas;
• as concentrações causadas por fontes de caráter regional, mais não aquelas de tipo local;
• qualquer concentração de áreas vizinhas.
Os dados disponíveis sobre a exposição e cálculos das doses devem ser resumidos para a exposição crônica e a exposição aguda (Quadro IV.11) (OPS/EPA, 1996).
Os resultados são resumidos e caracterizados para determinar a necessidade de (Quadro IV.12) (OPS/EPA, 1996):
• amostra de outras substâncias;
• séries adicionais de amostras;
• locais adicionais;
• técnicas analíticas específicas.
IV.4. Destino e Transporte de Substâncias
De um modo geral, as substâncias químicas emitidas ao ambiente são transportadas de um meio para outros (água, solo, ar, biota e sedimentos)(Quadro IV.13). Para que este transporte ocorra, existem diversos mecanismos, tais como (Quadro IV.14) (OPS/EPA, 1996):
• volatilização;
• escorrimento superficial/erosão;
• depósito seco e úmido;
• lixiviação/transporte por água subterrânea;
• transporte por água superficial/ressuspensão e depósito em sedimentos;
Além dos processos de transporte, existem também os de transformação das substâncias, tais como (Quadro IV.15) (OPS/EPA, 1996):
• hidrólise/fotólise;
• oxidação/redução;
• biodegradação;
• reações de precipitação;
• metilação/alquilação.
Diversos fatores contribuem para ambos os processos, transporte e transformação. No que se refere as substâncias os fatores são (Quadro IV.16) (OPS/EPA, 1996):
• estado físico;
• solubilidade;
• pressão de vapor (volatilidade);
• constante ionização;
• reatividade química;
• tamanho das partículas;
• coeficiente de repartição;
• biodegradabilidade;
• adsorção à particulas ou solos;
• sedimentação;
• tamanho molecular;
• interação com outras substâncias.
No que se refere ao meio ambiente os fatores são (Quadro IV.16) (OPS/EPA, 1996):
• temperatura;
• quantidade de oxigênio;
• radiação UV;
• pH;
• intensidade lumínica (fotólise);
• ação microbiana;
• degradação química (hidrólise, oxidação).
Os mecanismos que contribuem para o destino e transporte de substâncias de um meio para outro são (Quadro IV.17) (OPS/EPA, 1996):
• ar (fotólise, reações com OH; reações com o ozônio, outras reações);
• água (hidrólise, fotólise, oxidação/redução; biodegradação);
• solo (fotólise; hidrólise, biodegradação; oxidação/redução);
• biota (bioacumulação; metabolismo);
• sedimento (hidrólise; degradação microbiana; oxidação/redução).
IV.5. Cálculo da Dose
O cálculo da dose absorvida se dá a partir da dose potencial. A dose potencial (Quadro IV.18) corresponde a quantidade de uma substância contida no material ingerido, no ar respirado ou no material que entra em contato com a pele. Já a dose interna ou dose absorvida corresponde a quantidade de uma substância que atravessa, por meio de mecanismos físicos ou químicos, uma barreira de absorção (limite de intercâmbio) de um organismo. As etapas para o cálculo da exposição são (Quadro IV.19) (OPS/EPA, 1996):
1. medição das concentrações ambientais da substância; 2. identificação da rota ambiental de exposição;
3. estabelecimento de um padrão local da duração e freqüência do contato dos seres humanos com o meio (água, ar, solo, etc.) contaminado;
4. conhecimento da taxa de absorção para cada via de exposição;
5. identificação de quais as vias de exposição em que está ocorrendo o ingresso da substância;
6. assumir os valores padrões para estimar o contato e o ingresso da substância no meio contaminado no organismo (2 L de água/dia, 23 m3 de ar/dia, etc.) 7. aplicar as equações para estimar a dose diária.
O seguimento destas etapas permitirá que possa se empregar a equação para a dose em estado estável, sendo esta o cálculo da dose absorvida a partir da dose potencial (Quadro IV.20).
C x TI x DE Dose Potencial =
PC x PT
Dose Absorvida = Dose Potencial x FA
Em que:
C: concentração da substância no meio ambiente; DE: duração da exposição;
PC: peso corporal;
FA: fração da dose potencial que é absorvida; TI: taxa de ingresso;
PT: ponderação temporal.
As fórmulas para o cálculo da dose de exposição são (Quadro IV.21) (OPS/EPA, 1996):
C x TI x TA x DE Dose (mg/kg/dia) =
PC
Em que:
C = concentração da substância no meio ambiente (mg/m3, mg/l, mg/kg, etc); TI = taxa de ingresso no organismo da substância ou material contaminado (m3 de ar por dia, litros de água por dia, gramas de alimentos por dia, gramas de terra por dia, etc.);
TA = taxa de absorção expressa em % (0, 20; 0,50; etc);
DE = duração da exposição em horas, caso o cálculo seja para um dia; podendo ser também em dias, meses, anos, etc.
PC = peso corporal, em quilos
C x TI x TA DE
Dose = X
PC PT
Em que:
DE = número de dias em que a exposição realmente ocorreu;
PT = ponderação temporal, habitualmente é o total de dias do período no qual as exposições intermitentes ocorreram.
Os fatores médios de exposição por inalação são (QuadroIV.22) (OPS/EPA, 1996):
• adultos - repouso = 0,5 m3/h
- atividade moderadas = 2,1 m3/h
• crianças - repouso = 0,4 m3/h
- atividade moderada = 2,0 m3/h
Entretanto, quando se desconhecem os padrões de atividade, se recomenda que se utilize 20 m3/dia como ingresso médios.
Para a ingestão, as unidades de exposição são (Quadro IV.23) (OPS/EPA, 1996): DE: subcrônica/crônica = sucedem ou dias/dias durante a vida ou 365 dias/ano x ano/tempo de vida.
TI: litros/dia, grama/dia, etc.
C: mg/l (água), mg/kg (alimento) mg/kg (terra).
A ponderação temporal (PT) deve ser nas mesmas unidades que DE, ou seja, para:
• efeitos agudos: PT = 1 dia;
• câncer: PT = 70 anos;
• efeitos crônicos não cancerígenos PT = DE
É importante salientar que variáveis tais como C, TI e PC variam com o tempo, possuindo uma dependência temporal. As constantes ponderadas de acordo com a duração da exposição simplificam a análise e podem proporcionar estimações adequadas da exposição e da dose (Quadro IV.24) (OPS/EPA, 1996).
Na avaliação da exposição se utiliza tanto a tendência central como a tendência de extremo superior. Na exposição de tendência central se utiliza para o cálculo da dose média experimentada os valores médios ou mediana de concentrações da substância no meio ambiente. Os parâmetros para a exposição de tendência central utilizados geralmente são (Quadro IV.25) (OPS/EPA, 1996):
• inalação do ar = 20 m3 por dia;
• ingestão de água potável:
- crianças = 1 litro de água por dia; - adultos = 1,4 litros de água por dia;
• duração da exposição = 9 anos;
• peso corporal:
- crianças = 15 kg; - adultos = 70 kg.
Os parâmetros para a exposição de tendência de extremo superior utilizados geralmente são (Quadro IV.26) (OPS/EPA, 1996):
• inalação do ar = 30 m3 por dia;
• ingestão de água potável:
- crianças = 1 litro de água por dia; - adultos = 2 litros de água por dia;
• peso corporal:
- crianças = 15 kg; - adultos = 70 kg.
IV.6. Populações Expostas
No que se refere as populações expostas, a avaliação da exposição fundamentalmente considera (RA, 1996EPA, 1996b):
• a população exposta que tenha sido, esteja sendo ou possa ser exposta às substâncias químicas no meio ambiente;
• o conjunto de atividades pelas quais a população é exposta, sendo isto denominado de cenários de exposição.
As populações expostas, real ou potencialmente, à substâncias químicas no meio ambiente podem ser definidas de diversos modos. Uma das abordagens mais diretas é a geográfica. Nesta abordagem, por exemplo, se considera como população exposta, todas as pessoas vivendo próximas a uma área de uma fonte de descarga de substâncias no rio, levando-se em consideração as variáveis de fluxo de água, direcionamento, proximidade e uso da água deste rio, direta ou indiretamente, pôr uma determinada população. Outros exemplos referem-se a exposição de trabalhadores à uma ou mais substâncias em uma indústria específica. Na verdade, tais exemplos apontam para populações com potencial de exposição (RA, 1996; EPA, 1996b), cujas condições ambientais e as características físico-químicas das substâncias ou misturas, são fundamentais para a definição do nível de exposição ambiental/ocupacional.
Uma população definida como exposta pode ser muito heterogênea, possuindo indivíduos ou grupos de indivíduos bastante diferentes. Os membros de uma população podem variar demograficamente (idade, etnicidade, status nutricional, etc) e em termos de fatores mais específicos que influenciam a probabilidade de aumentar a exposição em uma dada situação de contaminação. Por exemplo, crianças que costumam brincar com terra em uma área contaminada podem ter modos e níveis exposições muito diferentes, do que adultos residindo na mesma área ou ainda na mesma casa (RA, 1996; EPA, 1996b). Para a identificação das populações e sub-populações expostas quatro fatores devem ser considerados, pois contribuirão para determinar suas especificidades. São eles (Quadro IV.27)(OPS/EPA, 1996):
• localização;
• atividades;
• condições saúde/doença.
Para os subgrupos de populações potencialmente expostas, padrões diferenciados podem ser definidos em dois conjuntos de características:
• características inerentes da população: exposição e riscos descrevem fatores inerentes a população (ex: peso do corpo). Podem haver variações consideráveis entre populações nestas características inerentes, assim como considerável diferenças no peso corporal de adultos e crianças;
• características da população que afetam cenários específicos de exposição: descrevem diferenças entre atividades e membros de uma mesma população. Alguns grupos, por exemplo, podem dispender mais tempo em áreas contaminadas ou comer mais peixes locais contaminados.
Ambos os tipos de variação devem ser consideradas na definição de uma população exposta.
O processo de especificação de um conjunto de substâncias químicas e suas concentrações em um ou mais meios ambientais define a população potencialmente exposta. As concentrações de substâncias químicas geralmente irão refletir uma área particular no espaço e no tempo e a população com o potencial de exposição das pessoas que estão na mesma área. Para objetivos práticos de estimativa de exposição, entretanto, é mais útil subdividir a população geral em subgrupos com padrões similares de exposição. As características básicas de uma população (altura, peso, etc.) tendem a ter grande influência na exposição, a despeito do cenário de exposição. Em parte, isto reflete fundamentalmente a biologia, mas também reflete as medidas de exposição que são geralmente adotadas na avaliação de riscos. Estes fatores são peso do corpo, tempo de vida, período de exposição, etc (RA, 1996; EPA, 1996b).
No que se refere ao peso do corpo, para muitas substâncias para as quais efeitos tóxicos específicos tem sido identificados, a dose (quantidade de uma substância por unidade do peso do corpo) tem provado ser o indicar de exposição mais comum do que a quantidade recebida. Isto se encontra de acordo com a experiência geral, por exemplo dos efeitos do álcool ou de medicamentos (RA, 1996; EPA, 1996b).
Quando outros fatores são similares (e raramente são), a exposição à uma substância química no meio ambiente será inversamente proporcional ao peso do corpo, ou seja uma pessoa de baixa estatura e pouco peso recebe uma dose maior, no mesmo contexto, do que outras de maior estatura e maior peso. Este efeito é de grande
importância quando comparado com exposições de crianças em relação à adultos. O valor do peso do corpo é o peso médio do corpo sobre o período de exposição. Se a exposição ocorre somente durante os anos da infância, o peso médio do corpo de uma criança deve ser utilizado como parâmetro durante o período de exposição considerado (15 kg para crianças de1 à 6 anos ou 16 kg) (RA, 1996; EPA, 1996b).
O tempo de vida para a exposição tem sido considerado como uma variável importante, sendo o resultado de uma abordagem que a comunidade científica tem tomado para avaliar o risco de câncer, ou mais especificamente, para especificar os perigos relativos de substâncias químicas carcinogênicas. O pressuposto subjacente é que a dose sobre o período de vida total é uma variável crítica para carcinogênicos, assim como as breves e intensas exposições podem ser consideradas equivalentes para pequenas exposições que duram por um período de tempo mais longo. Em muitos casos, isto não é realístico (uma breve e intensa exposição pode ser pior do que uma longa exposição à baixos níveis), porém a pressuposição tem sido considerada razoável para uma ampla gama de durações de exposições (RA, 1996; EPA, 1996b).
O período de exposição pode ser considerado como a extensão do período de tempo que uma população atualmente ou potencialmente exposta permanece na área contaminada ou, alternativamente, o período de tempo que a área permaneceu contaminada. O período de exposição é utilizado em combinação com o período de vida, para ajustar a dose atualmente recebida para um período de vida equivalente de exposição à uma dose na avaliação de risco (RA, 1996; EPA, 1996b).
As populações de um país, estado, cidade, localidade ou área de trabalho (urbana, industrial, rural, agrícola) podem ser completamente heterogêneas em muitos aspectos. Pessoas que vivem em uma região mais quente, por exemplo, podem dispender significativamente mais tempo fora de casa ou viver em habitações com mais trocas de ar. Pessoas de diferentes bases étnicas ou culturais podem possuir diferenças significantes na dieta, uma distinção que se aplica também as populações urbanas e rurais. A ordem de variáveis que influenciam as exposições em uma determinada área podem ser bastante grandes. De qualquer modo, cada avaliação de exposição deve considerar a possibilidade de uma população exposta conter subgrupos que serão particularmente sensíveis aos efeitos tóxicos de uma dada substância (RA, 1996; EPA, 1996b).
Populações sensíveis podem tomar diversas números de formas. Crianças representam um exemplo óbvio, assim como aquelas que possuem determinadas condições de saúde pré-existentes que podem contribuir para diminuir sua habilidade
para tolerar a exposição à uma determinada dose, como idosos, por exemplo. A presença de escolas, hospitais e asilos na área de contaminação, por exemplo, servem como indicador da potencial presença destas sub-populações sensíveis (RA, 1996; EPA, 1996b)
Outras sub-populações sensíveis podem ser menos óbvias. Exposições prévias ou atuais à uma substância química, por exemplo, podem aumentar os impactos que resultam da exposição à uma fonte particular que está sendo investigada. Um mecanismo pelo qual isto podem ocorrer é a bioacumulação. Assim, a história de uma exposição prévia à cádmio, o qual tem uma meia via extremamente grande no corpo, pode marcar uma população como uma sub-população sensível para subsequente exposições à cádmio. Outra fonte potencial é o sinergismo. Algumas substâncias são conhecidas por afetar a função do fígado de um modo que diminui ou aumenta a produção de metabólitos tóxicos para determinadas substâncias (RA, 1996; EPA, 1996b).
Além das diferenças básicas entre o peso do corpo ou tempo de moradia ou trabalho em uma área determinada, existem algumas diferenças nas populações que afetarão os cenários específicos de exposição. Por exemplo, algumas populações raramente consomem peixes frescos, enquanto outras consomem mais peixes do que a quantidade média geralmente consumida pela população. Outras populações podem consumir grande quantidade de vegetais. Assim, estas populações diferem no que diz respeito aos cenários específicos de freqüência de exposição, duração e taxas de ingestão oral. A seleção das populações específicas não somente influenciam os parâmetros gerais apresentados, mais também os cenários de exposição. (RA, 1996; EPA, 1996b).
IV.7. Resumo: Avaliação de Exposição
