Health Risks of Metal Exposure in Harjavalta

1. Metallialtistumisen terveysriskit Harjavallassa- Finmerac-projektin tuloksia Virpi Kollanus, Jouni Tuomisto 1.10.2008

2. Finmerac • Tavoitteena kehittää metallien integroitu riskinarviointimenettely (terveys ja ekologia yhdessä) • Rahoitus: TEKES ja Teknologiateollisuus • Tutkimusyhteistyö: • Geologian tutkimuskeskus (GTK) • Kansanterveyslaitos (KTL) • Kuopion yliopisto • Suomen ympäristökeskus (SYKE) • Tutkimuksen kesto: 2006 - 2008

3. Finmerac – päätavoitteet • Kerätä tieteellistä tietoa ja asiantuntemusta metallien riskinarvioinnista • Kehittää menetelmiä metallien terveys- ja ekologisten riskien arviointiin

4. Malli integroituun tapauskohtaiseen riskinarviointiin: metallien terveys- ja ekologiset riskit Avoimen arvioinnin menetelmä. Periaatteet: Avoimuus ja läpinäkyvyys Avoin osallistuminen Työn pilkkominen täsmällisesti määritellyiksi paloiksi (modulaarisuus) Tieteellisyyden vaatimus joka palalle erikseen Finmerac - tulokset

5. Finmerac - tulokset • Kolme tapaustutkimusta • Harjavalta (Cu-Ni-sulatto) • Terveys- ja ekologiset riskit • Integroitu malli • Kokkola (Zn-Co-sulatto) • Pohjaveden saastumisriski • Ekologiset riskit • Pyhäsalmi (Zn-Cu-S-kaivos) • Metallien kulkeutuminen ja biosaatavuus järvissä

6. Harjavalta

8. Harjavallan terveysriskinarviointi • Aiheuttavatko metallien nykypitoisuudet terveyshaittaa Harjavallassa? • Työterveysriskit tarkastelun ulkopuolella • Metallit: kupari (Cu), nikkeli (Ni), arseeni (As), kadmium (Cd) • Riskinarvioinnin työvaiheet • Altistumisen arviointi mallittamalla ja perustuen mitattuihin pitoisuuksiin • Vaaran tunnistus ja annosvasteiden arviointi: tieteellinen kirjallisuus • Riskin luonnehdinta: • vaaraosamäärä (HQ), • turvamarginaali (MOS), • elinikäinen syöpäriski

9. Altistusvyöhykkeet

10. Altistuksen arviointi – tulokset Keskimääräinen päivittäinen metallisaanti (mg/kg/d), alue 1

11. Päätelmät • Hengitystiealtistus metalleille • Muiden kuin syöpäriskien ilmeneminen epätodennäköistä • Syöpäriskit mahdollisia mutta pieniä. Mikä on hyväksyttävä taso? • Metallien saanti – muut kuin syöpäriskit • Kuparin ja kadmiumin vaikutukset epätodennäköisiä • Nikkelialtistus voi aiheuttaa oireita herkistyneillä • Arseenialtistus saattaa olla lähellä virallista turvallisen saannin rajaa • Altistusarvio kuitenkin hyvin epävarma • Altistus peräisin juomavedestä ja ruuasta • Metallien saanti – syöpäriskit • Arseenin osalta riskit ylittävät tavanomaisen hyväksyttävän rajan, mutta arviointi on hyvin epävarma. → Tarkempaa tietoa tarvitaan ennen toimenpiteitä

12. Avoin arviointi • Tavoite: Löytää ratkaisut kaikkiin nykyisiin riskinarvioinnin haasteisiin samanaikaisesti. Erityisesti: • Sallia täysin avoin osallistuminen • Säilyttää korkea tieteellinen laatu • “Teollistaa” riskinarviointi: johdonmukaistaa ja tehostaa • Nykytilanne: avoimessa arvioinnissa on ehdotukset ratkaisuiksi kaikkiin esiteltyihin haasteisiin • Monia ehdotuksia ei ole vielä testattu käytännössä • Luultavasti kaikki ratkaisut eivät toimi Kuitenkin on olemassa kriittinen massa ratkaisuja tarjolla, jotta täysimittainen kokeilu voidaan aloittaa Esiin nousevat ongelmat ratkotaan matkan varrella

13. Arvioinnit tehdään avoimesti internetissä • Sivusto arviointimenetelmistä ja niiden soveltamisesta arvioijille • Sivusto hyödyllisestä datasta • Sivusto toteutettavista ja valmiista arvioinneista: • Arviointien ja mallien kuvaukset • Varsinaiset laskentamallit • Tulokset yhdenmukaisessa muodossa jatkokäyttöä varten • Sivusto osallistumiselle ja kommentoinnille • Kaikki tämä avoimesti päivitettävissä

14. Arviointi: kaasubussi

15. Laadunvarmistus • Sivuja saa vapaasti lisätä, mutta pitkälle kehittyneet sivut suojataan suoralta muokkaamiselta. • Kaikkia sivuja saa kuitenkin kommentoida keskustelusivulla, ja keskustelussa kestäviksi todetut ajatukset siirretään varsinaiselle sivulle. • Erittäin tärkeät sivut ohjataan vertaisarviointiin ja varustetaan laatuluokituksella.

16. Yhteenveto • Avoimen arvioinnin tarkoituksena on parantaa ja tehostaa tieteellisen tiedon hyödyntämistä • Keskeiset periaatteet ovat • Avoin osallistuminen kaikissa vaiheissa • Tieteellisyyden vaatimus joka kohdassa • Tiedon uudelleenkäytettävyys arvioinnista toiseen

17. Contents • Finmerac project • Aims and products • Health risk assessment in Harjavalta • Harjavalta case study • Exposure assessment • Risk characterisation • Conclusions

18. Arsenic intake – cancer risk • Oral Slope Factor — 1.5 per mg/kg/day (U.S. EPA ) • Risk estimates in Harjavalta range from • Adults • 0.5 fractile: 2.4E-4 • 0.95 fractile: 4E-4 • Children • 0.5 fractile: 3.1E-4 • 0.95 fractile: 5.1E-4 • Majority of the exposure comes from from diet (background) and municipal drinking water • Exposure calculation includes a lot of uncertainty • Effect of industry on exposure is limited • Toxic mechanism of As is under debate • Suitability of a linear dose response model questionable

19. Harjavalta case study • Harjavalta • Small industrial town in south-west Finland • Population ca. 8000 • Metal refining and related industry since 1945 • Cu and Ni refining • Sulfuric acid production • Fertilizer industry • Research • Health effects of air particles containing metals • Spatial epidemiological study • Integrated health and ecological risk assessment (current risks)

20. Exposure assessment • Average daily intake of Cu, Ni, As, and Cd due to environmental and background exposure • Adult • Child (3 v.) • Assessment was based on environmental data collected in previous studies from Harjavalta area • Probabilistic exposure modelling → Parameters defined with distributions

21. Exposure assessment • Exposure scenario: residential area with garden • Exposure routes: inhalation, gastrointestinal tract, skin • Exposure pathways included: • Inhalation of outdoor & indoor air • Drinking water (municipal and well water) • Consumption of local food crops (leafy vegetables, tuberous vegetables, berries) • Ingestion of soil • Ingestion of surface water (swimming) • Dermal exposure to soil • Dermal exposure to household water (showering) • Dermal exposure to surface water (swimming) • Background exposure (diet)

22. Uncertainties in exposure assessment data • Outdoor air • Only one measuring point near the industrial area • No data for indoor air • Food crops • Metal concentrations in leafy and tuberous vegetables from 1980’s • Metal concentrations in berries from 1994-2006 • Soil • Very limited data for metal concentrations in residential area soil → Forest humus concentrations used for Cu, Ni, and Cd → Measurements from industrial area used for As • Drinking water (municipal) • Ni, As and Cd concentrations under the detection limit → Half of the DL used Conclusion: Exposure is more likely to be over than underestimated

23. Risk characterisation • Health risks from exposure to individual metals • Exposure route • Inhalation exposure • Total intake (GI-tract, inhalation, absorption via skin) • Health effects • Non-cancer effects • Cancer • Inhalation exposure → Ni, As, Cd • Oral exposure → As

24. Methods of risk characterisation Non-cancer health effects • Hazard quotient (HQ) → Exposure / Safe exposure level • HQ≤1 → No risk of adverse effects • HQ>1 → There is a risk of adverse effects • Margin of safety (MOS) → NOAEC or NOAEL / Exposure • Acceptable safety margin defined on a case-by-case –basis Cancer risk • Lifetime cancer risk → Exposure level * Cancer unit risk (slope factor)

25. Exposure via inhalation Risk of non-cancer health effects HQ≤1 → No risk of adverse effects HQ>1 → There is a risk of adverse effects MOS = Safety margin to NOAEC or LOAEC Risk of cancer Acceptable cancer risk 1E-4 – 1E-6

26. Total metal intake: risk of non-cancer health effects Hazard quotient (HQ) HQ≤1 → No risk of adverse effects HQ>1 → There is a risk of adverse effects Margin of safety (MOS) MOS = Safety margin to NOAEL