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Evaluación de la exposición

La evaluación de la exposición es una rama de las ciencias ambientales , toxicología , epidemiología , ingeniería ambiental e higiene ocupacional que se centra en los procesos q...

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La evaluación de la exposición es una rama de las ciencias ambientales , toxicología , epidemiología , ingeniería ambiental e higiene ocupacional que se centra en los procesos que tienen lugar en la interfaz entre el ambiente que contiene el contaminante de interés y el organismo en cuestión. Estos son los pasos finales en el proceso de liberación de un contaminante ambiental, a través de su transporte hasta su efecto en un sistema biológico. La evaluación incluye mediciones de la cantidad de contaminante absorbido por un organismo objetivo expuesto, en qué forma, a qué velocidad y qué cantidad de la absorbida está realmente disponible para producir un efecto biológico . Aunque los mismos conceptos generales se aplican a otros organismos, la gran mayoría de las aplicaciones de la evaluación de la exposición se refieren a la salud humana , lo que la convierte en una herramienta importante en salud pública . [ 1 ]

El riesgo es una función de la exposición a un agente y el peligro inherente de dicho agente . [ 2 ] Una evaluación de riesgo ambiental consta de pasos para identificar y caracterizar un peligro, determinar la relación dosis-respuesta entre un agente y un resultado adverso , estimar las exposiciones potenciales y, en última instancia, caracterizar el riesgo que supone la exposición a un agente biológico, químico o físico. Las evaluaciones de exposición pueden realizarse para poblaciones humanas a diversas escalas, como poblaciones enteras de una ciudad o una subpoblación o comunidad sensible dentro de la ciudad. También pueden realizarse para ecosistemas o hábitats dentro de un ecosistema. Incluso pueden realizarse para sistemas no vivos, es decir, "abióticos", como la exposición de estructuras y materiales a un contaminante del aire. Las evaluaciones de exposición son herramientas clave para la gestión de riesgos , como cuando se descubre que un sitio de desechos peligrosos ha contaminado el suministro de agua de una comunidad. En este caso, los datos y la información de la evaluación de la exposición formarán parte de los cálculos de la diferencia entre las exposiciones actuales a un contaminante y las exposiciones deseadas durante la limpieza, por ejemplo, exposición cero si una fuente alternativa de agua limpia, como agua embotellada, reemplaza temporalmente el suministro público de agua, y exposiciones esperadas cuando se hayan alcanzado las concentraciones objetivo del contaminante tras la remediación del sitio contaminado. [ 3 ]

Definición

La evaluación de la exposición es el proceso de estimar o medir la magnitud, la frecuencia y la duración de la exposición a un agente, así como el número y las características de la población expuesta. Idealmente, describe las fuentes, las vías, las rutas y las incertidumbres de la evaluación. Es una parte esencial del análisis de riesgos y, por ende, de la evaluación de riesgos .

El análisis de la exposición es la ciencia que describe cómo un individuo o una población entra en contacto con un contaminante, incluyendo la cuantificación de la cantidad de contacto en el espacio y el tiempo. Los términos «evaluación de la exposición» y «análisis de la exposición» se utilizan a menudo como sinónimos en muchos contextos prácticos. El riesgo es una función de la exposición y el peligro. Por ejemplo, incluso para una sustancia extremadamente tóxica (de alto peligro), el riesgo de un resultado adverso es improbable si las exposiciones son prácticamente nulas. Por el contrario, una sustancia moderadamente tóxica puede presentar un riesgo sustancial si un individuo o una población está altamente expuesta. [ 4 ] [ 5 ]

Aplicaciones

Las medidas cuantitativas de exposición se utilizan: en la evaluación de riesgos , junto con información de toxicología , para determinar el riesgo de las sustancias liberadas al medio ambiente, para establecer normas de protección; en epidemiología , para distinguir entre grupos expuestos y de control, y para proteger a los trabajadores de los riesgos laborales .

Enfoque basado en receptores

El enfoque basado en receptores se utiliza en la ciencia de la exposición. Comienza por observar diferentes contaminantes y concentraciones que llegan a las personas. Un analista de exposición puede utilizar mediciones directas o indirectas para determinar si una persona ha estado en contacto con un contaminante específico o ha estado expuesta a un riesgo específico (por ejemplo, un accidente). Una vez que se ha demostrado que un contaminante llega a las personas, los analistas de exposición trabajan hacia atrás para determinar su fuente. Después de la identificación de la fuente, es importante encontrar la forma más eficiente de reducir los efectos adversos para la salud . [ 1 ] Si el contaminante llega a una persona, es muy difícil reducir los efectos adversos asociados. [ 6 ] Por lo tanto, es muy importante reducir la exposición para disminuir el riesgo de efectos adversos para la salud. Es muy importante utilizar enfoques tanto regulatorios como no regulatorios para disminuir la exposición de las personas a los contaminantes. [ 6 ] En muchos casos, es mejor cambiar las actividades de las personas para reducir sus exposiciones en lugar de regular una fuente de contaminantes. [ 6 ] El enfoque basado en receptores puede oponerse al enfoque basado en fuentes. Este enfoque comienza analizando diferentes fuentes de contaminantes, como industrias y centrales eléctricas. Luego, es importante determinar si el contaminante en cuestión ha llegado a un receptor (generalmente seres humanos). Con este método, es muy difícil demostrar que un contaminante proveniente de una fuente ha alcanzado un objetivo.

Exposición

En este contexto, la exposición se define como el contacto entre un agente y un objetivo. El contacto tiene lugar en una superficie de exposición durante un período de exposición. Matemáticamente, la exposición se define como

mi=∫t1t2do(t)dt{\displaystyle E=\int _{t_{1}}^{t_{2}}C(t)\,dt}

donde E es la exposición, C ( t ) es una concentración que varía con el tiempo entre el inicio y el final de la exposición. Tiene dimensiones de masa por tiempo dividido por volumen. Esta cantidad se relaciona con la dosis potencial del contaminante multiplicándola por la tasa de contacto correspondiente, como la tasa de respiración , la tasa de ingesta de alimentos , etc. La tasa de contacto en sí misma puede ser una función del tiempo. [ 6 ]

Vías de exposición

El contacto entre un contaminante y un organismo puede producirse por cualquier vía. Las posibles vías de exposición son: inhalación , si el contaminante está presente en el aire; ingestión, a través de alimentos, bebidas o contacto mano-boca; y absorción dérmica, si el contaminante puede absorberse a través de la piel.

La exposición a un contaminante puede ocurrir, y de hecho ocurre, a través de múltiples vías, simultáneamente o en diferentes momentos. En muchos casos, la principal vía de exposición no es obvia y requiere una investigación cuidadosa. Por ejemplo, la exposición a subproductos de la cloración del agua puede ocurrir, obviamente, al beber, pero también a través de la piel, al nadar o lavarse, e incluso por inhalación de gotitas que se aerosolizan durante una ducha. [ 3 ] La proporción relativa de exposición a través de estas diferentes vías no se puede determinar a priori . Por lo tanto, la ecuación de la sección anterior es correcta en un sentido matemático estricto, pero es una simplificación excesiva de las exposiciones reales, que son la suma de las integrales de todas las actividades en todos los microambientes. Por ejemplo, la ecuación tendría que calcularse con la concentración específica de un compuesto en el aire de la habitación durante el intervalo de tiempo. De manera similar, la concentración en el aire ambiente se aplicaría al tiempo que la persona pasa al aire libre, mientras que la concentración en los alimentos que la persona ingiere se agregaría. Las integrales de concentración a través de todas las vías se agregarían para la duración de la exposición, por ejemplo, por hora, día o año.

mi=stúmetro(∫t1t2do(t)dt...∫tytzdo(t)dt){\displaystyle E=sum(\int _{t_{1}}^{t_{2}}C(t)\,dt...\int _{t_{y}}^{t_{z}}C(t)\,dt)}

donde y es el tiempo inicial y z el tiempo final del último en la serie de períodos de tiempo transcurridos en cada microambiente durante la duración de la exposición. [ 2 ]

Medición de la exposición

Para cuantificar la exposición de individuos o poblaciones específicas se utilizan dos enfoques, basados ​​principalmente en consideraciones prácticas:

Enfoque directo

Un video sobre la medición de contaminantes en el aire en un lugar de trabajo como parte de una evaluación de exposición del Programa de Evaluación de Riesgos para la Salud del NIOSH.
Un video sobre la medición de contaminantes en la piel de los trabajadores y en las superficies del lugar de trabajo como parte de una evaluación de exposición del Programa de Evaluación de Riesgos para la Salud del NIOSH.

El enfoque directo mide la exposición a contaminantes mediante el monitoreo de las concentraciones de contaminantes que llegan a los encuestados. Las concentraciones de contaminantes se monitorean directamente en o dentro de la persona a través del punto de contacto, el monitoreo biológico o los biomarcadores . [ 7 ] En un entorno laboral, se utilizan métodos de monitoreo de la exposición en el lugar de trabajo .

El método del punto de contacto indica la concentración total que llega al huésped, mientras que el monitoreo biológico y el uso de biomarcadores infieren la dosis del contaminante a través de la determinación de la carga corporal. Los encuestados suelen registrar sus actividades diarias y ubicaciones durante la medición de los contaminantes para identificar las posibles fuentes, microambientes o actividades humanas que contribuyen a la exposición al contaminante. [ 7 ] Una ventaja del método directo es que las exposiciones a través de múltiples medios (aire, suelo, agua, alimentos, etc.) se tienen en cuenta mediante una sola técnica de estudio. Las desventajas incluyen la naturaleza invasiva de la recolección de datos y los costos asociados. El método del punto de contacto es una medición continua del contaminante que llega al objetivo a través de todas las vías.

El monitoreo biológico es otro método para medir la exposición [ 8 ] , que consiste en medir la cantidad de un contaminante en los tejidos o fluidos corporales (como la sangre o la orina). El monitoreo biológico mide la carga corporal de un contaminante, pero no su origen. La sustancia medida puede ser el contaminante en sí o un biomarcador específico que indique la exposición al mismo. Los biomarcadores para la evaluación de la exposición miden la presencia del contaminante u otra variable proporcionalmente relacionada en el organismo. [ 9 ]

El muestreo de aire mide el contaminante en el aire en unidades de concentración de ppmv (partes por millón en volumen), mg/m³ ( miligramos por metro cúbico) u otras unidades de masa por unidad de volumen de aire. Los trabajadores o investigadores pueden usar muestreadores para estimar las concentraciones presentes en la zona de respiración (personal), o bien, las muestras recogidas en áreas generales pueden utilizarse para estimar la exposición humana integrando patrones de tiempo y actividad. El NIOSH , la OSHA , la ISO y otros organismos publican métodos de muestreo de aire validados y semivalidados .

El muestreo superficial o dérmico mide el contaminante en superficies táctiles o en la piel. Las concentraciones se suelen expresar en masa por unidad de superficie , como mg/100  cm² .

En general, los métodos directos tienden a ser más precisos, pero también más costosos en términos de recursos y exigencias para el sujeto estudiado, y no siempre son factibles, especialmente para un estudio de exposición poblacional. Algunos ejemplos de métodos directos incluyen el muestreo de aire mediante una bomba portátil personal, muestras de alimentos divididas , enjuagues de manos, muestras de aliento o muestras de sangre .

Enfoque indirecto

El enfoque indirecto mide las concentraciones de contaminantes en diversas ubicaciones o durante actividades humanas específicas para predecir las distribuciones de exposición dentro de una población. Este enfoque se centra en las concentraciones de contaminantes dentro de microambientes o actividades, en lugar de las concentraciones que llegan directamente a los encuestados. Las concentraciones medidas se correlacionan con datos de patrones de actividad a gran escala, como la Encuesta Nacional de Patrones de Actividad Humana (NHAPS), para determinar la exposición prevista multiplicando las concentraciones de contaminantes por el tiempo dedicado a cada microambiente o actividad, o por la tasa de contacto con cada medio. [ 7 ] La ventaja es que este proceso es mínimamente invasivo para la población y se asocia con costos más bajos que el enfoque directo. Una desventaja del enfoque indirecto es que los resultados se determinaron independientemente de cualquier exposición real, por lo que la distribución de la exposición está sujeta a errores debido a cualquier imprecisión en las suposiciones realizadas durante el estudio, los datos de tiempo-actividad o las concentraciones de contaminantes medidas. Entre los ejemplos de métodos indirectos se incluyen el muestreo ambiental de agua, aire, polvo, suelo o productos de consumo, junto con información como diarios de actividad o ubicación.

Los modelos matemáticos de exposición también pueden utilizarse para explorar situaciones hipotéticas de exposición. [ 10 ]

Factores de exposición

Especialmente al determinar la exposición de una población en lugar de individuos, los métodos indirectos a menudo pueden utilizar estadísticas relevantes sobre las actividades que pueden conducir a una exposición. Estas estadísticas se denominan factores de exposición . Generalmente se obtienen de la literatura científica o de estadísticas gubernamentales. Por ejemplo, pueden informar información como la cantidad de diferentes alimentos consumidos por poblaciones específicas, dividida por ubicación [ 11 ] o edad, frecuencias respiratorias, tiempo dedicado a diferentes modos de transporte [ 11 ] , ducharse o aspirar, así como información sobre tipos de residencias. Dicha información puede combinarse con concentraciones de contaminantes de estudios ad hoc o redes de monitoreo para producir estimaciones de la exposición en la población de interés. Estas son especialmente útiles para establecer estándares de protección.

Los valores del factor de exposición pueden utilizarse para obtener un rango de estimaciones de exposición, como estimaciones promedio , máximas y límite. Por ejemplo, para calcular la dosis diaria promedio a lo largo de la vida, se utilizaría la siguiente ecuación:

LADD=(doonortetametroinorteanortetdoonortedominortetrationorte)(InortetakmiRatmi)(miincógnitapagostúrmiDtúrationorte)/(BodyWmiigramoht)(AvmiragramomiLiFmitimetromi){\displaystyle LADD=(ConcentraciónContaminante)(TasaDeIngesta)(DuraciónDeExposición)/(PesoCorporal)(TiempoDeVidaPromedio)}

Todas las variables de la ecuación anterior, con excepción de la concentración del contaminante, se consideran factores de exposición. Cada uno de estos factores involucra a los seres humanos, ya sea en términos de sus características (p. ej., peso corporal) o comportamientos (p. ej., tiempo que pasan en un lugar específico, lo cual afecta la duración de la exposición). Estas características y comportamientos pueden presentar una gran variabilidad e incertidumbre . En el caso de la dosis diaria promedio a lo largo de la vida (DDP), la variabilidad se refiere a la distribución y el rango de las DDP entre los individuos de la población. La incertidumbre, por otro lado, se refiere a la falta de conocimiento del analista de exposición sobre la desviación estándar, la media y la forma general de la distribución al calcular la DDP.

El Manual de Factores de Exposición de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos [ 6 ] ofrece soluciones para afrontar la variabilidad y reducir la incertidumbre. Los puntos generales se resumen a continuación:

Definición de la exposición aceptable en entornos laborales

Representación simple de la jerarquía de evaluación y gestión del riesgo de exposición basada en la información disponible.

Los límites de exposición ocupacional se basan en los datos toxicológicos y epidemiológicos disponibles para proteger a casi todos los trabajadores durante su vida laboral. Las evaluaciones de exposición en entornos laborales suelen ser realizadas por profesionales de higiene ocupacional/industrial (HO/HI), quienes recopilan una "caracterización básica" que incluye toda la información y los datos relevantes relacionados con los trabajadores, los agentes de interés, los materiales, los equipos y los controles de exposición disponibles. La evaluación de exposición se inicia seleccionando el tiempo de promedio del límite de exposición y la "estadística de decisión" apropiados para el agente. Por lo general, la estadística para determinar la exposición aceptable se elige como la mayoría (90%, 95% o 99%) de todas las exposiciones que se encuentran por debajo del límite de exposición ocupacional seleccionado. Para las evaluaciones de exposición retrospectivas realizadas en entornos laborales, la "estadística de decisión" suele ser una tendencia central, como la media aritmética , la media geométrica o la mediana para cada trabajador o grupo de trabajadores. Los métodos para realizar evaluaciones de exposición ocupacional se pueden encontrar en el libro " A Strategy for Assessing and Managing Occupational Exposures" , publicado por AIHA . [ 12 ]

La evaluación de la exposición es un proceso continuo que se actualiza a medida que se dispone de nueva información y datos.

Errores sistémicos

En la estimación de la exposición humana a sustancias químicas ambientales, se sabe que ocurren los siguientes errores sistemáticos: [ 13 ]

  • Un número cada vez mayor de sustancias químicas registradas para su uso y la dificultad de las agencias reguladoras para realizar un seguimiento. Muchos productores utilizan el término "información comercial confidencial" para retener información, por lo que los datos de exposición no están disponibles per se, aunque, según la TSCA , la EPA de EE. UU. puede, desde 2016, revisar y determinar si la reclamación de una empresa es válida. [ 14 ]
  • Las evaluaciones son difíciles de mantener actualizadas;
  • Las subestimaciones de la exposición se producen debido a suposiciones inadecuadas sobre los comportamientos humanos y las exposiciones simultáneas;
  • Modelos de toxicocinética en evolución o insuficientes

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Nieuwenhuijsen M, Paustenbach D, Duarte-Davidson R (diciembre de 2006). "Nuevos desarrollos en la evaluación de la exposición: el impacto en la práctica de la evaluación de riesgos para la salud y los estudios epidemiológicos". Environment International . 32 (8): 996– 1009. Bibcode : 2006EnInt..32..996N . doi : 10.1016/j.envint.2006.06.015 . PMID 16875734 . 
  2. 1 2 Vallero DA (2025). Fundamentos de la contaminación atmosférica (6.ª ed.). Waltham, MA: Elsevier Science. ISBN  978-0443314469.
  3. 1 2 Vallero DA (2024). Fundamentos de la contaminación del agua (1.ª ed.). Waltham, MA: Elsevier Science. ISBN  978-0443289873.
  4. ↑ "ExpoCast" . Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. Archivado del original el 11 de marzo de 2014.
  5. ↑ Vallero DA (2004). Contaminantes ambientales: evaluación y control . Academic Press. ISBN 0127100571.
  6. 1 2 3 4 5 6 7 "US EPA. Manual de factores de exposición" . Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. 1997. EPA/600/P-95/002F ac. Archivado del original el 12 de junio de 2010.
  7. 1 2 3 Ott WR, Steinemann AC , Wallace LA (2006). "1.4 Concepto de exposición humana total. 1.5 Enfoque orientado al receptor" . Análisis de la exposición . CRC Press. págs. 6–13 . ISBN  978-1-4200-1263-7.
  8. ↑ Lioy P (1990). "Evaluación de la exposición humana total a contaminantes". Environmental Science & Technology . 24 (7): 938– 945. Bibcode : 1990EnST...24..938L . doi : 10.1021/es00077a001 .
  9. ↑ Lowry, LK (mayo de 1995). "El papel de los biomarcadores de exposición en la evaluación de los riesgos para la salud". Toxicology Letters . 77 ( 1–3 ): 31–38 . doi : 10.1016/0378-4274(95)03268-1 . ISSN 0378-4274 . PMID 7618156 .  
  10. ↑ Vallero D, Isukapalli S, Zartarian V, McCurdy T, McKone T, Georgopoulos P, Dary C (2010). "Cap. 44: Modelado y predicción de la exposición a plaguicidas" . En Krieger R (ed.). Manual de toxicología de plaguicidas de Hayes . Vol. 1 (3.ª ed.). Academic Press. pp. 995–1020 . ISBN    978-0-08-092201-0.
  11. 1 2 Dons E, Panis L, Van Poppel M, Theunis J, Willems H, Torfs R, Wets G (2011). "Impacto de los patrones de tiempo y actividad en la exposición personal al carbono negro". Atmospheric Environment . 45 (21): 3594– 3602. Bibcode : 2011AtmEn..45.3594D . doi : 10.1016/j.atmosenv.2011.03.064 .
  12. ↑ Bullock WH, Ignacio JS, eds. (2006). Una estrategia para evaluar y gestionar las exposiciones ocupacionales . AIHA. ISBN 978-1-931504-69-0.
  13. ↑ Vandenberg LN, Rayasam SD, Axelrad DA, Bennett DH, Brown P, Carignan CC, et al. (enero de 2023). "Abordar los problemas sistémicos con las evaluaciones de exposición para proteger la salud pública" . Environmental Health . 21 (Supl. 1) 121. Bibcode : 2023EnvHe..21S.121V . doi : 10.1186/ s12940-022-00917-0 . PMC 9835264. PMID 36635700 .   
  14. ↑ "Reclamaciones y revisiones de CBI bajo TSCA" . Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos . 22 de abril de 2015. Consultado el 1 de marzo de 2023 .

Lecturas adicionales

  • Lioy, P; Weissel, C (2014). Ciencia de la exposición: Principios básicos y aplicaciones . Academic Press. ISBN 978-0-12-420167-5.
  • Suter, GW (2023). Fundamentos de la evaluación ambiental . CRC Press. ISBN 9781003156307.
  • Zartarian V, Bahadori T, McKone T (enero de 2005). "Adopción de un glosario oficial de ISEA". Journal of Exposure Analysis and Environmental Epidemiology . 15 (1): 1– 5. Bibcode : 2005JESEE..15....1Z . doi : 10.1038/sj.jea.7500411 . PMID 15562291 . 
  • Consejo Nacional de Investigación; División de Estudios de la Tierra y la Vida; Junta de Estudios Ambientales y Toxicología (2012). La ciencia de la exposición en el siglo XXI: una visión y una estrategia . National Academies Press. ISBN 978-0-309-26468-6.
  • Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. (NIOSH), Programa de Evaluación de la Exposición .
  • Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. , Boletín de Inteligencia Actual 69: Prácticas del NIOSH en la evaluación de riesgos ocupacionales .
  • Comité de Estrategias de Evaluación de la Exposición a la AIHA (AIHA EASC)
  • AIHA – Asociación Estadounidense de Higiene Industrial (AIHA)
  • ISES – Sociedad Internacional de Ciencias de la Exposición
  • Manual de factores de exposición de la EPA de EE. UU.
  • Software para estimar la exposición humana a sustancias químicas, desarrollado por Creme Software.