Human-Biomonitoring in Deutschland

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1 Human-Biomonitoring in Deutschland Implementierung, Erfolge und Herausforderungen Christine Schulz, Marike Kolossa-Gehring Toxikologie, Gesundheitsbezogene Umweltbeobachtung Implementierung des seit den 1950er Jahren in der Arbeitsmedizin; heute Bestandteil der arbeitsmedizinischen Vorsorge (ArbMedVV, 6 Abs. 2), soweit dafür arbeitsmedizinisch anerkannte Analyseverfahren und geeignete Werte zur Beurteilung zur Verfügung stehen seit den 1970er Jahren in der Umweltmedizin: 1

2 Implementierung Es begann vor über 40 Jahren Foto Straßenverkehr Verunreinigung der Umwelt durch Blei aus Autoabgasen 1970 Projektgruppe Umweltgefahren und Biozide Umweltprogramm der Bundesregierung: Errichtung einer Zentralen Erfassungs- und Bewertungsstelle über die Belastung durch Umweltchemikalien und Biozide Kommission Umweltgefahren, AG Blei auf Bundesebene Methodenoptimierung zum Nachweis von Blei im menschlichen Blut im niedrigen Konzentrationsbereich Erfolge Seit 1971 Benzin-Blei-Gesetz in Deutschland zur Begrenzung von Zusätzen von Blei in Ottokraftstoffen Fotos: Tankstelle - Zapfsäulen 4 2

3 Implementierung Foto: Kühe auf der Weide Foto : Halden in Oker Oker: 1527 als Hüttenort zur Erz-Verarbeitung gegründet Foto: Kinder - Sandkasten 1972 Nordenham (Weser): spektakuläres Rindersterben in der Umgebung der Bleihütte zahlreiche anlassbezogene Feldstudien über Schwermetallbelastungen z.b. bei Bewohnern in Hüttenregionen wie Oker/Harlingerode (Harz), bei Kindern - Spielplatz neben einer Batterie-Fabrik Implementierung 1977 Richtlinie des Rates der EG (77/312/EG): Die biologische Überwachung der Bevölkerung auf Gefährdung durch Blei Foto: Menschen Ergebnis: Bleigehalte im Blut zwischen 100 bis 600 µg/l 3

4 Erfolg 1978 Richtlinie des Rates der EWG (78/611/EWG) zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über den Bleigehalt des Benzins 1982 Richtlinie 82/884/EWG des Rates vom 3. Dezember 1982 betreffend einen Grenzwert für den Bleigehalt in der Luft Fotos: Straßenverkehr und Industrieanlagen Maßnahmen und Erfolge Feldstudien in Oker/Halingerode: Beseitigung des mobilisierbaren, hoch schwermetallhaltigen Feinstaubes in der Umgebung der Wohnungen, durch Begrünung (der Halden) und Straßenbefestigung sowie durch eine effektive Straßenreinigung Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes- Immissionsschutzgesetz; Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft: Festlegung von Grenzwerten für Blei und Cadmium im Staubniederschlag 4

5 Implementierung Von den anlass- und regionalbezogenen zu den HBM-Programmen auf Bundesebene und auf EU-Ebene Implementierung 1979: Konzept der Umweltprobenbank (UPB) inkl. HBM und Testphase 1984: Konzeptentwicklung Umwelt-Survey 1985: Implementierung der UPB : 1. Umwelt-Survey (alte Bundesländer) : 2. Umwelt-Survey (alte und neue Bundesländer) 1992: Gründung der Kommission HBM : 3. Umwelt-Survey 5

6 Implementierung : Pilotphase zum Kinder-Umwelt-Survey : Kinder-Umwelt-Survey (KUS) : ESBIO : COPHES 2010: Kooperationsvereinbarung HBM Umweltministerium & Industrie : DEMOCOPHES ab 2013: 5. Umwelt-Survey Programme Umweltprobenbank Jährliche Untersuchung von Studierenden Archiv, retrospektive Untersuchungen zeitliche Trends Erweiterung der Probandengruppe und der Parameter Einrichtung eines Perinatalarchivs 6

7 Programme Umwelt-Survey Repräsentatives Probandenkollektiv Aussagen über gesamte Bevölkerung Erweiterung der HBM-Parameter und Untersuchungnen Hypothesengeleitete Identifizierung/Quantifizierung von Belastungspfaden Programme Umwelt-Survey 3 bis 69 Jahre Umweltprobenbank 20 bis 29 Jahre Anzahl der Proben Plasma Blut Milch 24h-Urin Haar 7

8 Implementierung Kommission HBM des UBA 11 Mitglieder (Universitäten, Landesbehörden) 5 ständige Gäste (Behörden-Vertretende) Sachverständige (je Fragestellung) KollegInnen des Umweltbundesamtes Bisher über 60 Stellungnahmen: HBM-Werte: Cd, Hg, Tl, PCP, DEHP, BPA, PCB RV 95 : Sb, As, Pb, Cd, Hg, Ni, Pl, Tl, U, PCB, DDE, HCB, ß-HCH, Chlorphenole (PCP), Pyrethroid-, Ogranophosphat-, Weichmachr-, PAK-Metabolite, BPA Implementierung HBM auf europäischer Ebene 8

9 Implementierung Kooperationsvereinbarung Verband der Chemischen Industrie & Bundesumweltministerium Umweltbundesamt Entwicklung und Anwendung von chemisch-analytischen HBM-Methoden zum Nachweis neuer Stoffe im niedrigen Konzentrationsbereich Lenkungsausschuss Vertreterinnen und Vertreter des VCI, BMU und UBA HBM-Expertenkreis Expertinnen und Experten aus Industrie, Wissenschaft und Behörden Kommunikations Team Vertreterinnen und Vertreter des VCI, BMU und UBA Unsere nächsten Projekte VCI-BMU Kooperationsprojekt: 50 neue HBM-Methoden EU-weite Harmonisierung des HBM Stärken der Umweltprobenbank ausbauen und um neue Aspekte ergänzen - Perinatal-Proben 5. Umwelt-Survey Belastung der Bevölkerung - soziale Ungleichverteilung - Belastungsquellen/-pfade 9

10 Erfolge Blei im Blut [µg/l] der Bevölkerung in Deutschland 70 Blei im Blut µg/l (GM, 95%-KI) Erwachsene Kinder / / / /06 Quelle: Umwelt-Surveys; angegeben sind die geometrischen Mittelwerte Quecksilber im Urin Anzahl der Zähne mit Amalgamfüllungen Kinder Erwachsene + 300% + 200% + 100% Anzahl der Zähne mit Amalgamfüllungen Quelle: Umwelt-Survey 1990/92; angegeben sind die mittleren Zunahmen der Hg-Gehalte im Urin 10

11 Erfolge 1992 Empfehlung des Bundesgesundheitsamtes: Bei Kleinkindern bis zu 6 Jahren ist der Einsatz besonders sorgfältig abzuwägen, da eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Quecksilber angenommen wird. Zahl der Zähne mit Amalgamfüllungen Umwelt-Survey Kein Zahn 1 Zahn > 2 Zähne % 10% 53% % 3% 5% Erfolge 0,8 Quecksilber im Urin [µg/l] der Bevölkerung in Deutschland Quecksilber [µg/l] 0,6 0,4 0,2 Erwachsene Kinder 0,0 < 0,1 1985/ / / / /06 Quelle: Umwelt-Surveys; angegeben sind die geometrischen Mittelwerte mit 95%-Konfidenzintervallen 11

12 Erfolge Anteile der Messwerte > HBM-Werte für Hg in Urin/Blut 1990/ /06 0% 1,5% 0,3% Urin 1990/92 0,3% 0,2% 2003/06 0% Blut 0 0,5 1,0 1,5 2,0 % > HBM I und < HBM II Wert > HBM- II Wert Erfolge PCP-Verbotsverordnung (1989) 250,00 PCP [µg/l] in Blutplasma - Einzelwerte 200,00 150,00 100,00 50, HBM-II HBM-I 0, Quelle: Umweltprobenbank Fehlerbalken: 95% CI 12

13 Erfolge Perfluorierte Verbindungen (PFC) Phase-out der Produktion von PFOS und Vorläufersubstanzen 2005 freiwillige Selbstverpflichtungen der Industrie zur Minderung der Emissionen von PFOA Juni 2008 EU-Verbot der Verwendung und Inverkehrbringen von PFOS ng/ml PFOS und PFOA im Blutplasma PFOS PFOA Jahr der Probenahme Die Messungen der UPB zeigen, dass die PFOS-Konzentrationen seit ca um mehr als 60% gesunken sind, PFOA-Konzentrationen blieben unverändert. Erfolge Zeitliche Entwicklung der Belastung mit Phthalaten Urin-Proben von Studenten Primäre und/oder sekundäre Metaboliten von DnBP: di-n-butyl phthalat) DEHP: di(2-ethylhexyl)phthalat DiBP: di-iso-butyl phthalat BzBP: butylbenzyl phthalat median concentration [µg/l] DiNP: di-iso-nonyl phthalat 1 10 DnBP DEHP DiBP BzBP DiNP year DnBP: Überschreitung des TDI der EFSA bei 14% der Studierenden Wittasek et al (2007): Int J Hyg Environ Health May;210(3-4): Epub 2007 Mar 30 13

14 Herausforderungen Vielzahl der Chemikalien / Nachweis Bewertung Ursachenforschung / Vermeidung Herausforderung Vielzahl der Chemikalien ca. 300 von rund zur Zeit industriell hergestellten Chemikalien können bisher mit HBM gemessen werden Fotos: Chemikalien im Laboratorium Nachweis nicht für jede Chemikalie ist das HBM angezeigt 14

15 Herausforderung Vielzahl Chemikalien 120 Substanzen a) mit besonderer Gesundheitsrelevanz b) denen die Bevölkerung vermehrt ausgesetzt ist 13 Substanzgruppen Phthalate, Flammschutzmittel, PFC / FC; Stoffe aus dem Kosmetikberiech, moschusartige Duftstoffe, allergene Substanzen, Benzothiazole, SVHC- Kandidaten nach REACH (Art. 57), aromatische Amine, Metall, Nanomaterialein, Stoffe aus dem Lebensmittelbereich, sonstige Stoffe Deutschlands nächsten HBM-Substanzen Herausforderung Vielzahl Chemikalien Methodenentwicklung Substanzgruppe 1: Phthalate und Substitution Substanzgruppe 2: Flammschutzmittel Substanzgruppe 4: Kosmetikinhaltsstoffe Substanzgruppe 6: allergene Substanzen Substanzgruppe 7: Benzothialzol Substanzgruppe 13: andere DPHP DINCH HBCD 3-(4-Methylbenzyliden)- campher (4-MBC) Methylendiphenyldiisocyanate (MDI) Mercaptobenzothiazol (MBT) 4-Nonylphenole tert-octylphenole Zusätzliche Substanzen: VCI-Vorschlag Pyrrolidones NMP, NEP 15

16 Herausforderung Bewertung Herausforderung - Bewertung Referenzwerte - Definition rein statistisch abgeleitete Werte 95%-Konfidenzintervall des 95. Populationsperzentils Beispiel: 4,20-4,72 µg/l = Referenzwert: 4,5 µg Ni / l Urin ( 3-14 J.) dienen der Beschreibung der Grundbelastung der Referenzpopulation zu einem bestimmten Zeitpunkt ermöglichen keine gesundheitliche Bewertung 16

17 Herausforderungen - Bewertung HBM-Werte - Definition Gesundheitliche Beeinträchtigung möglich Handlungsbedarf umweltmedizinische Betreuung akuter Handlungsbedarf zur Reduktion der Belastung HBM-II-Wert nicht ausreichend sicher ausgeschlossen HBM-I-Wert nach derzeitiger Bewertung unbedenklich Kontrolle der Werte (Analytik, zeitlicher Verlauf) Suche nach spezifischen Belastungsquellen Verminderung der Belastung unter vertretbarem Aufwand kein Handlungsbedarf Herausforderung - Bewertung Gesundheitsbezogene Beurteilungswerte für Blei im Blut (µg/l) Zeit Frauen im gebärfähigen Alter (und Kinder) Männer und Frauen > 45 J. Arbeitsmedizin keine Wirkschwelle BAT- Wert 1996/ BAT-Wert für Blei ausgesetzt kanzerogen 400 im Tierversuch BAT- Wert senken / aussetzen Umweltmedizin WaBoLu- Kat. II HBM- I-Wert HBM-Werte 17

18 Herausforderung - Bewertung Einzelstoffbewertung bei Phthalaten sinnvoll? 15% Anteil TDI- Überschreiter (%) 10% 11,7% 9,1% 5% 1,4% 0% DEHP DnBP DiBP Überschreitung der tolerierbaren tägl. Aufnahme (TDI): TDI: DEHP (Diethylhexylphthalat) 50 µg/(kg KG d) DnBP (Di-n-butylphthalat) 10 µg/(kg KG d) Datenquelle: Kinder-Umwelt-Survey DiBP (Di-i-butylphthalat) 10 µg/(kg KG d) Herausforderung - Bewertung GM [µg/l] Phthalatmetabolite - Altersgruppen * ** Alter 3-5 J. 6-8 J J J J MnBP MiBP MBzP 5OH/5oxo- MEHP OH/oxo/cx- MiNP * p<0.05 ** p<0.01 Quellen: Umweltprobenbank und Kinder-Umwelt-Survey 18

19 Herausforderung Ursachenforschung HBM: Erfassung der Gesamtbelastung des menschlichen Organismus aus unterschiedlichen Quellen (Nahrung, Trinkwasser, Luft, Boden, Bedarfsgegenstände u.v.a.m.) Fotos: Belastungsquellen: Essen, Luft, usw. HBM: Kein Rückschluss auf Belastungsquelle Zusatzinformationen sind notwendig Herausforderung Ursachenforschung Integral über alle Aufnahmepfade: inhalativ oral perkutan Fotos zu den drei Aufnahmepfaden Keine Differenzierung der über die verschiedenen Pfade aufgenommenen Stoffe Zusatzinformationen sind notwendig 19

20 Herausforderung Ursachenforschung / Vermeidung Σ PCB (GM in µg/l, 7 bis 14 Jahre) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Σ PCB im Blut von Kindern - Stillstatus gestillt nicht gestillt p < 0, J J J J. Verbote 1978: in offenen Systemen 1989: vollständig Jahrgänge 1989 bis 1999 Quelle: Kinder-Umwelt-Survey Herausforderung - Vermeidung Σ PCB-Summe im Blut von Kindern - Stilldauer und Sozialstatus >6 Monate 0-3 Monate niedrig mittel hoch niedrig mittel hoch 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Quelle: Kinder-Umwelt-Survey (GM in µg/l, 7 bis 14 Jahre) 20

21 Human Biomonitortong trägt bei Beurteilung der Exposition exposure assessement Beurteilung des Risikos risk assessement Risiko-Management risk management Politischer-Ebene Betroffenen-Ebene Individual-Ebene Foto: BMU / Bernd Müller Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Foto: Christine Schulz christine.schulz-ch@uba.de 21