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Sep 06, 2023

Evaluación probabilística del riesgo para la salud humana de 1,3

Informes científicos volumen 12,

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 22103 (2022) Citar este artículo

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Los productos químicos que contienen compuestos orgánicos volátiles (COV) se usan comúnmente en la producción de alfombras a máquina. El 1,3-butadieno y el estireno son los principales componentes de la cola de carpintero que se utiliza en las fábricas de alfombras. La exposición a estos productos químicos puede provocar una serie de efectos adversos para la salud. Este es el primer estudio de la evaluación del riesgo para la salud humana debido a la exposición por inhalación a 1,3-butadieno (BD) y estireno (ST) realizado entre los trabajadores de las fábricas de alfombras en la ciudad de Kashan, Irán. La importancia del estudio estuvo relacionada con el hecho de la gran popularidad de la producción de alfombras en los países del sur de Asia. La exposición por inhalación a BD y ST se midió con base en los métodos 1024 y 1501 del Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH), respectivamente. El riesgo cancerígeno (CR) y el riesgo no cancerígeno descritos como valores de cociente de peligro (HQ) se calcularon según el método de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA). Los análisis de sensibilidad e incertidumbre se realizaron mediante la técnica de simulación Monte Carlo (MCS). La concentración promedio medida de BD y ST durante los turnos de trabajo de los empleados fue de 0,039 mg m−3 (0,017 ppm) y 12,108 mg m−3 (2,84 ppm), respectivamente. El valor medio ± DE del riesgo cancerígeno estimado en la exposición por inhalación a BD y ST fue igual a 5,13 × 10–3 ± 3,85 × 10–4 y 1,44 × 10–3 ± 2,36 × 10–4, respectivamente, excediendo el nivel de riesgo aceptable de 10–6 definido por la USEPA. Los valores promedio de riesgo no carcinogénico (HQ) de BD y ST fueron iguales a 8.50 × 100 y 5.13 × 100, respectivamente, excediendo el nivel de riesgo aceptable de 1. Como los resultados de nuestros estudios excedieron los valores de riesgo tanto cancerígenos como no carcinogénicos, indica que los efectos adversos para la salud debido a la exposición por inhalación a BD y ST para los trabajadores en la industria de alfombras mecánicas son muy probables. Para evitar efectos negativos para la salud, se deben introducir inmediatamente medidas de protección para los empleados en las fábricas y se recomienda una investigación más detallada.

El desarrollo de la industria, además de mejorar y aumentar el nivel de bienestar de la vida humana1, también ha creado numerosos problemas para las personas a nivel mundial y regional2. Hoy en día, el uso de productos químicos en la vida humana es inevitable. El uso de productos químicos en muchos aspectos de la vida y las actividades económicas ha traído importantes beneficios y ha cambiado la calidad de vida humana1. Por otro lado, estos químicos pueden ser problemáticos para la salud humana y el medio ambiente1,2. La calidad del aire en los lugares de trabajo ha sido una de las principales preocupaciones tras el crecimiento de las industrias en las últimas décadas3. La mala calidad del aire en los lugares de trabajo se ha relacionado con la presencia de varios productos químicos peligrosos, incluidos los compuestos orgánicos volátiles (COV) en el aire4. Algunos COV, como el benceno, el 1,3-butadieno y el estireno, son tóxicos y pueden provocar efectos adversos para la salud5. La irritación de los ojos, la nariz, la garganta y los pulmones, así como el daño al hígado, los riñones y el sistema nervioso central son efectos agudos de la exposición a los COV4. El asma, los síntomas respiratorios, las enfermedades cardiovasculares y diferentes tipos de cánceres ocupacionales son efectos crónicos de la exposición a los COV5. La amplia exposición humana a estos compuestos en diversas industrias en todo el mundo es un tema de gran preocupación para la salud humana6.

El 1,3-butadieno (BD) es un gas sintético e incoloro de fórmula (CH2=CH)2. El BD ha sido categorizado como carcinógeno humano por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) y también, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA) desde 2019 considera al BD como de alta prioridad para la evaluación de riesgos7. Ficha de datos de seguridad8 indican que BD es un gas extremadamente inflamable, puede causar efectos genéticos y cáncer en la exposición por inhalación, sospechosa de dañar la fertilidad o el feto. Los controles de exposición para humanos con respecto a los estándares para BD se establecieron de la siguiente manera8: ACGIH OEL TWA 2 ppm, OSHA PEL TWA 1 ppm, OSHA PEL STEL 5 ppm, NIOSH ILDH 2000 ppm; donde ACGIH es Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales, OSHA es Administración de Salud y Seguridad Ocupacional, NIOSH es Instituto Nacional para la Salud y Seguridad Ocupacional, OEL significa límite de exposición ocupacional, PEL significa límite de exposición permisible, TWA significa promedio ponderado en el tiempo, STEL significa a corto plazo límite de exposición, ILDH significa peligro inmediato para la vida o la salud. Con base en los resultados de un estudio de cohorte, se encontraron asociaciones entre la exposición por inhalación a BD y la leucemia y el cáncer de vejiga7. Las enfermedades del sistema cardiovascular se describieron como los efectos crónicos de la exposición a BD9. Se sospecha que algunos metabolitos de BD, como monoepóxido, diepóxido y epoxidiol, causan daño en el ADN. El diepoxibutano (DEB), que es el metabolito más importante de BD, causa efectos adversos en el ADN al generar especies reactivas de oxígeno (ROS) y 8-hidroxidesoxiguanosina (8-OHdG). Irritación de los ojos, las fosas nasales y el sistema respiratorio, así como fatiga, con grandes efectos sobre la presión arterial, la frecuencia cardíaca y daños en el sistema nervioso central, se han informado como efectos a corto plazo de BD6,9.

El estireno es un químico con la fórmula de C8H8. ST es un hidrocarburo aromático derivado del benceno y tiene un olor dulce. La hoja de datos de seguridad10 indica que ST es un líquido y vapor inflamables, causa irritación de la piel e irritación grave de los ojos, es nocivo si se inhala, puede causar irritación respiratoria y somnolencia o mareos, se sospecha que daña al feto, se sospecha que causa cáncer. Los órganos diana definidos debido a la exposición a BD son el sistema respiratorio, los oídos y el sistema nervioso central11. Los controles de exposición para humanos con respecto a los estándares para ST fueron los siguientes10: ACGIH TLV TWA 10 ppm, ACGIH TLV STEL 20 ppm, OSHA PEL TWA 50 ppm, OSHA PEL STEL 100 ppm, NIOSH ILDH 700 ppm; donde ACGIH es Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales, OSHA es Administración de Salud y Seguridad Ocupacional, NIOSH es Instituto Nacional para la Salud y Seguridad Ocupacional, OEL significa límite de exposición ocupacional, PEL significa límite de exposición permisible, TWA significa promedio ponderado en el tiempo, STEL significa a corto plazo límite de exposición, ILDH significa peligro inmediato para la vida o la salud. La exposición ocupacional a ST afecta negativamente la salud humana, incluyendo efectos sobre el sistema nervioso periférico y central (con síntomas de somnolencia, dolor de cabeza y desequilibrio), sistema respiratorio y daño hepático12. Con base en la evaluación, la absorción de ST es inmediata por contacto con la piel ya través del pulmón, principalmente diseminada en el tejido adiposo y extensamente metabolizada en el cuerpo12. Los resultados de Ruder et al. realizados en la industria de inyección de plástico han presentado un aumento en la ocurrencia de leucemia y linfoma debido a la exposición de los trabajadores a ST13. El estireno ha sido designado como Grupo 2A (probablemente cancerígeno para los humanos) por la IARC en 201914 y también, el Programa Nacional de Toxicología de EE. UU. (US NTP) consideró al ST como una sustancia cancerígena15.

A pesar de sus propiedades tóxicas, ambos productos químicos se utilizan principalmente como monómeros para producir varios tipos de polímeros y copolímeros como el copolímero de estireno-butadieno y como producto químico intermedio en la fabricación de algunos productos químicos industriales16. El volumen del mercado global de BD es de más de 12 millones de toneladas por año17. Los trabajadores de la fabricación de alfombras están expuestos a BD y ST18,19.

En cuanto a la seguridad de los trabajadores, la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional de EE. UU. (OSHA) limita la exposición a BD a no más de 1 ppm (2,21 mg m-3) durante ocho horas o 5 ppm (11 mg m-3) durante 15 min20. La OSHA de EE. UU. determinó que el nivel de exposición permisible (PEL) para ST es de 100 ppm y la Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH), el valor límite de umbral (TLV) es de 20 ppm21. La principal vía de exposición para BD y ST es la inhalación debido a las propiedades volátiles de estos químicos. Uno de los métodos más fiables para medir la exposición es la medición directa de la concentración del contaminante en la zona respiratoria de una persona9. La evaluación de riesgos se describe como la determinación de los posibles efectos desfavorables para la salud de los peligros ambientales22, así como una herramienta para determinar los riesgos de peligros en el lugar de trabajo al considerar las medidas de control existentes y decidir si se aceptan o no23.

Varias agencias, como la USEPA5, desarrollaron estimaciones cuantitativas del riesgo carcinogénico y el riesgo no carcinogénico de la exposición por inhalación a COV. El método cuantitativo propuesto por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA) es un método importante y común en el campo de la evaluación de riesgos químicos6. En este método, para determinar el nivel de riesgo cancerígeno de la exposición a compuestos químicos, se utiliza el índice de riesgo cancerígeno (RC)6. Muchas organizaciones internacionales, incluida la Organización Mundial de la Salud (OMS)6 y la USEPA23, consideran el uso de métodos cuantitativos de evaluación de riesgos como base para la legislación sobre compuestos químicos24.

Numerosos estudios han investigado el riesgo para la salud de la exposición a compuestos químicos nocivos en diversas industrias, como la petroquímica6 y la refinería de petróleo en Irán25, el cuero, los muebles de madera, la imprenta, el teñido, la fabricación de prendas de vestir en China24 y entre los trabajadores de hospitales en Malasia26 (Tabla 1). Wani y Jaiswal (2012) informaron que el tejido de alfombras en Cachemira, India, estaba relacionado con varios riesgos para la salud, no solo con varios compuestos químicos sino también con el polvo para el 44% de los trabajadores de la fábrica de alfombras sus familias trabajaban en la misma ocupación28. Debido a las condiciones de trabajo nocivas en la India, Wani et al. 2015 señaló la necesidad de introducir algunas disposiciones para proteger la salud de los trabajadores, como máscaras, tapones para los oídos, instalaciones de primeros auxilios y equipo de protección personal adecuado29. La búsqueda de literatura reveló que se realizaron más investigaciones sobre los productos de alfombras listas y su impacto en los clientes debido a los pisos alfombrados en sus oficinas, escuelas, casas, etc.30.

Además, otra investigación indicó que la remoción de estos contaminantes del medio ambiente requería tecnologías sofisticadas, como la biofiltración34,35, debido a que los contaminantes del aire no ocurren solos y el método de remoción tiene que ser suficiente para una variedad de químicos al mismo tiempo36 . Por lo tanto, con base en la revisión de la literatura, afirmamos que no se realizó ningún estudio antes para evaluar el riesgo para la salud de BD y ST en las fábricas de alfombras.

Como todas las sustancias químicas presentes en el aire son potencialmente peligrosas para el medio ambiente, se ejerce presión para controlar sus emisiones37. Esto se vuelve particularmente importante durante la exposición laboral, cuando las concentraciones de sustancias químicas y el tiempo de exposición pueden ser mucho mayores. En algunos países, estos niveles permitidos o recomendados de COV en la industria pueden no estar vigentes para proteger a los empleados y algunos países pueden no tener leyes laborales restrictivas que protejan a los empleados en absoluto33. Debido a lo anterior, en nuestros estudios realizamos una Evaluación de riesgos para la salud humana (HHRA) basada en la metodología de la exposición por inhalación de la USEPA para evaluar el nivel general de riesgo y reconocer si se necesitarán acciones adicionales con respecto a la seguridad de la salud de la subpoblación investigada. de trabajadores en la industria de alfombras de máquinas. La novedad de nuestra investigación fue realizar el HHRA basado en las concentraciones medidas de contaminantes en el aire interior de los lugares de trabajo en las fábricas de la industria de alfombras. Como la industria de las alfombras es muy popular en los países del sur de Asia, como Irán, fue importante realizar esta investigación preliminar, especialmente porque, según nuestro conocimiento, dicha investigación no se había realizado antes. Además, el proceso tradicional de producción de alfombras no se lleva a cabo en los talleres de las fábricas con medidas modernas de protección de los trabajadores, sino más a menudo en casas familiares en India, China, Turquía, Irán y Pakistán, con participación de mujeres y niños38. En nuestra investigación hemos utilizado el método USEPA para el cálculo del riesgo a la salud ya que puede ser utilizado para diversos escenarios de exposición, no solo ocupacional como es el caso de las agencias de seguridad ocupacional. En la HHRA desarrollada por la USEPA se utiliza el principio conservador de evaluación de riesgos. Significa que se solicitan los más mínimos efectos adversos para la salud. La evaluación del riesgo ocupacional asume dosis altas y una exposición intensiva para los trabajadores. En la industria de producción de alfombras estas condiciones no siempre tienen por qué ser así. Los trabajadores de la producción de alfombras en el sur de Asia a menudo no son empleados típicos, ya que familias enteras pueden producirlas en edificios ordinarios y sin medidas de protección personal. Tales condiciones se parecen más a la exposición ambiental, que en el método de la USEPA, después de ajustar el escenario de exposición, también se usa para determinar el riesgo ocupacional. subpoblaciones susceptibles, como mujeres (embarazadas), niños y clientes en el futuro.

Por lo tanto, el objetivo de nuestros estudios fue la evaluación del riesgo cancerígeno y no cancerígeno para los trabajadores de la industria de alfombras mecánicas en Irán debido a la exposición por inhalación de 1,3-butadieno y estireno utilizando la metodología de la USEPA. Los objetivos detallados fueron los siguientes: (1) determinar las concentraciones de BD y ST en estaciones de trabajo en fábricas de la industria de alfombras mecánicas; (2) investigar los niveles de exposición, los riesgos para la salud y la incertidumbre relacionada debido a la presencia de BD y ST, y (3) determinar los principales factores de exposición que afectan el valor del riesgo. Los hallazgos del presente estudio proporcionarán datos de referencia y el respaldo científico necesario para la gestión de la contaminación ambiental en las fábricas de producción de alfombras mecánicas.

Este estudio se realizó en la ciudad de Kashan, Irán, en 2022 para evaluar el riesgo para la salud relacionado con la exposición por inhalación a BD y ST presentes en el aire en la estación de trabajo de las fábricas de alfombras mecánicas. Con base en nuestro estudio previo33, la descripción del proceso tecnológico y el conocimiento de los expertos, se indicó que la exposición a BD y ST ocurrió en los talleres de acabado de las fábricas de alfombras. Un total de 75 empleados que trabajan en talleres de acabado de fábricas de alfombras fueron incluidos en las encuestas de cuestionarios. La investigación se realizó de conformidad con los principios éticos de la Declaración de Helsinki y fueron aprobados por el Comité de Ética de Investigación de la Universidad de Ciencias Médicas de Kashan, Irán (No 180IR.KAUMS.NUHEPM.REC.1401.004) y se obtuvo el consentimiento informado de todos sujetos y/o su(s) tutor(es) legal(es). Se realizaron entrevistas cara a cara con los empleados para recopilar datos sobre demografía, enfermedades pasadas e historial ocupacional.

Las alfombras tejidas a máquina tejidas por telar de alfombras, en su forma cruda, no son adecuadas para el suministro al mercado y la entrega al cliente. La presencia de hilos de pelo muerto flotando detrás de algunas alfombras, la debilidad de las raíces del hilo de pelo y la posibilidad de que se salgan de la alfombra, la irregularidad de la superficie de la alfombra, la fealdad de los lados y las lonas de la alfombra tejida, entre los defectos más importantes que se puede observar en alfombras crudas (sin terminar). Para eliminar cualquiera de los defectos descritos anteriormente, se debe proporcionar un proceso de acabado que consta de varias etapas durante la producción de la alfombra de la máquina. Como se utilizan productos químicos que contienen VOC en cada etapa del proceso de acabado de alfombras de la máquina, los vapores de BD y ST afectan a los trabajadores cuando el pegamento que contiene copolímero de estireno-butadieno se vierte y descarga en la caldera de inyección de pegamento y cuando, debido al calor, los vapores de la bandeja de pegamento de la parte de apresto, las alfombras pegadas y de la secadora se liberan a las estaciones de trabajo de los empleados19.

Se recolectaron muestras de aire de BD y ST de la zona de respiración del trabajador en dos fábricas ubicadas en la ciudad de Kashan, Irán. Las concentraciones de BD y ST se determinaron en invierno y durante turnos laborales de ocho horas (8:00 a 16:00) con base en los métodos optimizados NIOSH 10246 y 150131. En total, se recolectaron 247 muestras de aire interior (3 muestras para cada trabajador y 22 espacios en blanco) durante diferentes momentos del turno (principio, medio y final) y estos resultados se promediaron para cálculos adicionales en el estudio. Las muestras fueron bombeadas con carbón de coco activado (delantero (400 mg) y trasero (200 mg) para BD y delantero (100 mg) y trasero (50 mg) para ST) fabricado por la empresa SKC que estaba conectado al collar del trabajador (aproximadamente en la zona de respiración) utilizando una bomba al caudal recomendado de 0,2 L min−1. Se utilizó una bomba de muestreo personal del modelo AirChek TOUCH (5–5000 mL min−1, SKC, Inc.). El tiempo de muestreo se ajustó de 70 a 120 min en base a la prueba previa que se había llevado a cabo para controlar el volumen de penetración. En el siguiente paso, para evitar la pérdida de muestras durante la transferencia al laboratorio, ambos lados de los tubos adsorbentes se sellaron con tapas de plástico y se colocaron en una caja fría.

Las muestras recolectadas de BD y ST se trasladaron a viales de extracción. La desorción se llevó a cabo utilizando 4 ml de cloruro de metileno (99,95 %) (Merck Inc., Alemania) y CS2 para BD y ST, respectivamente. Las muestras de BD y ST se sometieron a ondas ultrasónicas durante 30 min para completar la extracción. Se midió un microlitro (1 μl) de la muestra extraída mediante GC-MS (cromatógrafo de gases 7890 y espectrómetro de masas 5975, Agilent Technologies, CA, EE. UU.). Se aplicó helio como gas portador, a un caudal de 1 mL min−1.

En el presente estudio, los límites de exposición ocupacional permisibles para los vapores de BD y ST se calcularon en 1 ppm (2,21 mg m-3) y 100 ppm (425 mg m-3), respectivamente, según los valores informados por US OSHA. Dado que la cantidad de TLV-TWA proporcionada supone 8 h de trabajo por día y 5 días de trabajo por semana. En los casos en que la jornada laboral excedía las 40 h semanales, la cantidad de TLV-TWA se modificó utilizando el modelo de corrección de Brief & Scala39, cuyo modelo se utiliza para ajustar los horarios de trabajo no habituales y considera jornadas laborales más largas y un período de recuperación más corto.

En el presente estudio se utilizó el método de evaluación cuantitativa del riesgo propuesto por la USEPA. En este método, para estimar el riesgo cancerígeno de la exposición a los vapores de BD y ST, se utilizó el índice de riesgo cancerígeno (CR). El valor del índice para las composiciones de BD y ST durante el presente estudio se calculó utilizando la ecuación. (1)6:

donde CDI es la ingesta diaria crónica (mg kg−1 día−1) y SF es el factor de pendiente (mg kg−1 día−1)−1. Como no había valores de riesgo de unidad de inhalación (IUR) disponibles para ST, en lugar de la concentración de exposición, utilizamos la ingesta diaria crónica (CDI) para tener una metodología de cálculo unificada, ya que para nuestros productos químicos los valores del factor de pendiente (SF) para BD y ST estaban disponibles. . SF es un rango aceptable en el que existe la posibilidad de una respuesta por unidad de exposición química a lo largo de la vida. Los valores de SF para cada compuesto cancerígeno se obtienen de las bases de datos toxicológicas. En nuestros cálculos utilizamos valores de SF iguales a 6 × 100 (mg kg−1 día−1)−1 para BD40 y 5,7 × 10–4 (mg kg−1 día−1)−1 para ST41. La ingesta diaria crónica (CDI, por sus siglas en inglés) es la dosis de un contaminante particular ingerida diariamente promediada sobre la exposición expresada en años. Los valores de CDI en el presente estudio se calcularon utilizando la ecuación. (2)22:

donde C = concentración de contaminante (mg m−3), IR = tasa de inhalación (m3 día−1), ED es la duración de la exposición (años), EF es la frecuencia de exposición (días año−1), BW es el peso corporal (kg) , AT es el tiempo promedio (días). Los parámetros de exposición y toxicológicos utilizados en el estudio se presentan en la Tabla 2.

De acuerdo con las pautas de la USEPA31, en nuestro estudio el riesgo cancerígeno aceptable se fijó en 1 × 10–6 (un riesgo de cáncer adicional en 1.000.000 de habitantes).

De acuerdo con la metodología de la USEPA para calcular la evaluación del riesgo no cancerígeno, se utiliza el cociente de peligro (HQ). El cociente de peligrosidad (HQ) es la relación entre la exposición real al contaminante y su concentración de referencia (RfC). RfC expresa la concentración de exposición por inhalación continua que no producirá efectos adversos para la salud durante toda la vida. Los valores de HQ se calcularon con base en la ecuación. (3):

donde EC es la concentración de exposición, concentración de referencia RfC. El valor objetivo de riesgo no cancerígeno se fijó en 1, lo que significa que los valores de HQ ≥ 1 indican niveles de riesgo no aceptables43.

La concentración de exposición es la exposición diaria al contaminante en la ruta de exposición por inhalación. La concentración de exposición se calculó utilizando la ecuación. 422:

donde EC es la concentración de exposición (mg m-3), ET es el tiempo de exposición (horas día-1), ED es la duración de la exposición (años), EF es la frecuencia de exposición (días año-1), AT es el tiempo promedio (ED en años × 365 días/año × 24 h/día en horas). Para los valores de los parámetros ver la Tabla 2.

Dado que la salud humana es seguida por algunas incertidumbres, ignorar estas incertidumbres puede resultar en la pérdida de información importante. Por lo tanto, se pueden tomar decisiones poco realistas e incorrectas con respecto a la protección de la salud humana. La simulación de Monte Carlo (MCS) es una teoría basada en un enfoque probabilístico y estadístico-matemático que se aplica para estudiar la incertidumbre mediante el muestreo aleatorio de cada parámetro. Esta técnica puede reducir la incertidumbre. Determinando indicadores estadísticos o identificando su función de distribución, se puede describir el grado de incertidumbre de la variable de salida. La estructura general para determinar la incertidumbre por la técnica de Monte Carlo es una combinación de simulaciones. Los cálculos se realizaron con 10.000 iteraciones, lo que finalmente arrojó resultados con un grado de confianza en el rango de 1 a 99%44. En el presente estudio se utilizó el software Crystal Ball (versión 11.1.2.4, Oracle, Inc., EE. UU.).

En el presente estudio, se probaron muestras en blanco en muestreo de campo y análisis de laboratorio para verificar los niveles de contaminación y posibles errores en las etapas de muestreo, transferencia y medición. Los resultados mostraron que la concentración de compuestos en cada muestra en blanco era inferior al 1% de los valores medidos en las muestras originales. Los valores de concentración en las muestras en blanco también se restaron de los valores encontrados en las muestras principales. Para determinar la tasa de recuperación de los analitos y determinar la precisión de las mediciones, se utilizó la prueba de la muestra de picos. Los resultados de la precisión de la medición mostraron que los porcentajes de recuperación de analitos fueron del 87 % para BD y del 89 % para ST.

Todos los sujetos tenían pleno consentimiento para participar en el presente estudio.

En nuestros estudios se llevó a cabo una evaluación del riesgo cancerígeno y no cancerígeno para la salud humana debido a la exposición individual por inhalación de los empleados de las fábricas de alfombras a BD y ST. Hasta donde sabemos, el presente estudio fue el primer intento de evaluar el riesgo para la salud cancerígeno y no cancerígeno en la exposición ocupacional a BD y ST para los empleados de la industria de las alfombras utilizando el método de la USEPA.

Los resultados de este estudio revelaron que la exposición personal media a BD y ST fue igual a 0,039 mg m-3 (0,017 ppm) y 12,108 mg m-3 (2,840 ppm), respectivamente. Las concentraciones de BD y ST determinadas en nuestros estudios fueron inferiores a los valores del Límite de Exposición Ocupacional (OEL) recomendados por el Centro de Salud Ambiental y Ocupacional de Irán (EOHCI). El límite de exposición ocupacional promedio ponderado en el tiempo [OEL-TWA] se fijó en 4,42 mg m-3 (2 ppm) para BD6 y 86 mg m-3 (20 ppm) para ST43. La temperatura de la caldera y el secador de inyección de pegamento y el porcentaje de copolímero de estireno-butadieno que ingresaba a la caldera afectaron la concentración de BD y ST. Por ejemplo, en algún proceso se suele utilizar la proporción de monómeros del 70% al 75% de butadieno frente al 20% al 25% de ST. Mientras que en otros procesos se utiliza principalmente la proporción de monómeros de 55% a 65% de butadieno versus 45% a 35% de ST. Estas diferencias podrían influir en la concentración de BD y ST emitidos desde la fuente.

Se aplicó la evaluación del riesgo cancerígeno (CR) para determinar el riesgo de cáncer debido a la exposición a BD y ST. Según la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC), BD está designado como carcinógeno humano del grupo 1 (carcinógeno para los humanos) y ST figura como carcinógeno humano del grupo 2A (probablemente carcinógeno para los humanos)43. Los valores medios ± DE del riesgo de cáncer estimado en la exposición por inhalación a BD y ST fueron 5,13 × 10–3 ± 3,85 × 10–4 (5,13 casos adicionales de cáncer por cada 1000 trabajadores expuestos) y 1,44 × 10–3 ± 2,36 × 10– 4 (1,44 casos adicionales de cáncer por cada 1.000 trabajadores expuestos), respectivamente (Cuadro 3). Según los resultados, el percentil 95 de los valores de riesgo carcinogénico obtenidos para BD y ST (1,22 × 10–2 y 5,77 × 10–3, respectivamente) superó el nivel de riesgo aceptable recomendado por la USEPA (1 × 10−6), lo que significa un riesgo cancerígeno significativo para los empleados expuestos. Las distribuciones de probabilidad del riesgo cancerígeno para los contaminantes (promedio, mediana, percentil 5 y percentil 95) se muestran en la figura 1. Los valores promedio y mediano de BD y ST fueron más altos que el nivel aceptable de USEPA de 1 × 10– 6. Los valores de riesgo cancerígeno calculados para el 5% de la población de alto riesgo para TB y TS fueron 1,22 × 10–2 y 5,77 × 10–3, respectivamente. Incluso para BD, el 5% de la población de bajo riesgo, los valores de riesgo cancerígeno fueron de 1,66 × 10–3 (1,66 casos adicionales de cáncer por cada 1000 personas expuestas). Estos hallazgos revelaron que la exposición ocupacional a través de la inhalación de BD y ST presentaba riesgos potenciales de cáncer para los trabajadores de los talleres de acabado en las fábricas de alfombras.

El riesgo cancerígeno para (A) 1,3-butadieno (BD), (B) Estireno (ST).

Sadeghi-Yarandi et al. realizó un estudio de evaluación de riesgos para la salud de la exposición por inhalación de 1,3-butadieno en una planta petroquímica. Sus resultados mostraron que el riesgo carcinogénico debido al 1,3-butadieno en todas las unidades investigadas fue superior al nivel aceptable6. El riesgo para la salud de la exposición a ST en la zona respiratoria de los trabajadores de una industria electrónica evaluado por Mohammadyan et al.45 reveló un valor promedio de RC igual a 1,4 × 10−3, que fue superior al nivel de riesgo carcinogénico aceptable. Asimismo, se reportaron valores de riesgo carcinogénico en la exposición por inhalación de ST superiores al nivel aceptable en las demás industrias: motor y motocicleta, servicios de reparación, construcción de barcos y embarcaciones, fabricación de productos químicos básicos y plásticos15, industria petroquímica43 y medio ambiente urbano46.

El riesgo no cancerígeno en la exposición por inhalación a BD y ST se calculó y presentó como valores de cociente de riesgo (HQ) en la Tabla 4. Nuestra investigación reveló que todos los valores de riesgo no cancerígenos calculados para BD y ST fueron superiores al nivel de riesgo aceptable de 1 , excepto concentración mínima de ST. Las distribuciones de probabilidad del riesgo no cancerígeno para los contaminantes (promedio, mediana, percentil 5 y percentil 95) se presentan en la figura 2. Los valores de riesgo promedio y mediano para BD y ST fueron más altos que el riesgo no cancerígeno aceptable. valor (HQ = 1). Los valores de riesgo no cancerígeno calculados para el 5% de la población de alto riesgo para TB y TS fueron de 2,15 × 101 y 2,01 × 101, respectivamente.

El riesgo no cancerígeno para (A) 1,3-butadieno (BD), (B) Estireno (ST).

Mohammadyan et al., en la evaluación de riesgos de la exposición a ST en una industria electrónica en Irán45, revelaron que los valores de riesgo no cancerígenos para ST eran más altos que el nivel aceptable de 1 en todas las unidades industriales45, lo cual es consistente con los resultados del presente estudio. . La investigación de Yimrungruang et al.47 sobre la evaluación del riesgo para la salud de los trabajadores de las estaciones de servicio de gas a la exposición a los COV indicó que la concentración media de ST era igual a 2,4 × 10–3 mg m−3 y el valor de riesgo no cancerígeno calculado era < 147, que es diferente a este estudio. Dado que existe una relación directa entre el valor de riesgo no cancerígeno de una sustancia química en particular y su concentración, podría ser el factor más importante de las variaciones de cálculo en estos estudios. Por ejemplo, la exposición media por inhalación de ST en el estudio actual fue de 12,108 mg m−3, que es mucho más alta que en el estudio de Yimrungruang et al. estudios que se informó que era de 2,4 × 10–3 mg m−347. Esto ha dado como resultado que en el presente estudio los valores medios de riesgo no cancerígeno fueran muchas veces más altos que en el estudio de Yimrungruang et al. estudiar47.

Sadeghi-Yarandi et al. reportaron un alto valor de HQ para la exposición a BD en una planta petroquímica6. Además, los estudios sobre la exposición industrial a BD y ST en microambientes como viviendas residenciales, oficinas, vehículos9, motores y motocicletas, servicios de reparación, construcción de barcos y botes, fabricación de productos químicos y plásticos básicos15 e industria petroquímica43, informaron sobre el riesgo existente, por lo tanto, parece necesaria la aplicación de métodos de control de ingeniería para disminuir la exposición ocupacional a BD y ST.

Se aplicó el análisis de sensibilidad por el software Crystal Ball para identificar los factores que más inciden en los valores de riesgo calculados.

Se reveló que el parámetro que más influye en los valores de riesgo carcinogénico en la vía de exposición por inhalación es la concentración de contaminantes. La concentración de contaminantes afectó los valores de riesgo calculados en un 54,9% para BD y en un 81,2% para ST (Fig. 3). El segundo factor importante resultó ser la frecuencia de exposición con valores de 8% para BD y 3,4% para ST. El tercer factor importante fue la duración de la exposición con valores de 5% para BD y 2,8% para ST. Se reveló que el peso corporal tiene un impacto negativo en el cálculo de los valores de riesgo cancerígeno. En el caso de los valores de riesgo no cancerígeno en la exposición por inhalación de BD y ST, las variables más significativas fueron: la concentración del contaminante (92,2% para BD y 74,4% para ST), tiempo de exposición (6,2% para BD y 16,5% para ST), duración de la exposición (1,5% para BD y 5,5% para ST) y frecuencia de exposición (0,2% para BD y 3,6% para ST) (fig. 4).

Análisis de sensibilidad del riesgo de cáncer (CR) para (A) 1,3-butadieno, (B) estireno.

Análisis de sensibilidad del riesgo no canceroso (HQ) para (A) 1,3-butadieno, (B) estireno.

Sobre la base de los resultados obtenidos, cabe destacar que las concentraciones de BD y ST deben controlarse en los lugares de trabajo, ya que son los principales factores que influyen en el riesgo potencial. Además, la exposición por inhalación a BD y ST debe controlarse mediante medidas de control de ingeniería, así como también debe reducirse el tiempo de exposición de los trabajadores mediante controles de gestión. Además, se sugiere para futuras investigaciones el biomonitoreo de los metabolitos de estos contaminantes en los fluidos biológicos.

Como la incertidumbre es un componente inherente de la evaluación cuantitativa del riesgo en nuestros estudios, consideramos sus tres componentes. En cuanto a la parte ambiental, la incertidumbre estuvo relacionada con las mediciones realizadas. El primer aspecto fue el número de muestras recolectadas de la zona de respiración del trabajador en la industria de producción de alfombras para establecer el rango de concentraciones de BD y ST por inhalación. En segundo lugar, las muestras se tomaron solo durante la temporada de invierno, por lo que no se sabe en esta etapa de la investigación si estas concentraciones fueron solo estacionales o podrían ser representativas para todo el año. Con respecto a la parte de la población, encuestamos a 75 empleados varones que trabajan en talleres de acabado y, en base a estos resultados, se obtuvieron datos de población para los cálculos de HHRA, como masa corporal y tasas de exposición: duración, frecuencia y tiempo. En cuanto a la parte toxicológica, para los cálculos de riesgo no cancerígeno en nuestra investigación utilizamos las vías de exposición por inhalación expresadas por el parámetro de concentración de exposición (EC) ya que los valores de RfC estaban disponibles en las bases de datos toxicológicas tanto para SD como para ST. En el caso del riesgo carcinogénico, utilizamos el parámetro de ingesta diaria crónica (CDI), en lugar de EC, porque para el riesgo de unidad de inhalación (IUR) necesario en cálculos posteriores, faltaban valores para ST. En el análisis de riesgo carcinogénico, dado que los valores del factor de pendiente (SF) estaban disponibles tanto para BD como para ST (el valor IUR estaba disponible solo para BD), utilizamos la vía de exposición expresada mediante el cálculo de CDI para tener consistencia entre BD y ST en los cálculos de riesgo carcinogénico. Sin embargo, hemos utilizado el valor de SF más bajo disponible para ST obtenido de la literatura científica41 de acuerdo con el principio conservador de evaluación de riesgos. El valor de SF para ST utilizado en nuestros estudios no apareció en las bases de datos toxicológicas como resultado de la falta de acuerdo sobre el valor de SF y/o IUR confirmado para ST. De acuerdo con el principio de evaluación de riesgo conservador utilizado, nuestros resultados de riesgo podrían estar sobreestimados ya que eran propensos a propósitos de protección de la salud humana. La investigación futura ampliada y más detallada permitiría un cálculo de riesgo más confiable basado en un mayor número de participantes, diferente sexo y edad de los participantes, mayor frecuencia y mayor tiempo de medición de contaminantes del aire en los estudios futuros.

Como se subrayó anteriormente, hasta donde sabemos, este fue el primer estudio de evaluación de riesgos para la salud durante el proceso de producción de alfombras. Por lo tanto, la comparación de nuestros resultados con otras investigaciones es bastante limitada. Según los resultados de un estudio de Yarandi et al.6, el riesgo cancerogénico (CR) medio de BD entre los trabajadores de plantas petroquímicas fue de 2,71 × 10–3, lo que superó el valor de riesgo aceptable (10–6) recomendado por la USEPA43. El valor de riesgo carcinogénico promedio de ST para los trabajadores de la industria electrónica en Irán fue igual a 1,4 × 10–3 por encima del nivel aceptable de la USEPA45. Los resultados de los estudios de Ahmadi-Moshiran et al.43 en Irán indicaron que los valores de riesgo cancerígeno (CR) para BD y ST en una industria petroquímica también fueron superiores al nivel aceptable de 10–6, así como los valores medios de HQ de riesgo no carcinogénico para BD y ST fueron 4.04 y 0.19, respectivamente excediendo el nivel de riesgo aceptable de 1. En el estudio de Hahm al.15, los valores de riesgo no carcinogénico (HQ) para ST en vehículos de motor, mantenimiento de motocicletas, reparación los servicios, la construcción de barcos y embarcaciones, las industrias de fabricación de productos químicos básicos y plásticos estaban por encima del nivel de riesgo aceptable de 1 recomendado por la USEPA.

En cuanto a los datos toxicológicos en el caso de BD, tanto los valores de RfC como los de SF estaban disponibles en la base de datos del Sistema Integrado de Información de Riesgos (IRIS)40. En el caso de ST, solo se confirmó el valor de RfC en las bases de datos toxicológicas. En el caso del valor de SF para ST se utilizó el valor disponible en otras investigaciones41, teniendo en cuenta que hasta el momento no existe un valor consensuado. Bantón et al. 201948 informó que el valor RfC para ST para la población general basado en la ototoxicidad se estimó en 6 ppm (alrededor de 25 mg m3). Sin embargo, dado que este valor de RfC propuesto no se ajustó en función del tiempo del límite de exposición ocupacional del trabajador de 20 ppm, se debe considerar que pueden ocurrir otros puntos finales con una duración de exposición más baja si se basan en los datos del trabajador48. Los valores toxicológicos extrapolados a partir de criterios de valoración no ototóxicos de estudios en animales pueden identificar valores para la salud inferiores a los estimados para la ototoxicidad ocupacional cuando se requieren ajustes de la duración de la dosis, especialmente cuando se requiere la aplicación de los AF apropiados48. Además, teniendo en cuenta que con respecto a la evaluación del riesgo cancerogénico de ST, los investigadores se inclinan por el enfoque del Margen de Exposición (MOE) en lugar del modelo de dosis-respuesta48, en este estudio usamos el valor SF existente para ST para tener consistencia con el metodología de cálculo de riesgo aplicada. Tenemos este punto en mente y en futuras investigaciones se planea aplicar otros modelos de evaluación de riesgos utilizando Margen de Exposición (MOE), Punto de Partida (POD) o Modo de Acción (MOA), dependiendo de las tendencias en el nuevo métodos de evaluación del riesgo de generación49. Dado que el objetivo de la HHRA es indicar la exposición más baja a la que podría ocurrir el riesgo de efectos adversos para la salud de acuerdo con el principio conservador de evaluación de riesgos, en nuestros cálculos hemos utilizado el valor de SF más bajo disponible de la investigación para tener una idea de los valores de riesgo. especialmente porque esta investigación no se realizó antes. Banton et al.48 también informaron que en la industria de compuestos poliméricos reforzados con fibra, los valores de HQ para los trabajadores en procesos de molde abierto sin ningún tipo de protección respiratoria excedieron el nivel de riesgo aceptable de 1. Los valores de riesgo no cancerígenos se redujeron < 1 cuando se utilizaron las vías respiratorias adecuadas. Se utilizaron medidas de protección en los procesos de moldeo abierto, lo que indica que la protección respiratoria debe ser requerida por la medida de gestión de riesgos para exposiciones laborales altas48.

Nuestra investigación reveló la necesidad de la continuación de este estudio. Investigamos solo algunos de los COV, a saber, BD y ST. Sin embargo, en nuestra investigación solo se investigó a los hombres, mientras que no se investigó a las mujeres e incluso a los niños, que a menudo trabajan en este tipo de industrias en los países asiáticos. Con respecto a la naturaleza química de las sustancias utilizadas en la industria de las alfombras, también los clientes parecen verse afectados por los vapores que pueden liberar los nuevos productos de alfombras50. La investigación reciente indica la necesidad de una investigación intensiva en el contexto de la seguridad de la salud del consumidor, ya que se supone que las alfombras son una fuente de exposición de muchos compuestos, como contaminantes emergentes, sustancias perfluoroalquiladas (PFAS), compuestos orgánicos volátiles (COV) y compuestos orgánicos semivolátiles. (SVOC), especialmente que los mecanismos como la abrasión, la difusión, la división en partículas en el aire y el polvo sedimentado no se conocen bien51. La investigación de biomonitoreo en la población expuesta sería una parte importante de las investigaciones futuras52.

Nuestra investigación fueron los primeros estudios sobre la exposición ocupacional por inhalación a 1,3-butadieno (BD) y estireno (ST) en los talleres de acabado de la industria de producción de alfombras en la ciudad de Kashan, Irán. Utilizando la metodología de evaluación de riesgos para la salud humana de la USEPA, se calcularon los valores de riesgo carcinogénico (CR) y no carcinogénico (HQ). Las concentraciones de BD y ST en la zona respiratoria de los empleados fueron inferiores a los límites permisibles de exposición ocupacional, 4,42 mg m−3 (2 ppm) para BD (6) y 86 mg m−3 (20 ppm), y fueron iguales a 0,039 mg m−3 (0,017 ppm) y 12,108 mg m−3 (2,840 ppm), respectivamente. Los valores de riesgo no cancerígeno (HQ) para BD y ST fueron superiores al nivel aceptable de 1, lo que indica la posibilidad de que se produzcan efectos adversos para la salud. Los valores medios de HQ para los trabajadores de la industria de alfombras fueron iguales a 8,67 × 100 para SD y 5,13 × 100 para ST. Los valores de riesgos cancerígenos (RC) calculados para BD y ST fueron superiores al nivel aceptable de 10–6. Los valores medios de CR para los empleados fueron iguales a 5,13 × 10–3 para SD y 1,44 × 10–3 para ST. El análisis de sensibilidad reveló que las concentraciones de BD y ST medidas en la zona respiratoria de los empleados fueron el parámetro más significativo en el valor total del riesgo carcinogénico y no carcinogénico. Se recomienda la aplicación de medidas de control técnico y de ingeniería para reducir el riesgo de los empleados, incluida la reducción del tiempo de exposición realizada por los controles de gestión. Se requiere y justifica una investigación más detallada, que incluya otras poblaciones susceptibles y análisis de biomonitoreo de los metabolitos de BD y ST en los fluidos biológicos para futuras investigaciones basadas en nuestras investigaciones preliminares.

Los conjuntos de datos analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

8-hidroxideoxiguanosina

Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales

tiempo promedio

Sociedad torácica americana

1,3-butadieno

Peso corporal

Concentración de contaminante

Ingesta diaria crónica

Riesgo cancerígeno

diepoxibutanos

Ácido desoxirribonucleico

Concentración de exposición

Duración de la exposición

Frecuencia de exposición

Evaluación de riesgos para la salud humana

cociente de riesgo

Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer

Inmediatamente Peligroso para la Vida o la Salud

Tasa de inhalación

Sistema Integrado de Información de Riesgos

Riesgo unidad inhalatoria

Modo de acción

Margen de exposición

simulación del Monte Carlo

Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional

Límite de exposición ocupacional

Administración de Seguridad y Salud Ocupacional

percentil 95

Límite de exposición permisible

Sustancias perfluoroalquiladas

Punto de partida

Control de calidad/garantía de calidad

Concentración de referencia

Especies de oxígeno reactivas

Desviación Estándar

Ficha de datos de seguridad

factor de pendiente

estireno

Límite de exposición a corto plazo

Compuestos orgánicos semivolátiles

Umbral límite de valor

Promedio ponderado en el tiempo

Programa Nacional de Toxicología de los Estados Unidos

agencia de Proteccion Ambiental de los Estados Unidos

Compuestos orgánicos volátiles

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Descargar referencias

Los autores agradecen la participación de los empleados y gerentes de las plantas de fabricación de alfombras en este estudio. Agradecemos al Dr. Jianfeng li sus valiosos comentarios para mejorar el documento.

El estudio cuenta con el apoyo de la Universidad de Ciencias Médicas de Kashan.

Departamento de Ingeniería de Salud Ocupacional, Escuela de Salud, Universidad de Ciencias Médicas de Kashan, Kashan, Irán

Amir Hossein Khoshakhlagh

Departamento de Protección Ambiental, Facultad de Geología, Geofísica y Protección Ambiental, Universidad de Ciencia y Tecnología AGH, Al. Mickiewicza 30, 30-059, Cracovia, Polonia

Agnieszka Gruszecka-Kosowska

Departamento de Química y Tecnología Química, Universidad Nacional de Lesotho, PO Roma 180, Lesotho, Sudáfrica

Abiodun Olagoke Adeniji

Instituto de Medicina del Trabajo, Edimburgo, EH14 4AP, Reino Unido

Lang Tran

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Correspondencia a Amir Hossein Khoshakhlagh.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

khoshakhlagh, AH, Gruszecka-Kosowska, A., Adeniji, AO et al. Evaluación probabilística del riesgo para la salud humana de la exposición al 1,3-butadieno y al estireno utilizando la técnica de simulación Monte Carlo en la industria de producción de alfombras. Informe científico 12, 22103 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-26537-9

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Recibido: 13 Septiembre 2022

Aceptado: 15 de diciembre de 2022

Publicado: 21 diciembre 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-26537-9

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