Εκτίμηση επαγγελματικής και περιβαλλοντικής έκθεσης σε αρωματικούς υδρογονάνθρακες. Βενζόλιο και δείκτες βιολογικής έκθεσης

Abstract

The city of Athens, as most large cities all over the world has air pollution problems. These problems were made worse by bad town layout, area geomorphology (surrounded by mountains) intense sunlight and low winds speed. Main goal of the present Thesis was to assess the exposure of inhabitants of Athens city in aromatic hydrocarbons (AH) mainly benzene, toluene and xylene by monitoring selected occupational groups. Another goal was to identify prognostic factors of personal exposure and home levels. Finally an attempt was made to assess muconic acid, a benzene metabolite, as a possible biomarker of exposure in environmental benzene levels. Conclusions were based on data collected by repeated measurements of 50 persons and their homes (six times a year), yielding 1800 values totally. In addition daily diaries during each measurement period were used. Fifty persons were chosen from the following occupational groups: teachers, students, bus drivers, postmen and traffic policemen based on the assumption that the first two groups represent low exposure groups on the contrary to the other three. Non smokers volunteers with only environmental exposure were included in the study because high levels of AH were released in cigarette smoke and consequently is a strong confounding factor. It is found that: 1. Home levels benzene varied between 6.03 to 13.35 μg/m3 in six measurements periods and result in an annual mean of 10.19 μg/m3. Personal levels varied between 13.08 to 24.63 μg/m3 and the annual mean was 18.85 μg/m3. Urban levels in city center were even higher with an annual mean of 20.4 μg/m3. According to a European Union guideline entered into force on 13/12/2000 the limit value of benzene shall not exceed 10 μg/m3. 2. Surprisingly, indoor pollution level in Athens was half of AH levels in urban environment. This is probably due to homes spreading in Athens basin (many homes were located in distance from polluted city center) and to home factors related to climate (use of non absorbent materials for wall and floor covering). The fact that personal exposure is lower than environmental concentrations of benzene is mainly due to low indoor pollution. Consequently keeping environmental limit value for benzene shall offer protection to inhabitants on the contrary to other cities where people are exposed to concentrations of benzene that may be multiple as high as the urban average. 3. The same pattern with minor deviations holds for toluene and xylenes.4. Correlation between personal and home levels was weaker for benzene compared to other hydrocarbons and for summer measurement compared to other seasons for the reason that other factors irrelevant to indoor environment have a predominant role in exposure modelling. On the contrary to benzene home levels of toluene and xylenes comprised a significant proportion of individual exposure values. Our results suggest that outdoors work give the greater contribution to benzene exposure of Athens citizens. 5. Indoor air pollution and personal exposure were closely related to measurement period i.e. seasonal variation. The variation between seasons may be explained in large by differences in climate parameters. Wind speed seems to determine largely home levels but also personal exposure. 6. Among home factors, only proximity to busy road was important factor for indoor benzene levels. Proximity to benzene station and home location were important factors in univariate analysis but were excluded in multivariate analysis. Probably home characteristics in Greece account for this result. 7. Adjusted for seasonal or climate variation, significant prognostic factors of personal exposure were home levels and total time spent outdoors. Groups who spent most of work-time outdoors were found to be exposed to higher aromatic compound levels and this explains the strong relationship between occupation and personal levels of exposure. Furthermore this specific factor is responsible for leading to non significant relationships between occupation and personal exposures in multivariate analysis. Transportation means was also a significant prognostic factor of personal benzene and toluene levels. 8. Our results show that muconic acid, a benzene metabolite, was not a reliable biomarker in environmental exposure to benzene.

Η περιοχή της Αθήνας όπως και όλες οι μεγαλουπόλεις στον κόσμο παρουσιάζει προβλήματα ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Τα προβλήματα αυτά επιδεινώνονται λόγω της κακής πολεοδομικής συγκρότησης, της γεωμορφολογίας της περιοχής (περιβάλλεται από βουνά), της έντονης ηλιοφάνειας και των σχετικά χαμηλών ταχυτήτων ανέμου. Κύριος σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν να αποτιμηθεί η έκθεση του πληθυσμού της πόλης των Αθηνών στους αρωματικούς υδρογονάνθρακες (ΑΥ) και συγκεκριμένα στο βενζόλιο, τολουόλιο και ξυλόλια όπως αυτή αποτυπώνεται σε επιλεγμένες επαγγελματικές ομάδες. Παράλληλα επιχειρήθηκε να προσδιορισθούν παράγοντες που καθορίζουν τα ατομικά επίπεδα έκθεσης σε ΑΥ αλλά και τις οικιακές συγκεντρώσεις ΑΥ. Τέλος, αξιολογήθηκε ο μεταβολίτης του βενζολίου, το μουκονικό οξύ, ως βιολογικός δείκτης έκθεσης σε επίπεδα βενζολίου που απαντώνται στο περιβάλλον. Τα συμπεράσματα που εξήχθησαν προέρχονται από τα δεδομένα που συνελέχθησαν από μετρήσεις 50 εθελοντών και των κατοικιών τους που επαναλήφθησαν έξι φορές σε χρονική περίοδο ενός έτους αποδίδοντας ένα σύνολο 1800 μετρήσεων ΑΥ. Παράλληλα χρησιμοποιήθηκαν κάρτες αναλυτικής καταγραφής των μετακινήσεων των εθελοντών καθόλη τη διάρκεια της μέτρησης που ήταν πενθήμερος και για τις έξι περιόδους μέτρησης. Τα 50 άτομα επιλέχθησαν από πέντε επαγγελματικές ομάδες με χαμηλή - θεωρητικά- επαγγελματική έκθεση σε αέριους αστικούς ρύπους (δάσκαλοι και φοιτητές) και υψηλή -θεωρητικά- έκθεση (οδηγοί λεωφορείων, ταχυδρόμοι και τροχονόμοι). Στη μελέτη συμπεριελήφθησαν μόνο μη καπνιστές, επειδή στον καπνό του τσιγάρου εκλύονται υψηλές συγκεντρώσεις ΑΥ συγκριτικά με τα περιβαλλοντικά επίπεδα και συνεπώς το κάπνισμα έπρεπε να ελεγχθεί ως ισχυρός συγχυτικός παράγοντας. Βρέθηκε ότι: 1. Τα μέσα επίπεδα βενζολίου στις κατοικίες κυμάνθηκαν μεταξύ 6.03 και 13.35 μg/m3 ανά περίοδο μέτρησης και δεδομένου ότι επαναλήφθηκαν σε χρονική περίοδο ενός έτους παρείχαν ένα ετήσιο μέσο όρο 10.19 μg/m3. Οι αντίστοιχες μέσες τιμές για τις προσωπικές μετρήσεις βενζολίου ήταν μεταξύ 13.08 και 24.63 μg/m3 με ετήσιο μέσο τα 18.85 μg/m3. Σημειώνεται ότι οι περιβαλλοντικές μετρήσεις στην πόλη των Αθηνών ήταν ακόμη υψηλότερες με ετήσιο μέσο τα 20.4 μg/m3. Σύμφωνα με οδηγία της Ευρωπαϊκής Ένωσης που τέθηκε σε ισχύ στις 13 Δεκεμβρίου 2000, η μέση ετήσια οριακή τιμή βενζολίου στον αέρα του περιβάλλοντος δε θα πρέπει να υπερβαίνει τα 10 μg/m3. 2. Στην Αθήνα οι συγκεντρώσεις των συγκεκριμένων ρύπων στο εσωτερικό των κατοικιών ήταν σε επίπεδο υποδιπλάσιο εκείνων του αστικού περιβάλλοντος σε αντίθεση με τις περισσότερες μελέτες. Αυτό πιθανότατα οφείλεται στη μεγάλη διασπορά των κατοικιών στο λεκανοπέδιο (πολλές κατοικίες βρίσκονταν μακριά από το επιβαρυμένο κέντρο) και σε χαρακτηριστικά των κατοικιών που σχετίζονται κυρίως με τις «Αιματολογικές συνθήκες (όπως η χρήση μη απορροφητικών υλικών στους τοίχους και τα δάπεδα κ.ά.). Το γεγονός ότι η μέση ατομική έκθεση επίσης υπολείπεται της μέσης συγκέντρωσης του αστικού περιβάλλοντος οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στις χαμηλές συγκεντρώσεις που κατεγράφησαν στις κατοικίες των εθελοντών. Αυτό υποδηλώνει ότι η τήρηση των όριων έκθεσης στο βενζόλιο θα εξασφαλίσει την επιθυμητή προστασία των κατοίκων σε αντίθεση με άλλες πόλεις όπου κάτοικοι εκτίθονται σε συγκεντρώσεις πολλαπλάσιες αυτών του αστικού περιβάλλοντος. 3. Το ίδιο μοντέλο με πολύ μικρές αποκλίσεις ακολούθησαν και οι υπόλοιποι μονοαρωματικοί υδρογονάνθρακες. 4. Η σχέση μεταξύ ατομικών και οικιακών μετρήσεων ήταν ασθενέστερη για το βενζόλιο σε σχέση με τους άλλους υδρογονάνθρακες και για την περίοδο του καλοκαιριού σε σχέση με τις άλλες εποχές. Αυτό πιθανά οφείλεται στο ότι παράγοντες εκτός του οικιακού περιβάλλοντος είχαν προεξάρχοντα ρόλο στη διαμόρφωση της έκθεσης λόγω της κατανομής των κύριων πηγών εκπομπής του βενζολίου και του αυξημένου χρόνου παραμονής εκτός οικίας. 5. Με δεδομένο τα υψηλά επίπεδα ΑΥ σε όλες τις εποχές, ο παράγοντας που επηρεάζει σημαντικά τις συγκεντρώσεις ΑΥ στις κατοικίες και τα ατομικά επίπεδα έκθεσης στους υδρογονάνθρακες φαίνεται να είναι η εποχιακή διακύμανση όπως κυρίως εκφράζεται με τη διαφοροποίηση των κλιματολογικών συνθηκών. Από τις κλιματολογικές παραμέτρους που μελετήθηκαν την ισχυρότερη επίδραση είχε η ένταση (ταχύτητα) του ανέμου. 6. Από τα χαρακτηριστικά των κατοικιών που μελετήθηκαν μόνο η γειτνίαση με οδική αρτηρία παρουσίασε τελικά σημαντική συσχέτιση με τις συγκεντρώσεις βενζολίου στις κατοικίες. Η γειτνίαση με πρατήριο βενζίνης και η περιοχή κατοικίας που επίσης συσχετίζονταν ισχυρά με τις οικιακές συγκεντρώσεις των ΑΥ στην μονοπαραγοντική ανάλυση εξουδετερώθηκαν κατά την πολυπαραγοντική. Προφανώς συνθήκες και συνήθειες στις ελληνικές κατοικίες διαμόρφωσαν εν μέρει αυτό το αποτέλεσμα. 7. Μετά από τον έλεγχο της εποχιακής ή κλιματολογικής διακύμανσης, οι σημαντικότεροι παράγοντες που φαίνεται να επηρεάζουν τα επίπεδα έκθεσης του αστικού πληθυσμού είναι οι συγκεντρώσεις των αρωματικών υδρογονανθράκων στις κατοικίες και ο συνολικός χρόνος παραμονής σε ανοιχτό χώρο της αστικής περιοχής. Φαίνεται ότι ο χρόνος παραμονής σε ανοιχτό χώρο αιτιολογεί την ισχυρή συσχέτιση επαγγέλματος και ατομικής έκθεσης στους ΑΥ αφού είναι ο παράγοντας που ευθύνεται για την «εξουδετέρωση» του επαγγέλματος κατά την πολυπαραγοντική ανάλυση. Επίσης σημαντικός παράγοντας αναδείχθηκε το μέσο μετάβασης στην εργασία και συγκεκριμένα η χρήση οχήματος σε σχέση με τη μη χρήση για το βενζόλιο και το τολουόλιο αλλά όχι και για τα ξυλόλια. 8. Ο μεταβολίτης του βενζολίου, το μουκονικό οξύ, δεν αναδείχθηκε από τη μελέτη μας ως αξιόπιστος βιολογικός δείκτης έκθεσης σε περιβαλλοντικά επίπεδα συγκέντρωσης αρωματικών υδρογονανθράκων.