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Sep 06, 2023

1,3 の確率論的な人間の健康リスク評価

Rapporti scientifici Volume 12,

Scientific Reports volume 12、記事番号: 22103 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

揮発性有機化合物 (VOC) を含む化学物質は、機械によるカーペットの生産でよく使用されます。 1,3-ブタジエンとスチレンは、カーペット工場で使用される大工用接着剤の主成分です。 これらの化学物質にさらされると、多くの健康への悪影響が生じる可能性があります。 これは、イランのカーシャーン市のカーペット工場の労働者を対象に実施された、1,3-ブタジエン（BD）およびスチレン（ST）への吸入曝露による人間の健康リスク評価の最初の研究です。 この研究の重要性は、南アジア諸国でカーペット生産の人気が高いという事実と関連していました。 BD および ST への吸入曝露は、それぞれ国立労働安全衛生研究所 (NIOSH) 1024 および 1501 方法に基づいて測定されました。 ハザード指数 (HQ) 値として記載される発がん性リスク (CR) および非発がん性リスクは、米国環境保護庁 (USEPA) の方法に基づいて計算されました。 感度および不確実性の分析は、モンテカルロ シミュレーション (MCS) 手法によって実行されました。 従業員の勤務時間中に測定された BD と ST の平均濃度は、それぞれ 0.039 mg m-3 (0.017 ppm) と 12.108 mg m-3 (2.84 ppm) でした。 BD および ST への吸入曝露における推定発がんリスクの平均 ± SD 値は、それぞれ 5.13 × 10-3 ± 3.85 × 10-4 および 1.44 × 10-3 ± 2.36 × 10-4 に等しく、許容リスクレベルを超えていました。 USEPA によって定義された 10–6。 BD と ST の平均非発がん性リスク (HQ) 値は、それぞれ 8.50 × 100 と 5.13 × 100 で、許容リスクレベル 1 を超えていました。私たちの研究の結果は、発がん性リスク値と非発がん性リスク値の両方を超えたため、それは許容リスクレベル 1 を超えていました。は、機械カーペット産業の労働者に対する BD および ST への吸入曝露による健康への悪影響が非常に高い可能性があることを示しています。 健康への悪影響を避けるために、工場の従業員に対する保護措置を直ちに導入する必要があり、さらに詳細な研究が推奨されます。

産業の発展は、人間生活の幸福度を改善および向上させるだけでなく1、地球規模および地域レベルで人々に多くの問題を引き起こしています2。 今日、人間の生活において化学物質の使用は避けられません。 生活や経済活動のさまざまな側面における化学物質の使用は、多大な利益をもたらし、人間の生活の質を変えてきました1。 一方で、これらの化学物質は人間の健康や環境にとって問題となる可能性があります1,2。 ここ数十年の産業の成長に伴い、職場の空気の質は主要な懸念事項の 1 つとなっています3。 職場の空気の質の悪さは、空気中の揮発性有機化合物 (VOC) を含むいくつかの有害な化学物質の存在と関連付けられています4。 ベンゼン、1,3-ブタジエン、スチレンなどの一部の VOC は有毒であり、健康への悪影響を引き起こす可能性があります5。 VOC への曝露による急性の影響は、目、鼻、喉、肺の炎症、肝臓、腎臓、中枢神経系への損傷です4。 喘息、呼吸器症状、心血管疾患、およびさまざまな種類の職業がんは、VOC への曝露による慢性的な影響です5。 世界中のさまざまな産業において、人間がこれらの化合物に広範囲にさらされることは、人間の健康にとって大きな懸念事項となっています6。

1,3-ブタジエン (BD) は、式 (CH2=CH)2 を持つ無色の合成ガスです。 BD は国際がん研究機関 (IARC) によってヒト発がん物質として分類されており、また、2019 年以降、米国環境保護庁 (USEPA) も BD をリスク評価の最優先事項とみなしています7。 安全データシート8 は、BD が非常に可燃性のガスであり、吸入暴露すると遺伝的影響や癌を引き起こす可能性があり、生殖能力や胎児に損傷を与える疑いがあることを示しています。 BD の基準に関する人間の暴露管理は次のように設定されました8: ACGIH OEL TWA 2 ppm、OSHA PEL TWA 1 ppm、OSHA PEL STEL 5 ppm、NIOSH ILDH 2000 ppm。 ここで、ACGIH は米国政府産業衛生士会議、OSHA は労働安全衛生局、NIOSH は国立労働安全衛生研究所、OEL は職業上の暴露限度を意味し、PEL は許容暴露限度を意味し、TWA は時間加重平均を意味し、STEL は短期を意味します。暴露限界、ILDH は、生命または健康に直ちに危険を及ぼすことを意味します。 コホート研究の結果に基づいて、BD への吸入曝露と白血病および膀胱がんとの関連性が判明しました 7。 心血管系の疾患は、BD9 への曝露による慢性的な影響として説明されています。 モノエポキシド、ジエポキシド、エポキシジオールなどの BD の一部の代謝産物は、DNA 損傷を引き起こす疑いがあります。 BD の最も重要な代謝物であるジエポキシブタン (DEB) は、活性酸素種 (ROS) と 8-ヒドロキシデオキシグアノシン (8-OHdG) を生成することにより、DNA に悪影響を及ぼします。 BD の短期的な影響として、目、鼻道、呼吸器系の刺激、疲労のほか、血圧、心拍数、中枢神経系の損傷に大きな影響を与えることが報告されています6,9。

スチレンは、C8H8 の化学式を持つ化学物質です。 STはベンゼン由来の芳香族炭化水素であり、甘い香りを持っています。 安全データシート10には、STは引火性の液体および蒸気であり、皮膚刺激および重篤な眼刺激を引き起こし、吸入すると有害であり、呼吸器刺激および眠気またはめまいを引き起こす可能性があり、胎児への損傷の疑い、癌の原因の疑いがあることが示されています。 BD への曝露による明確な標的臓器は、呼吸器系、耳、中枢神経系です11。 ST の基準に関する人間の曝露管理は次のとおりでした10: ACGIH TLV TWA 10 ppm、ACGIH TLV STEL 20 ppm、OSHA PEL TWA 50 ppm、OSHA PEL STEL 100 ppm、NIOSH ILDH 700 ppm。 ここで、ACGIH は米国政府産業衛生士会議、OSHA は労働安全衛生局、NIOSH は国立労働安全衛生研究所、OEL は職業上の暴露限度を意味し、PEL は許容暴露限度を意味し、TWA は時間加重平均を意味し、STEL は短期を意味します。暴露限界、ILDH は、生命または健康に直ちに危険を及ぼすことを意味します。 職業上の ST への曝露は、末梢神経系および中枢神経系（眠気、頭痛、不均衡などの症状を伴う）、呼吸器系、肝臓損傷など、人間の健康に悪影響を及ぼします12。 評価に基づくと、ST は皮膚接触および肺を通じて直ちに吸収され、主に脂肪組織に播種され、体内で広範囲に代謝されます 12。 Ruderらの結果。 プラスチック注射産業で実施された調査では、作業員の ST13 への曝露による白血病とリンパ腫の発生の増加が報告されています。 スチレンは、2019 年に IARC によってグループ 2A (おそらくヒトに対して発がん性がある) に指定され 14、また米国国家毒性計画 (US NTP) も ST を発がん性物質とみなしました 15。

その毒性にもかかわらず、両方の化学物質は主に、スチレン - ブタジエン共重合体などのさまざまなタイプのポリマーやコポリマーを製造するためのモノマーとして、また一部の工業用化学薬品の製造における化学中間体として使用されます16。 世界の BD 市場の量は年間 1,200 万トンを超えています17。 カーペット製造労働者は BD および ST18、19 にさらされています。

労働者の安全に関して、米国労働安全衛生局 (OSHA) は、BD への曝露を 8 時間で 1 ppm (2.21 mg m-3) 以下、または 15 分間で 5 ppm (11 mg m-3) 以下に制限しています20。 米国 OSHA は、ST の許容暴露レベル (PEL) を 100 ppm と決定し、米国産業衛生専門家会議 (ACGIH) の閾値限界値 (TLV) を 20 ppm と決定しました21。 BD および ST の主な暴露経路は、これらの化学物質の揮発性による吸入です。 暴露を測定するための最も信頼性の高い方法の 1 つは、人の呼吸域内の汚染物質の濃度を直接測定することです9。 リスク評価は、環境上の危険による健康への潜在的な好ましくない影響を決定するものであると説明されており 22、また、既存の管理措置を検討し、受け入れるかどうかを決定することによって職場での危険のリスクを判断するツールであると説明されています 23。

VOC への吸入曝露による発がんリスクと非発がんリスクの定量的推定は、USEPA などのさまざまな機関によって開発されました5。 米国環境保護庁 (USEPA) によって提案された定量的手法は、化学物質のリスク評価の分野で重要かつ一般的な手法です6。 この方法では、化合物への曝露による発がんリスクのレベルを決定するために、発がんリスク (CR) 指数が使用されます6。 定量的リスク評価手法の使用は、世界保健機関 (WHO)6 や USEPA23 を含む多くの国際機関によって、化学物質に関する法律の基礎として考慮されています 24。

イランの石油化学6や製油所25、中国の皮革、木製家具、印刷、染色、衣料品製造24、マレーシアの病院従事者26など、さまざまな業界における有害な化学物質への曝露による健康リスクについて、数多くの研究が調査されている(表1)。 Wani と Jaiswal (2012) は、インドのカシミール地方でのカーペット織りは、さまざまな化学物質だけでなく粉塵など、さまざまな健康被害と関連していると報告しました27。Subedi と Banamala の研究では、ネパールのカーペット工場労働者の 50% 以上が若い女性であり、カーペット工場労働者の 44% は、家族が同じ職業に就いていました28。 インドの有害な労働環境のため、ワニらは次のように述べた。 2015 年は、マスク、耳栓、応急処置施設、適切な個人用保護具など、労働者の健康を保護するための規定を導入する必要性を指摘しました29。 文献調査により、既製カーペット製品と、オフィス、学校、住宅などのカーペット敷きの床による顧客への影響について、さらなる調査が行われたことが明らかになりました30。

さらに、他の研究では、大気汚染物質は単独で発生するものではなく、除去方法は同時にさまざまな化学物質に対して十分でなければならないため、環境からこれらの汚染物質を除去するには生物濾過などの高度な技術が必要であることが示されています34,35。 。 したがって、文献レビューに基づいて、カーペット工場における BD および ST の健康リスクを評価する研究はこれまで実施されていないと述べました。

空気中に存在するすべての化学物質は環境に潜在的に有害であるため、その排出を制御する圧力がかけられています37。これは、化学物質の濃度と暴露時間がはるかに高くなる可能性がある職業上の暴露中に特に重要になります。 国によっては、産業界におけるこれらの VOC の許容レベルまたは推奨レベルが従業員を保護するために有効ではない場合や、従業員を保護する制限的な労働法がまったく存在しない国もあります33。 上記のことから、私たちの研究では、一般的なリスクレベルを評価し、調査対象集団の健康安全性に関してさらなる措置が必要かどうかを認識するために、吸入暴露のUSEPA方法論に基づいてヒト健康リスク評価（HHRA）を実施しました。機械カーペット産業の労働者の数。 私たちの研究の新規性は、カーペット産業の工場の作業場で測定された室内空気中の汚染物質の濃度に基づいて HHRA を実行したことです。 カーペット産業はイランなどの南アジア諸国で非常に人気があるため、この予備調査を行うことは重要であり、特に私たちの知る限り、このような調査はこれまで行われていなかったので重要でした。 さらに、伝統的なカーペットの製造プロセスは、現代的な労働者保護措置が講じられた工場の工場では行われておらず、インド、中国、トルコ、イラン、パキスタンの一般家庭で女性や子供も参加して行われている38。 私たちの研究では、労働安全機関の場合のように職業的なものだけでなく、さまざまな暴露シナリオにも使用できるため、健康リスクの計算に USEPA の方法を使用しました。 USEPA によって開発された HHRA では、保守的なリスク評価原則が使用されます。 これは、わずかな健康への悪影響が要求されていることを意味します。 職業リスク評価は、労働者の高線量および集中的な曝露を想定しています。 カーペット製造業界では、これらの条件が必ずしもそのままである必要はありません。 南アジアのカーペット生産の労働者は、家族全員が普通の建物内で個人の保護措置なしで生産している場合があるため、典型的な従業員ではないことがよくあります。 このような状況は環境曝露に似ており、USEPA の方法では曝露シナリオを調整した後、職業上のリスクを決定するためにも使用されます。したがって、この研究の予備調査に基づいて、同じ方法論を他の健康リスク評価調査にもさらに使用できます。 （妊娠中の）女性、子供、将来の顧客など、影響を受けやすい部分集団。

したがって、私たちの研究の目的は、USEPA の方法論を使用して、1,3-ブタジエンおよびスチレンへの吸入曝露によるイランの機械カーペット産業の労働者の発がん性および非発がん性リスクを評価することでした。 詳細な目的は次のとおりです。(1) マシンカーペット工業工場のワークステーションにおける BD および ST の濃度を測定すること。 (2) BD および ST の存在による曝露レベル、健康リスク、および関連する不確実性を調査すること、(3) リスク値に影響を与える主な曝露要因を決定すること。 今回の研究結果は、マシンカーペット生産工場における環境汚染管理に必要なベースラインデータと科学的裏付けを提供することになる。

この研究は、機械カーペット工場のワークステーション上の空気中に存在するBDおよびSTへの吸入曝露に関連する健康リスクを評価するために、2022年にイランのカシャーン市で実施されました。 私たちの以前の研究33、技術的プロセスの説明、および専門家の知識に基づいて、BDおよびSTへの曝露はカーペット工場の仕上げ工場で発生したことが示されました。 カーペット工場の仕上げ工場で働く従業員計 75 名がアンケート調査の対象となった。 研究はヘルシンキ宣言の倫理原則に従って実施され、イラン・カシャーン医科大学の研究倫理委員会（No 180IR.KAUMS.NUHEPM.REC.1401.004）によって承認され、全員からインフォームドコンセントを得ました。対象者および/またはその法的保護者。 人口動態、過去の病気、職業歴などのデータを収集するために、従業員との対面インタビューが実施されました。

カーペット織機で織られた機械織りカーペットは、そのままでは市場への供給や顧客への配送には適していません。 一部のカーペットの裏側にパイルの枯れ糸が浮いていること、パイル糸の根元が弱くカーペットから抜け出る可能性があること、カーペット表面の凹凸、織りカーペットの側面や防水シートの醜さ、縦糸と横糸の緩み、カーペットの織り目から出てくる可能性、カーペットの汚れた表面、織りのさまざまな段階によって引き起こされる欠陥の存在は、最も重要な欠陥の 1 つです。生の（未仕上げの）カーペットで観察できます。 上記の欠陥をすべて取り除くには、機械によるカーペットの生産中にいくつかの段階からなる仕上げプロセスを設ける必要があります。 VOC を含む化学薬品は機械によるカーペット仕上げ工程の各段階で使用されるため、スチレン-ブタジエン共重合体を含む接着剤を接着剤注入ボイラーに注入して排出する際や、接着剤注入ボイラーからの熱により BD および ST の蒸気が作業者に影響を与えます。サイジング部分の接着剤パン、接着されたカーペット、乾燥機から従業員のワークステーションに放出されます19。

BD と ST の空気サンプルは、イランのカシャーン市にある 2 つの工場の作業員の呼吸ゾーンから収集されました。 BD および ST の濃度は、最適化された NIOSH 10246 および 150131 メソッドに基づいて、冬季および 8 時間勤務シフト中 (8:00 から 16:00) に測定されました。 合計 247 個 (各従業員につき 3 個のサンプルと 22 個のブランク) の室内空気サンプルがシフトのさまざまな時間 (最初、中間、終わり) に収集され、これらの結果は研究でのさらなる計算のために平均されました。 サンプルは、作業員の首輪に接続された SKC 社製の活性ヤシ炭 (BD の場合は前部 (400 mg) と後部 (200 mg)、ST の場合は前部 (100 mg) と後部 (50 mg) によってポンプで汲み上げられました。呼吸ゾーンでは）0.2 L min−1 の推奨流量でポンプを使用します。 AirChek TOUCH モデルのパーソナル サンプリング ポンプ (5 ～ 5000 mL min-1、SKC, Inc.) を使用しました。 サンプリング時間は、破過量を制御するために実施された事前試験に基づいて 70 分から 120 分に調整されました。 次のステップでは、実験室に移す際のサンプルの損失を防ぐために、吸着剤チューブの両側をプラスチックのキャップで密封し、冷却ボックスに置きました。

収集した BD および ST のサンプルを抽出バイアルに移しました。 脱着は、BD および ST に対してそれぞれ 4 ml の塩化メチレン (99.95%) (Merck Inc.、ドイツ) および CS2 を使用して実行されました。 BD と ST のサンプルは、抽出を完了するために 30 分間超音波にさらされました。 抽出されたサンプルの 1 マイクロリットル (1 μl) を、GC-MS (7890 ガスクロマトグラフおよび 5975 質量分析計、Agilent Technologies、カリフォルニア州、米国) を使用して測定しました。 ヘリウムをキャリアガスとして流量 1 mL min-1 で適用しました。

本研究では、米国 OSHA によって報告された値に基づいて、BD および ST 蒸気の職業暴露許容限度は、それぞれ 1 ppm (2.21 mg m-3) および 100 ppm (425 mg m-3) と計算されました。 提供される TLV-TWA の量は、1 日あたり 8 時間の作業、および 1 週間あたり 5 日の作業を想定していると仮定します。 労働時間が週 40 時間を超えた場合、TLV-TWA の量は、Brief & Scala 補正モデル 39 を使用して修正されました。このモデルは、通常以外の労働スケジュールを調整するために使用され、より長い労働日とより短い回復期間を考慮します。

本研究では、USEPA によって提案された定量的リスク評価手法が使用されました。 この方法では、BD および ST 蒸気への曝露による発がんリスクを推定するために、発がんリスク (CR) 指数が使用されました。 本研究における BD および ST 組成の指数の値は、式 1 を使用して計算されました。 (1)6:

ここで、CDI は慢性的な 1 日摂取量 (mg kg-1 day-1)、SF は傾き係数 (mg kg-1 day-1)-1 です。 ST では吸入単位リスク (IUR) 値が利用できなかったため、ばく露濃度の代わりに慢性 1 日摂取量 (CDI) を使用して、BD と ST の両方の化学物質スロープ係数 (SF) 値が利用可能であるため、統一された計算方法を採用しました。 。 SF は、生涯にわたる化学物質曝露単位当たりの反応の可能性がある許容範囲です。 各発がん性化合物の SF 値は、毒物学的データベースから提供されます。 計算では、BD40 の場合は 6 × 100 (mg kg-1 day-1)-1、ST41 の場合は 5.7 × 10-4 (mg kg-1 day-1)-1 に等しい SF 値を使用しました。 慢性一日摂取量 (CDI) は、毎日摂取される特定の汚染物質の線量を、暴露量を平均して年数で表したものです。 本研究における CDI 値は、式 1 を使用して計算されました。 (2)22:

ここで、C = 汚染物質の濃度 (mg m−3)、IR = 吸入速度 (m3 日−1)、ED は暴露期間 (年)、EF は暴露頻度 (日 年−1)、BW は体重 (kg) , AT は平均時間 (日) です。 研究で使用された暴露および毒性パラメータを表 2 に示します。

USEPA ガイドライン 31 によれば、我々の研究では、許容される発がんリスクは 1 × 10-6 (人口 1,000,000 人あたり 1 つ追加の発がんリスク) に設定されました。

非発がん性リスク評価を計算するための USEPA の方法論によれば、ハザード指数 (HQ) が使用されます。 危険指数 (HQ) は、汚染物質への実際の曝露とその基準濃度 (RfC) の比です。 RfCは、生涯にわたって健康に悪影響を与えない継続吸入暴露濃度を表します。 HQ 値は式に基づいて計算されました。 (3):

ここで EC は暴露濃度、RfC 基準濃度です。 目標の非発がん性リスク値は 1 に設定されました。これは、HQ 値 ≥ 1 が許容できないリスク レベルを示すことを意味します43。

暴露濃度は、吸入暴露経路における汚染物質への 1 日あたりの暴露量です。 暴露濃度は式(1)を使用して計算されました。 422:

ここで、EC は暴露濃度 (mg m-3)、ET は暴露時間 (日-1 時間)、ED は暴露期間 (年)、EF は暴露頻度 (年-1 日)、AT は平均時間 (ED 日 -1)年 × 365 日/年 × 24 時間/日 (時間単位)。 パラメータの値については、表 2 を参照してください。

人間の健康にはある程度の不確実性が伴うため、これらの不確実性を無視すると、重要な情報が失われる可能性があります。 したがって、人間の健康の保護に関して非現実的で誤った決定が下される可能性があります。 モンテカルロ シミュレーション (MCS) は、各パラメータのランダム サンプリングを使用して不確実性を研究するために適用される、確率論的および統計数学的アプローチに基づく理論です。 この手法により不確実性を軽減できます。 統計指標を決定するか、その分布関数を特定することによって、出力変数の不確実性の程度を説明できます。 モンテカルロ手法によって不確実性を決定するための一般的な構造は、シミュレーションの組み合わせです。 計算は 10,000 回反復して実行され、最終的に 1 ～ 99% の範囲の信頼度を持つ結果が得られました。 本研究では、Crystal Ball ソフトウェア (バージョン 11.1.2.4、Oracle, Inc.、米国) を使用しました。

本研究では、ブランクサンプルを現場サンプリングと実験室分析でテストし、サンプリング、移送、測定の段階での汚染レベルと潜在的なエラーをチェックしました。 結果は、各ブランクサンプル中の化合物の濃度が元のサンプルで測定された値の 1% 未満であることを示しました。 ブランクサンプルの濃度値も、メインサンプルで見つかった値から差し引かれました。 分析物の回収率を決定し、測定の精度を決定するために、スパイクサンプルテストが使用されました。 測定精度の結果、分析物の回収率は BD で 87%、ST で 89% でした。

すべての被験者は、現在の研究に参加することに完全な同意を持っていました。

私たちの研究では、カーペット工場の従業員のBDおよびSTへの個人吸入曝露による、発がん性および非発がん性のヒトの健康リスク評価が実施されました。 私たちの知る限り、本研究は、USEPA 手法を使用して、カーペット業界の従業員の BD および ST への職業的曝露による発がん性および非発がん性の健康リスクを評価する最初の試みでした。

この研究の結果により、BD と ST への平均個人暴露量は、それぞれ 0.039 mg m-3 (0.017 ppm) と 12.108 mg m-3 (2.840 ppm) に等しいことが明らかになりました。 私たちの研究で測定された BD および ST の濃度は、イラン環境労働衛生センター (EOHCI) が推奨する職業暴露限界 (OEL) 値よりも低かった。 職業暴露限界時間加重平均 [OEL-TWA] は、BD6 では 4.42 mg m-3 (2 ppm)、ST43 では 86 mg m-3 (20 ppm) に設定されました。 接着剤注入ボイラーおよび乾燥機の温度、およびボイラーに入るスチレン - ブタジエン共重合体のパーセントは、BD と ST の濃度に影響を与えました。 たとえば、一部のプロセスでは、通常、ブタジエン 70% ～ 75% 対 ST 20% ～ 25% のモノマー比率が使用されます。 一方、他のプロセスでは、ブタジエン 55% ～ 65% 対 ST 45% ～ 35% のモノマー比率が主に使用されます。 これらの違いは、発生源から放出される BD と ST の濃度に影響を与える可能性があります。

発がんリスク評価 (CR) は、BD および ST 曝露による発がんリスクを決定するために適用されました。 国際がん研究機関 (IARC) に基づいて、BD はグループ 1 ヒト発がん物質 (ヒトに対して発がん性がある) に指定され、ST はグループ 2A ヒト発がん物質 (おそらくヒトに対して発がん性がある) としてリストされています 43。 BD および ST への吸入曝露における推定発がんリスクの平均 ± SD 値は、5.13 × 10-3 ± 3.85 × 10-4 (曝露された労働者 1,000 人あたり 5.13 人の追加発がん) および 1.44 × 10-3 ± 2.36 × 10-4 でした。それぞれ4人（曝露された労働者1,000人あたり1.44人の追加癌症例）（表3）。 その結果によると、BD と ST で得られた発がんリスク値の 95 パーセンタイル (それぞれ 1.22 × 10-2 と 5.77 × 10-3) は、USEPA が推奨する許容リスクレベル (1 × 10-6) を超えていました。被ばくした従業員にとって重大な発がんリスク。 汚染物質の発がんリスクの確率分布（平均値、中央値、5 パーセンタイル、95 パーセンタイル）を図 1 に示します。BD と ST の平均値と中央値は、USEPA の許容レベルである 1 × 10- よりも高かったです。 6. BD および ST の高リスク集団の 5% について計算された発癌リスク値は、それぞれ 1.22 × 10-2 および 5.77 × 10-3 でした。 低リスク人口の 5% である BD であっても、発がんリスク値は 1.66 × 10-3 (曝露された個人 1,000 人あたり 1.66 件の追加発がん) でした。 これらの調査結果は、BD および ST の吸入による職業的暴露が、カーペット工場の仕上げ工場の労働者に潜在的ながんリスクをもたらすことを明らかにしました。

(A) 1,3-ブタジエン (BD)、(B) スチレン (ST) の発がんリスク。

サデギ・ヤランディら。 は、石油化学プラントにおける 1,3-ブタジエンへの吸入曝露の健康リスク評価に関する研究を実施しました。 彼らの結果は、調査したすべての施設で 1,3-ブタジエンによる発がんリスクが許容レベルよりも高いことを示しました6。 Mohammadyan ら 45 が評価したエレクトロニクス産業の労働者の呼吸域における ST 曝露の健康リスクは、平均 CR 値が 1.4 × 10−3 に等しく、許容可能な発がんリスクレベルよりも高いことを明らかにしました。 また、その他の業界でも、ST の吸入暴露による発がんリスク値が許容レベルを超えていることが報告されている：自動車およびオートバイ、修理サービス、造船および造船、基礎化学製品およびプラスチック製品の製造 15、石油化学産業 43、都市環境 46。

BD および ST への吸入曝露における非発がん性リスクを計算し、ハザード指数 (HQ) 値として表 4 に示しました。私たちの研究では、計算された BD および ST の非発がん性リスク値はすべて、許容リスク レベル 1 よりも高いことが明らかになりました。 、最小 ST 濃度を除く。 汚染物質の非発がん性リスクの確率分布（平均、中央値、5 パーセンタイル、および 95 パーセンタイル）を図 2 に示します。BD および ST の平均リスク値と中央値リスク値は、許容可能な非発がん性リスクよりも高かったです。値 (HQ = 1)。 高リスク集団の 5% について計算された BD および ST の非発がん性リスク値は、それぞれ 2.15 × 101 および 2.01 × 101 でした。

(A) 1,3-ブタジエン (BD)、(B) スチレン (ST) の非発がん性リスク。

Mohammadyan らは、イランのエレクトロニクス産業における ST 曝露のリスク評価 45 において、ST の非発がん性リスク値がすべての産業単位で許容レベルの 1 よりも高いことを明らかにし 45、これは本研究の結果と一致している。 。 VOCs 曝露に対するガソリンスタンド従業員の健康リスク評価に関する Yimrungruang らの研究 47 では、平均 ST 濃度が 2.4 × 10-3 mg m-3 に等しく、計算された非発がん性リスク値が < 147 であることが示されました。それはこの研究とは異なります。 特定の化学物質の非発がん性リスク値とその濃度の間には直接的な関係が存在するため、これがこれらの研究における計算変動の最も重要な要素となる可能性があります。 例えば、今回の研究における ST への平均吸入曝露は 12.108 mg m-3 であり、これは Yimrungruang らの研究よりも大幅に高かった。 研究では 2.4 × 10-3 mg m-347 であると報告されています。 この結果、本研究では非発がん性リスクの平均値がYimrungruangらの研究よりも何倍も高かったという結果となった。 勉強47。

Sadeghi-Yarandi らは、石油化学プラントにおける BD 暴露の高い HQ 値を報告しました6。 さらに、住宅、オフィス内、車内9、自動車およびオートバイ、修理サービス、船舶および造船、基礎化学製品およびプラスチック製品の製造15、石油化学産業43などの微小環境におけるBDおよびSTの産業暴露に関する研究では、既存のリスクが報告されています。したがって、BD および ST への職業的曝露を減らすために工学的管理方法を適用することが必要であると思われる。

Crystal Ball ソフトウェアによる感度分析を適用して、計算されたリスク値に最も影響を与える要因を特定しました。

吸入暴露経路における発がんリスク値に最も影響を与えるパラメータは汚染物質濃度であることが判明した。 汚染物質濃度は、BD では 54.9%、ST では 81.2% のリスク計算値に影響を与えました (図 3)。 2 番目に重要な要素は曝露頻度であり、BD では 8%、ST では 3.4% という値であることが判明しました。 3 番目に重要な要素は曝露時間で、値は BD で 5%、ST で 2.8% でした。 体重は発がんリスク値の計算にマイナスの影響を与えることが判明した。 BD および ST への吸入曝露における非発がん性リスク値の場合、最も重要な変数は次のとおりでした。汚染物質濃度 (BD では 92.2%、ST では 74.4%)、曝露時間 (BD では 6.2%、ST では 16.5%) ST）、曝露時間（BD 1.5％、ST 5.5％）、曝露頻度（BD 0.2％、ST 3.6％）（図4）。

(A) 1,3-ブタジエン、(B) スチレンのがんリスク (CR) の感度分析。

(A) 1,3-ブタジエン、(B) スチレンの非がんリスク (HQ) の感度分析。

得られた調査結果に基づいて、BD および ST 濃度は潜在的なリスクの主要な影響因子であるため、職場で管理する必要があることが強調されるべきです。 また、BD および ST への吸入曝露は工学的制御手段によって制御されるべきであり、また、管理制御によって作業者の曝露時間を短縮する必要があります。 また、将来の研究では、体液中のこれらの汚染物質の代謝産物のバイオモニタリングが提案されています。

私たちの研究では不確実性が定量的リスク評価に固有の要素であるため、その 3 つの要素を検討しました。 環境の部分に関しては、不確実性は実行された測定に関連していました。 最初の側面は、吸入 BD および ST 濃度の範囲を確立するために、カーペット製造業界の作業者の呼吸ゾーンから収集されたサンプルの数でした。 第二に、サンプルは冬季にのみ採取されたため、研究の現段階では、これらの濃度が季節限定なのか、それとも一年全体を代表するものなのかは不明です。 人口の部分に関しては、仕上げ工場で働く男性従業員 75 名にアンケートを実施し、これらの結果に基づいて、体重や暴露率 (期間、頻度、時間) などの HHRA 計算用の人口データが得られました。 毒性学的部分に関しては、SD と ST の両方の毒性学的データベースで RfC 値が利用可能であったため、私たちの研究では非発がん性リスクの計算に、暴露濃度 (EC) パラメーターで表される吸入暴露経路を使用しました。 発がん性リスクの場合、さらなる計算に必要な吸入単位リスク (IUR) の値が ST に欠落しているため、EC の代わりに慢性 1 日摂取量 (CDI) パラメーターを使用しました。 発がんリスク解析では、BD と ST の両方でスロープファクター (SF) の値が利用可能であったため (IUR 値は BD のみ利用可能)、発がんリスクの計算において BD と ST の整合性を保つために、CDI を計算することによって表される暴露経路を使用しました。 ただし、保守的なリスク評価原則に従って、科学文献 41 から得られた ST の利用可能な最小 SF 値を使用しました。 私たちの研究で使用された ST の SF 値は、ST の確認された SF 値および/または IUR 値についての合意がなかったため、毒物学的データベースには表示されませんでした。 使用されている保守的なリスク評価原則によれば、リスク結果は人間の健康保護を目的とする傾向があるため、過大評価される可能性があります。 将来の研究が拡大され、より詳細になれば、将来の研究では、より多くの参加者、参加者のさまざまな性別と年齢、より高い頻度、より長い時間の大気汚染物質測定に基づいて、より信頼性の高いリスク計算が可能になるでしょう。

先に強調したように、私たちの知る限り、これはカーペットの製造過程における健康リスク評価の最初の研究でした。 したがって、私たちの結果と他の研究との比較はかなり限定的です。 Yarandi らによる研究結果 6 では、石油化学プラント作業員における BD の平均発がんリスク (CR) は 2.71 × 10-3 であり、USEPA が推奨する許容リスク値 (10-6) を超えていました43。 イランのエレクトロニクス産業の労働者に対する ST の平均発がんリスク値は 1.4 × 10-3 に等しく、USEPA45 の許容レベルを超えていました。 イランでのAhmadi-Moshiranら43の研究結果は、石油化学産業におけるBDとSTの発がんリスク(CR)値が許容レベルの10-6よりも高く、また、その平均HQ値も高いことを示した。 BD と ST の非発がん性リスクはそれぞれ 4.04 と 0.19 で、許容リスクレベル 1 を超えていました。Hahm al.15 による研究では、自動車、オートバイのメンテナンス、修理における ST の非発がん性リスク (HQ) 値が示されています。サービス業、造船業、基礎化学品およびプラスチック製品の製造業は、USEPA が推奨する許容リスクレベル 1 を上回りました。

BD の場合の毒性データに関しては、RfC 値と SF 値の両方が統合リスク情報システム (IRIS) データベースで入手可能でした 40。 ST の場合、毒性データベースでは RfC 値のみが確認されました。 ST の SF 値の場合、これまでのところ合意された値が存在しないことを念頭に置き、他の研究で入手可能な値を使用しました41。 バントンら。 201948 は、聴器毒性に基づく一般集団の ST の RfC 値が 6 ppm (約 25 mg m3) であると推定されたと報告しました。 ただし、この提案された RfC 値は労働者の職業的暴露限度である 20 ppm から時間調整されていないため、労働者のデータに基づく場合、他のエンドポイントはより短い暴露期間で発生する可能性があることを考慮する必要があります48。 動物実験の非聴器毒性エンドポイントから外挿された毒性学的値は、用量と期間の調整、特に適切な AF の適用が必要な場合に、職業性聴器毒性で推定される健康値よりも低い健康値を特定する可能性があります 48。 また、ST の発がんリスク評価に関して、研究者は用量反応モデルではなく曝露マージン (MOE) アプローチに傾いていることを念頭に置き 48、この研究では、ST の既存の SF 値を使用して、適用されたリスク計算手法。 私たちはこの点を念頭に置いており、将来の研究では、新しいリスクの動向に応じて、暴露マージン（MOE）、出発点（POD）、または作用機序（MOA）を使用した他のリスク評価モデルを適用することが計画されています。生成リスク評価方法49． HHRA の目的は、保守的なリスク評価原則に従って、健康への悪影響のリスクが発生する可能性がある最低曝露量を示すことであるため、計算では、リスク値を把握するために研究から入手可能な最も低い SF 値を使用しました。特にこの研究はこれまで行われていなかったものだからです。 Banton ら 48 はまた、繊維強化ポリマー複合材産業において、呼吸保護具を何も備えていないオープンモールドプロセスの作業員の HQ 値が許容リスクレベル 1 を超えていると報告しました。適切な呼吸保護が行われていれば、非発がん性リスク値は 1 未満に減少しました。オープン成形プロセスでは保護措置が使用されており、職場での高濃度暴露に対するリスク管理措置として呼吸器保護が必要であることが示されています48。

私たちの調査により、この研究を継続する必要があることが明らかになりました。 VOC の一部、つまり BD と ST のみを調査しました。 しかし、私たちの調査では男性のみが調査されており、アジア諸国でそのような産業で働くことが多い女性や子供さえも調査されていませんでした。 カーペット産業で使用される物質の化学的性質に関しても、顧客は新しいカーペット製品から放出される可能性のある蒸気の影響を受けるようです50。 最近の研究は、カーペットが新たな汚染物質、ペルフルオロアルキル化物質 (PFAS)、揮発性有機化合物 (VOC)、半揮発性有機化合物などの多くの化合物の暴露源であると推定されているため、消費者の健康安全の観点から集中的な研究の必要性を示しています。 （SVOC）、特に摩耗、拡散、浮遊粒子や沈降粉塵への分配などのメカニズムはよく知られていません51。 暴露された人々に対するバイオモニタリング研究は、さらなる調査の重要な部分となるであろう52。

私たちの研究は、イランのカーシャーン市にあるカーペット生産産業の仕上げ工場における 1,3-ブタジエン (BD) およびスチレン (ST) への職業的吸入曝露に関する最初の研究でした。 USEPA 人間の健康リスク評価手法を使用して、発がん性 (CR) および非発がん性 (HQ) のリスク値が計算されました。 従業員の呼吸域における BD と ST の濃度は、職業上の許容暴露限度である BD (6) については 4.42 mg m-3 (2 ppm)、86 mg m-3 (20 ppm) よりも低く、同等でした。それぞれ0.039 mg m-3 (0.017 ppm)および12.108 mg m-3 (2.840 ppm)まで。 BD および ST の非発がん性リスク (HQ) 値は、健康への悪影響が発生する可能性を示す許容レベル 1 よりも高かった。 カーペット産業労働者の平均 HQ 値は、SD では 8.67 × 100、ST では 5.13 × 100 でした。 BD および ST について計算された発癌リスク (CR) 値は、許容レベルの 10 ～ 6 より高かった。 従業員の平均 CR 値は、SD では 5.13 × 10-3、ST では 1.44 × 10-3 でした。 感度分析により、従業員の呼吸域で測定された BD および ST 濃度が、発がん性リスクと非発がん性リスクの両方の合計値において最も重要なパラメーターであることが明らかになりました。 従業員のリスクを軽減するには、管理制御による暴露時間の短縮など、技術的および工学的管理手段の適用が推奨されます。 他の感受性集団や体液中の BD および ST の代謝産物のバイオモニタリング分析を含む、より詳細な研究が必要であり、我々の予備調査に基づいて将来の研究が正当化されます。

現在の研究中に分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

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米国政府産業衛生士会議

平均化時間

アメリカ胸部学会

1,3-ブタジエン

体重

汚染物質の濃度

慢性的な毎日の摂取量

発がんリスク

ジエポキシブタン

デオキシリボ核酸

暴露濃度

露光時間

露出頻度

人間の健康リスク評価

ハザード指数

国際がん研究機関

生命または健康に直ちに危険を及ぼすもの

吸入速度

統合リスク情報システム

吸入ユニットのリスク

行動様式

露出のマージン

モンテカルロシミュレーション

独立行政法人労働安全衛生研究所

職業上の暴露限界

労働安全衛生管理

95パーセンタイル

許容暴露限界

パーフルオロアルキル化物質

出発点

品質管理・品質保証

基準濃度

活性酸素種

標準偏差

安全性データシート

勾配係数

スチレン

短期暴露限界

半揮発性有機化合物

しきい値制限値

時間加重平均

米国国家毒物学プログラム

米国環境保護庁

揮発性有機化合物

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著者らは、この研究へのカーペット製造工場の従業員および管理者の参加に感謝の意を表します。 論文を改善するための貴重なコメントをくださった Jianfeng li 博士に感謝いたします。

この研究はカシャン医科大学の支援を受けています。

イラン・カシャーン医科大学カシャーン医科大学保健学部労働衛生工学科

アミール・ホセイン・ホシャラフ

AGH科学技術大学、地質学、地球物理学、環境保護学部環境保護学科、Al。 Mickiewicza 30、30-059、クラクフ、ポーランド

アグニエシュカ・グルゼッカ＝コソフスカ

レソト国立大学化学・化学技術学部、PO Roma 180、レソト、南アフリカ

アビオドゥン・オラゴケ・アデニジ

産業医学研究所、エディンバラ、EH14 4AP、英国

ラントラン

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AHK: 概念化、正式な分析、サンプル収集、プロジェクト管理、方法論。 AG-K.: 改訂、再書き込み、レビューおよび編集。 AOA: 再書き込み - レビューと編集。 Lang Tran: 再執筆 - レビューと編集。

アミール・ホセイン・ホシャラフへの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガー ネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

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転載と許可

khoshakhlagh、AH、Gruszecka-Kosowska、A.、Adeniji、AO 他。 カーペット製造業界におけるモンテカルロ シミュレーション技術を使用した、1,3-ブタジエンおよびスチレン曝露の確率論的な人間の健康リスク評価。 Sci Rep 12、22103 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41598-022-26537-9

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受信日: 2022 年 9 月 13 日

受理日: 2022 年 12 月 15 日

公開日: 2022 年 12 月 21 日

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

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