2d. Caracterización del riesgo

En esta fase se integran los datos de las tres fases previas, especialmente los resultados locales de la tercera etapa. La caracterización tiene como propósito determinar cualitativa o cuantitativamente el exceso del riesgo en humanos atribuible a la exposición a condiciones específicas de contaminación ambiental con compuestos tóxicos. La pregunta es ¿cuál es la posibilidad que se produzca un efecto adverso en la salud en las condiciones locales de contaminación diagnosticadas? La caracterización cuantitativa se hace de modo diferente según si son sustancias con umbral o sin umbral; a saber:

a)

Para la sustancias que tienen umbral, se puede estimar el riesgo de daño sistémico en algún órgano o sistema usando los siguientes dos indicadores.

Uno es el índice de peligro (IP), en el que se compara la dosis localmente medida en la tercera fase y el valor de la DRf o la IDA que tiene la sustancia para la vía respiratoria o digestiva, según sea el caso:

Índice de peligro (IP)

=

exposición medida (mg/kg/día) / DRf o IDA (mg/kg/día)

El otro indicador es el margen de exposición (ME), que compara el valor del NOAEL de donde se derivó la DRf o la IDA, con la dosis medida localmente en la tercera fase:

Margen de exposición (ME)

=

NOAEL (mg/kg/día) / exposición medida (mg/kg/día)

El IP denota seguridad en las condiciones locales de exposición cuando resulta en un valor de uno o menor de uno, o sea, se está en o por debajo de la dosis establecida como límite seguro, la DRf. Al crecer el valor progresivamente sobre uno, significa que la exposición local está incrementándose a niveles peligrosos que cada vez aumentan la posibilidad de que aparezcan los efectos adversos en la población; en este caso y si la autoridad de salud asumió la DRf como norma de exposición, entonces el nivel de contaminación ambiental es tal que está sobrepasando la dosis estimada como segura, o sea, la norma.

Si la contaminación implica la exposición simultánea a varias sustancias no carcinogénicas, los índices de peligro de cada una se pueden sumar siempre y cuando la manifestación toxicológica de ellas sea la misma, por ejemplo, si todas son tóxicos para el hígado.

El ME es una imagen inversa a la del IP, mientras más grande el valor del ME por encima de uno, más amplio es el margen de seguridad y menor la posibilidad de que aparezcan los efectos en la comunidad. Igual conclusión se tiene si las concentraciones de los contaminantes del aire se han encontrado permanentemente por debajo de los valores guía.

Emisión de contaminantes

Como ya se mencionó, hay sustancias en las que por su modalidad particular de ejercer su efecto dañino preferentemente en el primer nivel de contacto con el organismo como son piel y mucosas, no ha sido posible establecer dosis umbral y ello no significa que sean carcinógenos. Cuando se estima el riesgo por exposición a un contaminante del aire que no es carcinógeno pero que no tiene identificado un umbral y sólo existe para dicho contaminante un valor guía que establece un nivel de concentración ambiental estimado como seguro, se debe recurrir a confrontar las concentraciones ambientales localmente medidas del contaminante con dicho valor guía, si la autoridad asumió el valor guía como norma. Se evaluará cuántas veces se ha sobrepasado el valor en un periodo determinado y en qué magnitud se ha sobrepasado, todo lo cual proporciona una evaluación más bien cualitativa del riesgo; como ayuda se podrá confrontar las concentraciones localmente medidas con las curvas de concentración-respuesta de los estudios que la OMS utilizó para derivar el valor guía respectivo (WHO, 1999).

Un ejemplo de cálculo de índice de peligro y de su interpretación, es el siguiente:

En los ejemplos anteriores de cálculo de dosis para los niños menores de 5 años que viven cerca de una fundición, se obtuvo dos dosis de arsénico para la vía oral según la exposición a polvo ingerido y a agua potable, de 0,0062 y 0,0011 mg/kg/día respectivamente, lo cual da una dosis oral total de 0,0073 mg/kg/día. El valor de la DRf del arsénico para exposición oral es de 0,0003 mg/kg/día. Por lo tanto, el IP para los niños será entonces de 0,0073 / 0,0003 = 24. Si bien este valor de IP está bastante elevado por sobre 1, para interpretar su magnitud se debe conocer el valor del NOAEL a partir del cual se derivó la DRf. En el caso del arsénico, el NOAEL se obtuvo de estudios en humanos y fue de 0,0009 mg/kg/día, al cual se le aplicó un factor de incertidumbre de 3. Por lo tanto, si hubiéramos obtenido un IP de 3, los niños habrían estado en el nivel crítico del valor del NOAEL; pero con un valor de 24 los niños se encuentran en un nivel de exposición francamente peligroso de dosis, con altas posibilidades de encontrarse en proceso de desarrollo de efectos dérmicos y vasculares periféricos propios del arsenicismo crónico.

 

b)

Por otro lado, para las sustancias carcinogénicas sin umbral, se puede estimar el riesgo de cáncer empezando por buscar en la literatura sus valores de unidad de riesgo y/o de unidad de dosis (o FPC) según la vía de exposición (ver sección de evaluación de la dosis-respuesta). Recordar que la UR se relaciona con la concentración ambiental del carcinógeno medida localmente, expresada en microgramos por m³ o por litro, según sea aire o agua. En cambio, el FPC se relaciona con la dosis de exposición medida en la población expuesta, expresada en mg/kg/día, ya sea para la vía respiratoria o para la digestiva.

El primer paso es calcular el riesgo individual mediante las siguientes fórmulas:

unidad de riesgo (UR)

x

concentración ambiental medida

y/o

unidad de dosis (FPC)

x

dosis de exposición medida

El valor del riesgo individual, que habitualmente es una cifra muy pequeña que refleja posibilidades personales de desarrollar el cáncer del orden de diez milésimas o cien milésimas, se multiplica por el tamaño de la población expuesta bajo estudio para obtener el riesgo poblacional:

riesgo individual

x

población expuesta

Para interpretar un valor de riesgo poblacional, ayuda la definición de la unidad de riesgo para un contaminante del aire o del agua: es el riesgo durante toda la vida de desarrollar cáncer, que se presenta en una población en la cual todos los individuos están continuamente expuestos, desde el nacimiento y a lo largo de toda su vida, a una concentración de 1 µg/m³ del agente en el aire que respiran o de 1 µg/L en el agua que beben.

Por lo tanto, el valor del riesgo poblacional obtenido localmente representa un escenario hipotético que debe interpretarse como el número de casos con el cáncer específico que aparecería en esa población en el supuesto de que todos sus miembros estuvieran permanentemente expuestos de por vida a la concentración del carcinógeno encontrada en esa comunidad (ver Anexo 7). El riesgo poblacional es una proyección probabilística de la incidencia del efecto en la población expuesta de por vida. Dado que en la realidad estas condiciones existentes al momento de la evaluación no se van a mantener en el futuro debido a las dinámicas demográficas y de la contaminación, se asume este escenario como un supuesto teórico necesario para establecer el proceso matemático de proyección del riesgo. Lo práctico del resultado es que para quienes toman las decisiones en cuanto al manejo y solución del problema local de contaminación ambiental, el dato da una idea objetiva acerca de la magnitud actual del riesgo y que podría ser real si las condiciones se mantuvieran muy estables por mucho tiempo en el futuro; además, es una modalidad para evaluar comparativamente las variaciones del riesgo a lo largo del tiempo según como evolucionen las condiciones locales tanto en cuanto a nivel de contaminación como a tamaño de la población expuesta. Esta proyección es un hecho real en ciudades que están en permanente crecimiento y que incrementan sus fuentes emisoras de carcinógenos.

Ejemplos de cálculo de riesgo de cáncer, se presentan en el siguiente recuadro:

a)

En el ejemplo previo de cálculo de dosis, para una población de 500 mil personas expuestas a un promedio de 30 µg/m³ benceno en aire, se obtuvo una dosis de 0,005 mg/kg/día. No podemos usar este dato sobre dosis pues no tenemos a mano el FPC del benceno, pero sí tenemos el valor de su UR en aire, que es de 0,000004. El benceno es un carcinógeno humano, produce leucemia.

Riesgo individual = 0,000004 x 30 = 0,00012
Riesgo poblacional = 0,00012 x 500.000 = 60 casos de leucemia atribuibles a este nivel de contaminación del aire con benceno.

b)

Una población de 50 mil habitantes que viven por larga data cerca de una fundición, se expone regularmente por vía respiratoria a una concentración promedio anual de arsénico de 0,48 µg/m³. La UR de arsénico para aire es de 0,0043.

Riesgo individual = 0,0043 x 0,48 = 0,00206
Riesgo poblacional = 0,00206 x 50.000 = 103 casos de cáncer pulmonar atribuible a este nivel de contaminación del aire con arsénico.

¿Cómo se interpreta el hecho que una concentración de benceno en aire 62 veces mayor que la del arsénico produzca 60 casos de cáncer en comparación con los 103 casos que produce el arsénico en una población que es la décima parte en tamaño? Además de las diferencias en fisiopatología y en órganos afectados, estas cifras estarían diciendo que la potencia carcinogénica del arsénico por unidad de exposición es significativamente más alta que la del benceno.

Finalmente y a modo de ejemplos genéricos, las siguientes son dos situaciones extremas posibles de caracterización del riesgo, de tipo cualitativo y cuantitativo respectivamente:

Primera: El equipo evaluador del riesgo concluye que la sustancia A causa cáncer en animales de laboratorio y recomienda como prudente limitar la exposición en humanos, incluso si no se tienen pruebas de carcinogenicidad en humanos.

Segunda: A partir de la información científica publicada, un equipo de terreno en una localidad sabe que la sustancia B es un probable carcinógeno humano con una unidad de riesgo de 0,003. Después de un estudio hecho en la localidad, se concluye que la población enfrenta un exceso de riesgo de cáncer del orden de 1 en 100.000.

En el primer caso se requiere de mucho trabajo adicional para poder disponer de un nivel de riesgo que ayude al manejo del problema. En el segundo caso la situación está mucho mejor definida.

En el Anexo 8 se presenta el desarrollo de un ejercicio en que se abordan cálculos de dosis y de riesgos no carcinogénico y carcinogénico para una sustancia contaminante del aire.

La caracterización del riesgo es el proceso para conocer la magnitud de un riesgo atribuible a condiciones específicas de contaminación ambiental.

Particularidades del proceso evaluador de los contaminantes del aire urbano

Para la OMS, para fines de exposición segura a los contaminantes clásicos del aire exterior, los valores guía establecidos deben reflejar concentraciones que no signifiquen riesgo alguno para la población. Para establecer un nivel de concentración que dé alta seguridad, se necesita conocer las relaciones dosis-respuesta o en su defecto las relaciones concentración-respuesta, el tipo de efecto tóxico del contaminante solo o en mezclas, la existencia o no de umbral, y las variaciones en la sensibilidad y en los niveles de exposición de las poblaciones expuestas. Por lo tanto y por las peculiaridades de los contaminantes clásicos, sus valores guía han resultado de un proceso evaluativo muy particular y algo diferente del esquema convencional de evaluación recientemente presentado para las sustancias específicas. Este proceso de fijación, revisión y actualización de las normas de calidad del aire se encuentra descrito en una publicación reciente de la OMS (WHO,1999). Información sobre lo mismo para el contexto de los países del continente americano también está disponible en una publicación sobre estas normas de la OPS (CEPIS, 2000).

La metodología para sustancia específica es más factible de aplicarse a otros de los contaminantes del aire exterior que no sean los clásicos, ya que por causar efectos sistémicos se dispone con mayor frecuencia de las dosis de interés obtenidas en animales. Hay algunas características que separan distintivamente los contaminantes del aire clásicos y no clásicos, como se aprecia en la tabla siguiente:

CONTAMINANTES CLÁSICOS
CONTAMINANTES NO CLÁSICOS
Pocos Numerosos
No se bioacumulan (excepto el plomo) Algunos se bioacumulan
El pulmón es el blanco primario (excepto del monóxido de carbono y el plomo) Hay muchos órganos que son su blanco
En general se conocen muy bien sus efectos en la salud (excepto para los óxidos de nitrógeno) Datos sobre dosis-respuesta en humanos raramente disponibles
Producen efectos agudos (minutos) y crónicos (años) Producen efectos agudos (minutos) y crónicos (años)
Fuente: WHO, 1999.

Las particularidades del proceso antes señalado se centran en los contaminantes clásicos, vale decir, bióxido de azufre, bióxido de nitrógeno, monóxido de carbono, ozono, material particulado en suspensión y plomo. El monóxido de carbono y el plomo se absorben en los alvéolos, pasan a la sangre y se puede estimar sus dosis. El resto produce en gran medida sus efectos adversos primarios localmente a nivel del árbol respiratorio, por lo que sus antecedentes sobre dosis-efecto tanto en humanos como en animales son escasos y poco confiables; por lo tanto, los criterios de la relación dosis-respuesta se reemplazan por los relativos a curvas exposición-respuesta, usando la concentración del contaminante en el aire como reflejo de la exposición. Se usaron las mejores curvas disponibles para derivar los niveles ambientales guía recomendados.

La evaluación de los efectos adversos de tipo agudo y de tipo crónico de estas sustancias se ha desarrollado en función de los niveles de contaminación del aire y se ha hecho dando prioridad a los relativamente abundantes datos obtenidos de estudios de exposición experimental controlados tanto en animales como en humanos voluntarios y de estudios epidemiológicos poblacionales. Los primeros se vienen efectuando desde la década de 1980 con la meta de identificar valores de LOAEL y de entre los segundos destacan en la década de 1990 los estudios de series temporales y los estudios de cohortes.

Dado que no se ha dispuesto de dosis procedentes de estudios en animales ni se ha usado los criterios de dosis peligrosas y seguras en la curva dosis-respuesta, los factores de incertidumbre aplicados no fueron los del conjunto ya presentado de dividir el NOAEL por 10, 100, etc. Los evaluadores analizaron cuidadosamente los antecedentes epidemiológicos de estos contaminantes para identificar el nivel de concentración en aire que produjo consistentemente un primer efecto considerado como razonablemente adverso y de acuerdo con la calidad de la base de datos sometieron las concentraciones ambientales de este grupo de contaminantes a factores de incertidumbre del orden de 0,5 y de 2.

Destaca el hecho de que no fue posible establecer para las partículas un nivel umbral respecto a efectos adversos observados, ya que éstos se manifiestan incluso a niveles de contaminación extremadamente bajos. Igualmente, para el ozono tampoco se pudo identificar un nivel de efecto observado (LOAEL), ya que incluso a concentraciones muy bajas se detectaron alteraciones en la función respiratoria; aun así, se fijó un valor de referencia para efectos de carácter agudo.Destaca el hecho de que no fue posible establecer para las partículas un nivel umbral respecto a efectos adversos observados, ya que éstos se manifiestan incluso a niveles de contaminación extremadamente bajos. Igualmente, para el ozono tampoco se pudo identificar un nivel de efecto observado (LOAEL), ya que incluso a concentraciones muy bajas se detectaron alteraciones en la función respiratoria; aun así, se fijó un valor de referencia para efectos de carácter agudo.

Plomo en la sangre

En el caso del plomo y el monóxido de carbono, se pudo determinar con más facilidad las concentraciones ambientales que se corresponden con niveles biológicos de estas sustancias, los que se asumen como dosis que reflejan los niveles de exposición; tales indicadores biológicos son microgramos de plomo por litro de sangre (µgPb/L) y porcentaje de carboxihemoglobina en sangre (% COHb).

Los valores guía que se han recomendado son para diversas situaciones: exposición muy alta y breve, de entre 10 a 30 minutos; exposiciones moderadas durante lapsos de entre 1 y 24 horas y exposiciones a bajas concentraciones promediadas para durante un año. El análisis de los factores de confusión ha sido de importancia en la evaluación de los efectos a largo plazo, no así en exposiciones agudas a corto plazo en que los efectos son más fácilmente identificables y claramente atribuibles al alto nivel de contaminación identificado.

Para fijar los niveles guía en las otras sustancias que no son los contaminantes clásicos, se recurrió en general a usar también la información de concentraciones ambientales y su correlación con valores de NOAEL y LOAEL, ya sea de humanos o de animales según el caso, y se les aplicó factores de incertidumbre que en esta ocasión fueron tan diversos como 20, 25, 40, 60, 200, 400, 1.260, etc. Para definir el nivel de riesgo carcinogénico de los 12 contaminantes del aire seleccionados para fines de establecerles guías y que se consideran cancerígenos para el humano, también se recurrió a usar sus concentraciones en el aire y a aplicar sus respectivos valores de la unidad de riesgo (UR).

Un problema mayor no resuelto en el proceso de establecimiento de guías, es que en los estudios epidemiológicos poblacionales la exposición de los grupos ha sido a mezclas complejas de contaminantes y se ha hecho difícil definir claramente el grado en que los efectos se deben al contaminante específico evaluado y cuál es la participación de la mezcla.

Una recomendación del grupo evaluador para los encargados nacionales que establecen normas ambientales de exposición para contaminantes clásicos es que, si los resultados de la realidad epidemiológica local se alejan significativamente del perfil de la base de datos que la OMS usó para derivar los valores guía, estudien cuidadosamente dicha base de datos, especialmente la información de las curvas exposición-respuesta, así como las premisas y precauciones que se adoptaron en el proceso evaluador. La información epidemiológica a menudo procede de condiciones muy particulares tanto de la contaminación como de las poblaciones que originaron los estudios y puede que las condiciones locales para donde se está considerando la aplicación de una norma, difieran significativamente de la realidad de donde surgió el valor guía.

Por la importancia que en el contexto recién señalado tiene la determinación de la exposición y la magnitud de su impacto en la salud, se ha puesto especial énfasis en desarrollar métodos para evaluar específicamente la exposición. Uno de ellos es el método genérico de la ATSDR que se presenta un poco más adelante, otros más específicos se refieren a la exposición a contaminantes del aire (Krzyzanowski, 1997). La OMS elaboró recientemente un programa especializado para computadora, con el propósito de facilitar a los usuarios locales la evaluación de la exposición a un contaminante determinado en un área urbana definida en un periodo dado. En este programa, el impacto en salud se evalúa en función de mortalidad (total, total por grupos de edad, cardiovascular para todas las edades y respiratoria para todas las edades), en función de morbilidad crónica (hospitalizaciones por enfermedades crónicas respiratorias y cardiovasculares según grupos de edad) y en función de morbilidad aguda (infarto cardíaco, cuadros respiratorios agudos). Considera los contaminantes clásicos del aire. La expresión cuantitativa del impacto en salud se hace mediante el riesgo atribuible, que corresponde a la determinación de la proporción del efecto adverso en salud que se puede atribuir a la exposición medida, para un cierto periodo. El detalle del software está disponible en un documento ad hoc (WHO, 2001).