DIN ISO TS 17924-2008 Soil quality - Assessment of human exposure from ingestion of soil and soil material - Guidance on the application and selection of physiologically based extri.pdf

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1、Dezember 2008 Normenausschuss Wasserwesen (NAW) im DINPreisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 13.080.30!$QaG“1466236www.din.deDVornormDIN ISO/TS 17924Bo

2、denbeschaffenheit Bewertung der Exposition des Menschen durch orale Aufnahme vonBoden und Bodenmaterial Anleitung zur Anwendung und Auswahl von physiologienahenExtraktionsverfahren fr die Abschtzung derResorptionsverfgbarkeit/Bioverfgbarkeit von Metallen im Boden(ISO/TS 17924:2007)Soil quality Asses

3、sment of human exposure from ingestion of soil and soil material Guidance on the application and selection of physiologically based extraction methods forthe estimation of the human bioaccessibility/bioavailability of metals in soil(ISO/TS 17924:2007)Qualit du sol valuation de lexposition humaine pa

4、r ingestion de sol et de matriaux du sol Lignes directrices pour lapplication et la slection de mthodes dextraction fondes sur lepoint de vue physiologique pour lestimation de la bioaccessibilit/biodisponibilit pourltre humain de mtaux dans le sol (ISO/TS 17924:2007)Alleinverkauf der Normen durch Be

5、uth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 24 SeitenDIN ISO/TS 17924:2008-12 2 Inhalt Seite Nationales Vorwort .3 Einleitung.6 1 Anwendungsbereich .7 2 Normative Verweisungen7 3 Begriffe .7 4 Resorptionsverfgbarkeit/Bioverfgbarkeit als ein Konzept bei der Bewertung von Bden und Verdachts

6、flchen im Hinblick auf die Exposition des Menschen 9 5 Beschreibung der Aufnahmemechanismen von Kontaminanten durch den Menschen 11 6 Beschreibung der Metallbindungsformen (Speziesbestimmung von Metallen) im Boden. 14 7 Konzept fr ein Verfahren zur Prfung der Bioverfgbarkeit durch Exposition von Men

7、schen 15 7.1 Allgemeines. 15 7.2 Auswahl einer geeigneten Prfung. 15 7.3 Beschreibung von anwendbaren Prfverfahren . 18 7.4 Empfehlungen. 19 7.5 Anwendung und Auswertung von In-vitro-Prfungen fr die Gefhrdungsabschtzung 21 8 Datenverarbeitung, Qualittskontrolle und Darstellung von Ergebnissen. 21 An

8、hang A (informativ) Verfahren fr die Prfung der Resorptionsverfgbarkeit/Bioverfgbarkeit in Bezug auf den Menschen 23 Vornorm DIN ISO/TS 17924:2008-12 3 Nationales Vorwort Eine Vornorm ist das Ergebnis einer Normungsarbeit, das wegen bestimmter Vorbehalte zum Inhalt oder wegen des gegenber einer Norm

9、 abweichenden Aufstellungsverfahrens vom DIN noch nicht als Norm herausgegeben wird. Zur vorliegenden Vornorm wurde kein Entwurf verffentlicht. Erfahrungen mit dieser Vornorm sind erbeten vorzugsweise als Datei per E-Mail an nawdin.de in Form einer Tabelle. Die Vorlage dieser Tabelle kann im Interne

10、t unter http:/www.din.de/stellungnahme abgerufen werden; oder in Papierform an den Normenausschuss Wasserwesen, 10772 Berlin. Diese Technische Spezifikation wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 190 Bodenbeschaffenheit“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom NEN, Niederlanden gehalten wird. Fr Deutschlan

11、d war der NA 119-01-02 AA Boden- und Abfalluntersuchung“ an der Bearbeitung beteiligt. Fr die im Abschnitt 2 zitierte Internationale Norm wird im Folgenden auf die entsprechende Deutsche Norm hingewiesen: ISO 11074 siehe E DIN ISO 11074 DIN ISO/TS 17924:2008-12 4 Nationaler Anhang NA (informativ) Li

12、teraturhinweise DIN 19738, Bodenbeschaffenheit Resorptionsverfgbarkeit von organischen und anorganischen Schad-stoffen aus kontaminiertem Bodenmaterial DIN EN 71-3, Sicherheit von Spielzeug Teil 3: Migration bestimmter Elemente E DIN ISO 11074, Bodenbeschaffenheit Wrterbuch BASTA, N.T., RODRIGUEZ, R

13、.R. Bewertung von Dosis und Wirkung; Expositionsbewertung; auf der Grundlage der oben genannten Elemente: Risikocharakterisierung. Eine Expositionsbewertung ist ein Vorgang, bei dem die Intensitt, Hufigkeit und Dauer der Exposition des Menschen durch einen Kontaminanten beurteilt werden, und der Fol

14、gendes umfasst: Feststellung und Charakterisierung der Quelle; Feststellung der Wirkungspfade; Feststellung relevanter Rezeptoren/Zielgruppen; auf dieser Grundlage: die Bewertung der tatschlichen Exposition. Eine Voraussetzung fr die Bewertung mglicher Wirkungen auf die menschliche Gesundheit ist di

15、e Analyse der Wirkungspfade. Sind die Rezeptoren nicht direkt den Kontaminanten ausgesetzt, erfordert die Expo-sitionsbewertung die Bercksichtigung von Art und Bedeutung der Pfade, ber die eine indirekte Exposition erfolgen knnte. Die Exposition des Menschen durch Bodenverunreinigungen kann ber vers

16、chiedene Medien erfolgen. Direkt vom Boden ausgehend gibt es folgende Wirkungspfade: orale Bodenaufnahme, sowohl ber Anhaftungen an Hnden und ungewaschenem Gemse usw.; Hautkontakt; orale Aufnahme von Hausstaub, der eine groen Anteil Bodenmaterial enthlt. Die Exposition durch die Luft umfasst: Inhala

17、tion und orale Aufnahme von Flugstaub; Inhalation erhhter Konzentrationen in der Auenluft; Inhalation in Gebude eingedrungener Dmpfe. Vornorm DIN ISO/TS 17924:2008-12 10 Die Exposition ber die Nahrungskette umfasst: Verzehr von Pflanzen, einschlielich Kulturpflanzen, wild wachsender Pflanzen und Pil

18、ze; Verzehr von Tieren und tierischen Produkten, einschlielich Wild; Verzehr von verunreinigtem Wasser. Im Rahmen dieser Technischen Spezifikation werden die direkte orale Aufnahme von Boden und/oder Flugstaub betrachtet. Die orale Aufnahme ist einer der bedeutendsten Wirkungspfade beim Menschen in

19、Bezug auf Bodenkontaminanten. Die Qualittsziele fr Bden (die Grenzwerte der Hchstkonzentration fr Bden) werden blicherweise auf der Grundlage einer zulssigen Tagesdosis (TDI) oder einer vorlufig tolerierbaren wchentlichen Aufnahme (PTWI) berechnet, die aus der Wirkdosis ohne Schdigungseffekt (NOAEL)

20、 auf der Grundlage personen-bezogener Daten oder von Tierversuchsdaten abgeleitet werden kann. Bei Erbgut schdigenden Karzino-genen, fr die kein unterer Schwellenwert fr ein erhhtes Krebsrisiko vorgegeben ist, wird der TDI-Wert auf ein Niveau festgelegt, das einem tolerierbaren (vernachlssigbaren) N

21、iveau hinsichtlich des Krebsrisikos entspricht. Zur Bestimmung der TDI werden in erster Linie die Daten zur Toxizitt bei oraler Aufnahme bercksichtigt. Oft beziehen sich diese Daten auf Tierversuche, bei denen die Substanz den Tieren mit dem Futter oder dem Trinkwasser (dem Binde- oder Transportmitt

22、el des Kontaminanten) vermischt verabreicht wird. Anschlieend wird die Menge des Kontaminanten aufgezeichnet, die bentigt wurde, um eine gesundheitsschdigende Wirkung bei dem Tier hervorzurufen. Als Alternative wurden epidemiologische Studien verwendet, die sich auf beobachtete Wirkungen von aufgeze

23、ichneten Expositionen auf die menschliche Gesundheit beziehen. In den toxikologischen Studien wird meistens nur die gesamte oral aufgenommene Menge angegeben und selten werden genaue Werte fr die Bioverfgbarkeit der verabreichten Substanzen angegeben. Beim Extrapolieren von derartigen Versuchsbeding

24、ungen auf andere Bedingungen, z. B. die Aufnahme von verunreinigtem Boden, erfordert dieser Ansatz, dass der Aufnahmegrad bei allen Szenarien gleichartig ist, d. h., dass die absolute Bioverfgbarkeit des Kontaminanten konstant ist. Die absolute Bioverfgbarkeit bei oraler Aufnahme kann als Anteil ein

25、es oral aufgenommenen Kontaminanten definiert werden, der den Krperkreislauf erreicht, d. h. in den Blutkreislauf eindringt. Die absolute Bioverfgbarkeit eines oral aufge-nommenen Kontaminanten kann in Abhngigkeit von der physikochemischen Form des Kontaminanten im Bereich von fast 0 bis etwa 1 (d.

26、h. 100 %) liegen. In diesem Zusammenhang beruht die Anwendung des Konzepts der absoluten Bioverfgbarkeit bei oraler Aufnahme auf der Annahme, dass gesundheits-schdigende Wirkungen systemisch sind und demzufolge von Kontaminanten ausgelst werden, die den Blutkreislauf erreichen, d. h. durch die inter

27、ne Exposition im Gegensatz zur externen Exposition, die direkt als aufgenommene Menge des verunreinigten Mediums gemessen wird, multipliziert mit der Konzentration des Kontaminanten im Medium, siehe Bild 1. Die absolute Bioverfgbarkeit kann als Verhltnis der Mengen im Blut von Tier oder Mensch nach

28、intra-venser Injektion (100%ige Bioverfgbarkeit) und nach oraler Aufnahme (Aufnahme des biologisch verfg-baren Anteils) ermittelt werden. Vornorm DIN ISO/TS 17924:2008-12 11 Bild 1 Schematische Darstellung der Prozesse bei einer oralen Aufnahme Ein praktischerer Ansatz ist die Ermittlung der relativ

29、en Bioverfgbarkeit oder des relativen Absorptionsanteils (RAF), der das Verhltnis zwischen der Menge eines Kontaminanten, die nach der oralen Aufnahme, z. B. mit Boden, den Krperkreislauf erreicht, und derselben Menge, die erhalten wird, wenn die orale Aufnahme in einem Toxizittsversuch erfolgt, der

30、 den Kriterien zugrunde liegt. Es sollte beachtet werden, dass, obwohl die meisten Werte fr die relative Bioverfgbarkeit unterhalb 1 liegen und zu einer erhhten zulssigen Konzentration fhren wrden, RAF-Werte oberhalb 1 gefunden werden knnen, was zu der Forderung nach einer geringeren zulssigen Konze

31、ntration fhren wrde. 5 Beschreibung der Aufnahmemechanismen von Kontaminanten durch den Menschen In Abschnitt 4 ist eine Reihe von Kompartimenten beschrieben, die mit der Bioverfgbarkeit von oral aufge-nommenen Bodenkontaminanten beim Menschen verbunden sind. Der gesamte Wirkungspfad fhrt die Nahrun

32、g und den Boden mit Kontaminanten von der mechanischen Zerkleinerung im Mund ber eine Reihe von chemischen und mikrobiologischen Prozessen zur teilweisen Auflsung im gesamten Magen-Darm-Trakt (mit der Resorptionsverfgbarkeit verbundene Prozesse). Die gelsten Komponenten werden durch die Membranen de

33、s Magen-Darm-Epithels (Absorption) und in den Blutkreislauf transportiert. Beim Transport durch die Membranen kann ein Abbau (Stoffwechsel) erfolgen. Vor dem Eintritt in den Krperkreislauf durchfliet das Blut die Leber, was den Abbau oder die Entfernung von unerwnschten Verbindungen in der Leber erm

34、glicht (Stoffwechsel, First-Pass-Effekt). Die meisten der Auflsungsprozesse sind abgeschlossen, bevor das Material den Dnndarm verlsst, und es ist allgemein anerkannt, dass der grte Teil der Aufnahme im Dnndarm erfolgt. In welchem Umfang die Aufnahme im Magen erfolgt, hngt von der Verbindung ab. Die

35、 Umgebung in den Abschnitten unterscheidet sich und wirkt sich dementsprechend unterschiedlich auf den mit der Resorptionsverfgbarkeit verbundenen Prozess aus, siehe Tabelle 1. Der pH-Wert im Magen kann von fast 1 im nchternen Zustand bis etwa 5 nach der Nahrungsaufnahme schwanken. Die Verweildauer

36、(Halbwertzeit hinsichtlich der Entleerung) im Magen schwankt von 8 min bis 15 min bei nchternem Zustand bzw. bis zu 30 min bis 3 h nach durchschnittlicher Nahrungsaufnahme. Auerdem schwankt die Freisetzung von Gallenflssigkeit auch bei der Freisetzung groer Mengen nach der Vornorm DIN ISO/TS 17924:2

37、008-12 12 Nahrungsaufnahme. Schlielich kann der pH-Wert im Magen kleiner Kinder niedriger sein als bei Erwachse-nen. Tabelle 1 Funktionen und Bedingungen in den Kompartimenten, die an mit der Resorptionsverfgbarkeit verbundenen Prozessen beteiligt sind Komparti-ment Hauptfunktionen bei der Verdauung

38、 Hauptschlich hinzugefgte Reagenzien“ pH-Wert Verweildauer Funktion hinsichtlich der Auflsung des Kontaminanten Mund Zerkleinerung Aufspaltung von Strke Feuchtigkeit Amylase 6,5 Sekunden bis Minuten Zerkleinerung erhht die anschlieende Auflsung Speiserhre Transport Keine 6,5 Sekunden Keine Magen Auf

39、spaltung von Proteinen und Fetten Salzsure Proteasen Lipasen 1 bis 5 8 min bis 3 h Sure lst instabile anorganische Oxide, Sulfide und Carbonate zur Freisetzung von Metallen Dnndarm Aufspaltung von Oligosacchariden, Proteinen, Fetten und anderen Bestandteilen Solubilisierung von Fetten Hydrogencarbon

40、atGallenflssigkeit Proteasen Lipasen Oligosaccharasen Phosphatasen 4 bis 7,5 2 h bis 10 h Organische Bestandteile werden gelst und binden freigesetzte Kontaminanten Kationische Metalle werden durch Komplexbildung mit Gallensuren solubilisiert Einige Metalle fallen durch hohe pH-Werte oder Phosphat a

41、us Der Magen-Darm-Trakt stellt ein komplexes kosystem mit aeroben und anaeroben Mikroorganismen dar. Die Dichte der Mikroorganismen ist im menschlichen Magen und im oberen Teil des Dnndarms geringer, nimmt jedoch in Richtung und im Dickdarm zu. In fkalen Ausscheidungen (Faeces) des Menschen ber-wieg

42、en anaerobe Mikroorganismen, whrend aerobe Bakterien in hoher Dichte weiter oben im Dickdarm zu finden sind. Im Dickdarm des Menschen wurden sulfatreduzierende Bakterien nachgewiesen, andererseits wurden jedoch im Magen-Darm-Trakt von Schweinen hohe Sauerstoffkonzentrationen nachgewiesen. Insge-samt

43、 sind im Magen berwiegend aerobe Bedingungen und Mikroorganismen zu erwarten, vom Dnndarm zum Dickdarm jedoch zunehmend anaerobe Bedingungen. Die Absorption erfordert, dass die Kontaminanten gelst (frei oder an eine gelste Trgersubstanz, wie z. B. Gallenflssigkeit, gebunden) sind, zur Magen-Darm-Wan

44、d transportiert werden und, falls sie an eine Trgersubstanz gebunden sind, an der Oberflche der Magen-Darm-Membran zur Absorption freigesetzt werden. Der Transportmechanismus kann in der Komplexbildung von kationischen Metallen mit Gallensuren bestehen. Gallensuren, Proteine und andere Komplexbildne

45、r knnen die Exposition gegenber kationischen Metallen erhhen. Auch Lipide und andere lsliche organische Verbindungen in der Nahrung knnen die Transportwirkung der Gallenflssigkeit erhhen. Die einfachen Prozesse Auflsung Transport Absorption knnen durch die aufeinander folgenden nde-rungen in der che

46、mischen Umgebung des Magen-Darm-Traktes als auch durch die Chemie des Bodens und der Kontaminanten komplizierter werden. Zum Beispiel kann Blei, das im Boden als der bliche Kontaminant Anglesit (PbSO4) auftritt, im Magen gelst werden und bei dem niedrigem pH-Wert und der hohen Chlorid-konzentration,

47、 die hier vorliegen, in Lsung verbleiben, siehe Bild 2. Beim Eintreten in den hheren pH-Wert-Bereich im Dnndarm und in Gegenwart von gelstem Phosphat fallen die gelsten Bleiionen (Pb+) sehr schnell als Chlorbleiphosphat (Pyromorphit, Pb5(PO4)3Cl) aus. Das Phosphat kann aus verdauter Nahrung oder aus

48、 dem Boden stammen. Phosphatminerale, wie z. B. Hydroxyapatit, Ca5(PO4)3OH, lsen sich bei dem niedrigen pH-Wert des Magens, die Auflsung erfolgt jedoch langsamer und weniger vollstndig bei hherem pH-Wert im Magen (wie er nach der Nahrungsaufnahme auftritt). Wenn der Durchgang durch den Magen Vornorm

49、 DIN ISO/TS 17924:2008-12 13 schnell ist (wie es unter Fastenbedingungen auftritt), lst sich der Hydroxyapatit mglicherweise nicht im Magen und erreicht den Dnndarm, in dem der neutrale bis leicht basische pH-Wert eine weitere Auflsung verhindert und demzufolge auch die Fllung von freigesetztem Blei als Chlorb