Human biomonitoring of phthalates and biosphenol A exposure in Austria

Heutzutage wird weltweit eine Vielzahl an Industriechemikalien hergestellt, die unter anderem in einer Reihe von sehr unterschiedlichen Konsumprodukten ihren Einsatz finden. Der Kontakt mit diesen Produkten kann zu einer Belastung des Menschen sowie der Umwelt fuhren, wobei etliche dieser Stoffe im Zusammenhang mit negativen Effekten auf die Gesundheit stehen. Dabei handelt es sich unter anderem um sogenannte endokrin wirksame Substanzen, die schadigende Effekte auf das Hormonsystem haben konnen. Zu den endokrin wirksamen Substanzen, die in hohen Mengen hergestellt und verwendet werden, gehoren die Phthalate sowie Bisphenol A. Phthalate werden als Kunststoffweichmacher und Additive in einer Vielzahl von unterschiedlichen Produkten eingesetzt, wahrend Bisphenol A als Monomer in der Herstellung von Polykarbonaten, Polyvinylchlorid, Kunstharzen und Thermopaper seine Verwendung findet. Durch ihr Vorkommen in diesen Produkten sowie aufgrund ihrer chemischen Struktur konnen sowohl Phthalate als auch Bisphenol A in Lebensmittel, Getranke, Wasser, Luft, Staub und Boden migrieren und so uber unterschiedliche Wege vom Menschen aufgenommen werden. Im Korper werden sie schnell verstoffwechselt und uber den Harn wieder ausgeschieden, wo sie in weiterer Folge nachgewiesen werden konnen. Durch das sogenannte Human-Biomonitoring kann dieser Nachweis der Substanzen bzw. ihrer Metaboliten in unterschiedlichen Korperflussigkeiten erfolgen, um die Belastung sowohl qualitativ als auch quantitativ zu bestimmen. Bisher wurden in den vergangenen Jahren nur wenige Human-Biomonitoring-Studien in Osterreich durchgefuhrt. Das Hauptziel der vorliegenden Studie, durchgefuhrt am Umweltbundesamt Wien, war die Untersuchung der Phthalat- und Bisphenol A-Belastung im Harn in einer grosen Stichprobe der osterreichischen Bevolkerung. Das Probenmaterial und die Daten wurden vom Institut der Ernahrungswissenschaften der Universitat Wien im Rahmen der Osterreichischen Studie zum Ernahrungsstatus 2010/2012 gesammelt. Insgesamt bestand die untersuchte Studienpopulation aus 595 mannlichen und weiblichen ProbandInnen aus nahezu allen osterreichischen Bundeslandern. Die Einteilung der Studienpopulation erfolgte in die Kategorien Kinder I (6-8 Jahre), Kinder II (7-15 Jahre), Erwachsene (18-65 Jahre) und SeniorInnen (64-81 Jahre). Insgesamt wurden 14 Metaboliten von 10 Phthalaten in den Harnproben mittels HPLC-MS/MS analysiert. In nahezu allen Proben konnten diverse Phthalatmetaboliten detektiert werden, wobei der Nachweis der niedermolekularen Metaboliten sowie der Metaboliten des hochmolekularen Di-2-ethylhexylphthalat (DEHP) in einem Grosteil der Proben erfolgte. Wie bereits in mehreren wissenschaftlichen Studien gezeigt, gehoren Kinder zur der am hochsten belasteten Populationsgruppe. Eine Ausnahme stellt die Belastung mit MEP dar, die bei Erwachsenen und SeniorInnen im Vergleich zu jungeren StudienteilnehmerInnen wesentlich hoher lag. Ebenfalls in Ubereinstimmung mit anderen internationalen Studien konnten in weiblichen Teilnehmerinnen hohere Belastungen mit diversen Phthalatmetaboliten verglichen mit mannlichen Teilnehmern festgestellt werden. Die Untersuchung der Konzentrationen an Gesamt-BPA (freies und konjugiertes BPA) in den Harnproben erfolgte mittels on-line SPE-HPLC-MS/MS, wobei BPA nur in einer verhaltnismasig geringen Probenanzahl nachgewiesen werden konnte. Die Anteile der positiven Proben variierten je nach Studiengruppe zwischen 11% bei Erwachsenen und SeniorInnen, und 50% bei Kindern im Alter von 6-8 Jahren (Gruppe Kinder I). Auch hier waren Kinder hoher exponiert als altere StudienteilnehmerInnen und es lag eine Abnahme der Belastung mit steigendem Alter vor. Die maximale nachgewiesene BPA-Konzentration lag bei 17 µg/l Harn bei einem Erwachsenen, sowie nach Kreatinin-Adjustierung bei 21 µg/g Kreatinin bei einem Kind der Gruppe Kinder I, wobei generell die Belastung in der untersuchten Studienpopulation gering ausfiel. Anhand der im Harn bestimmten Substanzkonzentrationen wurde die Bestimmung der taglichen Aufnahmemenge von Diethylphthalat (DEP), Di-n-butylphthalat (DnBP), Di-isobutylphthalat (DiBP), Butylbenzylphthalat (BBzP) und Di-2-ethylhexylphthalat (DEHP) nach zwei unterschiedlichen Berechnungsmodellen basierend auf dem ausgeschiedenen Harnvolumen sowie der ausgeschiedenen Kreatininkonzentration durchgefuhrt. Die berechneten Aufnahmemengen wurden mit tolerierbaren Aufnahmemengen verglichen, um mogliche Uberschreitungen feststellen zu konnen. In erster Linie wurden diese bei Kindern festgestellt. Obwohl die Anzahl der Uberschreitungen generell gering ausfiel, weist deren Auftreten auf ein mogliches Gesundheitsrisiko hin. Auserdem konnte eine Abnahme der taglichen Aufnahmemengen mit steigendem Alter identifiziert werden. Zur Erhebung der taglichen BPA-Aufnahmemengen erfolgten ebenfalls Berechnungen basierend auf zwei unterschiedlichen Modellen, die ahnlich wie bei den Phthalaten durchgefuhrt wurden. Die kalkulierten taglichen Aufnahmemengen erwiesen sich als generell gering, wobei ebenfalls eine Abnahme mit zunehmendem Alter identifiziert werden konnte. Im Vergleich mit tolerierbaren Aufnahmemengen, speziell mit der neuen temporaren tolerierbaren taglichen Aufnahmemenge (Tolerable Daily Intake, TDI) von 5 µg/kg Korpergewicht/d, existierten keine Uberschreitungen. Fur die Phthalate wurde zur Untersuchung der kombinierten Belastung eine kumulative Risikobewertung unter Berucksichtigung des Konzepts des „Hazard Index“ (HI) basierend auf den entsprechenden TDIs und RfD AAs (Referenzdosis fur Anti-Androgenitat) durchgefuhrt, wobei die Uberschreitung eines HI-Wertes von 1 ein mogliches Gesundheitsrisiko darstellt. Die berechneten HIs nahmen mit steigendem Alter von Kindern zu Erwachsenen ab. Bei SeniorInnen wurde ein erneuter Anstieg beobachtet. Uberschreitungen existierten alleinig bei Kindern bezogen auf den von den TDIs abgeleiteten HI-Werten, wobei 13% der StudienteilnehmerInnen der Gruppe Kinder I den HI uberschritten. Bei der Untersuchung von moglichen Assoziationen zwischen den Phthalat- bzw. BPA-Belastungen und ausgewahlten erhobenen Parametern zeigten sich einige statistisch signifikante Zusammenhange, deren weitere Untersuchung von Interesse ware. Die vorliegende Studie bietet damit neue Daten zur Exposition fur eine grose Stichprobe der osterreichischen Bevolkerung und tragt damit zur nationalen und internationalen Expositionsabschatzung und Risikobewertung bei. In der Druckversion der Dissertation liegen die Originalfragebogen, die im Rahmen der Osterreichischen Studie zum Ernahrungsstatus 2010/2012 verwendet wurden, in Form eines digitalen Mediums (CD) bei.