Rules and recent trends for setting health-based occupational exposure limits for chemicals

The working environment is the special case of the non-natural environment created by man in which the increased production activity brings about the concentration of stimulators particularly aggressive to the human organism, such as chemical hazards, noise, vibration, extreme temperatures, and finally, intensified psychological and emotional stress. Depending on the nature and intensity, working environment factors have been classified into dangerous, harmful and annoying. The workers are more and more frequently exposed to dangerous chemicals in the working environment. The chemicals cause many diseases including, in the 1st place, respiratory insufficiency, inflammatory skin conditions, psychoneurological disorders and neoplastic diseases. Occupational exposure limit values (OELs), the main criteria for occupational exposure assessment, constitute an important factor for the safe use of chemicals in the working environment. In Poland, to date there are 524 chemical substances and 19 dusts for which maximum admissible concentrations (MAC) have been established

A proposal for calculating the no-observed-adverse-effect level (NOAEL) for organic compounds responsible for liver toxicity based on their physicochemical properties

Objectives: Both environmental and occupational exposure limits are based on the no-observed-adverse-effect level (NOAEL), lowest-observed-adverse-effect level (LOAEL) or benchmark dose (BMD) deriving from epidemiological and experimental studies. The aim of this study is to investigate to what extent the NOAEL values for organic compounds responsible for liver toxicity calculated based on their physicochemical properties could be used for calculating occupational exposure limits. Material and Methods: The distribution coefficients from air to the liver (log Kliver) were calculated according to the Abraham solvation equation. NOAEL and LOAEL values for early effects in the liver were obtained from the literature data. The descriptors for Abraham's equation were found for 59 compounds, which were divided into 2 groups: "non-reactive" (alcohols, ketones, esters, ethers, aromatic and aliphatic hydrocarbons, amides) and "possibly reactive" (aldehydes, allyl compounds, amines, benzyl halides, halogenated hydrocarbons, acrylates). Results: The correlation coefficients between log-log K and log NOAEL for non-reactive and reactive compounds amounted to r = -0.8123 and r = -0.8045, respectively, and were statistically significant. It appears that the Abraham equation could be used to predict the NOAEL values for compounds lacking information concerning their liver toxicity. Conclusions: In view of the tendency to limit animal testing procedures, the method proposed in this paper can improve the practice of setting exposure guidelines for the unstudied compounds

PRINCIPLES OF ESTABLISHING OCCUPATIONAL EXPOSURE LIMITS FOR CARCINOGENS IN POLAND AND IN OTHER EU COUNTRIES

The principles of determining exposure limits for carcinogens adopted in Poland, the European Union and in other selected countries of the EC are discussed in this article. Carcinogens and/or mutagens pose a direct health risk to people exposed to them. If carcinogens cannot be eliminated from the work and living environments, their exposure should be kept at the lowest possible level. To assess health risk for carcinogens it is necessary to determine the probability of developing a disease or of death from cancer as a result of occupational exposure to carcinogenic substances. Med Pr 2013;64(4):541–56

3-methyl-1-butanol. Documentation of proposed values of occupational exposure limits (OELs)

3-Metylobutan-1-ol (nazwa zwyczajowa: alkohol izoamylowy lub izopentanol) jest pierwszorzędowym izomerem pentanolu. Związek jest bezbarwną, oleistą cieczą o charakterystycznym zapachu. Powstaje jako produkt uboczny w trakcie fermentacji alkoholowej. Jest jednym z głównych składników oleju fuzlowego. 3-Metylobutan-1-ol znalazł wiele zastosowań dzięki właściwościom rozpuszczania: tłuszczów, alkaloidów, żywic, wosków, olejków zapachowych, kauczuku syntetycznego, farb i lakierów. Używany jest do produkcji środków zapachowych stosowanych w: kosmetykach, detergentach i produktach spożywczych. Według danych Stacji Sanitarno-Epidemiologicznej w Bydgoszczy w latach 2016-2017 nie zgłaszano narażenia pracowników na stężenia 3-metylobutan-1-olu przekraczające obowiązujące wartości, tj. NDS – 200 mg/m3 i NDSCh – 400 mg/m3. 3-Metylobutan-1-ol wykazuje niewielką toksyczność ostrą. U ludzi i zwierząt związek wykazuje działanie drażniące na oczy i błony śluzowe jamy nosowej oraz słabe działanie drażniące na skórę. U ludzi i zwierząt w narażeniu ostrym związek działał depresyjnie na ośrodkowy układ nerwowy. Badania w warunkach in vitron ie wykazały działania mutagennego związku zarówno w warunkach aktywacji metabolicznej, jak i bez aktywacji. W warunkach in vivo ednorazowe podanie szczurom związku drogą pokarmową spowodowało niewielki wzrost częstości występowania aberracji chromosomowych w komórkach szpiku kostnego. Substancja nie była oceniana przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem (IARC). W badaniach na zwierzętach nie stwierdzono działania embriotoksycznego, fetotoksycznego ani teratogennego. Na podstawie wyników badań z udziałem ochotników i badań na zwierzętach doświadczalnych wykazano, że krytycznym skutkiem narażenia na 3-metylobutan-1-ol jest działanie drażniące. Eksperci SCOEL zaproponowali wartość OEL 3-metylobutan-1-olu znacznie mniejszą (OEL − 18 mg/m3, STEL − 37 mg/m3) od wartości ustalonej w większości państw. Wartości te znalazły się w projekcie dyrektywy ustanawiającej 5. wykaz wskaźnikowych dopuszczalnych wartości narażenia zawodowego zgodnie z dyrektywą 98/24/WE. Zespół Ekspertów ds. Czynników Chemicznych za podstawę ustalenia wartości NDS 3-metylobuta-1-olu przyjął wartość RD50 (stężenie przy którym częstość oddechów spadła o 50%) wyznaczoną w badaniach na myszach (2 639 mg/m3). Przyjmuje się, że dla związków o działaniu drażniącym wartość NDS powinna wynosić od 1/10 do 1/100 RD50. Z uwagi na niepewność dostępnych danych zaproponowano przyjęcie wartości 1/100 RD50 do ustalenia wartości NDS − 26 mg/m3. Ze względu na działanie drażniące związku zaproponowano przyjęcie wartości NDSCh na poziomie 52 mg/m3 (2 NDS). Nie ma podstaw merytorycznych do ustalenia dla 3-metylobutan-1-olu wartości dopuszczalnego stężenia w materiale biologicznym (DSB). Normatyw oznakowano literą „I” − substancja o działaniu drażniącym. Na 91. posiedzeniu Międzyresortowej Komisji do spraw Najwyższych Dopuszczalnych Stężeń Natężeń Czynników Szkodliwych dla Zdrowia w Środowisku Pracy, dostosowano wartość NDS 3-metylobutan-1-olu do wartości ujętej w projekcie dyrektywy ustalającej 5. wykaz wskaźnikowych wartości narażenia zawodowego, tj. NDS na poziomie 18 mg/m3 i NDSCh na poziomie 37 mg/m3. Zaproponowane wartości normatywów higienicznych powinny zabezpieczyć pracowników przed działaniem drażniącym 3-metylobutan-1-olu na oczy i błony śluzowe górnych dróg oddechowych, a z uwagi na to, że skutki układowe obserwowano przy narażeniu na znacznie większe stężenia/dawki, także przed działaniem układowym. Zakres tematyczny artykułu obejmuje zagadnienia zdrowia oraz bezpieczeństwa i higieny środowiska pracy będące przedmiotem badań z zakresu nauk o zdrowiu oraz inżynierii środowiska.3-Methylbutan-1-ol (isoamyl alcohol, isopentanol) is the primary isomer of pentanol. The compound is a colorless, oily liquid with a characteristic odor. It is formed as a by-product during alcoholic fermentation. Is one of the main components of fusel oil. The compound has found many applications thanks to its dissolution properties: fats, alkaloids, resins, waxes, fragrance oils, synthetic rubber, paints and varnishes. According to the data of the Sanitary and Epidemiological Station in Bydgoszcz, in the years 2016-2017 no worker exposure was reported for concentrations above the MACTWA (maximum allowable concentration, eight-hour time weighted average) of 200 mg/m3 or above STEL (short-term exposure limit value) 400 mg/m³. 3-Methylbutan-1-ol has low acute toxicity. In humans and animals, it is irritating to the eyes and mucous membranes of the nasal cavity and has a slight irritating effect on the skin, and in acute exposure it depresses the central nervous system. In vitro studies did not show a mutagenic effect of the compound both under and without metabolic activation. In vivo, single oral administration of the compound to rats caused a slight increase in the incidence of chromosomal aberrations in bone marrow cells. The substance has not been evaluated by the International Agency for Research on Cancer. Animal studies did not show embryotoxic, fetotoxic or teratogenic effects. Based on the results of studies involving volunteers and studies on experimental animals, it was shown that the critical effect of exposure to 3-methylbutan-1-ol is irritation. SCOEL experts proposed OEL and STEL values of 3-methylbutan-1-ol on a much lower level (8-hour TWA: 18 mg/m³ , STEL: 37 mg/m³ ) than the MAC (maximum allowable concentration) values set in most countries.. The proposed values are included in the draft European Commission Directive establishing a 5th list of Indicative Occupational Exposure Limit values at European Community level under the Chemical Agents Directive (98/24/EC). Assuming the irritating effects as a critical effect of exposure to this compound, the Group of Experts of Chemical Agents proposed the MAC-TWA value of 3-methylbutan-1-ol based on the RD50 value determined in mouse studies (2639 mg/m³ ). It is assumed that for compounds with an irritating effect, the MAC-TWA value should be between 1/10 and 1/100 RD50. Due to the uncertainty of the available data, it was proposed to adopt the value 1/100 RD50 to determine the MAC-TWA value of 3-methylbutan-1-ol, i.e., 26 mg/m³ . Due to the irritating effect of the compound, it was proposed to adopt a STEL value of 52 mg/m³ (2 OEL-TWA). The Expert Group for Chemical Agents considered there was no substantive basis to determine the biological exposure index value (BAI). Because of the irritating effects, it has been suggested to label the substance as “I” – irritant. Following a discussion at the 91st meeting of the Interdepartmental Commission for MAC and MAI, TWA and STEL values of 18 mg/m³ and 37 mg/m³ , respectively, were adopted. They were set at the level of indicative values included in the Draft European Commission Directive establishing a 5th list of Indicative Occupational Exposure Limit values at European Community level. The proposed values of hygienic standards should protect employees against irritant effects 3-methylbutan-1-ol on the eyes and mucous membranes of the upper respiratory tract, and due to the fact that systemic effects were observed at exposure to significantly higher concentrations/doses, also against systemic effects. This article discusses the problems of occupational safety and health, which are covered by health sciences and environmental engineering

Phosphoryl trichloride. Documentation of proposed values of occupational exposure limits (OELs)

Trichlorek fosforylujest przezroczystą, bezbarwną lub żółtawą cieczą o nieprzyjemnym, ostrym zapachu. W kontakcie z wodą lub z parą wodną gwałtownie hydrolizuje, wydzielając chlorowodór i kwas fosforowy(V). Związek jest stosowany w przemyśle, przede wszystkim do produkcji alkilowych i arylowych triestrów kwasu fosforowego(V). Trichlorek fosforylu znalazł również zastosowanie w produkcji: plastyfikatorów, środków opóźniających palenie, cieczy hydraulicznych, insektycydów, farmaceutyków, dodatków do produktów naftowych oraz półproduktów do otrzymywania barwników. Jest stosowany także jako: czynnik chlorujący, regulator pH, katalizator, rozpuszczalnik w krioskopii, domieszka donorowa w półprzewodnikach krzemowych, a także jako odczynnik w laboratoriach. Trichlorek fosforylu jest zaklasyfikowany (ze względu na toksyczność ostrą) do kategorii zagrożenia 2. przy narażeniu drogą oddechową (wdychanie grozi śmiercią) oraz do kategorii zagrożenia 4. po połknięciu (działa szkodliwie po połknięciu). Ponadto związek jest sklasyfikowany do kategorii zagrożenia 1A jako substancja żrąca (powoduje poważne oparzenia skóry oraz uszkodzenia oczu) oraz do kategorii zagrożenia 1. jako substancja działająca toksycznie na narządy docelowe w wyniku narażenia powtarzanego (powoduje uszkodzenie narządów poprzez długotrwałe lub powtarzane narażenie). Zarówno w przypadkach ostrych, jak i przewlekłych zatruć inhalacyjnych trichlorkiem fosforylu podstawowym skutkiem było działanie drażniące na drogi oddechowe i oczy: pieczenie oczu i gardła, uczucie duszności, łzawienie, kaszel, skurcz oskrzeli, ból za mostkiem, zapalenie opłucnej. U narażonych obserwowano pogorszenie parametrów spirometrycznych płuc, a późnymi skutkami narażenia były problemy astmatyczne i obturacyjna choroba układu oddechowego. Dostępne wyniki badań na zwierzętach są słabo udokumentowane. Trichlorek fosforylu nie wykazuje działania mutagennego. W piśmiennictwie nie znaleziono informacji ani o rakotwórczym działaniu tej substancji, ani o jej działaniu embriotoksycznym lub teratogennym. Skutkiem krytycznym działania związku jest silne działanie drażniące na błony śluzowe oczu i górnych dróg oddechowych. Stężenie 0,48 mg/m3, stanowiące próg działania toksycznego trichlorku fosforylu w badaniach na szczurach i świnkach morskich, przyjęto jako wartość LOAEC. Po zastosowaniu współczynników niepewności obliczona na tej podstawie wartość najwyższego dopuszczalnego stężenia (NDS) trichlorku fosforylu wynosi 0,06 mg/m3. Proponuje się przyjęcie wartości NDS zgodnej z rekomendacją SCOEL i ACSH, tj. 0,064 mg/m3. Trichlorek fosforylu jest substancją działającą silnie drażniąco. W celu zapobiegania pikowym stężeniom substancji proponuje się ustalenie wartości najwyższego dopuszczalnego stężenia chwilowego (NDSCh) na poziomie 0,13 mg/m3 (2 razy wartość NDS). Nie ma merytorycznych podstaw do ustalenia wartości dopuszczalnego stężenia w materiale biologicznym (DSB) trichlorku fosforylu. Ze względu na działanie żrące trichlorku fosforylu proponuje się oznaczenie normatywu literą „C” – substancja żrąca. Zakres tematyczny artykułu obejmuje zagadnienia zdrowia oraz bezpieczeństwa i higieny środowiska pracy będące przedmiotem badań z zakresu nauk o zdrowiu oraz inżynierii środowiska.Phosphoryl trichloride is a clear, colorless or yellowish liquid with an unpleasant, pungent odor. In contact with water or steam, it rapidly hydrolyses by releasing hydrogen chloride and phosphoric(V) acid. Phosphoryl trichloride is used in industry primarily for the production of alkyl and aryl triesters of phosphoric(V) acid. It is also used in the production of plasticizers, flame retardants, hydraulic fluids, insecticides, pharmaceuticals, gasoline additives and dye intermediates. Phosphoryl trichloride is also used as chlorinating agent, pH regulator, catalyst, solvent in cryoscopy, dopant for semiconductor grade silicon, and as reagent in laboratories. Phosphoryl trichloride is classified for acute toxicity as category 2 with inhalation (inhalation may lead to death) and as category 4 if swallowed (harmful if swallowed). In addition, it is classified as corrosive category 1A (causes severe skin burns and eye damage) and toxic to target organs due to repeated exposure, category 1 (causes damage to organs through prolonged or repeated exposure). Both in acute and chronic cases of inhalation exposure, the primary effect was irritating to the respiratory tract and eyes (burning eyes and throat, feeling of breathlessness, tearing, coughing, bronchospasm, pain behind the sternum, pleurisy). In exposed workers, deterioration of pulmonary spirometric parameters was observed. The late effects of exposure were asthmatic problems and obstructive respiratory disease. Available animal studies are poorly documented. Phosphoryl trichloride did not show any mutagenic effects. There is no information on the carcinogenic, embryotoxic or teratogenic effects of this substance in the available literature. The critical effect of the action of phosphoryl trichloride is a strong irritation on the mucous membranes of the eyes and upper respiratory tract. A concentration of 0.48 mg/m³ constituting the threshold for toxic effects of phosphoryl trichloride in studies in rats and guinea pigs was taken as the LOAEC value. After applying the uncertainty coefficients, the MAC value of phosphoryl trichloride calculated on this basis is 0.06 mg/m³ . It is proposed to adopt the MAC value in accordance with the SCOEL and ACSH recommendation, i.e., 0.064 mg/m³ . Phosphoryl trichloride is a strongly irritating substance, in order to prevent peak concentrations of this substance it is proposed to set the maximum allowable short-term concentration (MAC-STEL) at level 2 x MAC value, i.e., 0.13 mg/m³ . There are no substantive foundations to determine the permissible biological exposure indices to phosphoryl trichloride (DSB). Due to the corrosive effect of phosphoryl chloride, it is proposed to label it with the letter “C” (a substance with a corrosive effect). This article discusses the problems of occupational safety and health, which are covered by health sciences and environmental engineering

1-Naphtylamine and its salts – as 1-naphtylamine : documentation of proposed values of occupational exposure limits (OELs)

1-Naftyloamina występuje w postaci białych kryształów o charakterystycznym zapachu, które po wystawieniu na działanie powietrza, światła i wilgoci stają się czerwone. Jest stosowana do syntezy barwników i pigmentów, leków, antyoksydantów, herbicydów. Liczba zatrudnionych na stanowiskach, gdzie występowało narażenie zawodowe na 1-naftyloaminę i jej sole w Polsce nie jest znana. W wyniku ostrego zatrucia inhalacyjnego 1-naftyloaminą u ludzi obserwowano: sinienie ust, paznokci i skóry, dezorientację, zawroty i ból głowy, duszność oraz osłabienie. Działanie przewlekłe na zwierzęta 1-naftyloaminy po podaniu drogą pokarmową prowadziło do uszkodzenia wątroby (dystrofia komórek wątrobowych, stłuszczenie wątroby, nagromadzenie lipofuscyny), a przewlekłe narażenie inhalacyjne do zmian parametrów hematologicznych, złuszczającego śródmiąższowego zapalenia płuc, schorzeń płuc i przewlekłego zapalenia nerek i pęcherza moczowego, częściowo związanego z krwiomoczem i albuminurią. Wyniki badań mutagenności i genotoksyczności 1-naf¬tyloaminy nie są jednoznaczne. IARC w 1987 r. zaliczyła 1-naftyloaminę do grupy 3. W porównaniu do 2-naftyloaminy ulegającej w dużym stopniu N-hydroksylacji, 1-naftyloamina nie jest w znaczący sposób N-hydroksylowana. Dlatego brak działania rakotwórczego u zwierząt doświadczalnych może wynikać z braku skutecznej aktywacji metabolicznej. Wartość normatywu higienicznego ustalono na podstawie wartości NOEL, wynoszącej 15 mg/kg mc./dzień, uzyskanej z badań na psach narażanych drogą pokarmową na 1-naftyloaminę przez 9 lub 10 lat. W tych eksperymentach podawanie czystej 1-naftyloaminy, bez zanieczyszczeń izomerem 2-naftyloaminy, nie powodowało zwiększenia częstości zachorowań na raka pęcherza moczowego u psów. Zaproponowano wartość NDS dla 1-naftyloaminy i jej soli na poziomie 3,5 mg/m³. Zakres tematyczny artykułu obejmuje zagadnienia zdrowia oraz bezpieczeństwa i higieny środowiska pracy będące przedmiotem badań z zakresu nauk o zdrowiu oraz inżynierii środowiska.1-Naphthylamine forms white crystals with a characteristic odor that turn red when exposed to air, light and moisture. It is used as an intermediate in the synthesis of dyes, antioxidants, herbicides, drugs and other chemicals. The number of employees exposed to 1-naphthylamine and its salts in Poland has not been studied. The results of acute poisoning by inhalation with 1-naphthylamine by human are blue lips, fingernails and skin, confusion, dizziness, headache, shortness of breath and weakness. Chronic effect on animals of 1-naphthylamine after oral administration leads to liver damage (hepatic cell dystrophy, hepatic steatosis, accumulation of lipofuscin). Chronic inhalation leads to changes in hematological parameters, desquamative interstitial pneumonia, lung disease, and chronic nephritis and bladder inflammation, partly associated with haematuria and albuminuria. The results of the mutagenicity and genotoxicity tests on 1-naphthylamine are inconclusive. In 1987 IARC included 1-naphthylamine in Group 3. Compared to highly N-hydroxylated 2-naphthylamine, 1-naphthylamine is not significantly N-hydroxylated. Therefore, the lack of a carcinogenic effect in experimental animals may be due to the lack of effective metabolic activation. The value of the hygiene standard was derived based on the NOEL value of 15 mg/kg bw/day, obtained from studies on dogs exposed by the oral route for 9 or 10 years. In these experiments, administration of pure 1-naphthylamine, without isomer 2 contamination, did not increase the incidence of bladder cancer in dogs. The maximum acceptable concentration (MAC) value was proposed for 1-naphthylamine and its salt of 3.5 mg/m³ . This article discusses the problems of occupational safety and health, which are covered by health sciences and environmental engineering

2-naphthylamine toxicity

In the past, 2-naphthylamine (2-NA) was used for the production of azo dyes, as an antioxidant in the cable industry and in the rubber industry. Despite the fact that 2-NA is not produced on an industrial scale, it is still used in small quantities as a model bladder carcinogen in laboratories, and also for sewage control, water analysis and oxytocinase assays. In addition, it is detected in the air in coke ovens, where it is formed as one of the pyrolysis products. The main aim of this work is to provide an actual literature review for health risk assessments related to 2-NA which is still used in laboratories. Occupational exposure to 2-NA is important for the respiratory tract, mucous membranes and the skin, and, to a lesser extent, for absorption from the gastrointestinal tract. It is absorbed into the body through the skin and by inhalation, and then undergoes metabolic changes. Most of the absorbed 2-NA dose is excreted in the urine, in the form of metabolites, metabolites conjugated to acids, and even in an unchanged form. Based on literature data, the effects of 2-NA toxicity in sub-chronic and chronic exposure include contact dermatitis, chronic cystitis and bladder cancer. The authors have concluded that it is recommended to determine the occupational exposure limit which will allow preparing the exposure assessment of people at work. Med Pr. 2020;71(2):205–2

Are platinum nanoparticles safe to human health?

Platinum nanoparticles (PtNPs) have been widely used not only in industry, but above all in medicine and diagnostics. However, there are disturbing reports related to the toxic effects of nanoplatinum, which is the main reason why the authors of this study have decided to review and analyze literature data related to its toxicity and impact on human health. While PtNPs may be absorbed by the respiratory and digestive tract, and can penetrate through the epidermis, there is no evidence concerning their absorption through the skin. Platinum nanoparticles accumulate mainly in the liver and spleen although they also reach other internal organs, such as lungs, kidneys or heart. Toxicokinetics of platinum nanoparticles depends strongly on the particle size. Only few studies regarding platinum nanoparticles toxicity have been conducted. Animals intratracheally exposed to platinum nanoparticles have demonstrated an increased level of proinflammatory cytokines in bronchoalveolar lavage which confirms inflammatory response in the lungs. Oral administration of PtNPs can cause inflammatory response and induce oxidative stress. Nanoplatinum has been found to induce hepatotoxicity and nephrotoxicity via the intravenous route. It can cause DNA damage and cellular apoptosis without significant cytotoxicity. There are no research studies on its carcinogenicity. Fetal or maternal toxicity has not been observed, but an increased mortality and a decreased growth of the offspring have been demonstrated. Platinum nanoparticles may permeate the skin barrier but there is no evidence for their absorption. Due to the insufficient number of tests that have been carried out to date, it is not possible to clearly determine the occupational exposure limit value; however, caution is recommended to employees exposed to their effects. Med Pr. 2019;70(4):487–9