PUBLICATIE VAN DE HOGE GEZONDHEIDSRAAD nr. 7300/1

Transcriptie

1 N / UBLICATIE VAN DE HOGE GEZONDHEIDSRAAD nr. 7300/1 Het Belgische CB-dioxine-incident 1999 DIOXINE LICHAAMSBELASTING Ad hoc Dioxinewerkgroep Vakgroep Farmacologie - Heymans Instituut, Gent Vakgroep Maatschappelijke Gezondheidskunde, Gent Vakgroep Levensmiddelentechnologie en Voeding, Gent. Vakgroep Toegepaste Wiskunde en Informatica, Gent Departement Farmaco-Bromatologie, Wetenschappelijk Instituut Volksgezondheid, Brussel 30 April 2001 VOORWOORD Toen eind mei 1999 het dioxine-incident openbaar werd, waren vrij snel verschillende actoren bij de problematiek betrokken: de gehele vleessector de Belgische overheid de Europese overheid het publiek. Hun interactie leidde tot een crisissituatie met uiteindelijk vrij catastrofale gevolgen voor de betrokken landbouwsectoren in het bijzonder en de Belgische voedingsindustrie in het algemeen. Om de crisis te helpen beheersen, werd begin juni 1999 beroep gedaan op wetenschappelijke ondersteuning zowel op basis van individuele bijdragen als, min of meer gestructureerd, via de tijdelijke ad hoc Dioxinewerkgroep van de Hoge Gezondheidsraad. Het ondersteunen van een risicobeheersingproces veronderstelt een wetenschappelijke risico-evaluatie, met evaluatie van het gevaar en van de blootstelling, die in haar risicocommunicatie moet rekening houden met de risicobeleving van de bevolking. Dat dit een vrij complex proces is, kunnen allen die hierbij betrokken geweest zijn, getuigen. De evaluatie van het potentiële gevaar richtte zich primair naar de dioxineachtige componenten van de contaminatie. De toxiciteit en het dosis-effect verband van dergelijke stoffen was gekend en de Hoge Gezondheidsraad had, in navolging van de Wereld Gezondheidsorganisatie, een getolereerde dagelijkse inname (TDI) voor dioxinen voorgesteld. Daarnaast bestond er in België wel een norm voor dioxinen in melk maar niet voor andere voedingswaren. Zelfs indien er normen konden vastgesteld worden, dan nog was het bepalen van de dioxinecontaminatie in voedingswaren als criterium voor het al of niet op de markt brengen niet haalbaar op grote schaal omwille van de complexiteit ervan en de kostprijs. Vooruitgang kwam er na de vaststelling dat de dioxineachtige componenten afkomstig waren van een CB-besmetting en dat er in kip en ei de sterkst gecontamineerde voedingswaren een relatief constante verhouding bestond tussen de dioxine- en CB-concentraties. Na intens overleg en discussies met Europa werden dan ook tijdelijke CB-normen aanvaard voor de verschillende voedingswaren en konden laboratoria starten met het uitvoeren van de analyses. Het onderbouwen van deze normering betekende een reële inbreng van de wetenschap in het helpen beheersen van de crisis. 1 Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

2 N / Geconfronteerd met een bevolking wiens risicobeleving volledig beheerst werd door de vrees voor kanker, werden er daarnaast enkele inspanningen genoteerd om op basis van een blootstellingsevaluatie te komen tot de evaluatie van het gezondheidsrisico dat de bevolking mogelijks zou gelopen hebben tijdens de eerste maanden, toen de crisis zich ontwikkelde. Een eerste evaluatie stelde dat er uiteindelijk slechts een beperkte hoeveelheid dioxinen in de voedingsketen was terecht gekomen en dat de uiteindelijke impact op de bevolking verwaarloosbaar was. Een tweede vertrok van dezelfde beperkte hoeveelheid contaminanten doch paste hierop de procedure van de low dose extrapolation toe een techniek vooral gehanteerd door de US Environmental rotection Agency bij risico-evaluatie voor carcinogenen. Het resultaat hiervan was dat men tot extra kankergevallen zou kunnen verwachten in de komende jaren. Een derde evaluatie, tenslotte, vertrok van voedingconsumptiegegevens, hield rekening met bestaande achtergrondcontaminatie en met een beperkt aantal data van de crisisperiode en kwam tot de slotsom dat een beperkt deel van de bevolking mogelijks voldoende had ingenomen om de lichaamsbelasting (body burden) te bereiken die in het dierexperiment gepaard gaat met een verhoogde incidentie aan gezondheidschade. Gelijktijdig hiermee werden op het terrein door geïnteresseerde wetenschappers een reeks projecten ontwikkeld met als doel de verhoogde inname van contaminanten te meten en de basis te leggen voor een verdere opvolging van mogelijke gezondheidschade. Deze projecten richtten zich vooral naar de zwangere vrouw als meest kwetsbare bevolkingsgroep. Daar waar de risicoanalyses weinig of geen impact hadden op de verdere evolutie van de crisis, had de geruststelling die één ervan uitstraalde wel als gevolg dat de belangrijke middelen die nodig waren om op het terrein onderzoek te verrichten, niet ter beschikking werden gesteld. Het is te vrezen dat hier een kans gemist is, al was het maar als inhaalmanoeuvre, om de zeer beperkte kennis over de graad van dioxinebesmetting van de Belgische bevolking te verrijken. Ondanks de reële wetenschappelijke bijdrage leidende tot de CB-controles en de inspanningen van de overheid om de crisis onder controle te krijgen, evolueerde de crisis tot een economische catastrofe voor de getroffen sector. De reden hiervoor moet gezocht worden in de soms irrationele vrees voor kanker van de bevolking maar, vooral, in het gebrek aan transparantie van onze voedingsketen, waar de doorstroming van de verschillende basiscomponenten, mede door fraude en fiscale ontduiking, vrij ondoorzichtig bleek te zijn. De controle liep bijgevolg lange tijd de werkelijkheid achterna. In dergelijke omstandigheden moet elke overheid, zelfs met de beste wetenschappelijke ondersteuning, uiteindelijk falen, zeker wanneer men geconfronteerd wordt met een Europa waar protectionistische reflexen maar al te gemakkelijk de besluitvorming beïnvloeden. Het hier voorliggende rapport bevat de resultaten van een verder uitgewerkte risicoanalyse van het CB-dioxine-incident het enige van de projecten voorgesteld door de ad hoc Dioxinewerkgroep dat kon uitgevoerd worden en het lijkt mij logisch de bemoeienissen van deze werkgroep met de dioxinecrisis nu af te sluiten. Doch, terzelfder tijd lijkt mij dit de gelegenheid om op basis van onze ervaring enkele suggesties te formuleren met betrekking tot de wijze waarop de wetenschap de veiligheid van onze voedselketen verder kan ondersteunen: Een eerste opdracht is de permanente analyse van alle processen die in de voedingsketen plaatsgrijpen, met identificatie van de verschillende zwakke punten en van de mogelijke contaminanten die er kunnen in terecht komen. Dit moet leiden tot het opbouwen van een sluitende controleketen en tot het continu opvolgen van de analyseresultaten. De tweede opdracht is het wetenschappelijk onderbouwen van norme grensconcentraties als referentie voor de controle-analyses voor de verschillende mogelijke contaminanten in de voeding. Hierbij dient de aandacht te gaan naar de mogelijke ontwikkeling van korte termijn normen, naast de klassieke lange-termijn normen. Beide opdrachten dienen nu uitgevoerd te worden. Wachten tot een nieuw incident plaats vindt, is te laat. Tenslotte lijkt het mij nuttig beide opdrachten toe te vertrouwen aan twee verschillende 2 Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

3 N / organismen. De permanente studie en opvolging van de voedselketen is duidelijk een taak voor het Wetenschappelijk Comité van het Federaal Agentschap voor de Voedselveiligheid (FAVV). Wetenschappelijke onderbouwing van grensconcentraties lijkt mij een taak voor de HGR waarbinnen een brede waaier van toxicologische expertise bestaat, die verder gaat dan het domein van de voedselveiligheid alleen. Jan Willems laatsvervangend Voorzitter Ad hoc Dioxinewerkgroep Hoge Gezondheidsraad 3 Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

4 N / INHOUD Gebruikte termen en afkortingen Samenvattend overzicht en besluit Chapter I: The dioxin and polychlorinated biphenyl contamination of the 1999 food chain: a critical analysis Chapter II: robabilistic intake assessment of dioxin-like substances Chapter III: Body burden estimation and risk assessment Literature references Annexes 1 2 DANKBETUIGING Deze studie volgt op een suggestie van Dieter Flesch-Janys (Hamburg), gedaan op een vergadering georganiseerd door Rolaf Van Leeuwen (16 juli 1999, WHO-ECEH, Bilthoven). We danken hem voor nuttige suggesties en commentaar bij de uitvoering van ons project. We danken eveneens Edwin De auw (ULg) en zijn medewerkers voor de originele data betreffende de achtergrondblootstelling aan CDD/F s en dioxineachtige CB s. Tenslotte danken wij Godfried Thiers (WIV) die de start van dit werk mogelijk heeft gemaakt. 4 Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

5 N / Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

6 N / Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

7 N / SAMENVATTEND OVERZICHT EN BESLUIT Jan L. Willems en Leo Goeyens ROBLEEMSTELLING In naam van de volksgezondheid werd zwaar getild aan de mogelijke gezondheidseffecten van het dioxine-incident dat reeds enkele maanden de voedselketen besmette toen het einde mei 1999 in de openbaarheid kwam. Op Belgisch en Europees niveau werden vergaande maatregelen genomen die van het incident een ware ramp gemaakt hebben voor de getroffen economische sector (Van Der Donckt, 2000). Deze werden tenslotte gevolgd door compensatoire maatregelen, om de economische gevolgen van de crisis te milderen. Een belangrijke vraag of er al dan niet een ernstig gevaar was geweest, of nog is, voor de volksgezondheid werd gesteld en enkele preliminaire risicoanalyses werden uitgevoerd (Bernard, 2000; Bernard et al., 1999; Hens, 2000; Willems, 2000). De middelen ontbraken echter om dit op een grondig wetenschappelijke wijze uit te werken. Dergelijke poging startte begin 2000, toen het Wetenschappelijk Instituut Volksgezondheid de middelen vrijmaakte om, op basis van een modelmatige aanpak, een zo gedetailleerd mogelijk antwoord op deze vraag te formuleren. Het onderzoek start van twee basisgegevens, enerzijds van de resultaten van de scheikundige analyses van een grote reeks voedingswaren aangevuld door achtergrondgegevens uit de literatuur en, anderzijds van gekende of gesimuleerde voedingspatronen van bepaalde bevolkingsgroepen. Beide databanken worden met elkaar gecombineerd om te komen tot een probabilistische schatting van de meest waarschijnlijke inname van dioxinen en CB s tijdens het verloop van de crisis in deze bevolkingsgroepen. Het resultaat van deze gedetailleerde blootstellingsanalyse (exposure assessment) omvat de grootte-orde van inname met haar variabiliteit van persoon tot persoon en met haar onzekerheden. Op basis van de inname kan men dan een eerste schatting doen van wat dit zou meegebracht hebben aan verhoging van de lichaamsbelasting of body burden aan dioxinen. Vergelijking van deze body burden met het potentiële gevaar (hazard) leidt dan tot de risicoanalyse (risk assessment) met schatting van mogelijke nadelige effecten op de volksgezondheid als gevolg van het geheel van de bloostelling, achtergrond en crisis. ORGANISATIE VAN DE DATABANKEN In een eerste fase werd een analyse uitgevoerd van de databank, beschikbaar op het Ministerie van Landbouw, waarin alle resultaten van de CB- en dioxineanalyses uitgevoerd in 1999, zijn opgeslagen. Deze databank bevat resultaten van exportmonsters, sanitaire monsters en certificaatmonsters. Exportmonsters komen uit bedrijven die niet in de besmette voedingsketen zaten en de analyse nodig hadden om verder te exporteren. Sanitaire monsters komen uit geblokkeerde bedrijven die deel uitmaakten van de besmette voedingsketen. Certificaatmonsters zijn de start van de routinecontrole op alle vetbevattende voedingswaren aangevat na de crisis. Op deze wijze bevat de databank analyseresultaten voor de 7 merker-cb s. Zoals hierna vermeld wordt, werd uiteindelijk alleen geput uit de sanitaire monsters. Dit aantal werd verder gereduceerd tot 5.264, monsters afkomstig van basisvoedselingrediënten die in de voedingsketen terecht konden gekomen zijn. In 221 monsters onder deze werd eveneens een analyse uitgevoerd naar CDD s en CDF s. Deze reductie was het gevolg van een doorgedreven kwaliteitsonderzoek van de databank waarbij een controle werd uitgevoerd op volledige identificeerbaarheid van de gegevens plaats, oorsprong, matrix, datum van staalname met het verwijderen van dubbele resultaten en corrigeren van tegenstrijdige. Dit gebeurde onder meer door verschillende databanken te construeren, waarvan één de verschillende congeneren, de 7 CB-merkers en de 17 CDD/F-congeneren bevatte, afzonderlijk manueel ingevoerd. Hierbij werden gewichtsconcentraties ingebracht en geen toxische TCDDequivalenten (TEQ) die men verkrijgt door de gewichtsconcentraties te vermenigvuldigen met toxische equivalentiefactoren (TEF). De gecensureerde waarden de waarden beneden de detectielimieten werden duidelijk aangemerkt, eventueel na navragen bij het laboratorium dat de analyses uitvoerde. Om de controle met onze middelen mogelijk te maken, werden de resultaten uit de originele Oracle-databank overgebracht in Access 2000 en werd een visual 7 Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

8 N / basic software programma geschreven met als doel de kwaliteit van de databanken te controleren en eventuele fouten bij het invoeren, te verbeteren. Ook de hoofddatabank werd uiteindelijk gecorrigeerd en overgebracht in Access Zij bevat nu de resultaten (hoofdzakelijk merker-cb s) van monsters, waarvan voor varkens, voor rund, voor pluimvee en 495 andere. Zij dient voor het schatten van het aantal bedrijven, verdacht tijdens de crisis, en voor het schatten van de distributie van de CBwaarden voor elke diertype, en dit voor de sanitaire en exportbedrijven afzonderlijk. Dit deel van het onderzoek wordt uitgebreid besproken in hoofdstukken I (wat betreft de uitgevoerde correcties) en II (wat betreft de invoering in de schatting van de inname). Voor de opbouw van de databank zelf wordt verwezen naar deel 2 van dit rapport. ANALYSE VAN DE CONGENERROFIELEN Dit aspect van de studie is hoofdzakelijk gericht op een betere beschrijving van de contaminatie; zowel de kwalitatieve als de kwantitatieve kenmerken kwamen aan bod. Hierbij werd aandacht besteed aan de fingerprint of het profiel van de contaminatie in de verschillende matrices. Hierbij dienden enkele problemen aangepakt, met name de grote aantallen below detection limit (BDL) waarden, de statistische significantie van de verschillen in profiel en de beperkte beschikbaarheid aan gegevens van enkele matrices in de Certifiëring- en Exportprogramma s. De gebruikte technieken zijn in extenso uitgelegd in Hoofdstuk 1. BDL-waarden werden ingeschat met behulp van een Markov Chain Monte Carlo simulatie eerder dan door invoering van een constante BDLwaarde. Voor de profielstudie werd een data scaling doorgevoerd met de bedoeling over genormaliseerde waarden te beschikken, waarbij de gebruikte eenheid geen rol speelt. De gegevens werden vervolgens met traditionele statistische bewerking en met modelmatige berekeningen verwerkt. De visualisatie is meestal gebaseerd op grafische voorstellingen van de traditionele aanpak. De verschillen tussen profielen van incident-specifieke en background monsters zijn statistisch niet significant. Dit betekent niet dat er geen verschillen zouden bestaan tussen de verschillende matrices onderling dierenvoer en vet verschillen wel degelijk maar bij dezelfde matrices werden geen verschillen opgetekend. Daardoor kan men vermoeden dat de achtergrondcontaminatie (die tenslotte steeds aanwezig is) en het incident senso strictu dezelfde bron hebben. VOEDSELCONSUMTIE EN GRAAD VAN CONTAMINATIE Voedselconsumptie Bij gebrek aan recente voedingsgegevens toepasselijk op het geheel van de Belgische bevolking, werd vooreerst een databank uit 1997 gebruikt met gedetailleerde voedselconsumptiegegevens over 7 dagen bij 341 adolescenten (14-18 jaar). Op basis van oudere, vergelijkende studies tussen adolescenten en volwassenen, in 1998 nog bevestigd door een Nederlandse voedselconsumptiepeiling, kan men echter stellen dat de voedingsgewoonten van volwassenen niet fundamenteel zullen afwijken van deze van adolescenten. Toen uit een eerste modelmatige analyse van de gegevens bleek dat vis een belangrijke bron van dioxines is wat gezien de gekende graad van besmetting niet onverwacht was werd vervolgens een gedetailleerd, 14 dagen dieet voor coronaire patiënten als startpunt gebruikt. Het betreft een dieet voorgesteld door Europese Cardiologische Verenigingen, waarbij de inname van vis gemiddeld hoger ligt dan bij de rest van de bevolking. Daarnaast was er een tweede gedetailleerde databank beschikbaar, gebaseerd op een voedingsenquête bij senioren (1995). Alhoewel vrijwel even gedetailleerd als deze bij de jongeren, was de bruikbaarheid ervan begrensd aangezien de enquête slechts één dag besloeg. Uit dergelijke, één-dag-voedselinname kan men geen gemiddelde inname per dag afleiden en dit is toch het basisgegeven waarop een verdere risicoschatting moet gebeuren. Alle voedingsgegevens werden dermate bewerkt dat uiteindelijk de voedselconsumptie gereduceerd werd tot de overeenkomstige individuele, dagelijkse inname van vet van de volgende oorsprong: kip, ei, melk, varken, rund, schaap, paard, vis en plant. 8 Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

9 N / Tabel 1 vat de gemiddelde vetinname samen voor de adolescenten, de coronaire patiënt en de senioren. Voor de twee eersten is het een gemiddelde dagelijkse inname, voor de senioren het gemiddelde voor één dag, nl. de dag van de enquête. Uit de tabel blijkt een totale vetinname die bij de adolescenten hoger ligt dan in beide andere groepen, doch een vetpatroon dat gelijkaardig is bij adolescenten en senioren voor zover het één-dag-gemiddelde van de senioren gelijkaardig zou zijn aan een gemiddelde daginname. De coronaire patiënt onderscheidt zich, zoals verwacht, door een lagere inname van vet uit melk en varkensvlees, met een hogere inname van plantaardige en visvetten. Het betreft gemiddelde waarden, individuele verschillen kunnen even belangrijk zijn als de verschillen tussen de drie groepen. Tabel 1: Gemiddelde vetinname en percentages van de belangrijkste bronnen: dagelijkse inname voor de adolescenten en voor de coronaire patiënt, gemiddelde van één dag inname voor een groep senioren. Bron Adolescenten Coronaire patiënt Senioren Gemiddelde 87,28 g/d 76,68 g/d 75,45 g inname lantaardig 51 % 74 % 49 % Melk 24 % 11 % 25 % Varken 13 % 1 % 14 % Vis 1 % 5 % 2 % Dit deel wordt in detail besproken in hoofdstuk II. Contaminatie met dioxineachtige stoffen In de eerste plaats werd een schatting uitgevoerd van de achtergrondinname van dioxineachtige stoffen. De grootte van de waarschijnlijke dioxinebesmetting werd echter niet afgeleid uit de CBdatabank van het Ministerie van Landbouw, maar wel uit directe CDD/Fmetingen uit België en Nederland, beschikbaar in de literatuur of rechtstreeks verkregen van laboratoria. Voor de periode van het dioxine-incident werd de CDD/F-besmetting in kip, ei, varken en rund die deel uitmaakten van de besmette voedselketen afgeleid uit de sanitaire CB-waarden uit de databank. Sanitaire monsters zijn afkomstig van productieeenheden die tot de besmette voedingsketen behoren. Tenslotte wensten wij eveneens de dioxineachtige CB s in te sluiten in onze schatting van de inname van dioxineachtige stoffen. Analyses waar zowel CDD s, CDF s en dioxineachtige CB s werden bepaald, zijn echter vrijwel niet bestaand voor Hiervoor waren wij dan ook verplicht data te gebruiken van 2000, afkomstig uit België en Nederland. Extrapolatie van dioxineachtige CB s uit achtergronddata naar het dioxine-incident lijkt ons verdedigbaar gezien de gelijkaardige natuur van de CB-contaminatie in beide omstandigheden. Dit deel van het project wordt uitgebreid behandeld in hoofdstuk II. ROBABILISTISCHE SCHATTING VAN DE INNAME VAN DIOXINEACHTIGE STOFFEN Methodologie Beide basisgegevens, de voedselconsumptie en de graad van besmetting met dioxineachtige componenten, werden gecombineerd in een probabilistische innamenschatting volgens een tweedimensionale Monte Carlo analyse. Voor meer details over deze schatting zie hoodstuk II. Wat de achtergrondinname betreft, is deze schatting vrij éénduidig. De variabiliteit van de resultaten berust op de variabiliteit en de beperkingen van de verschillende gegevens waarvan wij vertrekken. Het model zelf introduceert geen onzekerheden. Door de Monte Carlo simulatie tweedimensionaal te laten verlopen met replicaties, werden de variaties in de inputdata uitgemiddeld zodat de variabiliteit in het eindresultaat deze is tussen de verschillende individuen. Wat de inbreng van het dioxine-incident betreft, zijn de onzekerheden groter. Om dit in rekening te brengen, werden verschillende bronnen van onzekerheid in het model ingevoerd: 1) de 9 Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

10 N / waarschijnlijkheid dat een bepaald vetbestanddeel uit de sanitaire keten kwam in tegenstelling tot de niet-besmette productie-eenheden, 2) de mogelijkheid dat sommige groepen personen, met directe toegang tot besmette eenheden, duidelijk meer hadden blootgestaan dan anderen die geen contact hadden met de besmetting, 3) de onzekerheid met betrekking tot de periode van staalname die als representatief kon gezien worden voor de periode van vóór het incident openbaar werd, 4) de onzekerheid bij het afleiden van CDD- en CDF-concentraties uit de resultaten van de merker-cb s. Voor de incidentperiode krijgt men aldus een mediane onzekerheidscurve van variabiliteit tussen de individuen, samen met de 5 % en 95 % onzekerheidscurven van variabiliteit. De mediane curve is de meest waarschijnlijke, de 95 % onzekerheidscurve, waar alles samen loopt om de inname te maximaliseren, is een worst case. De duur van het incident werd genomen van begin februari tot einde mei (112 dagen), de periode waaruit de analyseresultaten werden geplukt, startte op 1 mei en eindigde voor kip en ei, de meest gecontamineerde voedingswaren, tussen 15 mei en 15 juli (simulaties A, C en D). Achtergrondblootstelling In kolom 2 van tabel 2 vindt men de geschatte innamenresultaten voor de adolescentengroep en in tabel 3 deze voor de coronaire patiënt. Voor de achtergrond wordt alleen de schatting bij mediane onzekerheid gegeven. De onzekerheidspreiding van de resultaten is met name beperkt aangezien deze alleen berust op wisselende graden van achtergrondcontaminatie. Alhoewel bij studies met betrekking tot de voedselveiligheid, die zich gewoonlijk niet richten naar extreme voedingspatronen, de percentiele verdeling over de betrokken populatie naar boven wordt beperkt tot het 97 e percentiel, geven de tabellen ook het 99 e. Bij de adolescenten blijft 3 % beneden 1 pg TEQ/kg bw/dag de laagste TDI voorgesteld door de WHO en 85 % blijven beneden 4 pg TEQ/kg bw/dag de hoogste TDI voorgesteld door de WHO. Gezien de gelijkaardige vetinname door volwassenen, kan men verwachten dat deze zich in dezelfde grootte-orde zullen bevinden. Deze inname is volledig vergelijkbaar met waarden berekend voor andere geïndustrialiseerde Europese landen. Hierbij dienen wij de aandacht te vestigen op het feit dat de meeste beschikbare literatuurgegevens alleen de CDD s en CDF s omvatten en geen dioxineachtige CB s. Om ze te vergelijken met onze cijfers dienen deze laatste gedeeld te worden door ongeveer 2. ersonen die het coronaire dieet precies zouden volgen, zitten boven 1 pg TEQ/kg bw/dag, 25 % onder hen blijven beneden 4 pg TEQ/kg bw/dag. Bij de senioren ziet men een mediane, één-dag-inname die beduidend lager is dan deze van de adolescenten (tabel 4). Een volledige vergelijking tussen deze groepen is niet mogelijk aangezien het bij de senioren om één toevallige dag gaat en niet over een dagelijkse inname gemeten over verschillende dagen. Wel kan men aanvaarden dat de mediane of gemiddelde inname over één dag, vrij goed zal overeenkomen met een mediane of gemiddelde inname over verschillende dagen. Wanneer men de dagelijkse inname aan dioxineachtige stoffen in achtergrondomstandigheden bij de adolescenten verdeelt over de verschillende mogelijke bronnen, dan blijken melk en afgeleide producten belangrijk te zijn, vrij homogeen over de gehele groep. Vis en afgeleide producten worden de voornaamste bronnen vanaf het 85 e percentiel en verklaren vrijwel volledig de verhoogde dioxine-inname aan de hoogste percentielen. Bij het coronaire dieet spelen melk en afgeleide producten veel minder een rol en wordt vis over het hele variabiliteitsverloop de voornaamste bron. Terzelfder tijd doet dit de mediane variabiliteitscurve bij deze patiënten stijgen boven deze van de adolescenten. Dat de stijging hier bij de hogere percentielen minder uitgesproken is, is te wijten aan de beperking die het model oplegt, deze patiënten worden namelijk verondersteld hun dieet strikt te volgen. Inname gedurende het dioxine-incident 1999 Tabellen 2 en 3 geven de geschatte innamenresultaten tijdens het dioxine-incident. Hier zijn de verschillen in de waarden aan het 5 %, mediane en 95 % niveau van onzekerheid beduidend groter dan bij achtergrondblootstelling. Dit is de uitdrukking van de wijze waarop het model met de ingevoerde onzekerheden rekening houdt. 10 Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

11 N / Tabel 2: Dagelijkse inname van de som van CDD, CDF en dioxineachtige CB (pg TEQ/kg bw/d) via de voeding in de opeenvolgende percentielen van de adolescentenpopulatie in condities van achtergrondbesmetting en gedurende het dioxine-incident (op basis van een 7 dagen voedingsanalyse). ercentiel Achtergrond mediane onzekerheid 5 % onzekerheid Incident simulatie A mediane onzekerheid 95 % onzekerheid 1 0,68 0,72 0,78 1,24 3 0,93 1,02 1,10 1,84 5 1,15 1,28 1,39 2, ,85 2,05 2,20 4, ,53 2,78 2,98 8, ,30 3,65 4,02 16, ,52 7,17 8,46 47, ,47 8,39 10,53 58, ,65 11,26 19,58 94,62 Bij de adolescenten blijft nu slechts 2 % beneden 1 pg TEQ/kg bw/dag en 76 % blijven beneden 4 pg TEQ/kg bw/dag. Ook hier veronderstellen we een gelijkaardige verandering bij volwassenen. Voor de coronaire patiënten daalt het percentage dat beneden 4 pg TEQ/kg bw/dag zit van 25 naar 14. Wanneer de meest waarschijnlijke waarden (deze aan mediane onzekerheid) vergeleken worden met de achtergrondinname, dan blijkt dat de toename beperkt blijft, tenzij voor de hogere percentielen. De waarden aan het 95 % niveau van onzekerheid vertegenwoordigen een maximale combinatie aan hogere contaminaties, zodat deze waarden als een worst case kunnen beschouwd worden. Voor de meeste individuen in de twee groepen volgt de beperkte innamenverhoging de verhoogde contaminatie van kip, ei, varken en rund. Vis blijft echter een belangrijke bron bij de hogere percentielen (85e), terwijl kip de bovenhand neemt aan de hoogste percentielen (95e). Tabel 3: Dagelijkse inname van de som van CDD, CDF en dioxineachtige CB (pg TEQ/kg bw/d) via de voeding in de opeenvolgende percentielen van een groep coronaire patiënten die een strikt een dieet volgen, in condities van achtergrondbesmetting en gedurende het dioxine-incident (op basis van een 14 dagen typedieet). Achtergrond Incident simulatie C ercentiel mediane onzekerheid 5 % onzekerheid mediane onzekerheid 95 % onzekerheid 1 3,26 3,26 3,38 4,18 3 3,41 3,43 3,55 4,56 5 3,52 3,54 3,65 4, ,99 4,04 4,14 6, ,41 4,48 4,62 8, ,94 5,04 5,24 13, ,87 6,12 6,73 27, ,14 6,44 7,78 32, ,65 7,30 13,71 43,70 11 Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

12 N / Tabel 4: Eén dag inname van de som van CDD, CDF en dioxineachtige CB (pg TEQ/kg bw/d) via de voeding in de opeenvolgende percentielen van een groep senioren, in condities van achtergrondbesmetting en gedurende het dioxine-incident (op basis van één dag registratie van het voedselgebruik). ercentiel Achtergrond Incident simulatie D mediane onzekerheid 5 % onzekerheid mediane onzekerheid 95 % onzekerheid 1 0,03 0,03 0,04 0,04 3 0,10 0,09 0,11 0,12 5 0,15 0,15 0,16 0, ,58 0,61 0,64 0, ,21 1,27 1,32 1, ,40 2,52 2,64 3, ,00 8,13 9,24 21, ,23 11,97 14,15 48, ,13 25,92 31,90 250,31 Tabel 4 geeft analoge resultaten voor de senioren, maar nu op basis van één dag voedinggegevens. De stijging kan dus niet direct vergeleken worden met de andere groepen en de vrij hoge waarden aan de hoge percentielen zijn zeker geen afbeelding van een dagelijkse inname. BEREKENING VAN DE LICHAAMSBELASTING EN RISICOSCHATTING Lichaamsbelasting De toxicologisch relevante dioxineachtige contaminanten vertonen een grote vetoplosbaarheid en een trage eliminatie uit het lichaam. Het resultaat hiervan is dat ze zich langzaam opstapelen tot er een evenwicht is bereikt tussen inname en uitscheiding. Daarnaast neemt men aan dat de grootte van de nadelige effecten van deze stoffen eerder functie is van de bekomen lichaamsbelasting of body burden dan van de dagdosis. Om deze redenen wordt bij extrapolatie van het dierexperiment naar de mens de tussenstap via de lichaamsbelasting doorgevoerd (Scientific Committee on Food, 2000; WHO-ECEH-ICS, 2000). Wij simuleerden de body burden volgens een eenvoudig één-compartimenteel model en in functie van verschillende scenario s. Deze scenario s hadden als voornaamste doel tot concrete cijfers te komen, ook al zijn de aannamen voor kritiek vatbaar. Het doel was te komen tot een schatting van de relatieve stijging van de lichaamsbelasting door het dioxine-incident in vergelijking met de achtergrondlichaamsbelasting. Wij veronderstelden een mediane achtergrondinname, zoals deze bij de adolescenten, van bij de geboorte tot de leeftijd van 50 jaar, waarna de inname werd ingevoerd van de coronaire patiënt tot de leeftijd van 60 jaar. Dit geeft schattingen van een mogelijke lichaamsbelasting aan 16 jaar en aan 60 jaar. Vervolgens wordt hierop een complementaire inname geprojecteerd, gedurende 4 maanden, deze van de adolescenten aan 16 jaar en deze van de coronaire patiënt aan 60 jaar, en dit in het meest waarschijnlijke geval (mediane niveau van onzekerheid) en in een worst case (95 % niveau van onzekerheid). De bekomen resultaten worden samengevat in tabel 5. Gezien de bemerking hiervoor met betrekking tot de mogelijke inname door volwassenen durven wij stellen dat de extrapolatie vanuit de adolescenten een aanvaardbare schatting betekent, ook voor volwassenen. De resultaten laten een achtergrondlichaamsbelasting zien die gelijkaardig is aan lichaamsbelastingen gepubliceerd in de literatuur en aan deze afgeleid uit recente metingen bij 12 Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

13 N / adolescenten en volwassen vrouwen in drie Vlaamse gemeenten. Dit laatste zou kunnen gezien worden als een indirecte validering van de door ons gevolgde probabilistische berekeningen. Validering van de voorspelling van de lichaamsbelasting als gevolg van het dioxine-incident is minder eenvoudig. Aan de ene kant zijn er de resultaten uit het Vlaamse gezondheidsonderzoek die inderdaad geen hoge lichaamsbelastingen laten zien, maar anderzijds weten wij niet of deze personen al dan niet sterk aan het incident zijn blootgesteld. Om dit te valideren zouden wij een directe lichaamsbelasting moeten meten bij personen die direct producten verbruikten van de meest besmette bedrijven. Voorstellen voor dergelijke studies werden voorgelegd in volle crisisperiode maar niet gehonoreerd. Een meer gedetailleerd verslag hiervan vindt men in hoofdstuk III. Tabel 5: Modelmatig geschatte lichaamsbelasting in achtergrondomstandigheden aan 16 en 60 jaar, samen met de meest waarschijnlijke (mediane onzekerheid) en worst case (95 % onzekerheid) verhoging aan het einde van het gesimuleerde dioxine-incident. Geschatte lichaamsbelasting aan 16 jarige leeftijd (ng TEQ/kg bw) Achtergrondlichaamsbelasting Lichaamsbelasting einde incident populatieverdeling aan mediane onzekerheid aan 95 % onzekerheid 50 e percentiel 3,89 3,91 4,22 75 e percentiel 5,07 5,11 5,83 95 e percentiel 10,03 10,13 12,27 97 e percentiel 11,49 11,65 14,28 99 e percentiel 14,84 15,39 19,53 Geschatte lichaamsbelasting aan 60 jarige leeftijd (ng TEQ/kg bw) Achtergrondlichaamsbelasting Lichaamsbelasting einde incident populatieverdeling aan mediane onzekerheid aan 95 % onzekerheid 50 e percentiel 7,24 7,25 7,39 75 e percentiel 8,47 8,48 8,76 95 e percentiel 12,05 12,08 12,77 97 e percentiel 13,10 13,15 13,97 99 e percentiel 15,38 15,61 16,62 Risicoschatting Wanneer de geschatte lichaamsbelastingen vergeleken worden met lichaamsbelastingen die bij het proefdier gepaard gaan met een verhoogde incidentie van nadelige gezondheidseffecten, dan stelt men vast dat de geschatte waarden lager zijn, ook na het dioxine-incident. De kans is bijgevolg klein dat er een merkbare verhoging van incidentie van gezondheidsschade zal optreden bij de algemene bevolking. Dit sluit echter niet uit dat sommigen in de hoogste blootstellinggroepen aan de rand zitten van toxiciteit en dat bij hen toch schade zal optreden. Tenzij er een streng doorgevoerde follow up zou uitgevoerd worden, bijvoorbeeld bij vrouwen die zwanger waren of borstvoeding gaven en rechtstreeks in contact waren met gecontamineerde kipbedrijven, zal deze gezondheidsschade niet gedetecteerd worden. Bij deze conclusie volgen wij het principe dat de effecten van dioxinen een drempelwaarde vertonen, dat met name beneden een bepaalde belasting het effect verwaarloosbaar is, zonder dat er een poging wordt gedaan het te kwantificeren. Dit principe, dat aanleiding heeft gegeven tot de vastlegging van een TDI, wordt in Europa toegepast zowel op de storende effecten op de ontwikkeling van jonge dieren, op endocriene stoornissen als op kankerpromotie (Scientific Committee on Food, 2000; WHO-ECEH-ICS, 2000). Enzyme-inducties zouden wel optreden 13 Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

14 N / aan lagere lichaamsbelastingen, beneden 10 ng TEQ/kg bw, maar het belang ervan met betrekking tot gezondheidsschade ligt niet vast. In tegenstelling hiermee neemt de USEA geen drempelwaarde aan voor carcinogene stoffen, ook niet voor kankerpromotoren, en bepaalt bijgevolg een kwantitatief risico voor carcinogeniteit. Deze cancer potency-waarden veranderen nogal in de tijd naargelang men meer belang hecht aan één of ander experimenteel resultaat of aan waarnemingen bij de mens. Deze berekeningen gebeuren echter altijd vertrekkende van relatief hoge dosissen en met extrapolatie naar lage dosissen. In België gaf dergelijke procedure aanleiding tot het voorspellen van extra kankerdoden in de volgende 70 jaar als gevolg van het dioxine-incident cijfer dat moet vergeleken worden met de verwachte tot kankerdoden in België over 70 jaar. Wij zijn geen voorstander van dergelijke voorspellingen en vinden dat uitspraken over verhoogde kankersterfte als gevolg van het dioxine-incident slechts kunnen gebeuren met volle aandacht voor de onzekerheden daaromtrent, iets wat gewoonlijk verloren gaat in het proces van risico-informatie naar het publiek toe. Ook in de VS gaan meer en meer stemmen op om deze low dose extrapolation eerder te zien als een criterium voor het nemen van de meest dringende maatregelen doch niet als een voorspellend model in een concrete situatie. Hoofdstuk III gaat dieper in op de risicoschatting. BESLUIT Wij voerden een probabilistische schatting uit van de inname van CDD s, CDF s en dioxineachtige CB s op basis van gedetailleerde voedselinnamen en graad van contaminatie in achtergrondomstandigheden en tijdens het dioxine-incident. Deze schatting maakte gebruik van een twee-dimensionele Monte Carlo analyse. De verschillen tussen profielen van incident-specifieke en background monsters is statistisch niet significant. Daardoor kan men vermoeden dat de achtergrondcontaminatie (die tenslotte steeds aanwezig is) en het incident senso strictu dezelfde bron hebben. Uit de gegevensbank met analytische resultaten uit de incidentperiode werden alleen resultaten gebruikt die goed geïdentificeerd waren en afkomstig waren van basisvoedingsmiddelen die rechtstreeks in de menselijke voedingsketen terecht kwamen. De volgende voedselconsumptiegegevens werden gebruikt: een gedetailleerde, 7-dagen enquête bij adolescenten, een gedetailleerd, 14-dagen dieet voor coronaire patiënten en een één-dag enquête bij senioren. Het resultaat toont een globale inname van dioxineachtige stoffen die gelijkaardig is aan deze in andere geïndustrialiseerde landen. Drie % van de adolescenten blijft beneden 1 pg TEQ/kg bw/dag de lagere TDI van de WGO; 85 % van de adolescenten en 25 % van de coronaire patiënten blijven beneden 4 pg TEQ/kg bw/dag de hogere TDI van de WGO. Melk en hiervan afgeleide producten zijn een belangrijke bron voor het geheel van de groepen, vis is de belangrijkste bron voor deze met een hogere inname. Tijdens het dioxine-incident treedt er een matige toename op van de inname bij de meeste leden van deze groepen. Twee % van de adolescenten blijven nu beneden 1 pg TEQ/kg bw/dag, 76 % van de adolescenten en 17 % van de coronaire patiënten blijven onder 4 pg/kg bw/dag. In enkele gevallen treedt er een belangrijke toename op, vooral berustend op een aanbreng via de kip. Ondanks de verhoogde inname aan de hoogste percentielen blijft de hieruit voortvolgende lichaamsbelasting beneden het niveau waarbij bij het proefdier een toename werd gezien van de incidentie aan nadelige gezondheidseffecten. Dit maakt het onwaarschijnlijk dat gezondheidseffecten zullen gedetecteerd worden bij de algemene bevolking, maar sluit niet uit dat bij sommigen van de hoogst blootgestelden er zich toch effecten zullen ontwikkelen. Alleen een rigoureuze epidemiologische studie zou dit echter kunnen detecteren. 14 Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

15 N / MEDEWERKERS Vakgroep Farmacologie - Heymans Instituut, Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen, Universiteit Gent Bilau Maaike Vanpoucke Isolde Vrijens Bernard Willems Jan Vakgroep Maatschappelijke Gezondheidszorg, Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen, Universiteit Gent Bellemans Mia De Backer Guy De Henauw Stefaan De Maeyer Mieke Matthys Christophe Vakgroep Levensmiddelentechnologie en Voeding, Faculteit Landbouwkundige en Toegepaste Wetenschappen, Universiteit Gent Dewettinck Koen Huyghebaert Andre Mulas Silvano Vakgroep Toegepaste Wiskunde en Informatica, Faculteit Wetenschappen, Universiteit Gent Goetghebeur Els Departement Farmaco-Bromatologie, Wetenschappelijk Instituut Volksgezondheid, Brussel Goeyens Leo Srebrnik Sarah Talloen Willem Vleminckx Michael Vrijens Bernard Consum data bank, Federaal Ministerie van Landbouw en Kleine en Middelgrote Ondernemingen, Brussel De Cock An De oorter Geert Vleminckx Michael ODRACHTGEVER Federaal Ministerie van Volksgezondheid, Brussel FINANCIERING Wetenschappelijk Instituut Volksgezondheid, Brussel Ministerie van Landbouw en Kleine en Middelgrote Ondernemingen, Brussel Universiteit Gent 15 Hoge Gezondheidsraad Zelfbestuursstraat Brussel

16 Chapter I: The dioxin and polychlorinated biphenyl contamination of the 1999 food chain: a critical analysis Willem Talloen, Bernard Vrijens, Sarah Srebrnik and Leo Goeyens

17 Contents 1 Introduction Materials and methods Results General description of the data Degree of contamination Congener specific analyses Furans : dioxin : CB ratios rofile comparisons airwise correlations CB profiles Dioxin and furan profiles rincipal component analysis Relation to Aroclor mixtures Conclusion... 23

18 1 Introduction The Belgian dioxin/cb crisis In February and March 1999 Belgian farmers especially witnessed significant decreases in egg production and egg hatching as well as increased mortality of chicks. These were indicator observations of a dioxi n/cb crisis which incriminated the livestock feed sector. At the origin of this contamination was a fat rendering company, where one animal fat tank was contaminated (voluntary or accidentally) with polychloro biphenyls (CBs) and dioxins (Ashraf, 1999). Feeding stuff manufactured with this fat was delivered to many poultry, pig and cattle farms. Since the source of dioxins was found to be CBs, the Belgian government installed a thorough monitoring program making the link between dioxins and the 7 marker CBs. Contaminated samples contained consistently enhanced concentrations of CBs; the highest values observed amounted to ~0.5 mg CB g -1 fat and ~10 ng TEQ g -1 fat, respectively. On average, the CB to dioxin ratio (pg CBs per g fat : pg TEQ per g fat) was 50000:1, a constant CB to dioxin ratio which refers predominantly to the chicken fat and egg analyses carried out during the earliest phase of the crisis. ork and beef data show largely deviating CB to dioxin ratios, however (Vrijens et al., this issue). This 50000:1 ratio led to the implementation of a maximal tolerance level of 200 ng CB g -1 fat to be applied as risk management tool during the crisis. In addition to the intensive monitoring program, identified as sanitair (SANI), a certification system was installed for both the export market as well as the intracommunity trade. These samples, termed export (EXO) and certificate (CERT) samples respectively, will be used in the present study as representative of background contamination, because they are assumed not to be affected by the feed incident. roperties and sources of dioxins and dioxin-like CBs Dioxins is the general collective term for chlorinated aromatic compounds, consisting of a group called polychloro dibenzo-pdioxins (CDDs) and polychloro dibenzofurans (CDFs). The group of CDDs consists of 75 congeners (similar but not isomeric molecular structures), whereas the group of CDFs consists of 135 congeners (Figure 1). 2,3,7,8- Tetrachloro dibenzo-p-dioxin (TCDD) is the prototype for this class of aromatic hydrocarbons which have similar patterns of toxicity. Characteristic of all the compounds is their high melting point, low vapour pressure and good solubility in and affinity for apolar media. Therefore, CDDs and CDFs have been identified worldwide in very diverse environmental media (Safe, 1994). Moreover, they accumulate and

19 biomagnify in the food chain due to elevated fat solubility and pronounced resistance towards metabolic degradation. In contrast to the dioxins group which does not have any known use and is not synthesized intentionally, CBs had well specified commercial uses such as dielectric, heat-exchange and hydraulic fluids in capacitors and transformers. Their production has ceased decades ago, but they are still among the priority global contaminants. Chemically, the term CBs denotes a family of 209 congeners (Figure 2), which exhibit a wide range of toxicological properties. The congeners differ by their number and position of chlorine atoms. CBs are usually present in environmental samples as complex mixtures of about 135 congeners (Ballschmiter and Zell, 1980), not all of them having the same importance and toxicity. Some of them such as CBs 28, 52, 101, 118, 138, 153 and 180 (7 marker CBs; Ballschmiter and Zell, 1980) are used for biomonitoring studies due to their high concentration in technical mixtures and recalcitrance (Serrano et al., 2000). Those CBs known as dioxin-like are potentially the most toxic given their structural similarity to CDDs and CDFs. They are likely to achieve dioxin-like planar configurations due to two or less chlorine atoms at their ortho positions. One distinguishes non-ortho, monoortho and di-ortho CBs (Figure 2), with non-ortho CBs being considered to be most toxic as they exhibit a co-planar structure. Dioxins have the well-deserved reputation of being the most potent man-made biological agents and along with the dioxin-like CBs they are ubiquitous in the environment (Clapp and Ozonoff, 2000). Dioxins are primarily released to the environment through emissions from the incineration of municipal, chemical and medical wastes, from backyard burning and from improper disposal of chlorinated chemical wastes. Other sources might previously have gone unnoticed but are potentially important. Baker and Hites (2000) e.g. conclude that photochemical synthesis of octachloro dibenzo-p-dioxin (OCDD) from pentachlorophenol (C) in atmospheric water is a most significant source of OCDD in the environment. CDDs, CDFs and CBs occur in general as extremely complex mixtures of congeners, their relative concentrations differing substantially across the contaminated matrices due to differences in solubility, volatility and metabolic rates. Release of CDDs and CDFs occurs mainly as impurities or by-products associated with anthropogenic activities as well as natural processes (e.g. volcano outbursts and forest fires). This complexity of contaminant mixtures enhances dramatically the difficulty of risk evaluation for humans and wildlife. Because of the need to estimate the toxicity, the international community came up with the concept of

20 toxic equivalency factors (TEFs) to address and facilitate risk assessment. Different TEF schemes have been developed (Barnes et al., 1989; NATO; Ahlborg et al., 1994; Van de Berg et al., 1998; Safe, 1997 and 1998). The most recent consensus TEFs for humans, fish and wildlife risk assessment were derived at a WHO/ICS (World Health Organisation / International rogram on Chemical Safety) meeting in Stockholm on June 1997 (Van de Berg et al., 1998 and 2000). There is an agreement that most effects of CDDs, CDFs, and dioxin-like CBs are mediated through the action of the aryl hydrocarbon receptor (AhR), a cytosolic protein characterised by high affinity for these compounds (Birnbaum, 1994; Denison and Heath- agliuso, 1998). The occurrence of this common mechanism legitimates the use of the TEF concept even when the quantitative response of the species varies. Congeners with 4 lateral chlorine atoms exhibit strongest effects; increasing chlorination reduces the potency mainly by decreasing the Ah receptor binding. Toxic potencies of the different congeners relative to TCDD are indicated by their corresponding TEF values. TEFs have been assigned to 7 dioxins, 10 furans and 12 CBs. They range from to 1, what illustrates the pronounced variability in toxicity (Van den Berg et al., 2000). TEFs in combination with the chemical residue value predominantly congener concentrations obtained by gas chromatography-high resolution mass spectroscopy are used to calculate the toxic equivalent concentrations (TEQs) in the samples: TEQ = Σ (CDD i x TEF i ) + Σ (CDF i x TEF i ) + Σ (CB i x TEF i ). Considering adverse hormonal, reproduction and developmental effects seen in animal studies, a consultation convened by the WHO established a tolerable daily intake (TDI) range from 1 to 4 pg TEQ per kilogram body weight (WHO, 1999). Congener-specific fingerprinting Since dioxins and CBs are most often detected as complex congener mixtures, their relative composition serves as a fingerprint or signature of the contamination. Fingerprinting has found interesting applications in contamination source identification, categorization and classification of chemicals, elucidation of transport and transformation pathways as well as formation mechanisms (Liebman, 1978; Buekens et al., 2000). During the last decades multivariate fingerprinting has been ameliorated, and nowadays congener-specific pattern recognition techniques are an important statistical tool in the analytical laboratory (Ferguson, 1998). These methodologies were utilized in a number of