Gómez Parada, I.M. y Rojo, A.M.

Transcripción

1 Actualización de valores de referencia para la interpretación de datos de orina de trabajadores expuestos a incorporar compuestos solubles de uranio natural Gómez Parada, I.M. y Rojo, A.M. Presentado en el 5 th Regional Congress on Radiation Protection and Safety, Recife, Brasil, 29 abril al 4 mayo 2001

2 ACTUALIZACIÓN DE VALORES DE REFERENCIA PARA LA INTERPRETACIÓN DE DATOS DE ORINA DE TRABAJADORES EXPUESTOS A INCORPORAR COMPUESTOS SOLUBLES DE URANIO NATURAL Gómez Parada, I. y Inés Rojo, A.M. Autoridad Regulatoria Nuclear Argentina RESUMEN ABSTRACT El control ocupacional de trabajadores expuestos a incorporar uranio natural incluye la medición de la actividad excretada en orina. Es útil entonces disponer de valores de referencia que faciliten una primera interpretación de esos datos. En este trabajo se presentan algunos de estos valores, calculados en base a las recomendaciones más actualizadas de la ICRP. El análisis se limita a la incorporación por inhalación de compuestos tipos F y M de uranio natural. Dado que la incorporación de este tipo de compuestos puede estar limitada por consideraciones de toxicidad química más que por la limitación de dosis por radiación, se comparan los límites toxicológicos y radiológicos, para establecer cuál es el limitante, considerando incorporaciones agudas y crónicas. Como valores de referencia, se presentan los que se refieren a lo que se espera medir en orina luego de una incorporación única igual a los límites toxicológicos y radiológicos. Para el caso de incorporación crónica, se relaciona la carga máxima aceptable en riñón por riesgo toxicológico con los valores esperados en orina para esa carga renal. También se presentan los valores de excreción urinaria para una tasa de incorporación que resulte en un limite radiológico anual. The monitoring of workers exposed to natural uranium includes the measurement of the excreted activity in urine. So, it is useful to have some reference values for a first interpretation of those data. In this work some of these values, calculated on the basis of the most recent recommendations of the ICRP are presented. The analysis is limited to the intake by inhalation of natural uranium compound types F and M. Since intakes of this type of compounds are limited by chemical toxicity, rather than by radiation dose, toxicological and radiological limits are compared to establish which is the relevant, considering acute and chronic intakes. As reference values, those corresponding to the urinary excretion due to an acute intake equal to the radiological and toxicological limits are presented. In case of chronic intake, the maximum acceptable kidney burden by toxicological risk is related to the expected values in urine for that renal burden. The values of daily urinary excretion for a rate of intake corresponding to radiological annual limit are also presented. Key Words: natural uranium, chemical toxicity, radiological limits, occupational exposure I. INTRODUCCIÓN El control ocupacional de trabajadores expuestos a incorporar uranio natural incluye, entre otros métodos, la medición de la actividad excretada en orina. La interpretación de los resultados de estas mediciones en términos de dosis no es fácil. Entre los problemas prácticos más comunes que dificultan la interpretación, pueden citarse las incertezas sobre la vía y el momento de la incorporación, el esquema de la misma -crónica o aguda- y el desconocimiento del real tamaño y solubilidad pulmonar del aerosol en caso de inhalación. Otra fuente de dificultad para 391

3 la interpretación, es la historia laboral de la persona monitoreada, que manipula distintos compuestos y, a veces, distintos enriquecimientos de uranio. Es útil entonces disponer de valores de referencia para la actividad excretada en orina que faciliten una primera interpretación de datos de monitoreo rutinarios y especiales de uranio en orina. En este trabajo se presentan algunos de estos valores, calculados en base a las recomendaciones más actualizadas de la "International Commission on Radiological Protection" (ICRP), en cuanto a modelos biocinéticos y a límites de dosis. El análisis se limita a la incorporación por inhalación de compuestos tipo F y M de uranio natural. Estos valores podrán ser utilizados a títulos de referencia para decidir acciones futuras y en ningún caso pretenden reemplazar una adecuada estimación dosimétrica. II. METODOLOGÍA En este trabajo se trata solo de la incorporación de compuestos tipo F y M de uranio natural por inhalación. El AMAD del aerosol se considera 5 µm por ser el valor recomendado actualmente como referencia para los lugares de trabajo por la publicación 66 de la ICRP [1]. El modelo del tracto respiratorio utilizado es el actualmente vigente según recomendaciones de la ICRP [1], y se acepta la caracterización de tipo de compuesto de inhalación que figura en la publicación 68 de la ICRP [2]. El modelo de retención sistémica para el uranio que se usó, es el presentado en la publicación 69 de la ICRP [3]. Los coeficientes de dosis e inh (50) para trabajadores son los que figuran en la publicación 68 de la ICRP [2] y que concuerdan con los presentados en el CD de coeficientes de dosis editado recientemente por la ICRP [4]. Las fracciones de la actividad inhalada excretada por día en orina luego de una incorporación aguda, fueron obtenidas de la publicación de la NRPB-M824 [5]. En los casos en los que se necesitó de un cálculo adicional, se utilizó el codigo LUDEP versión 2.06.[6]. Las curvas de excreción y retención presentadas en este trabajo fueron obtenidas, salvo que se indique algo diferente, con este mismo código, con f 1 = 0,02 y retención biológica en riñón igual a 7 días. Límites de Incorporación. La incorporación de compuestos solubles de uranio puede estar limitada por consideraciones de toxicidad química más que por la limitación de dosis por radiación. Como metal pesado, el uranio es químicamente tóxico para el riñón, y una exposición a compuestos solubles puede ocasionar daño renal. Los compuestos solubles de uranio son los clasificados como tipo F (altamente solubles) y tipo M (moderadamente solubles) en la publicación 68 de la ICRP [2]. Mientras que el control ocupacional basado en consideraciones de riesgo radiológico se encara comparando actividad incorporada con los límites anuales de incorporación (ALIs), el control del riesgo toxicológico está basado en valores límites de masa de uranio retenido en riñón para evitar daño renal. Limitación del Riesgo Radiológico. En la Tabla 1 se presenta los valores de los ALIs para compuestos de uranio tipo F y M, en caso de inhalación de un aerosol de 5µm. 392

4 Los ALIs fueron calculados con los coeficientes de dosis de la publicación 68 de la ICRP [2], considerando mezcla de radionucleidos con los porcentajes de actividad correspondientes al uranio natural. Los valores se expresan en unidades de actividad (Bq) y de masa (mg), considerando 25 Bq/mg la actividad específica del uranio natural. Tabla 1. ALIs para compuestos tipo F y M de uranio natural (AMAD =5 µm). 3,24E4 Bq 1296 mg 1,06E4 Bq 424 mg Limitación del Riesgo Toxicológico. El límite tradicionalmente usado para controlar la toxicidad química del uranio ha sido de 3 µg de uranio por gramo de tejido renal. Siendo la masa del riñón del hombre estándar de 310 g, esto equivale a una carga total en riñón de aproximadamente 1 mg. Posteriores revisiones de los estudios sobre toxicidad del uranio a nivel renal, llevaron a concluir que un valor límite de 1 µg de uranio/gramo de riñón es adecuado para evitar daño renal [7]. Otro límite histórico, pero expresado como límite de exposición, es el recomendado en 1964 por la Publicación 6 de la ICRP [8], de 2mg de uranio soluble por día. La Publicación 78 de la ICRP [9], que es la última en cuanto a control ocupacional de la contaminación interna, menciona este último límite de exposición y agrega otro, recomendado por la OSHA (Occupational Safety and Health Administration, US), en 1989, de 0.5 mg de uranio soluble por día, sin recomendar ninguno en particular. Es de hacer notar, que desde 1988, las publicaciones de la ICRP se refieren solamente a límites basados en consideraciones de riesgo radiológico. III. RESULTADOS Se presentan por separado los resultados obtenidos para el caso de incorporación aguda y crónica. Incorporación Aguda. Riesgo Radiológico. En la Figura 1 se presenta la excreción urinaria esperada luego de la inhalación de 1 Bq o 1 µg de uranio tipo F y M, para 5 µm de AMAD. Las curvas se obtuvieron graficando los valores presentados en la publicación NRPB-M824 del National Radiation Protection Board [5]. 393

5 10-1 Excreción urinaria (Bq/d ó µg/d) Figura 1. Excreción urinaria luego de la inhalación de 1 Bq ó 1 µg de compuestos tipo F y M de uranio natural (AMAD = 5 µm) De las curvas de la Figura 1 surgen los primeros valores de referencia presentados en la Tabla 2. Tabla 2. Excreción urinaria luego de una incorporación aguda de 1 ALI de compuestos tipo F y M de uranio natural (AMAD = 5 µm) Excreción Urinaria Bq/d µg/l Bq/d µg/l 1 5,96E3 1,7E ,0E3 7 1,13E2 3,2E3 6,85 1,9E2 15 5,83E1 1,6E3 4,56 1,3E2 30 2,20E1 6,2E2 2,82 8,1E1 Esos valores se refieren a la actividad que se espera medir en la orina de 24 horas en días posteriores a la incorporación única de un ALI de compuestos tipo F y M, en caso de inhalación de un aerosol de 5µm. Frecuentemente el resultado de una medición de orina se informa como "menor que el límite de detección". En esos casos es útil disponer de un valor de referencia que indique que porcentaje del ALI es la incorporación aguda que resulta, teóricamente, de suponer una excreción igual al límite de detección. Considerando un límite de detección de 5 µg/l, que equivale a una excreción diaria de 7 µg/día, en la Tabla 3 se muestran las incorporaciones, expresadas como fracción del ALI, que 394

6 corresponderían a esa excreción, en función del tiempo transcurrido desde la incorporación aguda hasta el momento de la toma de muestra. Tabla 3. Incorporaciones de compuestos de uranio natural que corresponderían a un valor de excreción urinaria igual a un límite de detección de 5 µg/l, expresadas como fracción del ALI (AMAD = 5 µm) Fracción del ALI 1 2,9E-5 7,0E-4 7 1,5E-3 2,6E ,0E-3 3,8E ,0E-3 6,1E-2 Riesgo Toxicológico. En la Figura 2 se muestra la fracción de uranio retenida en riñón luego de una incorporación aguda por inhalación de compuestos tipo F y M de uranio natural. Según la Figura 2, para un compuesto tipo F la máxima carga en riñón luego de una inhalación aguda se obtiene al primer día, y equivale al 3% de la incorporación. Esto significa que la carga límite de 3 µg de uranio por gramo de riñón (930 µg en todo el riñón), se obtiene con una inhalación aguda de 31 mg. Lo equivalente para compuestos tipo M, es una inhalación aguda de 245 mg. (máxima carga en riñón: 0,38% de la incorporación). Para compuestos tipo F, el valor de 31 mg es aproximadamente el 2% del valor del ALI correspondiente, mientras que para compuestos tipo M, 245 mg es aproximadamente el 50% del valor del ALI correspondiente. Esto indica claramente que una inhalación aguda de compuestos de uranio tipo F ó M está limitada por el riesgo toxicológico Retención en riñón (Bq ó µg) Figura 2. Retención de uranio en riñón luego de la inhalación aguda de 1 µg ó 1 Bq de compuestos tipo F y M de uranio natural. 395

7 Por otra parte, la incorporación única de 2 mg en un día [8], resulta en una carga máxima en riñón de 60 µg y 8 µg, para compuestos tipo F y M respectivamente, lo que está por debajo de los límites mencionados de carga en riñón (930 µg y 310 µg) En la Tabla 4 se presentan los valores esperados en orina, luego de la inhalación aguda de la cantidad de uranio que llevaría a la carga límite en riñón por toxicidad química, según el límite de 3 µg de uranio / gramo de riñón. Estos valores se obtuvieron de las curvas de la Figura 1 Tabla 4. Excreción urinaria posterior a la inhalación aguda de la incorporación de uranio correspondiente a la carga límite en riñón por toxicidad química (AMAD = 5 µm) (Incorp. = 31 mg) Fracción excretada Excreción (µg/día) (Incorp. = 245 mg) Fracción excretada Excreción (µg/día) 1 0, , , , , , , , , , , , Incorporación Crónica. Las condiciones de trabajo rutinario, frecuentemente dan lugar a sucesivas incorporaciones que pueden asimilarse a una incorporación crónica. A cierto tiempo posterior al comienzo de la incorporación crónica, se alcanzan, para ciertos compuestos, valores constantes de excreción urinaria. El momento en que se llega a esa condición de equilibrio, depende del tipo de compuesto que se está inhalando. Es útil entonces disponer de valores de referencia que indiquen en que momento se alcanza el equilibrio y cuál es ese valor constante de excreción para un valor constante de incorporación diaria. En la Figura 3 se muestran las curvas de excreción urinaria diaria para el caso de incorporación crónica por inhalación de 1 Bq/día ó 1 µg/día de un aerosol de 5 µm para compuestos tipo F y M Excreción urinaria (Bq/d o µg/d) posteriores al comienzo de la incorporación Figura 3: Excreción urinaria debida a la inhalación crónica de compuestos tipo F y M de uranio natural (AMAD = 5 µm) 396

8 En la misma Figura 3 puede verse que la condición de excreción constante se encuentra luego de una exposición crónica de aproximadamente 30 días en el caso de compuestos tipo F, y de 450 días para tipo M. Riesgo Radiológico. Al límite anual de incorporación -ALI- se llega con una inhalación crónica de ALI/365 Bq/día. Este valor, así como su equivalente en masa, se muestran en la Tabla 5, junto con los valores de excreción urinaria diaria llegado el equilibrio, para esa tasa de incorporación. Tabla 5. Excreción urinaria en equilibrio debida a la incorporación crónica por inhalación de ALI/365 Bq d -1 de compuestos tipo F y M. Bq/d ALI/365 mg/d Fracción excretada en equilibrio Bq/d Excreción urinaria mg/d F 90 3,6 0,27 24,3 0,972 M 30 1,2 0,07 2,1 0,084 De los valores presentados en la Tabla 5 es evidente que para compuestos tipo F, una tasa de inhalación diaria que cumpliría con el límite de incorporación radiológico no satisface el límite por riesgo toxicológico de 2mg diarios. Riesgo Toxicológico. La retención de uranio en riñón debida a una incorporación crónica de 1 µg/día se muestra en la Figura 4 para compuestos de tipo F y M Retención en riñón (Bq ó µg) posteriores al inicio de la incorporación Figura 4. Retención en riñón debida a la inhalación crónica de 1 µg ó 1 Bq por día de compuestos tipo F y M de uranio natural Para compuestos tipo F, de la curva de la Figura 2 resulta que, dada la incorporación crónica del límite de exposición de 2 mg diarios, la carga en equilibrio (entre los días 40 y 150 aproximadamente) en riñón es cercana a los 700 µg. (0,34 µg /µg día -1 x 2000 µg día -1 = 680 µg). 397

9 Este valor es aceptable según el límite histórico de 3 µg de uranio por gramo de tejido renal o el equivalente de carga total de riñón de aproximadamente 1 mg. Si se acepta el límite de exposición propuesto por la OSHA, de 0,5 mg por día, la carga en equilibrio en riñón sería de aproximadamente 170 µg y se cumpliría con el valor límite de 1 µg /g de riñón (310 µg de carga total en riñón). Para compuestos tipo M, es evidente de la Figura 2, que con los límites de exposición anteriormente mencionados, no se llega al límite de carga de riñón, por lo cual, el riesgo de daño renal por consideraciones toxicológicas es significativamente menor para compuestos tipo M que para tipo F. Como referencia, en la Tabla 6 se presentan los valores esperados de concentración en orina, a distintos días luego del comienzo de una la inhalación crónica del valor de referencia de 2 mg/d para compuestos tipo F y M. Las fracciones excretadas a distintos días se obtuvieron de la Figura 3. Tabla 6. Excreción urinaria debida a la inhalación crónica de 2 mg/día de uranio natural Fracción excretada Excreción (µg/día) Fracción excretada Excreción (µg/día) 1 0, , , , , , , , , , , , IV. CONCLUSIONES Independientemente del esquema de incorporación, aguda o crónica, en la inhalación de compuestos solubles de uranio, tipo F y M, debe considerarse la posibilidad de riesgo toxicológico. En base a la limitación de 3 µg de uranio por gramo de riñón (el mayor de los límites de daño renal mencionado), una inhalación aguda de estos compuestos, está limitada por el riesgo toxicológico. Considerando el límite de incorporación crónica de 2 mg diarios de uranio, la inhalación crónica de un compuesto tipo F está limitada por el riesgo toxicológico, no siendo así en el caso de compuestos tipo M, para los que es más limitante la inhalación crónica que resulta en la incorporación de 1 ALI por año. 398

10 En vista de que la interpretación de datos de monitoreo implica el conocimiento (y frecuentemente suposiciones) del esquema de incorporación y de las características físico químicas del contaminante, las evaluaciones realizadas pueden tener apreciables incertezas. Esto lleva a considerar el uso de indicadores bioquímicos de daño renal en casos en los que se llegue a valores cercanos a los límites de riesgo. REFERENCIAS [1] International Commission on Radiological Protection. Human Respiratory Tract Model for Radiological Protection. Oxford: Pergamon Press; ICRP Publication 66; Ann. ICRP 24(1-3): [2] International Commission on Radiological Protection. Dose Coefficients for Intake of Radionuclides by Workers. Oxford: Pergamon Press; ICRP Publication 68; Ann. ICRP 24(4): [3] International Commission on Radiological Protection. Age-dependent Doses to Members of the Public from Intake of Radionuclides: Part 3 Ingestion Dose Coefficcients Oxford: Pergamon Press; ICRP Publication 69; Ann. ICRP 25(1): [4] The ICRP Database of Dose Coefficients: Workers and Members of the Public. (1998, on CD-ROM). [5] Phipps, A.W.; Jarvis, N. S.; Silk, T. J. and Birchall, A. Time-dependent Functions to Represent the Bioassay Quantities Given in ICRP Publication 78. National Radiological Protection Board, Chilton, Didcot, Oxon, UK. Report Nª NRPB-M824; [6] Jarvis, N. S.; Birchall, A;James, A. C.; Bailey, M. R. and Dorrian, M. D..LUDEP Personal Computer Program for Calculating Internal Doses using the ICRP Publication 66 Respiratory Tract Model. NRPB-SR287 (Chilton: NRPB) (1995). [7] Guide of Good Practices for Occupational Radiological Protection in Uranium Facilities. DOE-STD (2000). [8] International Commission on Radiological Protection.Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Oxford: Pergamon Press; ICRP Publication 6; [9] International Commission on Radiological Protection. Individual Monitoring for Internal Exposure of Workers. Oxford: Pergamon Press; ICRP Publication 78; Ann. ICRP 27(3-4):