Environmental factors affecting the urinary excretion of inorganic arsenic in the general population / Fattori ambientali determinanti l’escrezione urinaria di arsenico inorganico in soggetti della popolazione generale

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Piero Lovreglio
Maria Nicolà D'Errico
Paolo De Pasquale
Maria Enrica Gilberti
Ignazio Drago
Laura Panuzzo
Antonella Lepera
Rosaria Serra
Francesco Ferrara
Pietro Apostoli
Leonardo Soleo

Keywords

Abstract

Summary
Objective: To assess the critical issues concerning the use of urinary inorganic arsenic (iAs), including As3, As5, monomethylarsonic acid (MMA) and dimethylarsinic acid (DMA), as biomarker of internal dose in order to monitor environmental and occupational exposure to inorganic As, considering the influence of diet and drinking water on excretion of iAs. Methods: The design protocol stipulated collection of weekly urine samples from 6 male subjects for 5 consecutive months. In all the urine samples, iAs was determined by hydride generation-atomic absorption spectrophotometry (HG-AAS). In the subjects with iAs higher than 35 mg/L, Biological Exposure Index (BEI) proposed by the American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH), urinary arsenic speciation was performed by HPLC-ICP-MS. Exposure to airborne As was evaluated monthly using personal environmental samplers worn for 8 hours. Throughout the study, the participants filled out a daily food diary, also detailing types of water drunk. Result: Exposure to airborne As was invariably below the limit of detection, equal to 1 ng/m3. A total of 77 urine samples were collected. iAs was always detectable and was higher in 7 urine samples, obtained from 5 of the 6 subjects examined, than the BEI. Among foods with a high As content, the intake of seafood and fish within 72 hours before providing the sample seems to be the principal source of the iAs concentrations, while the intake of rice or drinking water showed no influence on this biological marker. Instead, drinking wine within 24 hours before urine sample collection can cause a significant increase in the excretion of iAs. Conclusions: In populations that eat large amounts of fish and seafood, the use of iAs to monitor occupational and environmental exposure to inorganic As seems to present some problems, and urinary As speciation may be essential at least in cases with iAs measurements above the biological limit values. In any case, a diet sheet reporting all foods eaten within 3 days of urine collection seems to be an indispensable tool to ensure a correct interpretation of the results.

Riassunto
«Fattori ambientali determinanti l’escrezione urinaria di arsenico inorganico in soggetti della popolazione generale». Obiettivo: Valutare le criticità presentate dall’arsenico inorganico urinario (iAs), comprendente As3, As5, acido monometilarsonico (MMA) ed acido dimetilarsinico (DMA), quale indicatore biologico di dose interna nel monitoraggio dell’esposizione ambientale ed occupazionale ad As inorganico, considerando l’influenza che la dieta e l’acqua da bere possono avere nel condizionare la sua escrezione urinaria. Metodi: Il protocollo dello studio prevedeva la raccolta dei campioni di urine in 6 soggetti maschi ogni settimana per 5 mesi consecutivi. In tutti i campioni urinari l’iAs è stato determinato in spettrofotometria ad assorbimento atomico con la tecnica di generazione degli idruri (HG-AAS). Nei soggetti che hanno presentato un iAs superiore a 35 mg/L, Indicatore Biologico di Esposizione (BEI) proposto dall’American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH), è stata eseguita la speciazione dell’As urinario con HPLC-ICP-MS. L’esposizione ad As aerodisperso è stata determinata mensilmente con un campionamento ambientale personale della durata di 8 ore. I partecipanti per l’intera durata dello studio hanno compilato un questionario alimentare giornaliero comprendente anche informazioni sul tipo di acqua consumata. Risultati: L’esposizione ad As aerodisperso è risultata invariabilmente al di sotto del limite di rilevabilità pari a 1 ng/m3. Sono stati raccolti complessivamente 77 campioni di urine. iAs è risultato sempre rilevabile e superiore al BEI in 7 campioni di urine raccolti da 5 dei 6 soggetti esaminati. Tra gli alimenti ad alto contenuto di As, il consumo di crostacei/molluschi e di pesce sino a 72 ore precedenti la raccolta delle urine sembrano essere i principali determinanti delle concentrazioni di iAs, mentre il consumo di riso o acqua non ha mostrato alcuna influenza su questo indicatore biologico. Il consumo di vino nelle 24 ore precedenti la raccolta delle urine, invece, è risultato in grado di determinare un incremento significativo dell’escrezione di iAs. Conclusioni: In popolazioni con una dieta caratterizzata da elevato consumo di prodotti ittici, l’utilizzo dell’iAs nel monitoraggio dell’esposizione occupazionale ed ambientale ad As inorganico presenta alcune criticità; in questo caso la speciazione dell’As urinario sembra essere indispensabile, almeno per le determinazioni di iAs risultate superiori ai valori limite biologici. Un diario alimentare relativo ai 3 giorni precedenti la raccolta delle urine appare uno strumento comunque indispensabile per l’interpretazione dei risultati.

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