A state-of-the-science review of analytical methods for urinary dialkylphosphate metabolites in the assessment of exposure to organophosphate pesticides: From 2000 to 2022.

The general population and workers are exposed to organophosphate insecticides, one of the leading chemical classes of pesticides used in rural and urban areas. This paper aims to conduct an integrative review of the most used analytical methods for identifying and quantifying dialkylphosphate-which are metabolites of organophosphate insecticides-in the urine of exposed workers, discussing their advantages, limitations and applicability. Searches utilized the PubMed, the Scientific Electronic Library Online and the Brazilian Digital Library of Theses and Dissertations databases between 2000 and 2021. Twenty-five studies were selected. The extraction methods most used were liquid-liquid extraction (LLE) (36%) and solid-phase extraction (SPE) (36%), with the SPE being more economical in terms of time and amount of solvents needed, and presenting the best percentage of recovery of analytes, when compared with LLE. Nineteen studies (76%) used the gas chromatography method of separation, and among these, 12 records (63%) indicated mass spectrometry used as a detection technology (analyzer). Studies demonstrate that dialkylphosphates are sensitive and representative exposure biomarkers for environmental and occupational organophosphate exposure.

Urinary dialkylphosphate metabolites in the assessment of exposure to organophosphate pesticides: from 2000 to 2022.

The general population and workers are exposed to organophosphate insecticides, one of the leading chemical classes of pesticides used in rural and urban areas, in the control of arboviruses and agriculture. These pesticides cause environmental/occupational exposure and associated risks to human and environmental health. The objective of this study was to carry out an integrative review of epidemiological studies that identified and quantified dialkylphosphate metabolites in the urine of exposed populations, focusing on the vector control workers, discussing the application and the results found. Searches utilized the Pubmed, Scielo, and the Brazilian Digital Library of Theses and Dissertations (BDTD) databases between 2000 and 2021. From the 194 selected studies, 75 (39%) were with children/adolescents, 48 (24%) with rural workers, 36 (19%) with the general population, 27 (14%) with pregnant women, and 9 (4%) with vector control workers. The total dialkylphosphate concentrations found in the occupationally exposed population were higher than in the general population. Studies demonstrate that dialkylphosphates are sensitive and representative exposure biomarkers for environmental and occupational organophosphate exposure. The work revealed a lack of studies with vector control workers and a lack of studies in developing countries.

[Assessment of exposure to BTEX in vehicle filling stations in Rio de Janeiro, Brazil, and risks to workers' health]. / Avaliação da exposição a BTEX em postos de revenda de combustíveis no Rio de Janeiro, Brasil, e os riscos à saúde do trabalhador.

Gasoline is a complex mixture of substances, including aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene, and xylenes (BTEX). These compounds are emitted into the air, with the special relevance of benzene since it is provenly carcinogenic. The study aimed to assess BTEX concentrations in filling stations in the city of Rio de Janeiro, Brazil, and to calculate the cancer risk associated with such exposures. Two types of sampling were performed (stationary and mobile), adapted from methodology n. 1,501 (U.S. National Institute for Occupational Safety and Health) for aromatic hydrocarbons, in six filling stations in the West Zone of Rio de Janeiro. Stationary sampling was done near the fuel pumps, while mobile sampling was done in the breathing zone of the workers (station attendants) as they moved around the station. The samples were analyzed with gas chromatography flame ionization detector. The sampling results were used to calculate the health risk, using the indicators Hazard quotient (HQ) and Cancer risk (CR) to assess the possible non-carcinogenic and carcinogenic effects, respectively, in filling station workers. Environmental concentrations for the most of the BTEX compounds were below the recommended limits, except for benzene, a carcinogenic compound, which displayed concentrations far above the limits, leading to high cancer risk values. The results showed that there are health risks for filling station attendants, especially the risk of developing cancer from excessive exposure to benzene.

A gasolina é uma mistura complexa de substâncias, dentre elas estão hidrocarbonetos como o benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos (BTEX), sendo esses compostos emitidos para a atmosfera, com destaque ao benzeno, por ser comprovadamente carcinogênico. Objetivamos avaliar as concentrações de BTEX no ar de postos de revenda de combustíveis no Município do Rio de Janeiro, Brasil, e calcular o risco de câncer associado a estas exposições. Foram realizados dois tipos de amostragem (fixa e móvel) adaptadas da metodologia nº 1.501 do Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (Estados Unidos), em seis postos de revenda de combustíveis na Zona Oeste da cidade. A amostragem fixa foi feita próxima às bombas de combustível, enquanto a móvel foi realizada através da coleta do ar na zona respiratória dos trabalhadores (frentistas), conforme estes se deslocavam pelo posto. As amostras foram analisadas por cromatografia gasosa com detecção por ionização em chama. Com os resultados das amostragens foram feitos os cálculos de risco à saúde, usando os indicadores Quociente de perigo (HQ) e Risco de câncer (CR), para avaliar os possíveis efeitos não-carcinogênicos e carcinogênicos, respectivamente, nos trabalhadores dos postos de revenda de combustíveis. As concentrações ambientais para a maioria dos compostos BTEX foram abaixo dos limites preconizados, menos para o benzeno, um composto carcinogênico, que apresentou concentrações muito acima dos limites, levando a altos valores de risco de câncer. Os resultados demonstraram que há riscos à saúde dos trabalhadores de postos de revenda de combustíveis, principalmente o risco de desenvolver câncer, devido à exposição excessiva ao benzeno.

La gasolina es una mezcla compleja de sustancias, entre ellas existen hidrocarburos como el benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos (BTEX), emitiéndose estos compuestos a la atmósfera, donde se destaca el benceno, al tratarse de un carcinogénico comprobado. Los objetivos fueron evaluar las concentraciones de BTEX en el aire de puestos de reventa de combustibles, en el municipio de Río de Janeiro, Brasil, así como calcular el riesgo de cáncer asociado a estas exposiciones. Se realizaron dos tipos de muestra (fija y movible), adaptadas de la metodología nº 1.501 del Instituto Nacional de Seguridad y Salud Laboral (EE.UU.), en seis puestos de reventa de combustibles de la zona oeste de la ciudad. La muestra fija se realizó cerca de las bombas de combustible, mientras que la móvil se hizo mediante tomas de aire en la zona respiratoria de los trabajadores (de la gasolinera), a medida que estos se desplazaban por el lugar de trabajo. Las muestras se analizaron por cromatografía gaseosa con detección por ionización en llama. Junto a los resultados de las muestras, se realizaron cálculos de riesgo para la salud, usando los indicadores Cociente de peligro (HQ) y Riesgo de cáncer (CR), con el fin de evaluar los posibles efectos no-carcinogénicos y carcinogénicos, respectivamente, en los trabajadores de los puestos de reventa de combustibles. Las concentraciones ambientales para la mayoría de los compuestos BTEX estuvieron por debajo de los limites preconizados, menos en el caso del benceno, un compuesto carcinogénico, que presentó concentraciones muy por encima de los límites, llevando a altos valores de riesgo de cáncer. Los resultados demostraron que existen riesgos para la salud de los trabajadores de puestos de reventa de combustibles, principalmente, riesgo de desarrollar cáncer, debido a la exposición excesiva al benceno.

Avaliação da exposição a BTEX em postos de revenda de combustíveis no Rio de Janeiro, Brasil, e os riscos à saúde do trabalhador / Assessment of exposure to BTEX in vehicle filling stations in Rio de Janeiro, Brazil, and risks to workers' health / Evaluación de la exposición a BTEX en puestos de reventa de combustibles, en Río de Janeiro, Brasil, y riesgos para la salud del trabajador

A gasolina é uma mistura complexa de substâncias, dentre elas estão hidrocarbonetos como o benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos (BTEX), sendo esses compostos emitidos para a atmosfera, com destaque ao benzeno, por ser comprovadamente carcinogênico. Objetivamos avaliar as concentrações de BTEX no ar de postos de revenda de combustíveis no Município do Rio de Janeiro, Brasil, e calcular o risco de câncer associado a estas exposições. Foram realizados dois tipos de amostragem (fixa e móvel) adaptadas da metodologia nº 1.501 do Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (Estados Unidos), em seis postos de revenda de combustíveis na Zona Oeste da cidade. A amostragem fixa foi feita próxima às bombas de combustível, enquanto a móvel foi realizada através da coleta do ar na zona respiratória dos trabalhadores (frentistas), conforme estes se deslocavam pelo posto. As amostras foram analisadas por cromatografia gasosa com detecção por ionização em chama. Com os resultados das amostragens foram feitos os cálculos de risco à saúde, usando os indicadores Quociente de perigo (HQ) e Risco de câncer (CR), para avaliar os possíveis efeitos não-carcinogênicos e carcinogênicos, respectivamente, nos trabalhadores dos postos de revenda de combustíveis. As concentrações ambientais para a maioria dos compostos BTEX foram abaixo dos limites preconizados, menos para o benzeno, um composto carcinogênico, que apresentou concentrações muito acima dos limites, levando a altos valores de risco de câncer. Os resultados demonstraram que há riscos à saúde dos trabalhadores de postos de revenda de combustíveis, principalmente o risco de desenvolver câncer, devido à exposição excessiva ao benzeno.

Gasoline is a complex mixture of substances, including aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene, and xylenes (BTEX). These compounds are emitted into the air, with the special relevance of benzene since it is provenly carcinogenic. The study aimed to assess BTEX concentrations in filling stations in the city of Rio de Janeiro, Brazil, and to calculate the cancer risk associated with such exposures. Two types of sampling were performed (stationary and mobile), adapted from methodology n. 1,501 (U.S. National Institute for Occupational Safety and Health) for aromatic hydrocarbons, in six filling stations in the West Zone of Rio de Janeiro. Stationary sampling was done near the fuel pumps, while mobile sampling was done in the breathing zone of the workers (station attendants) as they moved around the station. The samples were analyzed with gas chromatography flame ionization detector. The sampling results were used to calculate the health risk, using the indicators Hazard quotient (HQ) and Cancer risk (CR) to assess the possible non-carcinogenic and carcinogenic effects, respectively, in filling station workers. Environmental concentrations for the most of the BTEX compounds were below the recommended limits, except for benzene, a carcinogenic compound, which displayed concentrations far above the limits, leading to high cancer risk values. The results showed that there are health risks for filling station attendants, especially the risk of developing cancer from excessive exposure to benzene.

La gasolina es una mezcla compleja de sustancias, entre ellas existen hidrocarburos como el benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos (BTEX), emitiéndose estos compuestos a la atmósfera, donde se destaca el benceno, al tratarse de un carcinogénico comprobado. Los objetivos fueron evaluar las concentraciones de BTEX en el aire de puestos de reventa de combustibles, en el municipio de Río de Janeiro, Brasil, así como calcular el riesgo de cáncer asociado a estas exposiciones. Se realizaron dos tipos de muestra (fija y movible), adaptadas de la metodología nº 1.501 del Instituto Nacional de Seguridad y Salud Laboral (EE.UU.), en seis puestos de reventa de combustibles de la zona oeste de la ciudad. La muestra fija se realizó cerca de las bombas de combustible, mientras que la móvil se hizo mediante tomas de aire en la zona respiratoria de los trabajadores (de la gasolinera), a medida que estos se desplazaban por el lugar de trabajo. Las muestras se analizaron por cromatografía gaseosa con detección por ionización en llama. Junto a los resultados de las muestras, se realizaron cálculos de riesgo para la salud, usando los indicadores Cociente de peligro (HQ) y Riesgo de cáncer (CR), con el fin de evaluar los posibles efectos no-carcinogénicos y carcinogénicos, respectivamente, en los trabajadores de los puestos de reventa de combustibles. Las concentraciones ambientales para la mayoría de los compuestos BTEX estuvieron por debajo de los limites preconizados, menos en el caso del benceno, un compuesto carcinogénico, que presentó concentraciones muy por encima de los límites, llevando a altos valores de riesgo de cáncer. Los resultados demostraron que existen riesgos para la salud de los trabajadores de puestos de reventa de combustibles, principalmente, riesgo de desarrollar cáncer, debido a la exposición excesiva al benceno.

Normas ocupacionais do benzeno: uma abordagem sobre o risco e exposição nos postos de revenda de combustíveis / Occupational regulation for benzene: an approach on risk and exposure in gas stations

Resumo Introdução: trabalhadores estão sujeitos a riscos decorrentes da exposição ambiental e ocupacional ao benzeno, situação ainda mais crítica quando associada a fatores como desigualdade social, múltipla exposição, suscetibilidade individual, degradação ambiental e às possíveis interações entre os contaminantes ambientais. Além disso, nem sempre as regulamentações são estabelecidas e/ou atualizadas apenas a partir de achados científicos, pois são processos permeados por conflitos de interesses. Objetivo: realizar análise crítica sobre a identificação de risco e avaliação da exposição ao benzeno. Métodos: revisão bibliográfica e documental do marco normativo brasileiro e internacional sobre exposição ao benzeno, com relação aos aspectos toxicológicos, de exposição ocupacional e ambiental e de avaliação de risco. Discussão: o controle da exposição ao benzeno permeia o campo da disputa técnico-política de saúde e segurança, constituindo-se em marco regulatório resultante de consenso de entendimentos. Esses entendimentos são marcados pela disputa entre a proteção à saúde e a gestão empresarial das condições de trabalho, em detrimento das evidencias científicas. Em tal contexto, os Limites de Exposição Ocupacional podem variar significativamente entre os países e agências, apesar do reconhecimento universal de que não há limites seguros para exposição ao benzeno, por ser um composto carcinogênico.

Abstract Introduction: workers are subject to risks from environmental and occupational exposure to benzene. This situation is even more critical when combined with social inequality, multiple exposure, individual susceptibility, environmental degradation, and possible interactions between environmental contaminants. In addition, regulations are not always established and/or updated only from scientific evidences, because they are processes permeated by conflicts of interest. Objective: to produce a critical analysis on risk identification and benzene exposure evaluation. Methods: literature and documentary review of the Brazilian and international regulatory standards on benzene exposure, toxicological aspects, occupational and environmental exposure, and risk evaluation. Discussion: benzene exposure control permeates the technical-political dispute of health and safety, resulting in a regulatory standard from consensus of understandings. These understandings are shaped by the dispute between health protection and business management of working conditions, to the detriment of scientific evidence. In this context, the Occupational Exposure Limits can vary significantly between countries and agencies, despite the universal recognition that there are no safe limits for benzene exposure, because it is a carcinogenic compound.

Utilização de biomarcadores de genotoxicidade e expressão gênica na avaliação de trabalhadores de postos de combustíveis expostos a vapores de gasolina / Use of genotoxicity biomarkers and gene expression on the evaluation of gas station attendants exposed to gasoline fumes

Resumo Introdução: a avaliação de uma exposição mensura sua intensidade, frequência e duração, podendo detectar danos precoces que, se ignorados, podem evoluir para um quadro nocivo. Nos campos da saúde ambiental e ocupacional, os biomarcadores de genotoxicidade tem sido largamente utilizados para essa avaliação. Objetivo: identificar, descrever e discutir os principais bioindicadores de genotoxicidade e seu uso conjunto com técnicas de avaliação de expressão gênica em estudos de exposição ocupacional ao benzeno em postos de revenda de combustíveis (PRC). Métodos: revisão bibliográfica de trabalhos publicados entre 1995 e 2015. Resultados: as técnicas identificadas foram: ensaio cometa, estresse oxidativo, micronúcleos, aberrações cromossômicas, polimorfismos, adutos de DNA e proteínas, fatores epigenéticos e expressão gênica. Foi observado que testes de danos genéticos e epigenéticos são utilizados em frentistas de PRC que participam de programas de saúde do trabalhador ou de pesquisas, embora um baixo número de publicações sobre o tema tenha sido identificado. Esse fato talvez possa ser explicado pelos poucos países onde a profissão persiste e pelas limitações para o desenvolvimento de pesquisas nesses países. Conclusão: os bioindicadores de genotoxicidade e as técnicas de expressão gênica são úteis na detecção de dano precoce desta exposição ocupacional e devem ser avaliados em conjunto.

Abstract Introduction: an exposure evaluation measures its intensity, frequencyand duration, detecting premature damage that, if ignored, might develop into a harmful framework. On environmental and occupational health fields, genotoxicity biomarkers have been widely used for this evaluation. Objective: to identify, describe and discuss main genotoxicity biomarkers and their use together with gene expression evaluation techniques in studies concerning occupational exposure to benzene in gas stations (GS). Methods: bibliographical review of studies published between 1995 and 2015. Results: the following techniques were identified: comet assay, oxidative stress, micronuclei, chromosomal aberrations, polymorphisms, DNA and protein adducts, epigenetic factors and gene expression. We observed that genetic and epigenetic damage tests are used in gas station attendants who participate in worker’s health programs or in researches, although a short number of publications on the theme have been identified. This can be explained by the small number of countries where such job still exists and by the limitations for developing research in such countries. Conclusion: genotoxicity biomarkers and gene expression techniques are useful for detecting the premature damage resulting from this occupational exposure and must be jointly evaluated.

Estratégias analíticas com cromatografia e espectrometria de massas para biomonitorização da exposição ao benzeno pela determinação do ácido S-fenilmercaptúrico urinário / Analytical strategies with chromatography and mass spectrometry for biomonitoring of benzene exposure by determination of urinary S-phenylmercaturic acid

Resumo Introdução: o benzeno é uma substância de reconhecida toxicidade e sua biomonitorização torna-se fundamental para a prevenção de danos à saúde humana, principalmente em situações de exposição ocupacional. Dentre os biomarcadores de exposição, o ácido S-fenilmercaptúrico é considerado o único específico, mas, devido a suas baixas concentrações na urina, é requerido o uso de técnicas analíticas sensíveis capazes de quantificar traços. Objetivo: revisar metodologias baseadas na cromatografia e na espectrometria de massas para a determinação do ácido S-fenilmercaptúrico. Método: revisão da literatura sobre a determinação do ácido S-fenilmercaptúrico urinário por técnicas de cromatografia e espectrometria de massas, nas principais bases de dados científicas, considerando o período entre 1951 e 2015. Resultados: 120 documentos serviram como base teórica para a construção desta revisão. A técnica analítica mais empregada foi o acoplamento da cromatografia a líquido com a espectrometria de massas. Contudo, os métodos diferem quanto ao preparo das amostras. Conclusão: o alto custo de aquisição e a manutenção de equipamentos são fatores limitantes para a difusão dos sistemas de cromatografia e espectrometria de massas. No entanto, sua elevada sensibilidade e seletividade faz com que essas técnicas, acopladas, possibilitem elucidar situações de exposição ocupacional e ambiental a poluentes, como o benzeno.

Abstract Introduction: benzene is a substance of recognized toxicity and its biomonitoring of exposure becomes critical for preventing health damages, especially in occupational exposure situations. Among all the biomarkers of exposure, S-phenylmercapturic acid is considered the only specific one, but due to its low concentrations in urine, acute analytical techniques capable of quantifying traces must be used. Objective: to review methodologies based on chromatography and mass spectrometry for determination of S-phenylmercapturic acid. Method: literature review on the determination of urinary S-phenylmercapturic acid by chromatographic techniques and mass spectrometry in the main scientific databases, considering the period between 1951 and 2015. Results: 120 documents served as theoretical basis for the construction of this review. The analytical technique that was most applied was the coupling of liquid chromatography with mass spectrometry. However, the methods differ according to the preparation of samples. Conclusion: the high cost of equipment acquisition and maintenance are limiting factors for the diffusion of chromatography systems and mass spectrometry. Nevertheless, its high sensitivity and selectivity enable these coupled techniques to elucidate situations of occupational and environmental exposure to pollutants, such as benzene.

Towards a personalized risk assessment for exposure of humans to toxic substances / Em direção a uma avaliação de risco personalizado para exposição de seres humanos a substâncias tóxicas

Abstract Great response variability caused by genetic and/or environmental factors has been observed among organisms exposed to hazardous chemicals. This subject has been a topic of intense discussion in the USA since President Obama announced support for an “era of precision medicine”, which consists in the inclusion of genetic data of patients in the treatment design, imposing a new approach to risk assessment. Personalized evaluation must consider the phenotypic factors of an individual. Among the markers that have been developed to evaluate any alteration in the structure or function of organisms, biomarkers of susceptibility are of great importance because they indicate the natural characteristics of a given organism which make it more sensitive to a specific adverse effect or disease, or more responsive to exposure to a specific chemical/drug. The ‘-omics’ technologies provide an insight into the relationship between chemical effects and molecular mechanisms of action. These technologies are the pillars for a personalized toxicology and precision medicine. Predictive toxicology requires a more comprehensive knowledge on specific individual factors or susceptibilities predisposing to diseases, enabling personalized risk assessment and adequate medical treatment.

Resumo Há uma grande variabilidade nas respostas observadas entre os organismos expostos a uma substância química perigosa. Essa variabilidade é causada por causas genéticas e / ou ambientais. Esse assunto tem sido intensamente discutido, mesmo nos Estados Unidos, desde que o presidente Obama anunciou o apoio a uma “era da medicina de precisão”, a qual consiste na inclusão de dados genéticos do paciente no projeto do tratamento, impondo uma nova abordagem para avaliação de risco. A avaliação personalizada deve considerar fatores fenotípicos de um indivíduo. Entre os biomarcadores que foram desenvolvidos para avaliar qualquer alteração da estrutura ou função do organismo, os biomarcadores de susceptibilidade têm uma grande importância, uma vez que indicam as características naturais de um dado organismo, que o tornam mais sensíveis a um efeito ou doença adversa específica ou em resposta a uma determinada exposição. As tecnologias “ômicas” permitem a compreensão da relação entre os efeitos químicos e dos mecanismos moleculares de ação. Essas tecnologias “ômicas” são os pilares para a toxicologia personalizada e para a medicina de precisão. Toxicologia preditiva exige uma melhor compreensão dos fatores ou susceptibilidades individuais específicas predisponentes a doenças, permitindo uma avaliação de riscos personalizada e um tratamento médico adequado.