Sulphur dioxide; health-based recommended occupational exposure limit

Vraagstelling

Op verzoek van de minister van Sociale Zaken en Werkgelegenheid leidt de Commissie WGD van de Gezondheidsraad gezondheidskundige advieswaarden af voor stoffen in lucht waaraan mensen beroepsmatig blootgesteld kunnen worden. Deze aanbevelingen vormen de eerste stap in een drietrapsprocedure die moet leiden tot wettelijke grens-waarden, aangeduid als maximaal aanvaarde concentraties (MAC-waarden).

In het voorliggende rapport bespreekt de commissie de gevolgen van blootstelling aan zwaveldioxide en presenteert zij een gezondheidskundige advieswaarde voor die stof. De conclusies van de commissie zijn gebaseerd op informatie afkomstig uit de rapporten geschreven door de Scientific Committee on Occupational Exposure Limits (SCOEL) van de Europese Gemeenschap (SCO93, SCO98) en op aanvullende weten-schappelijke publicaties die vóór mei 2002 zijn verschenen.

Fysische en chemische eigenschappen

Zwaveldioxide (SO2; CAS nr. 7446-09-5) is een kleurloos gas met een sterk irriterende geur. De geurdrempel ligt tussen 0,8 en 8 mg/m³ . De molaire massa is 64,06 g/mol, het smeltpunt -72,7 °C en het kookpunt -10,0 °C. Zwaveldioxide is zeer goed oplosbaar in water.
Zwaveldioxide wordt gebruikt in de chemische industrie, bijvoorbeeld als antioxidant voor de productie van broom, als bleekmiddel bij het gieten van magnesiumonderdelen, als katalysator voor furfuralharsen en in de productie van cellulosepulp en chemicaliën. Verder wordt zwaveldioxide gebruikt in de voedings-industrie als conserveermiddel van groenten en fruit, als ontsmettingsmiddel in brouwerijen, en bij de productie van wijn- en voedingsmiddelen.

Monitoring

Zwaveldioxide kan zowel actief (pompsysteem) als passief (diffusie) worden bemonsterd. Beide bemonsteringen maken onder andere gebruik van zwaveldioxide absorberende vaste stoffen of vloeistoffen. Het Nederlands Normalisatie Instituut beveelt het gebruik van het ’voornorm’ protocol (NVN2950) aan voor het monitoren van dampen en gassen in de werkomgeving. In het betreffende protocol wordt zwaveldioxide passief bemonsterd, waarna de uitslag direct weergegeven wordt op een display van een ‘pocket dosimeter’.
Het Amerikaanse National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) beveelt voor kortdurende monsternames van zwaveldioxide een ionchromatografische analyse aan (Methode 6004; detectiegebied: 0,5-20 mg/m³ per 100 L luchtmonster).

Grenswaarden

In Nederland geldt momenteel voor zwaveldioxide een wettelijke grenswaarde van 5 mg/m³ , gemiddeld over een achturige werkdag. In 1985 heeft de voorloper van de commissie, de Werkgroep van Deskundigen, een gezondheidskundige advieswaarde voorgesteld van 1,3 mg/m³ (tijd gewogen gemiddelde (TGG) van 8 uur). In 1998 heeft de SCOEL ook een grenswaarde van 1,3 mg/m³ geadviseerd, en een ‘short term exposure limit’ (STEL) van 2,7 mg/m³ (TGG 15 min).

Kinetiek

Zwaveldioxide wordt voornamelijk via de slijmvliezen van de neus in het lichaam opgenomen. Opname via de longen is echter ook mogelijk en neemt toe bij inademing via de mond en bij diepe inademing, zoals gebeurt bij grote lichamelijke inspanning.
Omdat zwaveldioxide zeer goed wateroplosbaar is, zal het zodra het in contact komt met waterdamp die van nature aanwezig is in de ademhalingswegen worden omgevormd in zwaveligzuur. Dit zuur is instabiel en splitst zich snel in sulfiet- en bisulfietionen. De sulfietionen worden weer snel omgezet in het stabielere sulfaat. Deze sulfaten worden vervolgens opgenomen in het grote sulfaatdepot van het lichaam. De bisulfietionen op hun beurt binden zich aan lichaamseigen eiwitten tot zogenaamde S-sulfonaten. In het bloed komt zwaveldioxide het meest voor in de vorm van deze S-sulfonaten.
Het zwaveldioxide verlaat het lichaam op verschillende manieren. Als sulfaat komt het langzaam vrij uit het sulfaatdepot, waarna het via de nieren wordt uitgescheiden. De S-sulfonaten vallen langzaam uiteen in sulfaten of in het ‘oorspronkelijke’ zwavel-dioxide. Dit zwaveldioxide verlaat het lichaam via uitademing, de sulfaten volgen de route van de sulfaatdepots.

Effecten

Zwaveldioxide is irriterend voor neus, keel en ogen. Bij kortdurende hoge blootstelling kunnen bovendien klachten optreden als rhinitis, kortademigheid, benauwdheid op de borst en misselijkheid.
Epidemiologisch onderzoek bij chronisch blootgestelden bracht verschillende gezondheidsklachten naar voren, zoals bronchitis, verhoogde gevoeligheid voor luchtweginfecties en verhoogde kans op luchtwegallergieën. Deze epidemiologische gegevens bieden niettemin te weinig houvast om een gezondheidskundige advieswaarde te kunnen afleiden, omdat meerdere factoren een rol kunnen hebben gespeeld bij het ontstaan van deze klachten, zoals de mengselblootstelling. Ook is onvoldoende rekening gehouden met de persoonlijke levensstijl.
Naast deze epidemiologische onderzoeken is ook een aantal kwalitatief goede onderzoeken uitgevoerd met gezonde (niet rokende) vrijwilligers in een gecontroleerde omgeving. Daarbij ging het om acute of kortdurende blootstellingen gecombineerd met lichte lichamelijke activiteit, met blootstellingen variërend van 0,53 mg/m³ tot ruim 20 mg/m³, waarbij de effecten op de luchtwegen centraal stonden. De belangrijkste klachten die optraden waren irritatie aan de bovenste luchtwegen en ogen, en verminderde longfunctie. Deze klachten waren onmiskenbaar vanaf 2,7 mg/m³, terwijl bij 2,0 mg/m³ of lager geen noemenswaardige klachten zijn beschreven, met uitzondering van drie onderzoeken. In twee ervan, van dezelfde onderzoeksgroep, rapporteerden de onderzoekers een verminderde longfunctie bij 1,6-2,0 mg/m³ . De commissie laat deze onderzoeken echter buiten beschouwing, omdat de onderzoeks-opzet te beperkt was. In een derde onderzoek met zeer lage blootstelling (0,5 mg/m³) zijn milde effecten op de autonome hartfunctie beschreven, maar deze beschouwt de commissie niet als een nadelig effect. Ook dit onderzoek laat de commissie buiten beschouwing, omdat de gebruikte meetmethode zeer gevoelig was en de gemeten effecten niet leidden tot lichamelijke klachten of hartfunctieproblemen.
De commissie beschouwt daarom 2,0 mg/m³ als de niet-waargenomen-nadelig-effect-concentratie (NOAEL) bij acute blootstelling. Deze NOAEL is gebaseerd op twee onafhankelijk van elkaar uitgevoerde onderzoeken, waarbij vrijwilligers gedurende 40 minuten of gedurende 4 uur werden blootgesteld aan zwaveldioxide, terwijl zij zich licht lichamelijk inspanden. Daarbij traden geen longfunctieveranderingen op.
Ten aanzien van mensen die mogelijk een extra risico lopen geven de gegevens afkomstig uit epidemiologisch onderzoek onder de algehele bevolking aan dat mensen met astma of andere aandoeningen aan de luchtwegen gevoeliger zijn voor zwaveldioxideblootstelling. Dit lijkt te worden ondersteund door laboratoriumonderzoek. Maar de commissie heeft ook vastgesteld dat de mate van gevoeligheid voor zwaveldioxide in astmatici sterk wordt beïnvloed door andere (niet-specifieke) factoren, zoals het doen van (zware) lichamelijke krachtsinspanning en klimatologische factoren (droge, koude lucht). Het is bekend dat al deze factoren op zichzelf astma bij astmatici kunnen oproepen of verergeren. Daarom kan de commissie niet concluderen of astmatici gevoeliger zijn voor blootstelling aan zwaveldioxide in afwezigheid van deze niet-specifieke factoren. Wel wil zij haar zorg uitdrukken voor de gecombineerde effecten van deze niet-specifieke factoren en zwaveldioxideblootstelling bij astmatici.
In dieren leidde korte en middellange blootstelling aan zwaveldioxide tot vergelijkbare effecten als bij de mens, zoals irritatie aan de bovenste luchtwegen en ogen. Daarnaast zijn verminderde afweer in de luchtwegen en afwijkingen in enzympatronen in bloed en lever vastgesteld. De dieren waren vaak echter aan zeer hoge concentraties blootgesteld (>267 mg/m³ (middellange blootstelling) tot >1.000 mg/m³ (korte blootstelling)). Bovendien vertoonden veel van deze onderzoeken ernstige tekortkomingen in onderzoeksopzet en verslaglegging.
Ook de dieronderzoeken naar de schadelijke effecten van zwaveldioxide na langdurige blootstelling acht de commissie niet geschikt. Hoewel in deze chronische onderzoeken lagere blootstellingen zijn gebruikt (0,35 tot 133 mg/m³), zijn de gegevens te beperkt om een concentratie-effectrelatie te kunnen vaststellen en dus een gezondheidskundige advieswaarde te kunnen afleiden.
Een paar dieronderzoeken zijn uitgevoerd om te beoordelen of zwaveldioxide kanker-verwekkende of genotoxische eigenschappen bezit. Hoewel tumoren zijn gevonden na langdurige blootstelling, acht de commissie deze onderzoeken niet geschikt om daarover een uitspraak te kunnen doen; naast hoge blootstellingen blijken namelijk ook zeer gevoelige proefdieren te zijn gebruikt. Om vergelijkbare redenen kan de commissie geen uitspraak doen over de vraag of zwaveldioxide de tumorontwikkeling stimuleert.
Zwaveldioxide veroorzaakte DNA-schade in bacteriën, maar alleen onder condities die niet relevant zijn voor de mens. Daarnaast veroorzaakte het schade aan chromosomen in in vitro celsystemen en in levende muizen.
Het aantal dieronderzoeken naar de schadelijke gevolgen van zwaveldioxide op de vruchtbaarheid en op het nageslacht is zeer beperkt en levert onvoldoende bewijs dat, bij lage luchtconcentraties, zwaveldioxide reproductietoxisch is.

Evaluatie en advies

De commissie beschouwt de acuut optredende irritatie aan de luchtwegen en long-functieveranderingen als de meest gevoelige effecten na blootstelling aan zwaveldioxide. Daarom beveelt zij een gezondheidskundige advieswaarde voor kortdurende blootstelling aan (TGG 15 minuten). De humane gegevens afkomstig van vrijwilligersonderzoek zijn van voldoende kwaliteit om een dergelijke advieswaarde te kunnen afleiden.
Als uitgangspunt neemt de commissie de NOAEL van 2,0 mg/m³, afkomstig van twee onafhankelijk van elkaar uitgevoerde onderzoeken. Ter compensatie voor mogelijke interindividuele verschillen corrigeert de commissie de NOAEL met een factor 3. Deze factor van 3 vindt de commissie noodzakelijk, omdat de NOAEL is gebaseerd op een beperkt aantal onderzoeken en een beperkt aantal vrijwilligers. Bovendien bestaan in de literatuur aanwijzingen dat gezonde vrijwilligers verschillend kunnen reageren bij bepaalde blootstellingen onder meer extreme omstandigheden. Deze correctie levert afgerond een gezondheidskundige advieswaarde op van 0,7 mg/m³ voor kortdurende blootstelling (TGG 15 minuten).
Wegens een gebrek aan gegevens van voldoende kwaliteit en betrouwbaarheid kan de commissie geen gezondheidskundige advieswaarde adviseren, die zou kunnen beschermen tegen langdurige blootstelling.
De commissie is van mening dat mensen met astma in combinatie met andere astma-inducerende factoren eerder lichamelijke klachten kunnen krijgen.
De commissie is verder van mening dat zwaveldioxide onvoldoende is onderzocht op kankerverwekkende eigenschappen. Zij adviseert daarom de stof niet te classificeren.

Gezondheidskundige advieswaarde

De Commissie WGD van de Gezondheidsraad stelt bij beroepsmatige blootstelling aan zwaveldioxide een gezondheidskundige advieswaarde voor van 0,7 mg/m3 (TGG 15 minuten).

Commissie