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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.6.2021.tde-16092021-151626
Document
Author
Full name
Michele Cavalcanti Toledo
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2021
Supervisor
Committee
Nardocci, Adelaide Cassia (President)
Batista, Bruno Lemos
Martins, Ana Paula Bortoletto
Olympio, Kelly Polido Kaneshiro
Title in Portuguese
Avaliação de risco à saúde humana devido a presença de arsênio e outros elementos em arroz no Brasil
Keywords in Portuguese
Água Potável
Alimentação
Alimentação Básica
Alimentos Infantis
Avaliação de Riscos e Mitigação
Chumbo
Método de Monte Carlo
Abstract in Portuguese
Introdução: Arroz pode ser a principal fonte de exposição a arsênio inorgânico (iAs), que é carcinogênico e está associado a diversos efeitos não-carcinogênicos. Produtos feitos de arroz, como cereais infantis, e água para consumo podem ser importantes fontes de exposição a iAs. Embora o arroz seja um componente básico da dieta da população brasileira, há poucos estudos avaliando os riscos à saúde decorrentes da exposição ao iAs. Objetivo: Avaliar o risco da exposição a iAs e/ou outros elementos tóxicos e essenciais em arroz integral, arroz branco, cereais infantis, e água potável no Brasil, e identificar possíveis medidas para mitigar o risco. Método: O incremento de risco de câncer no tempo de vida (ILCR), o risco não-carcinogênico (HQ) e o hazard Index (HI) foram estimados através de análise probabilística com simulações de Monte Carlo. A concentração de elementos em arroz e cereais infantis foi obtida de pesquisas realizadas no Brasil, e a concentração de arsênio em água provém do monitoramento nacional de vigilância da qualidade da água. Resultados e discussão: O ILCR médio para exposição a iAs em arroz branco foi 1.3 × 10-04, arroz integral 5.4 × 10-06, e para exposição a chumbo (Pb) em arroz integral foi 2.5 x 10-8. O HQ para arroz foi estimado abaixo de 1 para todos os elementos, assim como o HI, sugerindo que efeitos não carcinogênicos não são esperados. O ILCR médio decorrente da exposição a iAs em água foi 6.5 × 10-05, acima do limite de 1 × 10-5, e o HQ foi inferior a 1. Cereais infantis feitos de arroz foram o tipo de cereal com maior ILCR (4.0 x 10-5) e com mais elementos com HQ acima de 1. Todos os cereais infantis apresentaram HQ acima de 1 para ao menos um elemento. Cadmio foi o elemento tóxico mais significativo, e zinco o elemento essencial mais relevante. Estimou-se que através de ações de mitigação o risco carcinogênico devido ao consumo de arroz poderia ser reduzido em até 68%, e para cereais infantis em 24%. O ILCR para arroz foi considerado elevado, ainda que as concentrações de iAs estejam dentro dos limites permitidos. O risco para arroz integral foi menor que para arroz branco, devido à baixa concentração de iAs nas amostras avaliadas, e as possíveis razões para isto foram exploradas, como o local do cultivo, práticas agrícolas e o tipo de cultivar de arroz. O risco carcinogênico e não-carcinogênico referente a exposição a Pb foi considerado baixo, entretanto nenhum nível de exposição a este elemento é considerado seguro. Conclusões: O ILCR para consumo de arroz, cereal infantil e água foi considerado elevado. O risco não-carcinogênico foi considerado elevado apenas para cereais infantis, incluindo elementos tóxicos e essenciais, e cereais infantis feitos de arroz apresentaram risco mais significativo. O consumo de água representou um menor risco carcinogênico, entretanto considerado não tolerável. Com o suporte de políticas públicas, medidas para reduzir os riscos relativos ao consumo de arroz e cereais infantis poderiam ter um impacto positivo para a saúde pública no Brasil.
Title in English
Risk assessment from exposure to arsenic and other elements in rice from Brazil
Keywords in English
Child
Diet
Drinking Water
Infant Food
Lead
Monte Carlo Method
Risk Evaluation and Mitigation
Staple Food
Abstract in English
Introduction: Rice can be the main source of exposure to inorganic arsenic (iAs), which is classified as carcinogenic and is also associated with non-cancer effects. Rice products, such as infant cereals, and drinking water are also important sources of exposure to iAs. Although rice is a staple food in Brazil, there have been few studies about the health risks for the Brazilian population. Objective: The objective of this study was to assess the risks of exposure to iAs and other toxic and essential elements from brown rice, white rice (only iAs), infant cereal (made of rice and different raw materials), and drinking water (only iAs) in Brazil, and to identify possible measures to mitigate those risks. Method: The incremental lifetime cancer risk (ILCR) and the non-cancer risk, or hazard quotient (HQ), and hazard index (HI) were calculated. A probabilistic analysis was performed with Monte Carlo simulation. Results and discussion: The mean ILCR was 1.3 × 10-04 for exposure to iAs in white rice and 5.4 × 10-06 for brown rice, and for exposure to Pb it was 2.5 x 10-8 for brown rice. The HQ was under 1 for all elements in brown rice, as the HI, suggesting that health effects are unlikely. The mean ILCR for exposure to iAs from drinking water was 6.5 × 10-05, above the tolerable value of 1 × 10-5 recommended by the World Health Organization, and the HQ was below 1. Rice cereal was the kind of infant cereal with highest ILCR (4.0 x 10-5) and with more elements with HQ above 1. All the infant cereals had an HQ above 1 for at least one element. Cd was the non-essential element more significative in this scenario, and Zn was the essential element more relevant. Various mitigation measures discussed in this dissertation are estimated to reduce the risk from rice consumption by 68%, and from infant cereal by 24%. The ILCR for white and brown rice was high, even though the iAs concentration in rice is below the maximum contaminant level. The risk for brown rice consumption was lower because the iAs concentrations were low in the brown rice samples evaluated, which possible reasons were explored, such as the location of cultivation, agricultural practices and the kind of rice cultivar. The estimated cancer and non-cancer risk from exposure to Pb is low, however no exposure to this element from diet is considered safe. Conclusions: The ILCR for rice, infant cereal and water consumption was considered high. The non-cancer risk was not tolerable only for infant cereal, including essential and non-essential elements, and rice cereal showed to be more concerning. Water consumption represents a small part of the risk for adults, although it was estimated to be not tolerable. With the support of public policies, measures to reduce these risks from rice and infant cereal would have a positive impact on public health in Brazil.
 
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Release Date
2023-09-16
Publishing Date
2021-09-16
 
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