Health risk assessment of drinking water disinfection by-products

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia CivilA desinfeção da água para consumo humano reduz o risco de infeções por agentes patogénicos mas pode representar uma ameaça à saúde devido aos compostos químicos introduzidos ou formados, nomeadamente os subprodutos da desinfeção (SPD), quando os seus percursores orgânicos e inorgânicos estão presentes na água. Os objetivos fundamentais desta dissertação foram o estudo da ocorrência de trihalometanos (THM), risco de cancro e de efeitos não carcinogénicos ao longo da vida pelas múltiplas vias de exposição (ingestão, inalação e absorção dérmica) nos 14 municípios que constituem o distrito de Braga. Foram consideradas apenas as concentrações de THM máximas anuais de modo a evidenciar o cenário mais gravoso. O risco de cancro assim como o risco de efeitos não carcinogénicos ao longo da vida foram estimados com base no método estipulado pela United States Environmental Protection Agency (USEPA) e Integrated Risk Information System (IRIS) contemplando parâmetros de entrada adaptados à população Portuguesa. O THM mais abundante foi o bromofórmio seguido de perto pelo clorofórmio. O dibromoclorometano ocorreu em menor concentração que o diclorobromometano na maioria dos municípios estudados. Entre as 3 vias de exposição analisadas, a ingestão foi a mais relevante com um contributo para o risco de cancro de 60 a 80%, seguida da inalação e da absorção dérmica. Os indicadores do risco de cancro e efeitos não carcinogénicos seguem a mesma tendência no caso da análise em homens e mulheres embora as últimas apresentem resultados mais elevados. O risco de cancro ao longo da vida foi máximo em Amares com valores de 6,11E-04(homens) e 6,22E-04(mulheres), e mínimo em Terras de Bouro com 1,20E- 05 e 1,30E-05. Todos os 14 municípios apresentaram risco superior a 10-6, valor definido como negligenciável pela USEPA. Com exceção de Amares, o risco de efeitos não carcinogénicos foi inferior à unidade indicando um nível aceitável. A análise de sensibilidade realizada permitiu aferir que o volume de água diariamente ingerido é a variável que detém o maior impacto no risco de cancro total. Numa dimensão intermédia de relevância distinguem-se as variáveis relacionadas com as concentrações de diclorobromometano e dibromoclorometano e o tempo de exposição diária dos indivíduos.Disinfection for drinking water reduces the risk of pathogenic infection but may pose chemical threat to human health due to disinfection residues and their by-products (DBPs) when the organic and inorganic precursors are present in water. The main objectives of this study were to investigate the occurrences, lifetime cancer risk and hazard index of trihalomethanes (THMs) through multiple route exposure (oral ingestion, dermal absorption, and inhalation) in the 14 municipalities of Braga district. The THMs concentration admitted was annual highest so the worst scenario could be analyzed. Human health risk assessment from exposure to disinfection by-products (DBPs) during drinking and bathing water vary as per life expectancy, body mass index, water consumption pattern, individual concentration of DBPs component, and other input variables. The corresponding lifetime cancer risk and hazard index of the formed THMs to human beings was estimated by the USEPA and IRIS method as per Portuguese population parameters. Bromoform has been found in highest concentration followed closely by chloroform. A lesser concentration of dibromochloromethane has been found than dichlorobromomethane in most of the studied municipalities. Among the three pathways studied, oral exposure was the most important with a contribution of 60–80% of the total risk followed by inhalation and dermal contact. The cancer risk and hazard index followed the same tendency on male and female subjects but the female always showed higher values due to greater life expectancy and its corresponding longer exposure duration. The lifetime cancer risk resulted from THMs was highest in Amares with 6.11E-04(for males), 6.22E-04(for females), while it was lower in Terras de Bouro with 1.20E-05 and 1.30E-05. All 14 municipalities presented lifetime cancer risk higher than risk level of 10-6, the negligible defined by the USEPA. Except for Amares municipality, the average hazard index of total THMs in all muti-pathway exposure routes was lower than 1 indicating acceptable non-carcinogenic risk level. The sensitivity analysis by tornado diagram confirmed the highest positive impact of daily water intake to the total cancer risk followed by dichlorobromomethane and dibromochloromethane concentrations and exposure time per day