TOWARD A BETTER USE OF OCCUPATIONAL EXPOSURE MODELS

Details

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Serval ID
serval:BIB_368FC2353541
Type
PhD thesis: a PhD thesis.
Collection
Publications
Institution
Title
TOWARD A BETTER USE OF OCCUPATIONAL EXPOSURE MODELS
Author(s)
Savic Nenad
Director(s)
Vernez David
Institution details
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Address
Faculté de biologie et de médecine
Université de Lausanne
CH-1015 Lausanne
SUISSE

Publication state
Accepted
Issued date
2017
Language
english
Abstract
Under the REACH (Registration, Evaluation, Authorization and restriction of Chemicals) législation in the EU, several modelling tools are recommended for exposure assessment. Because these tools are simple models and they present cheap replacements for exposure measurements, some concerns are raised about their reliability and safety (level of conservatism). Both can lead to wrong and dangerous conclusions about risk. The goal of this thesis was to provide a better framework for exposure assessment and recommendations for a safer model use.
First, a tool, named TREXMO was developed. This tool included five REACH models, i.e. ART, Stoffenmanager, ECETOC TRA v3, MEASE and EMKG-EXPO-TOOL, and an old model, EASE. A translation system for the parameters between the models was established. For a given exposure situation (ES) represented by a set of parameters in one model, the translations recommend the most appropriate parameters in the other models. In the second publication, a large number of ESs were generated for ART and then simultaneously translated to Stoffenmanager and TRA. The corrélation and consistency of the models' estimâtes were assessed. The corrélation significantly varied (R2, 0-0.81) over the models, exposure types (e.g. vapour) and différent settings (e.g. near-field). ART-Stoffenmanager were correlated the best for vapours (R2, 0.62-0.81), while no corrélation was found between Stoffenmanager-TRA for solids. Furthermore, the percentage of the ESs for which the estimâtes differed by more than a factor of > 100 (low consistency) was within the range of 14-97%, 37-99% and 1-68% for ART- Stoffenmanager, ART-TRA and Stoffenmanager-TRA, respectively. In the third publication, the impact of TREXMO on the inter-assessor agreement was also investigated. Professionals approached the study and assessed différent ESs without translations and in TREXMO, translating from Stoffenmanager and ART. The highest inter-assessor agreement was found when translating the parameters from ART to the other models. Overall, the ICC coefficient increased by a factor within 1.4-2.5 as compared to the manual coding. Only in two cases, with EASE for dust ESs and EMKG for vapours ESs, the ICC either was lower or did not change significantly. The ART translations showed a tendency to increase also the agreement per parameter, i.e. for 52% of the cases it increased and for 14% was reduced.
The fourth and last study, ART's estimâtes were compared with occupational exposure data. For vapours and dusts, ART's médian, with 20 and 30% of underestimations, and the 90th percentile, with 7 and 9% of underestimations, were found sufficiently conservative. However, the study found ART insufficiently conservative for solids. Furthermore, for a majority of exposure values (> 60%) the modelled and measured values were within the same order of magnitude.
This PhD thesis resulted in a new tool for exposure assessment. Its application, in the second study, provided more straightforward directives on the model selection, while the third study showed how TREXMO may improve the inter-assessor agreement. The findings of the ART performance study provided additional recommendations to the users of ART and directives for future mode! refinements.
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La législation européenne REACH (Registration, Evaluation, Authorizaiton and restriction of Chemicals) recommande plusieurs outils pour évaluer l'exposition aux substances chimiques sur le lieu de travail. Malgré leur simplicité d'utilisation et l'alternative bon marché qu'ils représentent en comparaison des mesures de terrain, des questions quant à leur fiabilité se posent. L'entrée parfois ambiguë de données par l'utilisateur ainsi que la capacité limitée des modèles à décrire la réalité physique peuvent mener à d'importantes erreurs dans l'évaluation de l'exposition et se révéler dangereuse pour l'évaluation globale du risque. L'objectif de cette thèse est de fournir un meilleur cadre pour les évaluations de l'exposition et de proposer des recommandations pour une utilisation plus sûre des modèles existants.
Premièrement, un outil nommé TREXMO a été développé dans le cadre de cette thèse. Cet outil inclus cinq modèles recommandés par REACH, i.e. ART, Stoffenmanager, ECETOC TRA v3, MEASE et EMKG-EXPO-TOOL ainsi qu'un vieux modèle, EASE. Un système de traduction des paramètres a été établi d'entrées entre ces modèles. Pour une situation d'exposition (ES) donnée, représentée par un jeu de paramètres dans un modèle, la traduction recommande les paramètres les plus appropriés dans les autres modèles. Dans la seconde publication présentée, un grand nombre d'ES ont été générées pour ART et ont été traduites simultanément à Stoffenmanager et TRA. La corrélation et la cohérence des modèles ont été estimées. La corrélation varie de façon significative (R2, 0-0.81) suivant les modèles, type d'exposition (e.g. vapeurs) et de paramètres (e.g. near-jïeld). ART-Stoffenmanager sont les plus fortement corrélés pour les vapeurs (R2, 0.62-0.81), alors qu'aucune corrélation n'a été trouvée pour Stoffenmanager-TRA pour les solides. De plus, le pourcentage des ES pour lesquels les estimations diffèrent d'un facteur > 100 (cohérence faible) était de 14-97%, 37-99% et 1-68% pour ART-Stoffenmanager, ART-TRA et Stoffenmanager-TRA, respectivement. Dans la troisième publication, l'impact de TREXMO sur la variabilité inter-utilisateurs des concentrations d'exposition estimées a aussi été investigué. Des professionnels de l'évaluation de l'exposition ont évalués différentes ES, d'abord sans outil de traduction, puis avec TREXMO, traduisant successivement de Stoffenmanager et ART vers les autres modèles. Le meilleur accord inter-utilisateur a été trouvé pour la traduction d'ART aux autres modèles. Globalement, le coefficient ICC (,intra-class corrélation) a augmenté d'un facteur 1.4 à 2.5 comparé au codage manuel. Dans seulement deux cas, i.e. EASE pour les ES types « poudres » et EMKG pour les vapeurs, le coefficient ICC était plus bas ou ne changeait pas de façon significative. La traduction depuis ART a également montré une tendance à augmenter l'accord inter-utilisateurs par paramètre ; elle augmente dans 52% des cas et diminue dans seulement 14% des cas.
La quatrième et dernière étude à la thèse a comparé les estimations faites par ART avec des mesures d'expositions professionnelles. Pour les vapeurs et les poudres, les valeurs médianes données par ART, surestimant les concentrations respectivement de 20 et 30 %, ainsi que les valeurs de 90ieme percentile, surestimant respectivement de 7 et 9 %, ont été jugées comme suffisamment conservatrices. Toutefois, l'étude a montré que les valeurs données par ART ne sont pas suffisamment conservatrices dans le cas des solides. De plus, pour une majorité de valeurs d'expositions (>60%), les valeurs modélisées et mesurées était du même ordre de grandeur.
Cette thèse de doctorat apporte un nouvel outil pour l'évaluation de l'exposition professionnelle. L'application de cet outil fournit, dans la seconde étude, des directives plus claires pour le choix du modèle à utiliser. La troisième étude montre comment TREXMO peut augmenter l'accord inter-utilisateurs pour l'utilisation de modèles d'exposition. L'étude de performance d'ART permet d'apporter de nouvelles recommandations pour les utilisateurs d'ART ainsi que des directives pour l'amélioration de futurs modèles.

Create date
01/06/2017 7:35
Last modification date
20/08/2019 13:24
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