Exposure Load: Using biomonitoring data to quantify multi-chemical exposure burden in a population

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dc.contributor.author

Willey, Jeff B.

Pollock, Tyler

Thomson, Errol M.

Liang, Chun Lei

Maquiling, Aubrey

Walker, Mike

St-Amand, Annie

dc.date.accessioned

2024-03-06T21:28:41Z

dc.date.available

2024-03-06T21:28:41Z

dc.date.issued

2021-03-06

dc.description - en

Health Canada is responsible for managing the biomonitoring component of Canadian Health Measures Survey. Scientists are interested in finding out more about multi-chemical exposure. While individuals are routinely exposed to combinations of diverse chemicals, little is known about the prevalence of multi-chemical exposures in a population. In this study, we used data from the CHMS, a representative survey of the Canadian population to investigate multiple chemicals exposures in the general population and develop the Exposure Load metric. In brief, Exposure Load is the number of chemicals in a person above a concentration threshold. For calculating the Exposure Load, all biomarkers of a given chemical are grouped together. Participants were considered to be exposed to a chemical if at least one biomarker for a given chemical group was above the threshold. Distributions of Exposure Loads are reported for the total population and broken down by age group, sex and smoking status as well. We found that most Canadians had an Exposure Load between 0 and 3 at higher concentrations, which is a very positive outcome of our study. A relatively low number of people are exposed simultaneoulsy to 15 chemicals at the same time at high concentration. Exposure Load differed by age group and smoking habits in the Canadian population. These findings suggest that Canadians are exposed to many chemicals at the same time at lower concentrations and to fewer chemicals at high concentrations. This study contributes to the body of knowledge and in addition, the concept can be applied to other large biomonitoring datasets to further improve our understanding of multiple chemical exposures in populations. Future work will use Exposure Loads to identify prevalent chemical combinations and their link with adverse health outcomes in the Canadian population.

dc.description.abstract - en

People are often concurrently exposed to numerous chemicals. Here we sought to leverage existing large biomonitoring datasets to improve our understanding of multi-chemical exposures in a population. Using nationally-representative data from the 2012–2015 Canadian Health Measures Survey (CHMS), we developed Exposure Load, a metric that counts the number of chemicals measured in people above a defined concentration threshold. We calculated Exposure Loads based on five concentration thresholds: the analytical limit of detection (LOD) and the 50th, 75th, 90th and 95th percentiles. Our analysis considered 44 analyte biomarkers representing 26 chemicals from the 2012–2015 CHMS; complete biomarker data were available for 1858 participants aged 12–79 years following multiple imputation of results that were missing due to sample loss. Chemicals may have one or more biomarkers, and for the purposes of Exposure Load calculation, participants were considered to be exposed to a chemical if at least one biomarker was above the threshold. Distributions of Exposure Loads are reported for the total population, as well as by age group, sex and smoking status. Canadians had an Exposure Load between 9 and 21 (out of 26) when considering LOD as the threshold, with the majority between 13 and 18. At higher thresholds, such as the 95th percentile, the majority of Canadians had an Exposure Load between 0 and 3, although some people had an Exposure Load of up to 15, indicating high exposures to multiple chemicals. Adolescents aged 12–19 years had significantly lower Exposure Loads than adults aged 40–79 years at all thresholds and adults aged 20–39 years at the 50th and 75th percentiles. Smokers had significantly higher Exposure Loads than nonsmokers at all thresholds except the LOD, which was expected given that tobacco smoke is a known source of certain chemicals included in our analysis. No differences in Exposure Loads were observed between males and females at any threshold. These findings broadly suggest that Canadians are concurrently exposed to many chemicals at lower concentrations and to fewer chemicals at high concentrations. They should assist in identifying vulnerable subpopulations disproportionately exposed to numerous chemicals at high concentrations. Future work will use Exposure Loads to identify prevalent chemical combinations and their link with adverse health outcomes in the Canadian population. The Exposure Load concept can be applied to other large datasets, through collaborative efforts in human biomonitoring networks, in order to further improve our understanding of multiple chemical exposures in different populations.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

Les gens sont souvent exposés simultanément à de nombreux produits chimiques. Ici, nous avons cherché à exploiter les vastes ensembles de données de biosurveillance existants pour améliorer notre compréhension des expositions multichimiques dans une population. À l’aide de données représentatives à l’échelle nationale de l’Enquête canadienne sur les mesures de la santé (ECMS) de 2012 à 2015, nous avons développé la charge d’exposition, une mesure qui compte le nombre de produits chimiques mesurés chez les personnes au-dessus d’un seuil de concentration défini. Nous avons calculé les charges d'exposition sur la base de cinq seuils de concentration : la limite analytique de détection (LD) et les 50e, 75e, 90e et 95e percentiles. Notre analyse a porté sur 44 biomarqueurs d'analytes représentant 26 produits chimiques de l'ECMS de 2012 à 2015 ; des données complètes sur les biomarqueurs étaient disponibles pour 1 858 participants âgés de 12 à 79 ans après imputation multiple de résultats manquants en raison de la perte d'échantillon. Les produits chimiques peuvent avoir un ou plusieurs biomarqueurs, et aux fins du calcul de la charge d'exposition, les participants étaient considérés comme exposés à un produit chimique si au moins un biomarqueur était supérieur au seuil. Les répartitions des charges d'exposition sont rapportées pour la population totale, ainsi que par groupe d'âge, sexe et statut tabagique. Les Canadiens avaient une charge d'exposition comprise entre 9 et 21 (sur 26) lorsque l'on considère la LOD comme seuil, la majorité se situant entre 13 et 18. Aux seuils plus élevés, comme le 95e percentile, la majorité des Canadiens avaient une charge d'exposition comprise entre 0 et 3, bien que certaines personnes aient eu une charge d'exposition allant jusqu'à 15, ce qui indique une exposition élevée à plusieurs produits chimiques. Les adolescents âgés de 12 à 19 ans présentaient des charges d'exposition significativement inférieures à celles des adultes âgés de 40 à 79 ans à tous les seuils et des adultes âgés de 20 à 39 ans aux 50e et 75e percentiles. Les fumeurs présentaient des charges d'exposition significativement plus élevées que les non-fumeurs à tous les seuils, à l'exception de la LD, ce qui était attendu étant donné que la fumée de tabac est une source connue de certains produits chimiques inclus dans notre analyse. Aucune différence dans les charges d'exposition n'a été observée entre les hommes et les femmes, quel que soit le seuil. Ces résultats suggèrent globalement que les Canadiens sont simultanément exposés à de nombreux produits chimiques à des concentrations plus faibles et à moins de produits chimiques à des concentrations élevées. Ils devraient aider à identifier les sous-populations vulnérables exposées de manière disproportionnée à de nombreux produits chimiques à des concentrations élevées. Les travaux futurs utiliseront les charges d'exposition pour identifier les combinaisons chimiques courantes et leur lien avec les effets néfastes sur la santé de la population canadienne. Le concept de charge d'exposition peut être appliqué à d'autres grands ensembles de données, grâce à des efforts de collaboration dans les réseaux de biosurveillance humaine, afin d'améliorer davantage notre compréhension des expositions multiples à des produits chimiques dans différentes populations.

dc.description.fosrctranslation - fr

Santé Canada est responsable de la gestion du volet de biosurveillance de l'Enquête canadienne sur les mesures de la santé. Les scientifiques souhaitent en savoir plus sur l’exposition multichimique. Bien que les individus soient régulièrement exposés à des combinaisons de divers produits chimiques, on sait peu de choses sur la prévalence des expositions multichimiques au sein d’une population. Dans cette étude, nous avons utilisé les données de l'ECMS, une enquête représentative de la population canadienne, pour étudier les expositions multiples à des produits chimiques dans la population générale et développer la mesure de la charge d'exposition. En bref, la charge d'exposition est le nombre de produits chimiques présents chez une personne au-dessus d'un seuil de concentration. Pour calculer la charge d’exposition, tous les biomarqueurs d’un produit chimique donné sont regroupés. Les participants étaient considérés comme exposés à un produit chimique si au moins un biomarqueur pour un groupe chimique donné était supérieur au seuil. Les répartitions des charges d'exposition sont rapportées pour la population totale et ventilées également par groupe d'âge, sexe et statut tabagique. Nous avons constaté que la plupart des Canadiens avaient une charge d'exposition comprise entre 0 et 3 à des concentrations plus élevées, ce qui constitue un résultat très positif de notre étude. Un nombre relativement faible de personnes sont exposées simultanément à 15 produits chimiques à des concentrations élevées. La charge d'exposition variait selon le groupe d'âge et les habitudes tabagiques au sein de la population canadienne. Ces résultats suggèrent que les Canadiens sont exposés simultanément à de nombreux produits chimiques à des concentrations plus faibles et à moins de produits chimiques à des concentrations élevées. Cette étude contribue à l’ensemble des connaissances et, en outre, le concept peut être appliqué à d’autres grands ensembles de données de biosurveillance pour améliorer davantage notre compréhension des expositions multiples à des produits chimiques dans les populations. Les travaux futurs utiliseront les charges d'exposition pour identifier les combinaisons chimiques courantes et leur lien avec les effets néfastes sur la santé de la population canadienne.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2021.113704

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/2011

dc.language.iso

en

dc.publisher

Elsevier

dc.subject - en

Health

Health and safety

dc.subject - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.subject.en - en

Health

Health and safety

dc.subject.fr - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.title - en

Exposure Load: Using biomonitoring data to quantify multi-chemical exposure burden in a population

dc.type - en

Article

dc.type - fr

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