Hair mercury and urinary cadmium levels in Belgian children and their mothers within the framework of the COPHES/DEMOCOPHES projectsC. Pirard1, G. Koppen2, K. De Cremer3, I. Van Overmeire3, M.C. Dewolf4, E. Van De Mieroop5, D. Aerts6, P. Biot6, J. Van Loco3, C. Charlier1, the COPHES coordination team

ISBM, 10/09/2013

1 CHU of Liège, Laboratory of Clinical, Forensic and Environmental Toxicology2 Flemish Institute of Technological Research, Environmental Risk and Health unit3 Scientific Institute of Public Health4 Provincial Institute for Hygiene and Bacteriology (IPHB), Mons5 Provincial Institute for Hygiene (PIH), Antwerp6 Federal Public Service Health, Food chain safety and Environment

INTRODUCTION:The European projects DEMOCOPHES and COPHES

ISBM, 10/09/2013

Harmonised protocols for the collection of comparable HBM 

data throughout Europe

17 European countries measured:‐ Cadmium, Phthalate metabolites, cotinine and Bisphenol A in urine‐Mercury in hairin children (6‐11 years) and their mothers (≤ 45 years)  N = 3688

Belgium, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Germany, Hungary, Ireland, Luxembourg, Poland, Portugal, Romania, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland, the United Kingdom

INTRODUCTION:Cadmium and Mercury

ISBM, 10/09/2013

URINARY CADMIUMbiomarker of long‐term cadmium exposureToxicity: known human carcinogen (IARC 1); accumulation in the 

kidneys  glomerular and tubular toxicityExposure: tobacco smoke and dietary intake 

HAIR MERCURY90‐95% MeHg & 5‐10% inorganic HgToxicity of organic mercury: high neurotoxicity Exposure to MeHg: dietary intake (fish and sea product)Exposure to inorganic Hg: inhalation during occupational 

activities or from dental amalgam release

DEMOCOPHES in Belgium

ISBM, 10/09/2013

Population characteristics

MOTHER CHILDN 129 129Girl 129  63 (49%)Boy ‐ 66 (51%)Age range (mean) > 45 yr (40yr)  6‐11 yr (8yr)Smoker statusPresent 12 (9%) 0 (0%)Former 32 (25%) 0 (0%)Never 85 (66%) 129 (100%)

ETS‐ at home

Never 106 (91%) 112 (87%)‐ elsewhere

Never 50 (43%) 68 (53%)Residence area

Rural 65 (50.4%)Urban 64 (49.6%)

Sampling (2011‐2012)‐ 1st morning urine in PP vessels‐ 3 cm‐length hair from the scalp

Brussels

Dutch & French speaking

AnalysesUrinary cadmium: ICP‐MSHair mercury: Flow Injection Mercury System (FIMS)

RESULTS: CADMIUM

ISBM, 10/09/2013

Population N LOQ Positive samples (%)

GM µg/l (µg/g creat)

Range µg/l (µg/g creat)

N > health guidance 

Mother 125 0.01 99.2 0.21 <LOQ ‐ 1.10 2>HBM I(0.18) (<LOQ ‐ 0.767)

Child 125 0.01 86.4 0.04 <LOQ ‐ 0.320 0>HBM I(0.04) (<LOQ ‐ 0.323)

Increased levels with age

Correlation between mother and her child

No correlation with active or passive smoking status (cotinine, ETS statement) but very low smoker rate

No correlation with consumption of food commonly suspected to show high cadmium levels, nor with local food consumption

Higher levels in people living in urban areas vs rural

RESULTS: CADMIUM

ISBM, 10/09/2013

Comparison with the results from European population participating to the DEMOCOPHES project

RESULTS: CADMIUM

ISBM, 10/09/2013

GM or med Referencesµg/l

Belgium present study Women 125 40 [18‐45] 0.21 Present studyGirls and boys 125  8 [6‐12] 0.04

Belgium Women 541 40.1 [18‐80] 0.22 Hoet et al., 2013Bangladesh Girls and boys 320 5 0.31 Kippler et al., 2010

Women 444 27 [18‐43] 0.55Canada Girls and boys (Inuit) 16  [9‐14] 2.29 Benedetti et al., 1992

Women and men (Inuit) 24  [20‐39] 0.80France Women (non‐smoker) 157 [18‐39] 0.29 Fréry et al., 2011(ENNS) Women (non‐smoker) 319 [40‐49] 0.33Germany (GerES IV) Girls and boys 1734 [3‐14] 0.08 Schulz et al., 2009Germany (GerES III) Women and men 4740 [18‐69] 0.22 Wilhem et al., 2004 

Women and men (non‐smoker) 3128 [18‐69] 0.20Japan Women (unpolluted area) 2332 48.1 [30‐60] 1.19 Fukui et al., 2004Japan Women 3512 [41‐50] 1.01 Moriguchi et al., 2005Sweden Women (non‐smoker) 57 38 [20‐50] 0.18* Julin et al., 2011Thailand Girls 422 [9‐15] 0.13* Chaiwong et al., 2009

Boys 427 [9‐15] 0.12* * µg/g creatGirls and boys 600 [ 9‐12] 0.12*

United States Girls and boys 3053   [6‐11] 0.10 Paschal et al., 2000(NHANES) Women and men 3251  [30‐39] 0.28United States Girls and boys 776  [6‐12] 0.08 Richter et al., 2009(NHANES) Women and men 918 [35‐50] 0.28

Country Population N Age (yr)    mean 

RESULTS: MERCURY

ISBM, 10/09/2013

No increase with age but mother > child

Correlation between mother and her child

No correlation with active or passive smoking status (cotinine, ETS statement), gender, hair treatment

Higher levels in children living in urban areas vs rural

Importance of the frequency of fish (sea or freshwater fish), shellfish and other seafood products

No increase with age but mother > child

Correlation between mother and her child

No correlation with active or passive smoking status (cotinine, ETS statement), gender, hair treatment

Higher levels in children living in urban areas vs rural

Importance of the frequency of fish (sea or freshwater fish), shellfish and other seafood products

Increase with the number of dental amalgam fillings 

Population N LOQ Positive samples (%)

GM         µg/g

Range          µg/g

N > health guidance 

Mother 129 0.08 95.3 0.38 <LOQ ‐ 1.969 2 > 1.9 µg/g12 > 1 µg/g

Child 127 0.08 80.3 0.20 (<LOQ ‐ 1.995) 1 > 1.9 µg/g6 > 1 µg/g

ISBM, 10/09/2013

RESULTS: MERCURY

Present study: 0.28 µg/g

Comparison with the results from European population participating to the DEMOCOPHES project

µg Hg/g ha

ir

0 1 2 3 4 5 10 20 30 40

< 1/month

0 ‐ 1/week

1 ‐ 2/week

3 ‐ 4/week

> 4/week

GM: 0.61 µg/g

GM: 0.34 µg/g

GM: 1.47 µg/g

GM: 5.41 µg/g

µg/g

GM: 0.25 µg/g

HAIR MERCURY LEVEL

FREQUENCY OF FISH CONSUMPTION

ISBM, 10/09/2013

RESULTS: MERCURY

Abdelouahab et al., 2008; Barbosa et al., 1997 and 2001; Batista et al., 1996; Bjornberg et al., 2003; Chien et al., 2010; Cordier et al., 1998; De Wolf et al., 2009; Dickman et al., 1999; Diez et al., 2008 and 2011; Dolbec et al., 2001; Dorea et al., 2003; Dunn et al., 2008; Elhamri et al., 2007; Foo et al., 1988; Fréry et al., 2011; Gaggi et al., 1996; Gerstenberger et al., 1997; Hajeb et al., 2008; Harada et al., 1998; Holsbeek et al., 1996; Ip et al., 2004; Johnsson et al., 2004; Karouna‐Renier et al., 2008; Kim et al., 2008; Kruzikova et al., 2008; Kyle et al., 1982; Leino and Lodenius, 1995; McDowell et al., 2004; Monrroy et al., 2008; Montuori et al., 2006 Myers et al., 2000 and 2003; Okati et al., 2012; Oskarsson et al., 1990 and 1994; Pinheiro et al., 2005; Reis et al., 2009; Shao et al., 2013; Stern et al., 2001;Wranova et al., 2008.

Present study: 0.28 µg/g

CONCLUSIONS:  

The main determinants for levels of children and mothers were:

for urinary cadmium: the age and the urban or rural character of the residence place

for hair mercury: fish consumption and the number of dental amalgam fillings

Compared to health‐based guideline values: 

The Belgian urinary Cd and hair Hg results from the DEMOCOPHES project: 129 children (6‐11yr) and their mothers (≤ 45 years) 

ISBM, 10/09/2013

CONCLUSIONS:  

Compared to health‐based guideline values: 

The Belgian urinary Cd and hair Hg results from the DEMOCOPHES project: 129 children (6‐11yr) and their mothers (≤ 45 years) 

ISBM, 10/09/2013

Urinary cadmium levels

Source Exposure guidance values Related health effectsWHO 5 µg/g creat Renal dysfunctions in workersJECFA 2.5 µg/g creat Tubular dysfunctions CSTEE 2 µg/g creat Renal dysfunctionsGerman HBM for adults HBM‐I: 1 µg/l                

HBM‐II: 4 µg/lRenal dysfunctions in adults

German HBM for children HBM‐I: 0.5 µg/l              HBM‐II: 2 µg/l

Renal dysfunctions in children

BE 1.7 ‐ 2 µg/g creat Kidney toxicityOthers BMDL 0.6‐1.1 µg/g creat Glomerular and tubular dysfunctions

Urinary cadmium levels: less than 1% > HBM‐I

0102030405060708090

0.2

0.6 1

1.4

1.8

2.2

2.6 3

3.4

3.8

4.2

4.6 5

Num

ber o

f participants

Hg level (µg/g)

CONCLUSIONS:  

Compared to health‐based guideline values: 

The Belgian urinary Cd and hair Hg results from the DEMOCOPHES project: 129 children (6‐11yr) and their mothers (≤ 45 years) 

ISBM, 10/09/2013

Hair mercury levelsSource Exposure guidance values Related health effects References

WHO 7 µg/g hair ‐ WHO, 2008JECFA 1.3 µg/kg/week Neurodevelopmental effects associated 

with in utero exposureJECFA, 2012

US EPA 0.1 µg/kg/day Neurodevelopmental effects associated with in utero exposure

US EPA, 2001

Others <10 µg/g hair Cognitive deficit in 7‐year‐old children with prenatal exposure

Grandjean et al., 1997 

US EPAJECFA Mothers: 9% > 1 µg/g hair

Children:  5% > 1 µg/g hairMothers & children: 

1% > 1.9 µg/g hair

ACKNOWLEGDMENTS

o The COPHES project was funded by the 7th Framework Programme (DG Research – No. 244237)

o The DEMOCOPHES project was co‐funded by the LIFE+ programme (DG Environment‐LIFE09 ENV/BE000410) and by the Belgian Joint Interministerial Conference on Environment and Health

o Thanks to all of the project partners for their support especially the Belgian team

o Thank you all for your attention

ISBM, 10/09/2013