315
COMPLEMENTARY HUMAN HEALTH RISK ASSESSMENT La Oroya Metallurgical Complex Prepared for Doe Run Peru Victor Andres Belaunde 147 Torre Real 3, Piso 9, San Isidro Lima, Peru Prepared by 7900 SE 28 th Street Suite 410 Mercer Island, WA 98040 November 21, 2008

La Oroya Metallurgical Complex - World Bankicsidfiles.worldbank.org/icsid/ICSIDBLOBS/Online... · La Oroya Metallurgical Complex November 21, 2008 Figure 6‐5 Number of hours per

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  •      

      

     

    COMPLEMENTARY HUMAN HEALTH RISK ASSESSMENT  

    La Oroya Metallurgical Complex 

     

    Prepared for Doe Run Peru 

    Victor Andres Belaunde 147 Torre Real 3, Piso 9, San Isidro 

    Lima, Peru      

    Prepared by  

      

    7900 SE 28th Street Suite 410 

    Mercer Island, WA 98040    

    November 21, 2008 

  •  Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    CONTENTS LIST OF FIGURES...................................................................................................................................vi LIST OF TABLES ..................................................................................................................................viii ACRONYMS AND ABBREVIATIONS...............................................................................................xi GLOSSARY OF TERMS.......................................................................................................................xiv EXECUTIVE SUMMARY ................................................................................................................... xvii

    1 INTRODUCTION...........................................................................................................................1‐1 1.1 RISK ASSESSMENT APPROACH AND SCOPE .............................................................1‐1 1.2 SUMMARY OF THE 2005 RISK ASSESSMENT...............................................................1‐2 1.3 REPORT ORGANIZATION ................................................................................................1‐4

    2 SITE CHARACTERIZATION.......................................................................................................2‐1 2.1 DESCRIPTION OF THE COMPLEX AND ITS OPERATIONS......................................2‐1

    2.1.1 Updates to the Complex ........................................................................................2‐2 2.1.2 Chemicals Released from the Complex...............................................................2‐3

    2.2 COMMUNITY INTERVENTIONS.....................................................................................2‐3 2.3 DESCRIPTION OF SURROUNDING POPULATION ....................................................2‐5 2.4 IDENTIFICATION OF EXPOSURE PATHWAYS ...........................................................2‐6

    3 DATA EVALUATION....................................................................................................................3‐1 3.1 SUMMARY OF EXISTING DATA......................................................................................3‐1

    3.1.1 Air Monitoring Data ..............................................................................................3‐1 3.1.2 Soil Data...................................................................................................................3‐6 3.1.3 Dust Data .................................................................................................................3‐7 3.1.4 Drinking Water Data..............................................................................................3‐8 3.1.5 Blood Lead Data .....................................................................................................3‐9 3.1.6 Food and Diet Data ................................................................................................3‐9 3.1.7 Worker Morbidity and Mortality Data..............................................................3‐13

    3.2 AIR MODELING ACTIVITIES..........................................................................................3‐13 3.3 CHEMICALS TO BE EVALUATED.................................................................................3‐16

    3.3.1 Chemicals in Air ...................................................................................................3‐17 3.3.2 Chemicals in Surface Soil ....................................................................................3‐18 3.3.3 Chemicals in Outdoor Dust ................................................................................3‐20 3.3.4 Chemicals in Indoor Dust....................................................................................3‐20 3.3.5 Chemicals in Water ..............................................................................................3‐21 3.3.6 Chemicals in Diet..................................................................................................3‐22

    Integral Consulting Inc.  ii   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    4 EXPOSURE ASSESSMENT...........................................................................................................4‐1 4.1 ASSESSING EXPOSURES TO SULFUR DIOXIDE AND PARTICULATE MATTER.4‐2

    4.1.1 Sulfur Dioxide.........................................................................................................4‐3 4.1.2 Particulate Matter ...................................................................................................4‐4

    4.2 ASSESSING EXPOSURES TO LEAD .................................................................................4‐4 4.2.1 Exposure Models for Children .............................................................................4‐5 4.2.2 Adult Lead Exposure Model...............................................................................4‐13

    4.3 ASSESSING EXPOSURES TO METALS OTHER THAN LEAD..................................4‐20 4.3.1 Exposure Assumptions for All Pathways .........................................................4‐20 4.3.2 Soil and Dust Ingestion Intakes..........................................................................4‐22 4.3.3 Inhalation Intakes .................................................................................................4‐26

    5 TOXICOLOGICAL ASSESSMENT.............................................................................................5‐1 5.1 OVERVIEW OF TOXICOLOGICAL EVALUATION PROCESS....................................5‐1

    5.1.1 Evaluation of Carcinogenic Effects ......................................................................5‐1 5.1.2 Evaluation of Noncarcinogenic Effects ...............................................................5‐2

    5.2 SULFUR DIOXIDE AND PARTICULATES......................................................................5‐3 5.2.1 Sulfur Dioxide and Sulfuric Acid Health Effects ...............................................5‐3 5.2.2 Sulfur Dioxide Health‐Based Criteria..................................................................5‐5 5.2.3 Particulate Matter Health Effects and Health‐based Criteria ..........................5‐8

    5.3 LEAD ....................................................................................................................................5‐10 5.3.1 Lead Toxicokinetics..............................................................................................5‐11 5.3.2 Lead Health Effects ..............................................................................................5‐13 5.3.3 Lead Carcinogenicity ...........................................................................................5‐16

    5.4 ARSENIC..............................................................................................................................5‐17 5.4.1 Arsenic Toxicokinetics .........................................................................................5‐18 5.4.2 Arsenic Health Effects..........................................................................................5‐19

    5.5 CADMIUM ..........................................................................................................................5‐25 5.5.1 Cadmium Toxicokinetics.....................................................................................5‐26 5.5.2 Cadmium Health Effects .....................................................................................5‐27 5.5.3 Cadmium Carcinogenicity ..................................................................................5‐29

    5.6 ANTIMONY ........................................................................................................................5‐30 5.6.1 Antimony Toxicokinetics ....................................................................................5‐30 5.6.2 Antimony Health Effects .....................................................................................5‐30 5.6.3 Antimony Carcinogenicity..................................................................................5‐32

    5.7 COPPER................................................................................................................................5‐32 5.7.1 Copper Toxicokinetics .........................................................................................5‐34

    Integral Consulting Inc.  iii   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    5.7.2 Copper Health Effects..........................................................................................5‐34 5.7.3 Copper Carcinogenicity.......................................................................................5‐37

    5.8 THALLIUM..........................................................................................................................5‐37 5.8.1 Thallium Toxicokinetics ......................................................................................5‐38 5.8.2 Thallium Health Effects.......................................................................................5‐38 5.8.3 Thallium Carcinogenicity....................................................................................5‐40

    5.9 HEALTH EFFECTS OF MIXTURES.................................................................................5‐40

    6 RISK CHARACTERIZATION......................................................................................................6‐1 6.1 SULFUR DIOXIDE AND PARTICULATE MATTER HEALTH RISKS ........................6‐1

    6.1.1 Sulfur Dioxide Risk Characterization..................................................................6‐1 6.1.2 Particulate Matter Risk Characterization............................................................6‐8

    6.2 LEAD HEALTH RISKS ........................................................................................................6‐9 6.2.1 Influence of Altitude, Anemia, and Lead Toxicity on Blood Lead Levels ...6‐10 6.2.2 Lead Health Risks in Children ...........................................................................6‐10 6.2.3 Lead Health Risks for Adults .............................................................................6‐14

    6.3 RISKS FOR METALS OTHER THAN LEAD..................................................................6‐15 6.3.1 Characterization of Cancer Risks .......................................................................6‐16 6.3.2 Characterization of Noncancer Risks ................................................................6‐19

    6.4 EVALUATION OF RISKS FROM MULTIPLE CHEMICAL EXPOSURES.................6‐23 6.4.1 Effects on the Lung...............................................................................................6‐23 6.4.2 Neurological Effects .............................................................................................6‐23 6.4.3 Anemia...................................................................................................................6‐24 6.4.4 Effects on Bone......................................................................................................6‐24

    6.5 UNCERTAINTY EVALUATION......................................................................................6‐25 6.5.1 Risk Assessment Scope........................................................................................6‐25 6.5.2 Confidence in the Risk Assessment ...................................................................6‐25 6.5.3 Children’s Blood Lead Model Sensitivity Analysis.........................................6‐26

    7 CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS .....................................................................7‐1 7.1 FACILITY OPERATIONS ....................................................................................................7‐2 7.2 EXPOSURE ASSESSMENT AND ENVIRONMENTAL MONITORING .....................7‐2

    7.2.1 Air Monitoring........................................................................................................7‐3 7.2.2 Air Modeling...........................................................................................................7‐4 7.2.3 Monitoring of Metals in Dustfall and Outdoor Dust ........................................7‐4

    Integral Consulting Inc.  iv   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    7.3 COMMUNITY INTERVENTIONS.....................................................................................7‐4 7.4 DIETARY STUDIES AND INTERVENTIONS..................................................................7‐7

    8 REFERENCES...................................................................................................................................8‐1  Appendix A.  Memorandum:  Discussion of La Oroya Blood Lead Data Quality Issues  

    Appendix B.  Memorandum:  Evaluation of La Oroya Blood Lead Data Reliability for Use in Risk Assessment  

    Appendix C.  Memorandum:  Morbidity and Mortality of Workers at Doe Run Peru Metallurgical Complex in La Oroya, Peru 

    Integral Consulting Inc.  v   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    LIST OF FIGURES Figure 2‐1  Exposure Pathways for Emissions from the Complex (Fuentes de Exposición 

    a Emisiones) 

    Figure 2‐2  Exposure Pathways for Lead (Fuentes de Exposición a Plomo)  

    Figure 3‐1  Air Monitoring Stations and Community Locations (Estaciónes de Monitoreo de Aire y ubicación dentro de la communidad) 

    Figure 3‐2  Suspension in Plant Operations in 2007 

    Figure 3‐3  Mean Blood Lead Levels in Children 2004 ‐ 2007 

    Figure 3‐4  Iron Intake as a Percentage of the Recommended Daily Intake 

    Figure 3‐5  Mean Daily Iron Intake for Women and Children 

    Figure 3‐6  Mean Daily Zinc Intake for Women and Children 

    Figure 3‐7  Zinc Intake as a Percentage of the Recommended Daily Intake 

    Figure 3‐8  Calcium Intake as a Percentage of the Recommended Daily Intake 

    Figure 3‐9  Mean Daily Calcium Intake for Women and Children 

    Figure 3‐10  Protein Intake as a Percentage of the Recommended Daily Intake 

    Figure 3‐11  Vitamin C Intake as a Percentage of the Recommended Daily Intake 

    Figure 4‐1  Average Hourly Sulfur Dioxide Concentration, Sindicato, 2007 

    Figure 4‐2  Average Hourly Sulfur Dioxide Concentration, Hotel Inca, 2007 

    Figure 4‐3  Average Hourly Sulfur Dioxide Concentration, Marcavalle, 2007 

    Figure 4‐4  Average Hourly Sulfur Dioxide Concentration, Huari, 2007 

    Figure 5‐1  Lead Concentration in Blood 

    Figure 5‐2  Historical Blood Lead Levels of Concern Selected by the CDC 

    Figure 6‐1  Exceedance of Peruvian Air Quality Standards for SO2 in 2007 

    Figure 6‐2  Number of hours per day that sulfur dioxide levels exceed the AEGL‐1 (524 μg/m3) at Sindicato 

    Figure 6‐3  Number of hours per day that sulfur dioxide levels exceed the AEGL‐1 (524 μg/m3) at Hotel Inca 

    Figure 6‐4  Number of hours per day that sulfur dioxide levels exceed the AEGL‐1 (524 μg/m3) at Marcavalle 

    Integral Consulting Inc.  vi   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    Figure 6‐5  Number of hours per day that sulfur dioxide levels exceed the AEGL‐1 (524 μg/m3) at Huari 

    Figure 6‐6  Total number of hours in 2007 sulfur dioxide concentrations exceed the AEGL‐1 (524 μg/m) at Sindicato 

    Figure 6‐7  Total number of hours in 2007 sulfur dioxide concentrations exceed the AEGL‐1 (524 μg/m) at Hotel Inca 

    Figure 6‐8  Total number of hours in 2007 sulfur dioxide concentrations exceed the AEGL‐1 (524 μg/m) at Marcavalle 

    Figure 6‐9  Total number of hours in 2007 sulfur dioxide concentrations exceed the AEGL‐1 (524 μg/m) at Huari 

    Figure 6‐10  Number of hours per day in 2007 when sulfur dioxide concentrations exceed the AEGL‐2 (1,965 μg/m3) at Sindicato 

    Figure 6‐11  Number of hours per day in 2007 when sulfur dioxide concentrations exceed the AEGL‐2 (1,965 μg/m3) at Hotel Inca 

    Figure 6‐12  Number of hours per day in 2007 when sulfur dioxide concentrations exceed the AEGL‐2 (1,965 μg/m3) at Marcavalle 

    Figure 6‐13  Number of hours per day in 2007 when sulfur dioxide concentrations exceed the AEGL‐2 (1,965 μg/m3) at Huari 

    Integral Consulting Inc.  vii   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    LIST OF TABLES Table 3‐1  Percent of Hours during Monitoring Period with Usable Sulfur Dioxide Data 

    (2007) 

    Table 3‐2  Percent of Hours during Monitoring Period with Usable Particulate Data (2007) 

    Table 3‐3  Percent of Hours during Monitoring Period with Usable Metals in PM10 data (2007) 

    Table 3‐4  2007 Soil Sampling (3‐10 cm) ‐ Mean Values from Three Samples (Mar., Oct., Dec. 2007) 

    Table 3‐5  Summary of Surface Soil (0‐2 cm) Samples Collected in 2008 

    Table 3‐6  Summary of Subsurface Soil (2‐10 cm) Samples Collected in 2008 

    Table 3‐7  Predicted Concentrations of Sulfur Dioxide after 2009 (mg/m3) 

    Table 3‐8  Summary of Outdoor Dust Samples Collected in 2008 

    Table 3‐9  Metals in Drinking Water ‐ 2007 

    Table 3‐10  Childrenʹs Blood Lead Levels (2004‐2007) 

    Table 3‐11  November 2007 Blood Lead Levels in La Oroya Children 

    Table 3‐12  Concentration of Metals in Food Samples (mg/kg) 

    Table 3‐13  Predicted Concentrations of Lead in PM10 after 2009 (mg/m3) 

    Table 3‐14  Summary Statistics and Selection of COPCs for Air 

    Table 3‐15  Summary Statistics and Selection of COPCs for Outdoor Dust 

    Table 3‐16  Summary Statistics and Selection of COPCs for Indoor Dust 

    Table 3‐17  Summary Statistics and Selection of COPCs for Surface Soil 

    Table 3‐18  Summary Statistics and Selection of COPCs for Drinking Water 

    Table 3‐19  Chemical Screening Criteria 

    Table 3‐20  Comparison of Available Soil Data for Use in the Update 

    Table 3‐21  Comparison of 2007 and 2008 Convenio Household Dust Data 

    Table 4‐1  Annual Average and Second Highest Daily Average Concentrations of Sulfur Dioxide (mg/m3) 

    Table 4‐2  Annual Average and Second Highest Daily Average Concentrations (mg/m3) of Coarse Particulate Matter (PM10) 

    Integral Consulting Inc.  viii   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    Table 4‐3  PM2.5 Concentrations by Station ‐ 2007 

    Table 4‐4  ISE Input Parameters Used for All Simulations 

    Table 4‐5  ISE Input Parameters That Vary With Time and/or Community ‐ La Oroya Antigua 

    Table 4‐6  ISE Input Parameters That Vary with Time and Community ‐ La Oroya Nueva 

    Table 4‐7  ISE Input Parameters That Vary with Time and Community ‐ Marcavalle/Chucchis 

    Table 4‐8  ISE Input Parameters That Vary with Time and Community ‐ Huari 

    Table 4‐9  ISE Input Parameters That Vary with Time and Community ‐ Paccha 

    Table 4‐10  2007 Blood Lead Sample of Pregnant Women in La Oroya 

    Table 4‐11  Statistical Comparison of 2004 and 2007 Children Blood Lead Data 

    Table 4‐12  Summary of Input Values for Future ISE Modeling for La Oroya Antigua 

    Table 4‐13  Summary of Input Values for Future ISE Modeling for La Oroya Nueva 

    Table 4‐14  Summary of Input Values for Future ISE Modeling for Marcavalle/Chucchis 

    Table 4‐15  Input Parameters for the ALM Model 

    Table 4‐16  Calculation of Site‐Specific GSD for La Oroya Using Blood Lead Sampling Data for Year 2007 

    Table 4‐17  Comparison of 2007 Adult Blood Lead Data and ALM Model Results 

    Table 4‐18  Exposure Parameters for Adult and Child Residents 

    Table 5‐1  Ingestion Toxicity Criteria 

    Table 5‐2  Inhalation Toxicity Criteria 

    Table 5‐3  Summary of Sulfur Dioxide Standards 

    Table 5‐4  Summary of Ambient Air Quality Standards for Particulate Matter 

    Table 6‐1  Hourly Exceedance of Sulfur Dioxide AEGL‐1 (524mg/m3) 

    Table 6‐2  Hourly Exceedance of Sulfur Dioxide AEGL‐2 (1,965mg/m3) 

    Table 6‐3  Maximum Hourly Sulfur Dioxide Values (mg/m3) by Month 2007 

    Table 6‐4  Estimated Annual Stack and Fugitive Sulfur Dioxide Emissions 

    Table 6‐5  Predicted Sulfur Dioxide Concentration in Ambient Air (μg/m3) 

    Table 6‐6  ISE Model Results for 2007 and 2009 

    Table 6‐7  Comparison of 2007 Sampling Data and Modeled Blood Lead Concentrations 

    Integral Consulting Inc.  ix   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    Table 6‐8  Relative Contributions from Different Media to 2007 Modeled Child Blood Lead Concentrations 

    Table 6‐9  Relative Contributions from Different Media to 2009 Modeled Child Blood Lead Concentrations 

    Table 6‐10  Predicted Adult and Fetal Blood Lead Concentrations 

    Table 6‐11  Summary of Current Cancer Risks ‐ Ingestion Exposures 

    Table 6‐12  Summary of Current Cancer Risks ‐ Inhalation Exposures 

    Table 6‐13  Summary of Cancer Risks for Post‐2009 ‐ Ingestion Exposures 

    Table 6‐14  Summary of Cancer Risks for Post‐2009 ‐ Inhalation Exposures 

    Table 6‐15  Summary of Current Noncancer Risks ‐ Ingestion Exposures 

    Table 6‐16  Summary of Current Noncancer Risks ‐ Inhalation Exposures 

    Table 6‐17  Summary of Noncancer Risks for Post‐2009 ‐ Ingestion Exposures 

    Table 6‐18  Summary of Noncancer Risks for Post‐2009 ‐ Inhalation Exposures 

    Table 6‐19  Key Uncertainties for the Human Health Risk Assessment

     

    Integral Consulting Inc.  x   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    ACRONYMS AND ABBREVIATIONS AEGL  acute exposure guideline level 

    ALAD  δ‐aminolevulinic acid dehydratase 

    ALM  adult lead exposure model 

    AQG  air quality guideline 

    ASTM   American Society for Testing and Materials 

    ATSDR  United States Agency for Toxic Substances and Disease Registry 

    Blufstein  Blufstein Clinical Laboratory S.A. 

    CCME  Canadian Council of Ministers of the Environment 

    CDC  United States Centers for Disease Control and Prevention 

    CENSOPAS  Centro Nacional de Salud Ocupacional y Protección del Ambiente para la Salud 

    CFR  Code of Federal Regulations 

    Complex  Doe Run Peru – La Oroya Metallurgical Complex 

    CONAM  Consejo Nacional del Ambiente 

    Convenio  Convenio de Cooperacion MINSA, Gobierno Regional Junin, Doe Run Peru 

    COPC  chemical of potential concern 

    CSF  cancer slope factor 

    CTE  central tendency exposure 

    DHHS  United States Department of Health & Human Services  

    DIGESA  Ministry of Health’s Environmental Health Directorate (Direcciòn General de Salud Ambiental) 

    DRP  Doe Run Peru 

    EHP  Environmental Health Project 

    EKG  electrocardiogram 

    EPC  exposure point concentration 

    G6PD  glucose‐6‐phosphate dehydrogenase 

    GSD  geometric standard deviation 

    GSH  glutathione 

    Integral Consulting Inc.  xi   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    GWI  Ground Water International 

    HQ  hazard quotient 

    IARC   International Agency for Research on Cancer 

    ICC  Indian childhood cirrhosis 

    IEUBK  Integrated exposure uptake biokinetic model 

    IIN  Instituto de Investigacion Nutricional 

    INEI  National Institute of Statistics and Information 

    Integral   Integral Consulting Inc. 

    IOM  Institute of Medicine 

    IPCS  International Programme on Chemical Safety 

    IRIS   Integrated Risk Information System 

    ISA  integrated science assessment 

    ISE  integrated stochastic exposure 

    LOAEL   lowest‐observed‐adverse‐effects level 

    LOEL  lowest‐observed‐effect level 

    MEM  Peruvian Ministry of Energy and Mines 

    MINSA  Peruvian Ministry of Health 

    MM5  meso‐scale model 

    MMA  McVehil‐Monnett Associates, Inc. 

    MRL  minimum risk level 

    NAAQS  National Ambient Air Quality Standards 

    NAC  National Advisory Committee for Acute Exposure Guideline Levels 

    NAS  United States National Academy of Sciences 

    NCEH  National Center for Environmental Health 

    NIOSH   National Institute of Occupational Safety and Health 

    NOAEL   no‐observed‐adverse‐effects level 

    NRC  National Research Council 

    NTP  National Toxicology Program 

    PAHO  Pan‐American Health Organization 

    PAMA  Project of the Environmental and Management Program 

    Integral Consulting Inc.  xii   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    PM10  particulate matter with diameter smaller than 10 microns 

    PM2.5  particulate matter with diameter smaller than 2.5 microns 

    QA/QC  quality assurance and quality control 

    RAF  relative absorption factor 

    RDA  recommended dietary allowance 

    RfC  reference concentration 

    RfD  reference dose 

    RME  reasonable maximum exposure 

    SO2  sulfur dioxide 

    SUNASS  Superintendencia Nacional de Servicio de Saneamiento 

    TOR  terms of reference 

    UCDEH  University of Cincinnati Department of Environmental Health 

    UCLM  upper confidence limit of the mean 

    UL  upper intake level 

    USEPA  United States Environmental Protection Agency 

    WHO  World Health Organization 

    WOE  weight‐of‐evidence 

    ZPP  zinc protoporphyrin 

    Integral Consulting Inc.  xiii   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    GLOSSARY OF TERMS Accuracy:  The degree to which a measurement reflects the true quantitative value of a variable.   

    Acute:  Having a sudden onset or lasting a short time. An acute stimulus is severe enough to induce a response rapidly. The word acute can be used to define either the exposure or the response to an exposure (effect). 

    Air Quality Criteria:  Maximum legally allowable concentrations for air pollutants that are intended to protect public health, including “sensitive” populations such as asthmatics, children and the elderly.   

    Carcinogen:  An agent capable of inducing cancer. 

    Chronic:  Involving a stimulus that is lingering or continues for a long time; often signifies periods from several weeks to years, depending on the reproductive life cycle of the species. Chronic can be used to define either the exposure or the response to an exposure (effect). Chronic exposures typically induce a biological response of relatively slow progress and long duration. 

    Confidence Limit:  Either of the two numbers that specify the endpoints of the confidence interval. 

    Deposition:  The processes by which chemical constituents settle from the atmosphere to the earthʹs surface, which include precipitation (wet deposition, such as rain or cloud fog) and particle and gas deposition (dry deposition). 

    Exposure:  The contact of people with chemicals. 

    Exposure Medium:  The contaminated environmental medium to which an individual is exposed, such as soil, water, sediment and air. 

    Exposure Pathway:  The path a chemical or physical agent takes from a source to an exposed organism. An exposure pathway describes a unique mechanism by which an individual or population is exposed to chemicals or physical agents at or originating from a site. Each exposure pathway includes a source or release from a source, an exposure point, and an exposure route. If the exposure point differs from the source, a transport/exposure medium (e.g. air) or media (in cases of intermedia transfer) also is included.  

    Exposure Pathway Model:  A model in which potential pathways of exposure are identified for the selected receptor species. 

    Integral Consulting Inc.  xiv   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    Exposure Point:  The potential contact between a person and a contaminant within an exposure medium. 

    Exposure Point Concentration:  The value that represents a conservative estimate of the chemical concentration available from a particular medium or route of exposure. 

    Exposure Route:  The mechanism for which a contaminant comes in contact with a person (e.g., by ingestion, inhalation, dermal contact). 

    Exposure Scenario:  A set of assumptions concerning how an exposure takes place, including assumptions about the exposure setting, stressor characteristics, and activities of an organism that can lead to exposure. 

    Fugitive Emissions:  Air emissions that do not pass through a stack, chimney, vent, or other functionally‐equivalent opening. 

    Gamma Distribution:  In probability theory and statistics, the gamma distribution is a continuous probability distribution.  In a probability distribution, every interval of the real number is assigned a probability so that the probability axioms are satisfied. 

    Hazard Index:  The ratio of an exposure level to a substance to a toxicity value selected for the risk assessment for that substance. 

    Lognormal Distribution:  In probability theory and statistics, the lognormal distribution is the probability distribution of any random variable whose logarithm is normally distributed. 

    Mean:  The average value of a set of numbers. 

    Media:  Specific environmental components—air, water, soil—which are the subject of regulatory concern and activities. 

    Median:  The middle value in an ordered set of numbers. 

    Noncancer Risk:  Characterized as the increased likelihood that an individual will suffer adverse health effects as a result of exposure to a chemical.   

    Non‐carcinogen:  An agent not capable of inducing cancer. 

    Particulate Matter:  Material suspended in the air in the form of minute solid particles or liquid droplets, especially when considered as an atmospheric pollutant 

    Precision:  A measure of the closeness of agreement among individual measurements. 

    Integral Consulting Inc.  xv   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    Risk Assessment:  A qualitative or quantitative evaluation of the risk posed to human health and/or the environment by the actual or potential presence or release of hazardous substances, pollutants, or contaminants. 

    Risk Characterization:  The integration of information on hazard, exposure, and dose‐response to provide an estimate of the likelihood that any of the identified adverse effects will occur in exposed individuals. 

    Risk Evaluation:  The evaluation of scientific information on the hazardous properties of environmental agents (hazard characterization), the dose‐response relationship (dose‐response assessment), and the extent of human exposure to those agents (exposure assessment). The product of the risk assessment is a statement regarding the probability that populations or individuals so exposed will be harmed and to what degree (risk characterization). 

    Screening Criteria:  A risk‐based concentration of a chemical in an environmental medium (e.g., soil, air, etc) that is considered protective of public health and can be used to compare to chemical data to determine if a chemical is present in the environmental medium at concentrations that may present a hazard to public health.    

    Stack Emissions:  The particulate matter and vapors captured and released to the atmosphere through a stack, chimney, vent, flue, or other functionally‐equivalent opening.  Toxicity Values:  A numerical expression of a substanceʹs exposure‐response relationship that is used in risk assessments 

    Integral Consulting Inc.  xvi   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    EXECUTIVE SUMMARY This document presents a complementary human health risk assessment for the Doe Run Peru Metallurgical Complex (Complex) in La Oroya, Peru. It updates a risk assessment prepared by Integral Consulting Inc. (Integral) in 2005. The focus of the earlier risk assessment had been to characterize risks to nearby residents from chemicals released to the air during current and future operations of the Complex.  In response to a request from the Ministry of Energy and Mines to update the 2005 risk assessment, Doe Run Peru contracted Integral to conduct the update.  The same methods were used in both risk assessments; this update incorporates new data reflecting current conditions. Future scenarios were also predicted on the basis of planned changes at the Complex by Doe Run Peru.  

    STUDY AREA

    The Complex is located approximately 175 kilometers northeast of Lima, Peru in the Andes Mountain Range, at an altitude of 3,745 meters.  It is situated in the Mantaro River Valley at the confluence of the Mantaro and Yauli Rivers.  This risk assessment presents estimates of health risks for the communities of La Oroya Antigua, La Oroya Nueva, Marcavalle, Chucchis, Santa Rosa de Sacco, Huaynacancha, Paccha, and Huari. Adjacent to and north of the Complex, across the Mantaro River, is the town of La Oroya Antigua.  The communities of La Oroya Nueva, Marcavalle, Chucchis, Santa Rosa de Sacco, and Huaynacancha are located upstream, along the Yauli River, at increasing distances west‐southwest of the Complex.  Paccha is upstream along the Mantaro River, while Huari is downstream of the Complex. 

    The Complex was built by American Cerro de Pasco Copper Corporation and began smelting copper in 1922.  Lead production began in 1928 and zinc production began in 1952.  Recovery of precious metals began in 1950.  The government‐owned company, Centromin, operated the Complex from 1974 until 1997, when it was purchased by the Doe Run Company.  The Complex is an operating smelter that processes approximately 600,000 metric tons of concentrate annually.  Eleven metals, including lead, zinc, copper, silver, and gold, and eight by‐products are produced from the concentrate.  

    A main stack rising 167.5 meters above ground level emits gases and particulate matter produced during smelter operation.  There is also a much smaller stack called the sinter plant stack.  In addition, gases and particulate emissions escape from various buildings, ductwork, and machinery at the Complex.  These “fugitive” emissions and those from the main stack contain heavy metal dusts and sulfur dioxide gas that migrate to the surrounding communities at levels capable of causing adverse health effects.   

    Integral Consulting Inc.  xvii   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    RISK ASSESSMENT DEFINITION, 2005 RESULTS AND 2008 OBJECTIVES

    A human health risk assessment is a quantitative evaluation of the risk posed to human health by the actual or potential presence or release of chemicals in the environment.  It predicts the likelihood of health effects in a population, but does not directly measure their occurrence.  In this way, a risk assessment is very different from an epidemiology study that reports the incidence of specific health effects or a biomonitoring study that reports the concentrations of chemicals in people’s bodies.  The value of a risk assessment is that it is a tool to better understand the factors contributing to chemical exposures and to predict conditions in the future.   

    The risk assessment conducted in 2005 concluded that the residents of La Oroya had elevated risks of adverse health effects from chemicals released by the Complex.  Both sulfur dioxide and air particulates were found to exceed air quality criteria.  As expected from available blood lead data for La Oroya residents, risks of adverse health effects due to lead exposures were markedly elevated. Cancer risks from inhalation of arsenic in air and from incidental ingestion of arsenic in dust and soil were found to be unacceptably high. The risks of adverse health effects other than cancer were also found to be elevated for inhalation of cadmium and arsenic in air and for ingestion of arsenic and antimony in dust and soil.  

    The 2005 risk assessment evaluated the potential that future risks could be lowered by operational changes to reduce stack and fugitive emissions.  Factors that contribute to the elevated health risks were examined, and actions in the form of community and dietary interventions to reduce exposures and mitigate health impacts were recommended.  This update of the risk assessment for La Oroya is needed to evaluate the progress of efforts to reduce emissions from the Complex and to predict future health risks as emissions are further reduced. 

    The complementary risk assessment includes the following key components: 

    • Updates to the site characterization and exposure pathway model based on the findings from the 2005 risk assessment and recent updates to the Complex 

    • A summary and evaluation of existing data and details of the process used to select chemicals of concern  

    • An exposure assessment based on new data and the updated air model  

    • An update of the toxicity assessment for chemicals included in the risk assessment 

    • Characterization of current and future risks and a discussion of uncertainty associated with the risk estimates 

    • Recommendations for future actions and assessments in La Oroya. 

    Integral Consulting Inc.  xviii   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    2008 RISK ASSESSMENT METHODS

    This complementary risk assessment was conducted with the same methods used in 2005. Available data were compiled and the data adequacy to support the risk assessment was evaluated.  Air monitoring data collected during 2007 at six air monitoring stations operated by Doe Run Peru were used to evaluate sulfur dioxide, particulate, and metal concentrations in air.  Data from samples collected in June 2008 by Doe Run Peru were used to assess metals concentrations in surface soil and outdoor dust.  Data from samples collected by the Convenio during 2007 and 2008 were used to assess metals in indoor dust. Drinking water data on metals also came from samples collected by the Convenio.  Blood lead data for children and pregnant women used in the risk assessment were collected by the Blufstein Clinical Laboratory in November 2007. Additionally, a Convenio‐sponsored study to evaluate the micronutrient and metals content in food, completed in April 2008, provided information on lead content in the diet.  Thus, available data include chemical concentrations in air, soil, dust, drinking water, and food, as well as blood lead concentrations in children and pregnant women.  A risk‐based screening process was used to determine which chemicals associated with the Complex should be included in the risk assessment, and exposure pathways were identified.   

    Consistent with the 2005 risk assessment, different approaches were used to evaluate different chemicals.  Inhalation of sulfur dioxide and air particulates was assessed by comparing annual average and 24‐hour air concentrations during 2007 with Peruvian and United States air quality criteria.  These comparisons were carried out using data from monitoring stations located in the following communities: La Oroya Antigua, La Oroya Nueva, Marcavalle (and Chucchis), Huaynacancha, Paccha, and Huari. 

    To assess health risks from lead exposures, an exposure model developed for the United States Environmental Protection Agency (USEPA) was modified to reflect conditions in La Oroya and then used to produce a distribution of blood lead concentrations.  The validity of this model was assessed by comparing the model results with blood lead levels measured in the children of La Oroya during November 2007.  Initially, the exposure parameters developed for the 2005 risk assessment were used along with new data for lead concentrations in air, soil, outdoor dust, indoor dust, drinking water, and food.  A small number of exposure parameters were then modified to produce a better fit with the November 2007 blood lead data. A similar process was used to update the lead exposure model for adults. To characterize risks of other metals, quantitative estimates of exposure and toxicity were combined to yield numerical estimates of potential health risk.  For carcinogens, USEPA’s acceptable range of risks is an incremental lifetime risk of 1 in 10,000 to 1 in 1 million.  The term “incremental” reflects the fact that the calculated risk associated with site‐related exposure is in addition to the background risk of cancer experienced by all individuals in the course of daily life.  Cancer risk estimates are expressed as unitless values reflecting the additional probability that an individual will develop cancer over a lifetime of exposure. Arsenic and cadmium are carcinogenic when inhaled, and 

    Integral Consulting Inc.  xix   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    arsenic is carcinogenic if ingested at very high doses; accordingly, cancer risks were assessed for inhaled arsenic and cadmium, and for ingested arsenic. 

    Noncancer health risks of other metals, including arsenic, cadmium, antimony, and copper, were characterized as the increased likelihood that an individual will suffer adverse health effects as a result of exposure.  For health effects other than cancer, estimated exposures were compared with toxicity values that represent doses of a chemical that will not cause adverse health effects in any members of a population (i.e., reference dose).  This comparison yields a hazard index.  If the hazard index does not exceed a value of 1.0, no adverse health effects are expected.  Thus, consistent with USEPA guidance, the target risk for health effects other than cancer is a hazard index of 1.0.   

    Future health risks are anticipated to decline after completion of additional projects to reduce emissions from the Complex. Specifically, acid plants will be added to the zinc circuit (in September 2008) and copper circuit (in October 2009), significantly reducing stack emissions of sulfur dioxide and metals.  The air dispersion model used for the 2005 risk assessment was updated by McVehil‐Monnett Associates, Inc. to predict the reductions in air concentrations of sulfur dioxide and particulates and in deposition of metals in dust after 2009.  The results of this model were used to predict future risks. 

    The complementary risk assessment also includes a review of and updates to the recommendations made in the 2005 risk assessment. 

    2008 RISK ASSESSMENT RESULTS

    This complementary risk assessment confirms the continued existence of the health risks found in 2005. The magnitude of exposures to lead and other metals during 2007 has been substantially reduced compared with 2005; however, these risks remain elevated above acceptable levels.  Risks related to sulfur dioxide exposure have slightly increased in many areas around the Complex.  

    SULFUR DIOXIDE AND PARTICULATES

    The annual average sulfur dioxide concentrations at all six of the monitors exceeded the annual average ambient air quality standard of 80 μg/m3 established by the government of Peru for sulfur dioxide, with concentrations ranging from 706 μg/m3 for La Oroya Antigua to 110 μg/m3 for Paccha.  The Peruvian 24‐hour standard (365 μg/m3) was exceeded most frequently and by the greatest degree at the monitor in La Oroya Antigua. The standard was exceeded on 267 days, and the second highest 24‐hour sulfur dioxide concentration was nearly 8 times the Peruvian standard.  There were also frequent exceedances of the standard in La Oroya Nueva, Marcavalle/Chucchis, and Huari, with rare exceedances in Paccha and Huaynacancha.   

    Integral Consulting Inc.  xx   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    An evaluation of short‐term hourly sulfur dioxide concentrations (in comparison with acute exposure guideline values) predicted that some members of the population may experience temporary respiratory effects such as wheezing, tightness of the chest, and coughing, but concentrations were well below lethal or life‐threatening levels. Individuals such as asthmatics and children are more likely to experience adverse health effects from elevated sulfur dioxide exposures.  Adverse respiratory effects from sulfur dioxide exposure typically end within hours of the time when the elevated exposure ceases.   

    As a result of several technical modifications at the Complex, sulfur dioxide impacts are predicted to decrease dramatically after 2009.  Annual average concentrations are predicted to decline by 78 to 82 percent and maximum 24‐hour average concentrations are anticipated to be 60 to 66 percent lower.  In addition to the planned changes to the Complex, an alternative scenario was constructed in which the main stack is located on Cerro Somi, producing an additional 100 meters of elevation to the stack.  Based on this model, annual average concentrations are predicted to decrease by 75 to 93 percent and maximum 24‐hour average concentration are estimated to be 78 to 81 percent lower.  The Peruvian 24‐hour sulfur dioxide standard will drop from 365 μg/m3 at present (2008) to 80 μg/m3 in 2009 and then to 20 μg/m3 in 2014.  It is assumed that these changes will render the annual standard irrelevant. Despite the marked reductions in sulfur dioxide emissions in both scenarios described above, air concentrations will remain well above the new Peruvian standard. However, the magnitude of the emissions reductions means that there will be many fewer hours when sulfur dioxide concentrations could induce respiratory effects. 

    For particulates, the highest annual average concentrations of PM10 (particles with diameter less than 10 microns) in 2007 were detected in La Oroya Antigua and the lowest concentrations were detected in Paccha.  The annual average concentration in La Oroya Antigua was 64 μg/m3, 28 percent higher than the Peruvian standard of 50 μg/m3. The Peruvian standard was also exceeded at Marcavalle/Chucchis (52 μg/m3) and Huaynacancha (64 μg/m3), but not at La Oroya Nueva (equivalent to the standard). Values at both Huari (46 μg/m3) and Casaracra (26 μg/m3) fell below the standard.   

    The 24‐hour average PM10 standard of 150 μg/m3, not to be exceeded more than three times per year, was exceeded only once in La Oroya Antigua, and not at all at the other monitors. Because this standard allows three exceedances per year, all areas were in compliance.  In the future, particulates are more likely to be evaluated by means of comparison with standards for fine particulate matter or PM2.5 (diameter less than 2.5 microns).  In 2007, maximum 24‐hour values of PM2.5 all fell below the current Peruvian standard of 65 μg/m3.  However, it has been proposed that the PM2.5 standard be reduced to 50 μg /m3 starting in 2010 and to 25 μg/m3 in 2014.  Particulate concentrations after 2009 were not predicted by the air dispersion model because of the numerous other sources of air particulates in La Oroya that have not been characterized.  After 2009, contributions of the Complex to air particulates will be markedly 

    Integral Consulting Inc.  xxi   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    reduced, but the contributions from other sources may limit the observed reductions in PM10 and PM2.5..  

    LEAD

    Risks of adverse health effects from lead exposures in 2007 were reduced compared with those in 2005, but remain unacceptably elevated, particularly in children in La Oroya Antigua. Health risks associated with lead exposure are assessed by comparing the observed or predicted blood lead concentrations in a population with levels known to cause specific adverse health effects. The number and severity of health effects increases with dose.  The United States Centers for Disease Control and Prevention (CDC) has identified 10 μg/dL as a level of concern and as the concentration above which additional monitoring is recommended.  In 2007, the mean blood lead level for all children under age 6 in the area was 18 μg/dL, with a maximum value of 55 μg/dL.  In La Oroya Antigua, the mean value was 21 μg/dL; this compares with a 2004  mean of 32 μg/dL.  For 2007 the model predicts that 100 percent of children in La Oroya Antigua had blood lead levels greater than 10 μg/dL; however, risk that blood lead levels exceeded 10 μg/dL for other communities ranges from 36 percent in Paccha to 93 percent in La Oroya Nueva.  

    Predictions for after 2009, when planned operational changes will have been implemented, indicate further declines in children’s blood lead levels.  The operational changes are expected to cause lead emissions to decline by 91 percent.  Due to limitations in air modeling, it was not possible to make future predictions for Paccha and Huari.  There is some uncertainty regarding the extent of decline in soil and dust lead concentrations relative to the decline in air emissions.  It is assumed that soil concentrations are heavily influenced by historical emissions and are not likely to decline dramatically in the short‐term.  It is also believed that declines in dust lead concentrations will be limited by soil concentrations, as windblown soil contributes to dust.  Considering these limitations, the predicted annual mean concentration for La Oroya Antigua is 15μg/dL, with 98 percent of children there expected to have blood lead concentrations above 10 μg/dL.  In La Oroya Nueva, blood lead levels in 39 percent of children are expected to remain above the CDC level of concern; the prediction for Marcavalle/Chucchis is 7 percent.  

    The USEPA risk target for lead exposure in children is 5 percent; in other words, the probability that a child’s blood lead concentration would exceed 10 μg/dL should be no greater than 5 percent.  Based on the ISE model, it is expected that all communities surrounding the Complex will continue to exceed this risk target, meaning that many of the children in the region are at risk for neurobehavioral changes and effects on the body’s ability to make heme, a vital iron‐carrying pigment in blood. Many of these effects are subtle and cannot be easily attributed to lead exposures in an individual child.  The effects of lead may also be confounded by other factors such as poor nutrition and iron‐deficiency anemia. The effects of altitude must also be considered when evaluating risk in this population. Natural increases in hemoglobin levels of high‐altitude populations cause higher blood lead levels relative to body burden.  

    Integral Consulting Inc.  xxii   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    Blood lead levels in adults have also shown a marked decrease compared with the 2005 risk assessment. Data collected in 2007 from pregnant women showed a mean blood lead level of 7 μg/dL for La Oroya Antigua, compared with 17 μg/dL in 2004. Fetal blood lead levels can be calculated from maternal levels and compared with the CDC level of concern. In 2004, there was an 86 percent probability that a fetus’ blood lead concentration would exceed 10 μg/dL in La Oroya Antigua.  In 2007, the probability dropped to 18 percent. After 2009, it is predicted that the mean maternal blood lead level in La Oroya Antigua will be 5.4 μg/dL, with a 5 percent probability that a fetus’ blood will exceed 10 μg/dL. Other communities show even lower levels for 2007 and 2009. Because of limitations in the design of the adult blood lead model, greater uncertainty is associated with predictions of future adult blood lead levels than with children’s.  

    Relative contributions from different media (soil, dust, air, water, and diet) to total exposure were assessed using the children’s blood lead model. Outdoor dust is currently the largest contributor to exposure in all communities, ranging from 38 percent in Paccha to 56 percent in La Oroya Antigua.  As emissions from the smelter decline, the relative contribution is expected to shift so that soil becomes a larger contributor to overall exposure.  This trend can be observed by comparing the 2004 modeling results to the 2007 results.  In 2004, soil contributed 5 percent of exposure in La Oroya Antigua compared with 12 percent in 2007.  After 2009, the percent contribution is expected to be 17 percent. As soil becomes a more prominent exposure pathway, future declines in blood lead levels will be limited by residual lead concentrations in soil.  

    CANCER RISK ESTIMATES

    Cancer risks for non‐lead metals included in this risk assessment were estimated for ingestion of arsenic in soil, dust, and drinking water, and for inhalation of arsenic and cadmium in the air.  Arsenic was detected only infrequently in drinking water samples but exceeded regulatory limits established by the Superintendencia Nacional de Servicio de Saneamiento (SUNASS) in four samples from La Oroya Antigua..  Risk estimates calculated for these samples exceeded the USEPA acceptable cancer risk range, but were not added to other risk estimates because the origin of arsenic in these samples was not clear.  Because of limitations in the air dispersion model, cancer risk estimates for predicted future exposures after 2009 were developed only for La Oroya Antigua, La Oroya Nueva, and Marcavalle/Chucchis. 

    Combined cancer risks for incidental ingestion of arsenic in indoor dust, outdoor dust, and soil are highest for La Oroya Antigua, with an upper‐end exposure risk estimate of 5 in 1,000 (5 x 103), and a typical or central tendency exposure risk estimate of 2 in 1,000 (2 x 10‐3).  In the other communities, risk estimates were lower, but still above USEPA’s acceptable risk range.  Many of these risk estimates have fallen slightly compared with those of the 2005 risk assessment.  In all communities, the highest contribution to total cancer risk for oral exposure came from incidental ingestion of arsenic contained in outdoor dust.  The contribution from indoor dust was lower than or in some cases equal to that from outdoor dust. The contribution from 

    Integral Consulting Inc.  xxiii   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    incidental ingestion of arsenic in surface soil was generally lower than that from outdoor dust, although its relative contribution was greater in 2007 than in 2005.  

    After 2009, arsenic emissions from the Complex are expected to decline by 91 percent and cancer risk estimates for intake of arsenic via incidental ingestion of dust and soil are expected to decrease approximately 30 to 50 percent compared with current conditions.  Except for risk estimates for typical exposures in La Oroya Nueva and Marcavalle/Chucchis, the future risk estimates remain above USEPA’s range of acceptable cancer risks.  For both typical and upper‐end exposures, the predicted contribution of outdoor and indoor dust to total risk after 2009 remains higher than that for soil.  However, consistent with the expected reductions in arsenic emissions and arsenic concentrations in dust, the magnitude of difference between these exposure media (i.e., dust vs. soil) is not as great as under current conditions.  As emissions from the Complex are reduced, the residual soil arsenic concentrations from historical operations will come to dominate exposures.   

    Cancer risk estimates for inhalation of arsenic and cadmium in air under current conditions were greatest in La Oroya Antigua for both typical and reasonable maximum exposures. For La Oroya Antigua, the risk estimate for upper‐end exposures was 4 in 1,000 (4 x 10‐3), while for typical exposures the risk estimate was 2 in 1,000 (2 x 10‐3).  In the other communities, inhalation risk estimates were lower, but still above USEPA’s acceptable risk range.  All of these risk estimates have fallen compared with those from the 2005 risk assessment; in 2005 La Oroya Antigua had the highest risk estimate for both upper‐end and typical exposures at 2 in 100 (2 x 10‐2) and 5 in 1,000 (5 x 10‐3), respectively.  Risks contributed by inhalation of arsenic are generally about 100 times as great as those of cadmium. 

    Estimates of cancer risks for inhalation of arsenic and cadmium after 2009 are dramatically reduced from current conditions and most of them fall within the upper end of USEPA’s acceptable cancer risk range. The highest risk estimate, 8 in 100,000 (8 x 10 ‐5),  is for u pper-end exposures in La Oroya Antigua.  Estimates of risk for typical exposures in these communities and both upper-end and typica exposures in  Marcavalle/Chucchis  are  withinUSEPA’s acceptable risk range.  

    CHARACTERIZATION OF NONCANCER RISKS

    Noncancer health risk estimates for all communities were calculated for both current exposures and predicted exposures after 2009.  Ingestion exposures were assessed for arsenic, cadmium, antimony, and copper in indoor dust, outdoor dust, and surface soil. Drinking water ingestion exposures were assessed for arsenic and antimony. Inhalation exposures were assessed for arsenic, antimony, and cadmium.   

    For drinking water, as described above, arsenic was detected in four samples from La Oroya Antigua, with a maximum arsenic concentration of 0.025 mg/L, 2.5 times the SUNASS limit. 

    Integral Consulting Inc.  xxiv   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    There is no SUNASS limit for antimony, which was detected in only two samples at the detection limit of 0.01 mg/L. Hazard indices for arsenic in drinking water are 3 for the central tendency exposure and 7 for the upper‐end exposure.  For antimony, the comparable hazard indices are 0.9 and 2. These hazard indices were not added to those for dust and soil because the origin of the drinking water supplies and potential impacts from the Complex on the supplies are not clear.  

    Current noncancer risk estimates for ingestion of dust and soil combined were highest for arsenic, with hazard indices exceeding 1 in all communities.  Hazard indices for typical exposures were 9 in La Oroya Antigua, and 1 to 3 in the other communities.  Hazard indices for upper‐end exposures were 20 in La Oroya Antigua, and 4 to 10 in the other communities.  Noncancer risk estimates were below levels of concern for all other metals in all communities, with the exception of upper‐end exposures to antimony in La Oroya Antigua (hazard index of 3).   

    Given the magnitude of risks associated with chronic exposure to arsenic within these communities, risks associated with shorter‐term (i.e., subchronic) exposures were assessed for young children. Exposures of children 0 to 6 years old from incidental ingestion of outdoor dust, indoor dust, and surface soil were compared with an arsenic subchronic reference dose.  Hazard indices for upper‐end exposures were 4 for a child residing in La Oroya Antigua and 2 for a child residing in Marcavalle/Chucchis.  In La Oroya Nueva, Santa Rose de Saco/Huaynacancha, Paccha and Huari, hazard indices were less than 1, indicating that subchronic noncancer risks due to arsenic in these communities are not of concern.  

    Noncancer ingestion risks are predicted to drop dramatically after 2009. Predictions were made for exposures to arsenic and cadmium in La Oroya Antigua, La Oroya Nueva, and Marcavalle/Chucchis.   The predicted hazard index for upper‐end exposures for arsenic in La Oroya Antigua is 5 (compared with 20 for current conditions).  After 2009, soil (hazard index of 3) is predicted to make the greatest contribution to arsenic exposures. Hazard indices for arsenic in other communities were 2 or less.  For cadmium, all predicted hazard indices are much less than 1. 

    Current noncancer risk estimates were also calculated for inhalation of arsenic, cadmium, and antimony. Arsenic yielded the highest risk estimates for current exposures. In La Oroya Nueva and La Oroya Antigua the hazard indices were 40 for the typical exposures and 60 for the upper‐end exposures.  In Marcavalle/Chucchis, the hazard indices were 20 for the typical exposures and 30 for the upper‐end exposures. In Huari, Paccha, and Santa Rosa de Sacco/Huaynacancha, hazard indices ranged from 8 to 10 for typical exposure conditions and from 10 to 20 for upper‐end exposures.  

    Hazard indices for cadmium were 2 or less in all communities, indicating very limited risks.   Cadmium risks have declined significantly since the 2005 assessment. Antimony upper‐end 

    Integral Consulting Inc.  xxv   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    exposure hazard indices ranged from 4 to 6 in La Oroya Nueva, La Oroya Antigua, and Marcavalle/Chucchis, and those for typical exposures from 2 to 4.  In Huari, Paccha, and Santa Rosa de Sacco/Huaynacancha, antimony hazard indices were all 3 or less.   

    Future noncancer inhalation risks are predicted to drop dramatically after 2009. Predicted arsenic hazard indices range from 0.4 to 1 and cadmium hazard indices from 0.1 to 0.3. 

    CONSIDERATION OF MIXTURES OF CHEMICALS

    Chemicals in mixtures can interact to either increase or decrease overall health effects.  For mixtures of carcinogenic chemicals, standard risk assessment practice is to assume that risks are additive.  Assessment of mixtures is a developing area of toxicology that is not fully understood, and the USEPA guidance for risk assessment of mixtures does not yet provide consistent methods for quantitative analysis of effects other than cancer.  

    The potential for significant interactions among chemicals in La Oroya is great because of the high levels of exposure and the similarity of potential effects.  While possible interactions in La Oroya cannot be quantified, it is very important to understand the multiple factors that may contribute to the primary health effects and to account for them in any future health studies. To that end, the risk assessment includes a review the principal expected health effects and their contributing factors, including the impacts of mixtures of particulate matter and sulfur dioxide on the lung; possible interactions of lead, arsenic, cadmium and iron deficiency on anemia; and possible interactions among poor nutritional status, lead, cadmium, and alcohol on bone. 

    UNCERTAINTY EVALUATION

    As described above, risk assessments predict the likelihood of health effects in a population, but do not directly measure the occurrence of health effects.  The predicted risks are based on many assumptions about the ways that people come into contact with chemicals in the environment.  Although many of these assumptions are based on scientific studies and site‐specific data, uncertainty remains regarding how well the available data reflect the ways residents are actually exposed to chemicals.  The degree of confidence in the results of a risk assessment depends on how closely the data and assumptions used match actual conditions. In general, where uncertainties existed, conservative parameters, assumptions, and methodologies were used to enhance the likelihood that potential exposures and risks would not be underestimated. 

    It is important that the uncertainty be evaluated in the context of the intended scope of the risk assessment.  The goals of this risk assessment were to evaluate current human health risks in the community due to air emissions from the Complex and to predict changes in future health risks as smelter emissions are reduced.  Evaluation of current health risks focused on characterizing the ways people are exposed to Complex air emissions and the relative 

    Integral Consulting Inc.  xxvi   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    contribution of various exposure pathways to total exposure.  No effort was made to determine the land area affected by historical Complex emissions because this was outside the scope of this risk assessment.   

    Uncertainties in current inhalation risks have been minimized by the availability of local air monitoring data for sulfur dioxide, particulates, lead, and other metals.  The exposure assessment for inhalation of these chemicals is expected to be more accurate than is the case in most risk assessments.  Inhalation rates are well documented and fewer assumptions were required to estimate inhalation exposures than for other exposure pathways.  Despite some uncertainties in the emissions estimates and the air modeling study, the available information is of good quality. Confidence in the predicted future inhalation risks is also high.  

    Possible uncertainties for lead exposures have been greatly reduced by the availability of high‐quality blood lead data for the population.  Both the adult and child blood lead models have been shown to accurately predict mean and middle percentile blood lead concentrations in the population.  Upper percentile risks are consistently underestimated by the model, and the predictions may not capture some individuals in the population who may have unusually high exposures.  There is also uncertainty in the relative contribution of some of the sources (i.e., outdoor dust, indoor dust, and soil), but the sum of these exposures is judged to be accurate.  Confidence in predictions of future lead exposures is dependent on the accuracy of the air model deposition estimates for lead emitted from the Complex.  The deposition estimates are judged to be adequate to support the risk estimates.  A sensitivity analysis demonstrated that the model predictions remain stable within a reasonable range of predicted soil and dust concentrations.  For ingestion exposures to metals other than lead, predicted risks are relatively less certain because more assumptions were needed.  Nevertheless, confidence in the assessment of these metals was enhanced by relying on some of the assumptions developed for lead.  Oral exposure estimates for metals other than lead are expected to be more reliable than those of typical U.S. risk assessments. 

    RECOMMENDATIONS

    Integral’s 2005 report provided a series of recommendations intended to help the community reduce health risks.  The recommendations included actions related to facility operation, environmental monitoring, community interventions, dietary studies, and nutritional training and supplementation.  The complementary risk assessment reports the status of these activities and recommends additional actions to decrease exposure risk to the communities. 

    One general recommendation was the formation of a stakeholder advisory group constituting representatives of local government, community organizations (including local religious groups), the Convenio, Peruvian Ministry of Energy and Mines (MEM), Ministry of Health’s Environmental Health Directorate (DIGESA), and Doe Run Peru.  The group would meet 

    Integral Consulting Inc.  xxvii   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    regularly to share information about the Complex operations and about community activities undertaken to reduce local health impacts. We continue to recommend that such a group be formed. 

    At the Complex, numerous technological and operational changes have already been implemented to reduce stack and fugitive emissions of sulfur dioxide and metals. Future planned changes include construction of sulfuric acid plants for the lead and copper circuits, to be completed in September 2008 and October of 2009, respectively. With the completion of these changes, our recommendations from 2005 for changes in facility operations will have been fully implemented.  Additionally, Doe Run Peru has proposed moving the main stack to an adjacent hill, which would improve dispersion of emissions and substantially reduce exposures to the communities closest to the Complex.  

    The 2005 report recommended continuing collection of data on chemical concentrations in air, dust, and soil to show how exposures might be changing over time and whether actions to reduce emissions from the Complex are effectively lowering concentrations in the environmental media to which people are exposed.  The 2005 report had recommended a dustfall monitoring program, along with continued collection of samples of soil, outdoor dust, and indoor dust. These samples have been collected by the Convenio (indoor and outdoor dust samples) and by Doe Run Peru (dustfall, soil, and outdoor dust), and the recommendation has been fulfilled. 

    The recommendations for changes in the air monitoring network, and data quality control efforts have been implemented.  In addition to fulfilling the recommendation for continued air monitoring, Doe Run Peru initiated monitoring for fine particulate matter (PM2.5), and also analysis for additional metals. In this way, Doe Run Peru has surpassed the recommendation.  It was also recommended that the monitoring program be expanded to include collection and analysis of split samples by a third party to provide transparency in the environmental monitoring program.  We continue to recommend this action.  The 2005 risk assessment report also summarized recommendations for updating and improving the air dispersion model developed by McVehil‐Monnett. The implementation of these recommendations and the resulting revised air dispersion model are described in the final air modeling report.  For community interventions, ongoing activities are being conducted by Doe Run Peru and the Convenio to reduce exposures and improve health status of La Oroya residents.  These activities including regular street cleaning, improvement of public hygiene facilities, a program to pave dirt streets and walkways, planting of grass and trees to reduce exposed soil, and efforts to improve the construction of houses with dirt walls and with roofs that do not keep dust out.  Residents have also been provided with information regarding home cleaning practices, personal hygiene, food preparation practices, and nutrition.  Homes of children considered to be most at risk have been identified and professional cleaning services have been employed to assist in keeping these homes clean.  We recommend continuing support for these activities 

    Integral Consulting Inc.  xxviii   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    Integral Consulting Inc.  xxix   

    with additional focus on cleaning and hygiene training programs in the schools.  We also recommend the continuation of the annual blood lead monitoring program of the Convenio.  

    The diet study conducted in 2008 fulfilled the primary recommendation from the 2005 risk assessment for a series of actions to identify ways to reduce intakes of lead and other metals from the diet and to improve nutritional status. Because this study confirmed the finding of inadequate iron and calcium intake in both women and children, it is recommended that programs be developed to ensure adequate intakes of these nutrients.  The 2008 study did not identify elevated intakes of lead or cadmium from the diet because concentrations in the food samples were all below analytical detection limits. Arsenic was detected in some of the food samples, but only total arsenic was reported, which includes nontoxic organic forms of arsenic that are naturally present in many foods, especially in fish and rice.  Nevertheless, efforts to minimize intake of these metals in the diet is considered prudent.   

    To prevent metals in dust from contaminating food as it is prepared and eaten in the home, it is recommended that the community should determine the best way to ensure that all households have the necessary resources to store food, water, and utensils in closed containers. It is further recommended that all households are instructed in proper techniques for washing food, hands, and cooking surfaces before preparing and eating meals. Further study should be undertaken to investigate means outside the home (e.g., at outdoor markets) by which lead and other metals are transferred to food.  Findings from such research should be used to develop programs to reduce this exposure. 

  •  Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    1 INTRODUCTION

    This document presents a complementary human health risk assessment for the Doe Run Peru Metallurgical Complex (Complex) in La Oroya, Peru. It updates a 2005 risk assessment conducted by Integral Consulting Inc. (Integral). Doe Run Peru (DRP) had commissioned the 2005 risk assessment to comply with the Supreme Decree of the Peruvian Ministry of Energy and Mines (MEM). The focus of the risk assessment was to characterize risks to nearby residents from chemicals released to the air during current and future operations of the Complex.  As a part of the Project of the Environmental Adjustment and Management Program (PAMA), MEM has requested  that Doe Run Peru carry out a “Complementary Risk Assessment” considering the implementation of the recommendations made by Integral in 2005 (MEM 2006); Doe Run Peru has contracted Integral for that purpose.  The same methods have been used in both risk assessments; the later document incorporates new data.  The approach and scope of the update are described below, followed by a summary of the 2005 risk assessment. 

    1.1 RISK ASSESSMENT APPROACH AND SCOPE

    A human health risk assessment is a quantitative evaluation of the risk posed to human health by the actual or potential presence or release of chemicals in the environment.  It predicts the likelihood of health effects in a population, but does not directly measure their occurrence.  In this way, a risk assessment is very different from an epidemiology study reporting the incidence of specific health effects or a biomonitoring study documenting the concentrations of chemicals in people’s bodies.  This updated risk assessment is needed to evaluate the progress of recent efforts to reduce emissions from the Complex and to predict future health risks as emissions are further reduced. 

    The scope of the complementary risk assessment was defined by the Ministry of Energy and Mines in a document titled Terms of Reference of the 2008 Update of the Risk Assessment in La Oroya (referred to herein as TOR).  As specified by the TOR, the risk assessment evaluates and quantifies the current risks to human health due to operations at the Complex.  The current risks are compared with those that had been predicted for 2007 in the 2005 risk assessment.  To the extent possible, the effects on future health risks of additional planned changes in Complex operations are assessed.  Methods and structure of both reports are generally consistent, with any exceptions noted.   

    The human health risk assessment process as defined by the United States Environmental Protection Agency (USEPA 1989) contains four major steps.  The first step is to characterize the site and the chemicals associated with it.  This step involves many activities, including review of sources that release chemicals to the environment, identification of the chemicals released, evaluation of available data, and assessment of how people in the community might contact the 

    Integral Consulting Inc.  1‐1   

  • Complementary Human Health Risk Assessment La Oroya Metallurgical Complex    November 21, 2008  

    chemicals.  The result of this first step is a “road map” showing how and where people might come into contact with the chemicals associated with the site.  This description is known more formally as an exposure pathway model.  

    The second step is to examine the potential exposure, looking in detail at how and to what extent people may come into contact with the chemicals.  As part of this step, potential doses, or intakes, of chemicals from air, dust, soil, water, and other media are quantified.   

    The third step is the toxicological evaluation, which includes a characterization of the kinds of adverse health effects a chemical may cause.  Specific doses of each chemical that may cause toxicity are identified.  “Safe” doses are also identified; more precisely, a “safe” dose is one that is not expected to cause adverse health effects. In this risk assessment, the highest “safe” doses are called toxicity values.   

    The fourth step is the risk characterization.  Here, results of the exposure assessment and the toxicological evaluation are combined to describe potential risks to human health associated with site‐related chemicals.  The doses of chemicals to which�