Toxicological Profile for Plutonium

27 
PLUTONIUM 
3.  HEALTH EFFECTS 
Table 3-2.  Summary of Human Epidemiology Studies of Health Effects of 
Plutonium
 
Reference, study location,
 
period, and study description  Dose measurement
a 
Findings and interpretation
 
United States: 
Reference: Brown et al. 2004 
Location: Denver (Rocky Flats), 
Colorado 
Period: 1951–1989 
Design: retrospective case control 
Subjects: workers at Rocky Flats 
Plant; cases (n=180, 7 females); 
controls (n=720, 24 females) who 
also worked at the plant and were 
matched with cases for age, birth 
year, and gender 
Outcome measures: lung cancer 
mortality 
Analysis: incidence OR for 
cumulative internal lung dose, 
cumulative penetrating dose, period 
of first hire, and employment years 
(logistic regression models, adjusted 
for birth year and smoking) 
Reference: Gilbert et al. 1989b 
Location: Hanford, Washington 
Period: 1944–1981 
Design: retrospective cohort 
Subjects: workers at the Hanford 
plant (n=31,500, 12,600 females) 
who were hired during the period 
1944–1978. 
Outcome measures: cancer mortality 
Analysis: trend test for mortality 
ratios stratified by external radiation 
dose or internal Pu exposure 
(adjusted for age, calendar year, 
sex, and number of years 
monitored) 
Internal lung 
dose (mSv)  Percent 
0 
54 
0–100 
18 
>100–400 
13 
>400–644 
5 
>644–900 
5 
>940 
5 
98% internal lung dose from 
plutonium or inbred 
241
Am 
Internal Pu 
exposure 
(kBq) 
Percent 
<0.074 
28.7 
0.074–1.47 
30 
>1.48 
1.3 
In full cohort, OR for lung cancer mortality 
significant at dose strata 400–644 mSv, but 
was not significantly elevated at higher doses; 
there was no significant trend with dose. When 
restricted to subjects employed for 15– 
25 years, OR was significant at dose strata 
>644 mSv with significant dose trend; 
however, there was no evidence of a positive 
trend for those employed <10 years or 
≥
25 years. 
Internal 
lung 
dose 
(mSv) 
OR (95% CI) full 
cohort 
OR (95% CI) 
employed 15– 
25 years 
0 
1.0 (reference)  1.0 (reference) 
0–100 
1.42 (0.87–2.33)  1.14 (0.46–2.86) 
>100–400 1.60 (0.83–3.10)  2.11 (0.86–5.20) 
>400–644 2.71 (1.20–6.09)  2.74 (0.92–8.19) 
>644–900 2.30 (0.96–5.53)  3.20 (1.15–8.94) 
>940 
1.48 (0.56–3.89)  5.04 (1.55– 
16.40) 
No evidence for statistically significant excess 
cancer mortality or trend in cancer mortality 
with external radiation or Pu internal deposition 
(i.e., all cancers, digestive tract, lung, 
lymphatic and hematopoietic, prostatic). 

---

28 
PLUTONIUM 
3.  HEALTH EFFECTS 
Table 3-2.  Summary of Human Epidemiology Studies of Health Effects of 
Plutonium
 
Reference, study location,
 
period, and study description  Dose measurement
a 
Findings and interpretation
 
Reference: Newman et al. 2005 
Location: Denver, Colorado 
Period: 1951–1998 
Design: retrospective cohort 
Subjects: male workers at Rocky 
Flats plant (n=326) hired between 
1951 and 1958 with lifetime doses 
>0.1 Sv; unexposed controls 
(n=194, 12 females) 
Outcome measures: lung opacity 
profusion score (based on most 
recent x-ray) for assessment of 
pulmonary fibrosis 
Analysis: multivariate logistic 
regression to test association 
between plutonium radiation dose 
categories and disease prevalence 
(covariates: age at x-ray, smoking 
status, evidence of pleural 
abnormalities [surrogate for 
asbestos exposure]) 
Reference: Voelz et al. 1997 
Location: Los Alamos, New Mexico 
Period: 1943–1990 
Design: retrospective cohort 
Subjects: adult male workers at Los 
Alamos National Laboratory 
exposed to plutonium in 1944–1945 
(n=26); controls (n=876) workers not 
exposed to plutonium 
Outcome measures: mortality 
Analysis: incidence rates of exposed 
group compared to controls 
(adjusted for age and year of death) 
Reference: Wiggs et al. 1994 
Location: Los Alamos, New Mexico 
Period: 1944–1990 
Design: retrospective cohort 
Subjects: male workers at Los 
Alamos National Laboratory 
(n=15,727 employed 1943–1973). 
Plutonium worker cohort consisted 
of 3,775 workers ever monitored for 
plutonium exposure 
Outcome measures: mortality 
Analysis: incidence rates for workers 
with plutonium whole-body 
deposition 
≥
74 Bq compared to 
<74 Bq (adjusted for age and year of 
death) 
Plutonium lung radiation dose 
in exposed group: 
Dose (Sv) 
n (percent) 
0–28 
326 
0 
194 (37%) 
>0–1 
187 (36%) 
1–<5 
101 (19%) 
5–<10 
22 (4%) 
≥
10 
16 (3%) 
Pu body burden (Bq) 
mean 
970 
median 
565 
range 
50–3,180 
Pu body dose (mSv) 
mean 
2.08 
median 
1.25 
range 
0.1–7.2 
Pu body 
burden (Bq)  n 
<74 
3,472 
≥
74 
303 
Significant elevated risk for abnormal lung 
profusion score in lung dose strata 
≥
10 Sv: 
Lung dose (Sv) 
OR (95% CI) 
>0–<1 
1.5 (0.6–3.8) 
1–<5 
0.9 (0.3–2.6) 
5–<10 
1.7 (0.5–6.6) 
≥
10 
5.3 (1.2–23.4) 
SMR and MRR not significantly elevated in 
plutonium workers (compared to controls): 
SMR 
MRR 
Category  Deaths 
(95% CI) 
(95% CI) 
All deaths  7 
0.43 (0.17–  0.77 (0.36– 
0.88) 
1.6) 
All 
3 
0.75 (0.15–  1.5 (0.46– 
cancers 
2.18) 
4.9) 
Lung 
1 
0.68 (0.01–  3.31 (0.44– 
cancer 
3.79) 
25) 
Prostate  1 
3.42 (0.04–  No data 
cancer 
19.04) 
Bone 
1 
96.4 (1.26–  No data 
cancer 
536.0) 
MRR not significantly associated with 
plutonium body burden (<74 Bq compared to 
≥
74 Bq): 
Category 
MRR (95% CI) 
All deaths 
0.89 (0.69–1.14) 
All cancers 
1.07 (0.67–1.69) 
Respiratory tract cancer  1.77 (0.79–3.96) 
Lung cancers 
1.78 (0.79–3.99) 
Bone cancer 
not reported (n=0) 
Lympho/hematopoietic 
0.34 (0.05–2.24) 
cancer 

---