Toxicological Review of Barium and Compounds

---

 EPA/635/R-05/001 

www.epa.gov/iris 

TOXICOLOGICAL REVIEW

OF

BARIUM AND COMPOUNDS

(CAS No. 7440-39-3) 

In Support of Summary Information on the 

Integrated Risk Information System (IRIS) 

March 1998 

Minor revisions January 1999 

Reference dose revised June 2005 

U.S. Environmental Protection Agency 

Washington, DC 

---

DISCLAIMER 

This document has been reviewed in accordance with U.S. Environmental Protection 

Agency policy and approved for publication.  Mention of trade names or commercial products 

does not constitute endorsement or recommendation for use. 

ii 

---

CONTENTS—TOXICOLOGICAL REVIEW OF BARIUM AND 

COMPOUNDS (CAS NO. 7440-39-3)

LIST  OF  TABLES   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v

LIST  OF  FIGURES   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v

FOREWORD  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  vi 

AUTHORS, CONTRIBUTORS, AND REVIEWERS  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   vii 

1.  INTRODUCTION  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2.  CHEMICAL AND PHYSICAL INFORMATION  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3.   TOXICOKINETICS   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3.1.  ABSORPTION  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3.1.1.    Gastrointestinal  Absorption   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3.1.2.    Respiratory  Tract  Absorption   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.1.3.    Dermal  Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.2.   DISTRIBUTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.3.  ELIMINATION AND EXCRETION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.   HAZARD  IDENTIFICATION   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.1.  STUDIES IN HUMANS—EPIDEMIOLOGY, CASE REPORTS, AND CLINICAL

CONTROLS  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.1.1.  Oral Exposure  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.1.2.  Case Reports Following Oral Exposure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 

4.1.3.  Inhalation Exposure  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 

4.2.  PRECHRONIC/CHRONIC STUDIES AND CANCER BIOASSAYS IN 

ANIMALS—ORAL AND INHALATION  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 

4.2.1.   Oral  Studies   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 

4.2.1.1.  NTP (1994) Subchronic Mouse Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 

4.2.1.2.  NTP (1994) Chronic Mouse Study  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 

4.2.1.3.  NTP (1994) Subchronic Rat Study  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 

4.2.1.4.  NTP (1994) Chronic Rat Study  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 

4.2.1.5.  McCauley et al. (1985)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 

4.2.1.6.  Tardiff et al. (1980)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 

4.2.1.7.  Perry et al. (1989, 1985)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 

4.2.1.8.  Schroeder and Mitchener (1975a, b)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 

4.2.2.  Inhalation Exposure  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 

4.3.  REPRODUCTIVE/DEVELOPMENTAL STUDIES—ORAL AND 

INHALATION  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 

4.3.1.  Oral Exposure  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 

4.3.2.  Inhalation Exposure  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 

4.4.   OTHER  STUDIES   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 

4.4.1.   Acute  Toxicity  Data   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 

4.4.2.   Intratracheal  Administration   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 

4.4.3.  Carcinogenicity Studies—Topical Administration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 

iii 

---

4.4.4.   Genotoxicity  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 

4.5  SYNTHESIS AND EVALUATION OF MAJOR NONCANCER EFFECTS AND 

MODE OF ACTION—ORAL AND INHALATION  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 

4.5.1.  Oral Exposure  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 

4.5.2.  Inhalation Exposure  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 

4.6.  WEIGHT-OF-EVIDENCE EVALUATION AND CANCER 

CHARACTERIZATION   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 

4.7.   SUSCEPTIBLE  POPULATIONS   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 

4.7.1.  Possible Childhood Susceptibility  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 

4.7.2.   Possible  Gender  Differences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 

5.   DOSE-RESPONSE  ASSESSMENTS   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 

5.1. 

    ORAL  REFERENCE  DOSE (RfD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 

5.1.1.  Choice of Principal Study and Critical Effect—With Rationale and 

Justification  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 

5.1.2.  Methods of Analysis  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 

5.1.3.   RfD  Derivation,  Including  Application  of  Uncertainty  Factors (UFs)  . . . . . . . 46 

5.1.4.   Previous  Oral  Assessment   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 

5.2.  INHALATION REFERENCE CONCENTRATION  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 

5.3.   CANCER  ASSESSMENT   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 

6.  MAJOR CONCLUSIONS IN THE CHARACTERIZATION OF 

HAZARD AND DOSE-RESPONSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 

6.1.   HAZARD  IDENTIFICATION   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 

6.2.   DOSE-RESPONSE  ASSESSMENT   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 

7.   REFERENCES   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 

APPENDIX A-1:  SUMMARY OF 1998 EXTERNAL PEER REVIEW COMMENTS AND 

DISPOSITION  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   A-1 

APPENDIX A-2:  SUMMARY OF 2004 EXTERNAL PEER REVIEW AND PUBLIC

COMMENTS AND DISPOSITION  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   A-4 

APPENDIX B:  BENCHMARK DOSE (BMD) ANALYSIS  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-1

iv 

---