Integrovaný přístup k hodnocení rizik vyplývajících z

Research Centre for Toxic Compounds in the Environment

http://recetox.muni.cz

1

Integrovaný přístup k hodnocení rizik

vyplývajících

z přítomnosti chemických látek v prostředí

Ivan Holoubek

Konference Průmyslová ekologie

Hotel Jehla, Žďár nad Sázavou, 24-26/03/2010

RECETOX, Masaryk University, Brno, CR

[email protected]; http://recetox.muni.cz



2



3

RECETOX

Toxic Substances

in the

Environment

Environmental

FateHarmful Effects

Ecological and

Human Risk

Assessment

Environmental

Policy and

Management

Data Evaluation

and Interpretation

International

Conventions –

Stockholm Convention

on POPs



4

Chemický aspekt Biologický aspekt

Chemická struktura Biologický účinek

Látky Směsi látek

Známý účinek Neznámý účinek

Známé problémy Neznámé problémý

RECETOX – integrovaný přístup



5

Máme odpovídající

informace týkající se

znečišťujících látek ??

Co víme o reálném

environmentálním osudu látek ??

Máme dostatečné množství

informací o prostředí ??

Máme relevantní informace o

prostředí ??

Jsme schopni využít

informace, které máme ??

Jak používáme, interpretujeme a

prezentujeme data, která máme ??

Produce, publish or perrish

??

Jsou tyto informace užitečné pro

rozhodování a změny ??

Vědecký/politický… zájem vs. Budoucí osud planety ??

Koncepční přístup - otevřené otázky



6

Chemický přístup Biologický přístup

Stanovení čehokoliv v čemkoliv ?? Testování ??

Co je zdrojem účinků ?? Které typy účinků můžeme

očekávat ??

Osud Mechanismy účinků

Vztahy mezi chemickými látkami a jejich biologickými účinky

Koncepční přístup - otevřené otázky



7

Laboratorní studie/terénní studie/modely

Hodnocení chemické/biologické/rizik

Co víme o reálném světě ???

Integrovaný přístup



8

Znečišťující látky jsou přítomny ve složkách prostředí jako

směsi

Potentiální účinky komplexních směsí nemohou být snadno

hodnoceny použitím chemických analýz vzhledem k jejich

struktrurní rozmanitosti a možným interakcím

Bioassays mohou poskytnout informace o celkovém

potentiálu látek přítomných ve směsích

Specifické mechanismy toxických účinků – narušování

hormonální rovnováhy, dioxinová toxicita, imunotoxicita,

neurotoxicita

Znečištění prostředí



9

Hodnocení rizik

Expozice

Atmosférická

depozice

Eroze a

odtok

Znečištěné úniky

Predikovaná expoziční koncentrace (PEC)

Účinky

Laboratorní (a terénní) studie

Ecotoxikologické testy

Predikovaná koncentrace bez

účinku (PNEC)

WWTP



10

CCl Cl

CCl3

H

Jak dobře rozumíme zdrojům, transportu a osudu chemických látek

v prostředí ?

Environmentální osud



11

Proč potřebujeme data o životním prostředí ?

Výskyt a hladiny v prostředí – účinnost opatření, úmluvy,

směrnice, srovnání

Studium osudu v prostředí – vědecký zájem, více

environmentálního realismu, lepší znalosti distribuce

Monitoring časových, sezónních a prostorových trendů –

nástroj pro studium environmentálního osudu a distribuce

Měření vs. modelování – více environmentálního realismu,

lepší znalosti vlastností, distribuce, účinnosti opatření

Rozhodovací proces, analýza nákladů a užitků

……..



12

Detekce kontaminantů ve složkách prostředí – hodnocení

dopadůPřesná identifikace polutant

Sofistikované mětody, ale často velmi drahé

Není možná identifikace účinků

Detekce účinku (problému) chemických látek na živé

organismy na individuální nebo populační úrovniVyužití specifických druhů indikujících kvalitu prostředí (bio-indikátory) a

účinky látek

Měření obsahu chemických látek v biakumulujících druzích

Potřeby integrace obou přístupů

Přístupy



13

Složka prostředí - ovzduší

POPs, g/s

s – jemná frakce – jak je toxikologicky významná; jaká část je tvořena

bioaerosoly, o čem jsou dataPAHs in Ambient Air - Košetice 1996-2007

Weekly Sampling

0

20

40

60

80

100

120

140

3.1

.1996

3.7

.1996

1.1

.1997

2.7

.1997

31.1

2.1

997

1.7

.1998

30.1

2.1

998

30.6

.1999

29.1

2.1

999

28.6

.2000

27.1

2.2

000

27.6

.2001

26.1

2.2

001

26.6

.02

25.1

2.0

2

25.6

.03

24.1

2.0

3

23.6

.04

22.1

2.0

4

22.6

.05

21.1

2.0

5

21.6

.06

20.1

2.0

6

20.6

.07

19.1

2.0

7

Sampling Date

PA

Hs [

ng

.m-3

]

Σ PAHs (Aerosol)

Σ PAHs (Gas Phase)

PAS - PAHs

0,00

2000,00

4000,00

6000,00

8000,00

10000,00

12000,00

1.10

.03

29.1

0.03

26.1

1.03

24.1

2.03

21.1

.04

18.2

.04

17.3

.04

14.4

.04

12.5

.04

9.6.

04

13.7

.04

10.8

.04

7.9.

04

6.10

.04

4.11

.04

1.12

.04

29.1

2.04

26.1

.05

23.2

.05

23.3

.05

20.4

.05

18.5

.05

15.6

.05

13.7

.05

10.8

.05

7.9.

05

5.10

.05

2.11

.05

30.1

1.05

Date

ng

/filte

r

Benzo(ghi)perylen

Dibenz(ah)antracen

Indeno(123cd)pyren

Benzo(a)pyren

Benzo(k)fluoranten

Benzo(b)fluoranten

Chrysen

Benz(a)antracen

Pyren

Fluoranten

Antracen

Fenantren

Fluoren

Acenaften

Acenaftylen

Naftalen

dioxin-like toxicity

0.1

1

10

100

REF 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

A B

TE

Q (

ng

/m3)

particle phase

gas phase

PAHs

0.1

1

10

100

1000

REF 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

A B

ng

/m3

particle phase

gas phase

0

100

200

300

400

500

600

700

10 - 7,2 7,2 - 3 3 - 1,5 1,5 - 0,95 0,95 - 0,45 0,45 - 0

ng

/m3

Sum 16 PAHs

Sum 28 PAHs

43%

20%

12%

8%8%9%

0

0,004

0,008

0,012

0,016

0,02

10 - 7,

2

7,2

- 3

3 - 1

,5

1,5

- 0,9

5

0,95

- 0,

45

0,45

- 0

Sample weight



14

Složka prostředí – led, sníh

POPs, g/s, fotoreakce, produkce toxických produktů

fotodegradace, souvislostí s globálními změnami klimatu

Toxikologická významnost

Cl

h

ice Clx Cly

Clx Cly

Clzx, y, z = 0-3

OH

(phenol is the major photoproduct from aqueous solution photolysis)

h

0

20

40

60

80

100

120

140

concentration (mol . l-1

)

Lu

cif

era

se

ac

tiv

ity

(%

TC

DD

ma

x.)

TCDD 6h

TCDD 24h

CB-DIOL 6h

CB-DIOL 24 h

1 .10-12

1.10-11

1.10-10

1.10-6

1.10-5

1.10-4



15

Složka prostředí - půda

CZ3

0

10

20

30

40

50

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

PC

B-1

53 a

ir co

nc.,

pg/m

3 MeasuredCalculated

DDTs 1 669.11

a-HCH 71.85

b-HCH 88.33

g-HCH 118.89

d-HCH 24.16

HCHs 303.23

HCB 120.96

PCB153 61.39

PCBs 280.70

Soil sample

Glass volatilization

chamberGas meter

High-volume air

sampling pump

PUF adsorbing the PCBs

in the air stream

PUF pre-cleaning air

Soil sample

Glass volatilization

chamberGas meter

High-volume air

sampling pump

PUF adsorbing the PCBs

in the air stream

PUF pre-cleaning air

PCB 153: 62.39 t

Vytěkávání z půd v ČR

22 kg/r for PCB 153 / 0°C

65 kg/r for PCB 153 / 20°C

Emitované množství S PCBs z

průmyslových zdrojů: 48 kg/r



16

Zdroj a jeho vlivy

Zdroj

Dlouhodobá výroba

Stará zátěž

Remediace – účinná, úplná

Co víme o takového lokalitě – a, b, g, d-HCH,

proč d- ???

Co se děje v podzemí ???

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

III-

04

IV-0

4V

-04

VI-

04

VII

-04

VII

I-04

IX-0

4X

-04

XI-

04

XII

-04

XII

I-04

I-05

II-0

5II

I-05

IV-0

5V

-05

VI-

05

VII

-05

VII

I-05

IX-0

5X

-05

XI-

05

XII

-05

XII

I-05

I-06

II-0

6II

I-06

IV-0

6V

-06

VI-

06

VII

-06

VII

I-06

IX-0

6X

-06

XI-

06

XII

-06

XII

I-06

I-07

II-0

7II

I-07

IV-0

7V

-07

VI-

07

VII

-07

VII

I-07

IX-0

7X

-07

XI-

07

XII

-07

XII

I-07

I-08

II-0

8II

I-08

IV-0

8V

-08

VI-

08

VII

-08

VII

I-08

IX-0

8X

-08



17

Pilotní studie: zdravotní indikátor – environmentální faktory

Zvýšená incidence

Interpretace významu jednotlivých faktorů a jejich interakcí

Hledání příčin/zdrojů

Jaká je souvislost mezi stavem prostředí a zdravotními problémy

Region - jeho problémy

Kde jsou jeho příčiny – prostředí, jeho znečištění, genetika, potravní návyky

Analýza příčin

Identifikace zdrojů environmentálních dat relevantních z hlediska prostorů a času



18

Jak dál

Měření – monitoring – modelování

Základní informace týkající se hladin a distribuce

Nástroje pro hodnocení účinků, vlivů a rizik

GENESISGlobal Environmental Assessment

and Information System

19

Global Environmental Assessment Information System

www.genasis.cz

RECETOX, Přírodovědecká fakulta

Institut biostatistiky a analýz

MASARYKOVA UNIVERZITA

Ivan Holoubek, Ladislav Dušek,Karel Brabec, Jiří Hřebíček, Miroslav

Kubásek, Pavel Čupr, Jana Klánová, Jaroslav Urbánek, Lukáš Kohút, Jiří

Jarkovský, Luděk Bláha, Jakub Hofman, Milan Sáňka, Alice Dvorská, Linda

Ládlová



20GENASIS Data

Click on the map to see GENASIS data sources

GENASIS Data Analysis Module

?S

Data overview

Site(s) descriptio

n

Time series summary

Time series seasonality

Time series trends

Time series comparison

Spatial comparison

Environmental models

Bioindication

Select tools of GENASIS analytical module and analyze data of GENASIS database in user friendly environment.

About GENASIS GENASIS News

GENASIS Main Environmental Topics

MONET AfricaResults of monitoring in 2008

25.8.2009

Within the frame of the GENASIS project, we introduce a user-friendly information system for the visualization and analysis of contamination of all environmental components by persistent organic pollutants (POPs). The system evaluates actual POPs contamination, its long-term trends and seasonal fluctuations. The GENASIS project utilizes data from national and international monitoring networks to obtain as-complete-as-possible set of information and a representative picture of environmental contamination by POPs. Project outcomes are useful as information source both for general public and experts, as well as for the process of the Stockholm Convention implementation.

EcoRA

Registered usersLogin Password

Home Tools POPsWiKiData

Bioindication POPs

Persistent organic pollutants (POPs) remain in the centre of scientific attention due to their slow rates of degradation, their toxicity, and potential for both long-range transport and bioaccumulation in living organisms. This group of compounds covers large number of various chemicals from industrial products, such as PCBs, over pesticides, such as HCH and DDT, to by-products of combustion or chemical processes, such as PAHs. Due to high importance of POPs the Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants (POPs) entered into force on 17 May, 2004 and has currently 163 signatory parties . The main objective of the Stockholm Convention (SC) is to protect human health and the environment from persistent organic pollutants by reducing or eliminating their releases into the environment. Parties to the Stockholm Convention are required to develop National Implementation Plans to demonstrate their implementation of the Convention obligations including arrangements necessary for effectiveness evaluation of adopted measures.

EcoRA

POPs Scientific section About Project partners



21



22

Launching analytical tools of the GENESIS system

Box models – direct access to analytical tool

Comparison of compounds –direct access to analytical tool

SedimentSediment

WaterWater

AirAir

VegetationVegetation

Human tissuesHuman tissues

Animal tissuesAnimal tissues

Food websFood webs

PCBsPCBs

DDTsDDTs

N =0

HCBHCB

HCHHCH

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

StartStart

EndEnd

N =0

Step 1: Matrix

N =0

N =100

N =0

N =XX

N =200

N =20

Data selection

Step 2: Compounds Step 3:Region Step 4: Time

N =XX

N =100

N =100

N =100

N =100

Apply

selection

Apply

selection

SoilSoil

PAHsPAHs EuropeEurope

Czech RepublicCzech Republic

Slovak RepublicSlovak Republic

N =100

N =100

DDTDDT N =100

DDDDDD

DDEDDE

N =100

N =100

EuropeEurope

N =80

N =20

N =50

N =30

N =35

Interactive

map viewer

Interactive

map viewerList of

selected sites

List of

selected sites

http://genesis.recetox.muni.cz

Interactive selection of data

Analytical tools

Alternative map selectionAlternative selection in table

N =XX

Map selection

Back to selection

dialog

Back to selection

dialog

Matrix Compounds Region Time Map selection

Freshwater PAHs Czech Republic 1988 - 2007 Active

Selection

N=35

N =XX

List of selected sites

Project Site CHARACTERISTICS, POLLUTION SOURCE

MONET Bílý Kříž CHMI observatory, mountain background, north-eastern part

MONET Brno-Kot. Urban area, city center, residential, heavy traffic pollution

MONET Brno-Krof. Urban residential area, traffic

MONET Buchlov Rural background, inland

MONET Colorlak Industrial site, paint factory, former PCB consumer

MONET Děčínský sněžník CHMI observatory, mountain background, north-western border

MONET Churáňov CHMI observatory, mountain background, southern border

MONET Jeseník CHMI observatory, mountain background, north-eastern part

MONET Kleť Observatory, mountain background, southern border

MONET Košetice CHMI observatory, rural background, inland - local combustion

MONET Lib-Bed Rural residential area

MONET Lib-centr Urban residential area, city center

MONET Lib-Chrast. Residential site

MONET Lib-Jest. Mountain background

MONET Lib-Rádlo Rural residential area

MONET Lib-Roch Urban residential area

MONET Lib-Term Urban area, communal waste incinerator

MONET Mokrá-ad. Rural industrial site, administration building of the cement factory

MONET Mokrá-Hor. Rural residential area

MONET Mokrá-kon CHMI observatory, rurar industrial area, cement factory, traffic

MONET Napajedla Urban area, residential/industrial, city center

MONET Otrokovice Urban area, residential/industrial, city center

MONET Pha-Libuš Urban background

MONET Přimda CHMI observatory, mountain background, southern border

MONET Rad.-cem. Urban industrial area, cement factory

MONET Rad.-Kos. Rural residential area

MONET Rad.-Loch. Urban residential area

MONET Radotín Residential site

MONET Rudolice CHMI observatory, mountain background, north-western border

MONET Rýchory CHMI observatory, mountain background, northern border

MONET Sedlec CHMI observatory, rural background, southern-eastern part

MONET Slušovice Rural residential area

MONET SpN-Arch Spolana chemical factory, HCH, DDT, HCB contamination, impact of remediation

MONET SpN-kr.diox. Spolana chemical factory, HCH, DDT, HCB contamination, impact of remediation

MONET SpN-Tom Rural residential area, impacted by Spolana Neratovice

MONET SpN-Ton Urban residential area, impacted by Spolana Neratovice

MONET Svratouch CHMI observatory, rural background

MONET Šerlich CHMI observatory, mountain background, northern border

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

Back to selection

dialog

Back to selection

dialog

Matrix Compounds Region Time Map selection

Freshwater PAHs Czech Republic 1988 - 2007 Active

Selection

N=35



23

Acknowledgements for the support of our work:

UNEP/UNIDO/GEF

EU DG Research Centre of Excellence

EC 5FP APOPSBAL ICA2 - CT2002-10007 MoEdu CR – project INCHEMBIOL MSM0021622412 MoE CR

GA CR

CHMI

http://recetox.muni.cz/ [email protected]

Thank you very much for your kind attention



24


RECETOX research team

Thanks to all RECETOX colleagues and all co-

workers

Documents

Integrovaný přístup k hodnocení rizik vyplývajících z