integrovaný přístup k hodnocení rizik vyplývajících z
TRANSCRIPT
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
2
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
4
Chemický aspekt Biologický aspekt
Chemická struktura Biologický účinek
Látky Směsi látek
Známý účinek Neznámý účinek
Známé problémy Neznámé problémý
RECETOX – integrovaný přístup
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
7
Laboratorní studie/terénní studie/modely
Hodnocení chemické/biologické/rizik
Co víme o reálném světě ???
Integrovaný přístup
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
10
CCl Cl
CCl3
H
Jak dobře rozumíme zdrojům, transportu a osudu chemických látek
v prostředí ?
Environmentální osud
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
……..
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
GENESISGlobal Environmental Assessment
and Information System
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
GENESISGlobal Environmental Assessment
and Information System
21
GENESISGlobal Environmental Assessment
and Information System
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
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
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
24
http://recetox.muni.cz
RECETOX research team
Thanks to all RECETOX colleagues and all co-
workers