00 - Region specifický přístup v analýze ekologických rizik. Metodika hodnocení ve vztahu k přírodním katastrofám

METODIKA HODNOCENÍ EKOLOGICKÝCH RIZIK

Projekt IDRIS II - VaV/340/1/00 Region specifický přístup v analýze ekologických rizik. Metodika hodnocení ve vztahu k přírodním katastrofám Autorský kolektiv: I. Holoubek, L. Dušek, L. Bláha, P. Anděl, B. Maršálek, J. Hofman, J. Jarkovský, P. Čupr, M. Škarek, R. Šmíd, D. Klimeš, J. Kohoutek, I. Holoubková, I. Šnábl, P. Kukleta Vytvořil TOCOEN, s.r.o., ve spolupráci s výzkumným centrem RECETOX a Centrem biostatistiky a analýz Masarykovy univerzity v Brně


Ú VOD ÚVOD C ÍLE A ZAM ĚŘENÍ CÍLE ZAMĚŘENÍ Projekt IDRIS II (VaV/340/1/00)

Metodické a praktické cíle projektu Vytvořil TOCOEN, s.r.o., ve spolupráci s výzkumným centrem RECETOX a Centrem biostatistiky a analýz Masarykovy univerzity v Brně

PROJEKT IDRIS II je široce pojatým metodickým návrhem

PROJEKT IDRIS II

Odborná garance Autorský kolektiv

Expertní tým

© Projekt IDRIS II – metodika hodnocení ekologických rizik. Region specifický přístup a metodika hodnocení ve vztahu k přírodním katastrofám. TOCOEN REPORT No. 225/11/2002. TOCOEN, s.r.o., Brno. Listopad 2002, Brno, ČR K. Bláha I. Holoubek, L. Dušek, L. Bláha, P. Anděl, B. Maršálek, J. Hofman, J. Jarkovský, P. Čupr, M. Škarek, R. Šmíd, D. Klimeš, J. Kohoutek, I. Holoubková, I. Šnábl, P. Kukleta J. Matoušek, M. Gelnar, M. Machala, A. Kozubík, J. Hofmanová, K. Chroust Glen W. Sutter, II (US EPA), Margaret McDonnell (ANL US), Charles Menzie (Menzie - Curra & Associates), Chris Cowen a Joanna Jaworska (Procter and Gamble), Leendert van Bree (RIVM NL), A. Kočan (SR)

Vytvořil TOCOEN, s.r.o., ve spolupráci s výzkumným centrem RECETOX a Centrem biostatistiky a analýz Masarykovy univerzity v Brně

Základní cíle vycházejí ze zadání projektu

I. Metodický pokyn pro hodnocení ekologických rizik Metodika EcoRA - úplná a zkrácená verze II. Metodický manuál pro hodnocení ekologických rizik Prakticky využitelný manuál postupu při EcoRA Základní výukové materiály III. Informační zdroje podmiňující implementaci metodiky Legislativní rámec pro implementaci EcoRA Informační zdroje pro plošné a regionálně specifické hodnocení EcoRA Vytvořil TOCOEN, s.r.o., ve spolupráci s výzkumným centrem RECETOX a Centrem biostatistiky a analýz Masarykovy univerzity v Brně


IV. Specifické rozpracování metodiky EcoRA Regionálně specifický přístup Hodnocení ve vztahu k přírodním katastrofám Metodika screeningového hodnocení EcoRA Možnosti predikčního hodnocení EcoRA V. Uživatelsky orientované softwarové nástroje DATEST, v. 2.0 / Interaktivní databázový zdroj testů a bioindikačních postupů EcoRA Manager, v.1.0 / Intraktivně realizovaný manuál EcoRA Vytvořil TOCOEN, s.r.o., ve spolupráci s výzkumným centrem RECETOX a Centrem biostatistiky a analýz Masarykovy univerzity v Brně


Univerz ální Univerzální metodick é schema metodické EcoRA Projekt IDRIS II (VaV/340/1/00)

Jednotlivé komponenty metodických kroků Vytvořil TOCOEN, s.r.o., ve spolupráci s výzkumným centrem RECETOX a Centrem biostatistiky a analýz Masarykovy univerzity v Brně

Obecné metodické schéma EcoRA

ZADÁNÍ EcoRA

Identifikace nebezpečnosti

Hodnocení expozice

Identifikace účinku(-ů)

Charakterizace rizika

Interpretace Vytvořil TOCOEN, s.r.o., ve spolupráci s výzkumným centrem RECETOX a Centrem biostatistiky a analýz Masarykovy univerzity v Brně

Obecné metodické schéma EcoRA a jeho komponenty Jednotlivé informační zdroje Formulace problému

Adekvátní empirická data

Standardizované testy

Hodnocení expozice

Hodnocení účinků

Bioindikační postupy

Modelové postupy Charakterizace rizika

Syntéza informací Vytvořil TOCOEN, s.r.o., ve spolupráci s výzkumným centrem RECETOX a Centrem biostatistiky a analýz Masarykovy univerzity v Brně


Plná realizace univerzálního metodického schematu je nutnou podmínkou komplexního hodnocení EcoRA = nastání škodlivých účinků je podmíněno existující expozicí = riziko vzniká z reálné expozice a možnosti nastání účinků Jednotlivé komponenty metodického schematu nemusí být vždy podloženy přímým měřením = měření mohou nahradit expertní a modelové odhady = prediktivní hodnocení může být postaveno na modelových datech Vytvořil TOCOEN, s.r.o., ve spolupráci s výzkumným centrem RECETOX a Centrem biostatistiky a analýz Masarykovy univerzity v Brně

Obecné metodické schéma EcoRA

Koncepční model EcoRA Definice scénáře

ZADÁNÍ EcoRA

Komponenty systému

Fázování procesu

Identifikace nebezpečnosti

Hodnocení expozice

Identifikace účinku(-ů)

Charakterizace rizika

Stresor Sekundární vstup

Interpretace

Expozice Receptor

Hodnocení multisložkové expozice vede k dělení procesu do fází

Konkrét. situace Stresor

Primární vstup Účinek


Postup hodnocení EcoRA jako prakticky orientovaná riziková analýza

EcoRA Zadání problému Formulace problému

Analýza vzorků

Management rizika

• •

Návrh zájmového území Rešerše vstupních údajů

• • • • • • • •

Terénní šetření Vymezení zájmového území Základní popis přírodních poměrů Základní popis využití území Kategorizace zájmového území podle odhadu expozice Kategorizace zájmového území podle odhadu účinků Stanovení vzorkovacího plánu Odběr vzorků

•

Analýza vzorků vycházející ze zadání EcoRA a předpokládaného typu kontaminace

Riziko není zjištěno dostatečně nebo je jeho míra vysoká.

Potřeba detailnějšího šetření.

Riziko je zjištěno dostatečně a jeho míra je nízká. Opatření na snížení a optimalizaci rizika atd.


Metodický postup dalšího detailnějšího sledování.


Formulace probl ému problému Koncep ční model Koncepční EcoRA Projekt IDRIS II (VaV/340/1/00)


Základní komponenty pojmového modelu určující nebezpečnost daného stresoru (první fáze formulace problému)

1

2 Vytipování látek potenciálního zájmu Rekognoskace území, rešerše zdrojů

Určení rozsahu a časového profilu kontaminace

3 Vymezení priorit s nejvyšší nebezpečností

Situační plán zájmového území

Ekologický audit, vytipování zdrojů

Předběžné vymezení expozičních cest

Vytipování látek, informace o nich

Primární vstup stresoru a další šíření

Vytipování významných zdrojů Určení faktorů zkreslení, validita dat

Dle okolností lze provést: Investigativní průzkum lokalit Monitoring aktivity zdrojů Screeningové hodnocení EcoRA


Vysoce nebezpečné látky s velkým potenciálem expozice Primární cesty expozice a nejvíce ohrožené jednotky Pozaďový stav zájmového území

Základní pravidla pro třídění údajů při konstrukci koncepčních modelů EcoRA

Validace prostorových jednotek v zájmovém území

Účelové a hodnotové kategorie

III.

I.

IV.

II.

Určení prioritních stresorů Míra existující zátěže

Narůstající priorita jednotky pro hodnocení EcoRA Narůstající hodnotový, ekologický nebo hospodářský význam jednotky

Rostoucí pravděpodobnost významného poškození

Hodnocení cest expozice Hodnocení pravděpodobného účinku

IV.

Požadovaný stav Akumulace nebo transport stresoru Velmi citlivé nebo významné prvky ekosystémů Vysoce riziková situace, receptorové jednotky

B

C

D

Rizikové kategorie (se vzrůstající rizikovostí)

Rostoucí míra kontaminace

I. II. III.

A

A: B-C: D:

Pozaďové lokality, mimo vliv expozice Zvýšené riziko kumulace stresoru, transport stresoru, přechodové oblasti Oblast s pravděpodobným zásadním biologickým účinkem


Popis zájmového území – parametrický standard lokality

Lokalita Geografické vymezení, rozsah území

Využití území Hydrologické a klimatologické charakteristiky

Hydrogeologické a geochemické vlastnosti Geobotanické charakteristiky, krajina, ochrana přírody

• • • • •

kartografické souřadnice, politické jednotky, charakteristické hranice (řeka či její určitá část, pohoří apod.), významné prvky a objekty, zanesení do mapy

současné a minulé využití okolní využití daného místa – blízkost území s vysokou environmentální cenou

topografie a drenážování důležité klimatické a hydrologické charakteristiky

typy hydrogeologického prostředí chemismus podzemních vod biologická / chemická spotřeba kyslíku stupeň a typ využití podzemních vod stanovení zdrojů pitné vody

typy habitatů přírodní i antropogenní habitaty habitaty významné z hlediska ochrany přírody

seznam taxonů typ společenstev, definice přenosu energie a hmoty (potravní řetězce), změna oproti dřívějšímu stavu

výskyt citlivých biotopů a organismů, např. mokřady a bažiny chráněné a ohrožené druhy, jinak důležité druhy dominantní druhy

pozorované ekologické účinky prostorová distribuce charakteristických rysů zjištěný rozsah stávající kontaminace lokalit

Zoologický průzkum Biotopy a významné receptory Investigativní a screeningový průzkum


Formulace problému pro EcoRA – vzorkovací a monitorovací plány při iniciální rekognoskaci terénu

A. Stratifikace zájmového území na prostorové jednotky

B. Vypracovat plán průzkumu a odběrů respektující prostorové jednotky a jejich stav dle následujícího klíče

Hodnotitelnost účinků

Hlavní zdroj k1b

k4

k1

k2

k2

k1 – k2 – k3

Screening na pozaďový stav systému (expozice)

k1a – k1b

Bioindikace/screening na pozaďový stav lokality

k4

Oblast maximálního očekávaného účinku („hot spot“)

k3

k1a Stupeň kontaminace

Další jednotkové zdroje

Přechodové vrstvy rozhraní

Ideální stav pro screening je, pokud v rámci zájmového území je možná komparace následujících ploch:


• k1a-k1b • k1-k3 • k1b-k4


Design hodnocen hodnoceníí EcoRA

Projekt IDRIS II (VaV/340/1/00)

Hodnocen činků a Hodnoceníí ú účinků expozice


Další významná kritéria určující vlastní design hodnocení v rámci scénáře EcoRA Retrospektivní

EcoRA – design 1. Čas

Prospektivní Havárie

2. Biologický rozsah Single - species Multi - species

3. Komplexnost hodnocení Prescreening Screening Konečný test

3. Návaznost na scénáře EcoRA

Biologický systém Expozice Proces hodnocení


Hierarchický detailní přehled biologických receptorů Testy toxicity

Vstup stresoru do ekosystému •

Biodegradace

•

Transformace

Vstup do živého organismu Biotransformace • Indukce enzymů (GST, MFO, hydrolázy, enzymy reparace DNA

Molekulární místo toxického působení

• • •

Fosfolipidy buněč. membrán Buněčné receptory Biochemická integrita

• • •

Stresové proteiny (Hsp, metalothioneiny) • Inhibice a změny enzymových aktivit • Změny v signálech v/mezi buňkami

Detoxikace

• •

Detoxikace Vyloučení/ uložení

Membránové receptory Klíčové enzymy Iontová, pH a redoxní rovnováha

Biochemické parametry působení • • •

•

Indikátory narušení metabolismu (zásoby ATP …) Narušení iontové, pH, redoxní rovnováhy

• • •

Reparace Detoxikace Vyloučení/ uložení

• • •

Reparace Detoxikace Vyloučení/ uložení

Organismus (fyziologie a chování) Působení na úrovni organismu • • • •

Poškození chromozómů, buněčné léze a nekrózy • Růst a možnosti pro růst („scope for growth“) • Reprodukční (ne)úspěšnost, imunosuprese/toxicita • Mortalita

Metabolismus (respirace, fotosyntéza) Indukce nádorů, teratogenita, endokrinní disrupce Změny chování a příjmu potravy, adaptace


Hierarchický detailní přehled biologických receptorů Bioindikace Populace

• • • • •

Působení na úrovni populací Populační hustota a demografie Produktivita, rozmnožovací úspěšnost Změny v genetice populací Změny kompetice

• •

Reparace Migrace/introdukce

• • • •

Působení na úrovni společenstev Struktura a diverzita, stabilita Přenos energií a hmoty Stadium sukcese

• •

Resistence/resilience Migrace/introdukce

Společenstva

Ekosystém


Primární kategorizace scénáře EcoRA

Základní prvky systému vedoucí k projevu rizika

Možnost sekundárních účinků stresoru ovlivňuje proces EcoRA

Konkrétní situace

Účinek

Receptor

Stresor

Primární vstup stresoru

Stresor může vstupovat (primárně i sekundárně) na nejrůznějších úrovních prostředí

Sekundární vstupy stresoru

Půda

Půda

Sediment

Sediment

Voda

Voda

Vzduch

Vzduch

Biota

Biota


Typy účinků hodnocených ve standardních testech (obecné schéma)

Akutní

Lokální Subchronický

ÚČINEK Chronický

Systémový

Pozdní

Podle časového schématu


Podle komplexnosti

Typy účinků hodnocených ve standardních testech (detailní schéma)

ÚČINEK Testy toxicity • • •

Individuum Nespecifická toxicita Subletální účinek

Růst/inhibice

Letální účinek

Vitalita/mortalita

Specifická toxicita

• • •

Nepolární narkóza Polární narkóza Blokování respiračního řetězce (respiratory blocator) Inhibitor AchE Membránové iritanty Poškození CNS

• • • • • •

Mutagenita Karcinogenita Endokrinní toxicita Neurotoxicita Teratogenita Reprodukční toxicita


Typy účinků hodnocených ve standardních testech (detailní schéma)

ÚČINEK

Populace

Společenstvo

Parametry populace

Strukturní a funkční diverzita

• • •

Reprodukce Věková struktura Populační dynamika

• • • •

Indikátorové druhy Počet druhů Struktura abundancí druhů Funkční skupiny ve společenstvu Dynamika společenstva Sukcese

• •

Ekosystém

Homeostáze a homeorhéza

• •

Produkční schopnosti Stabilita ekosystému • Resilience • Inertia

Bioindikace


Expoziční cesty

A. Expoziční cesta od vstupu kontaminantu do prostředí až po expozici receptoru

Vstup kontaminantu do prostředí

Transport prostředím

Kontakt s receptorem (bod expozice)

Expoziční cesta v bodě expozice

Expozice receptoru

B. Expoziční cesta v bodě expozice v různých prostředích Povrchová voda Přímý kontakt Příjem kořeny Ingesce

Kontaminant

Podzemní voda Příjem kořeny Ingesce Sedimenty Přímý kontakt Příjem kořeny Ingesce

Půdy Dermální kontakt Foliární depozice Příjem kořeny Ingesce

Potravní řetězec Ingesce

Vzduch Inhalace par Inhalace prachu Foliární příjem par Foliární depozice prachu


Hodnocení expozice (obecné schéma)

Hodnocení expozice • • Vzorkování a chemická analýza abiotických vzorků

• •

Vzorkování a analýza obsahu kontaminantů na sledovaných lokalitách Nezbytná je opatrnost při interpretaci dat pod detekčním limitem a využití starších dat, Důležité je korektní provedení analýz, Postihnutí časových a prostorových vlivů na distribuci kontaminantu v různých prostředích

Chemická analýza bioty a biomarkery

• • •

Posouzení interní kontaminace Expozice na různých místech trofického řetězce Využití biomarkerů limituje jejich nízká specifičnost a nelinearita vztahu ke kontaminantu

Modely osudu a transportu látek v prostředí

• • •

Užitečné při posouzení čerstvých kontaminací Jedno nebo vícesložkové Je třeba mít na paměti, že obecně jsou zaměřeny na podzemní vody a další cesty expozice člověka

•

Umožňují odhadnout aktuální příjem naměřeného kontaminantu různými organismy Empirické (mechanismy příjmu) Mechanistické (toxokinetické modely)

Expoziční modely

• •


Modelování expozice volně žijících organismů

3. Novější modely - další parametry (např. prostorová distribuce a chování organismů)

1. Potravní řetězce a pyramidy

2. Abiotická expozice (viz. B4.4) Dermální kontakt Inhalace plynu nebo částic Ingesce Osmotický příjem atd.

Expoziční algoritmus Model expozice


Web EcoRA

http://www.recetox.muni.cz/projekty/ecora


Web EcoRA - struktura

Úvod Projekt IDRIS Metodika hodnocení ekol. rizik Softwarové nástroje hodnocení Praktická realizace EcoRA Diskusní klub EcoRA http://www.cba.muni.cz/phorum/list.php?f=16

Odkazy na Internetu Spolupracující centra


00 - Region specifický přístup v analýze ekologických rizik. Metodika hodnocení ve vztahu k přírodním katastrofám

Recommend Documents