Ekotoxikologie Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta
Katedra analytické chemie RNDr. R. Čabala, Dr. ZS 2006 - 2013
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Vědecké podklady a požadavky
Hospodářské prostředí
Konflikty zájmů Otázky správné míry ve vztazích mezi vědou, průmyslem a společností: • Kolik bezpečnosti a ochrany životního prostředí je zapotřebí? • Jaké jsou cíle zákonných norem a jaká je jejich společenská přijatelnost? • Jakou roli hrají věrohodnost a spolehlivost pro komunikaci?
Současný životní standard - zčásti založen na vysoké spotřebě chemických produktů Trh EU - registrováno asi 100 000 chemikálií (EINECS + ELINCS) 10 000 látek vyráběno v množství nad 10 t/r 20 000 látek vyráběno v množství od 1 do 10 t/r chemikálie tvořící 99% objemu trhu nepodléhají žádným kritériím (eko)toxikologického hodnocení ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
2
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Bezpečnost a ochrana životního prostředí jako spojnice mezi přírodními vědami, technikou a humanitními vědami Chemie Fyzika Biologie
Reakční technika
Zpracovatelská technika Automatizace
B&OŽP (Bezpečnost a Ochrana Životního Prostředí)
- Bilancování - Hodnocení rizik - Integrovaný vývoj
Toxikologie Vědy o životním prostředí
Ekonomie
Sociální a duchovní vědy
ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
3
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Dvojsečnost technického pokroku Energie Surovina Zužitkování
Výroba
B&OŽP
Odpad
Použití
Produkt
Aplikace
Účinky Funkce
Životní cyklus chemického produku (Life cycle, LC) ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
4
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Dilema Technický a společenský pokrok • zabezpečují materiální blahobyt a bezpečnost • ohrožují blahobyt budoucích generací novými technickými a ekologickými riziky Novodobá rizika se odlišují v: • prostorovém • časovém • psychologickém • sociálním pohledu od rizik spojených s historicky starším způsobem lidského života: - jsou globální, zasahují celou biosféru - ohrožují současné i budoucí generace do neodhadnutelné budoucnosti - jejich složitost (komplexita) ztěžuje jejich odhalení a lokalizaci jejich zdroje - jsou často nepostřehnutelná - překračují sociální hranice, jelikož se nelze efektivně bránit před všemi riziky ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
5
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Vývoj, zavádění a používání chemikálií jejich (eko)toxikologické testování je daleko pozadu o tisících registrovaných látek nemáme žádné (eko)toxikologické informace existuje reálné nebezpečí (riziko) jejich nežádoucích negativních účinků na člověka a životní prostředí Nutnost provádění systematického (eko)toxikologického hodnocení všech látek používaných člověkem v rámci principu udržitelného vývoje a prevence Ekotoxikologické hodnocení = ekotoxikologické hodnocení rizika možných škod na zdraví člověka a životního prostředí
Úkol ekotoxikologického hodnocení rizika odhad rizika potenciálního nebezpečí, že látka poškodí ŽP, ještě před jejím uvedením na trh Odhad a hodnocení rizika - relativně nové odvětví ekotoxikologie ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
6
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Bílá kniha EU o chemické politice (13.3.2001) návrh EU komise budoucí chemické politiky založené na principech udržitelného vývoje a prevence zajišťující vysoký stupeň bezpečnosti pro člověka a ŽP politická rozhodnutí musí být činěna na základě prevence, aby bylo zabráněno možným škodám, a to i pokud nejsou známy údaje o druhu a rozsahu možných škod cíle postupně stáhnout z trhu a nahradit ty nejnebezpečnější látky rakovinotvorné, akumulující se a reprodukčně toxické sběr spolehlivých údajů o látkách jejichž účinky na zdraví člověka a ŽP nejsou známy přenos zodpovědnosti za zkoušky a testy látek ze státu na průmysl nová efektivní strategie testování látek - jak nové, tak i staré látky REACH (Registration, Evaluation and Authorization of Chemicals)
ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
7
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik
Pojem riziko (R, risk)
Chápání rizika v běžné řeči Nebezpečí, hazardní hry, napětí, apod. – pozitivní a negativní atributy Technické chápání pojmu riziko pravděpodobnost možné nežádoucí budoucí události
Obecně:
R f1 W f 2 T
W … pravděpodobnost události T … rozsah škod
Riziko = pravděpodobnost se kterou se určitá škoda vyskytne Riziko pro ŽP = pravděpodobnost projevu škody v ekosystému exponovaného určitou koncentrací látky
Nebezpečí - latentní schopnost způsobit nežádoucí následky; popisuje hrozící škodu, která může nebo nemusí nastat ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
8
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik
Pojem riziko Odhad a hodnocení rizik jako prognóza je spojen se zbytkovými nejistotami, které se nedají odstranit stojí často v protikladu subjektivně-intuitivnímu vnímání obyvatelstva obsahuje silný společenský kontext Významnost škod (osobní, věcné, životního prostředí) je založeno na společenském hodnotovém systému, který může být v pluralistickém systému velmi rozdílný Cíl analýzy rizik produktu předvídatelně a systematicky bránit možnému vzniku škod na lidech a životním prostředí způsobených účinkem (celý životní cyklus) chemického produktu Definice společenských cílů ochrany předpoklad vědeckého hodnocení ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
9
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Cíl ekotoxikologického hodnocení rizik pro ŽP odhal škodlivých účinků na ekosystém při zahrnutí údajů o toxicitě a expozici
Hodnocení nebezpečnosti látek - rizika pro ŽP - složeno ze dvou základních procesů:
Odhad expozice (exposure assessment) jaké jsou koncentrace v ŽP ? hodnoty PEC (Predicted Environmental Concentration)
Analýza účinnosti (effect assessment) jaké jsou účinky ? hodnoty PNEC (Predicted No-Effect Concentration)
ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
10
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Hodnocení nebezpečnosti chemikálie Analýza účinnosti
Odhad expozice
množství způsob vstupu do ŽP časový průběh, četnost, prostorové rozprostření chování v ŽP rozšíření, odbourávání, přeměny chemická analytika
fyzikálně-chemické vlastnosti toxikologické vlastnosti vztah dávka-účinek ekotoxikologické vlastnosti akutní a chronická toxicita, bioakumulace, vlivy na populace a společenstva
Hodnocení nebezpečnosti Pravděpodobnost výskytu Analýza a hodnocení rizik ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
11
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Základní koncepty analýzy rizika
Schéma průběhu analýzy rizik
1. Výchozí stav a data
3. Analýza účinků
2. Expoziční analýza
4. Popis rizik 5. Hodnocení rizik
6. Rizikomanagement
7. Kontrola a sledování (monitoring) ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
12
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Odhad a hodnocení nebezpečnosti Nebezpečnost chemikálie = schopnost ohrožovat člověka a ŽP díky svým vlastnostem Cíl odhadu nebezpečnosti určení koncentrace látky (PNEC), při němž je poškození člověka a ŽP nepravděpodobné Hodnocení nebezpečnosti zatíženo několika principiálními nejistotami druhová rozdílnost v citlivosti rozdílnost akutních a chronických účinků přenos laboratorních výsledků na ekosystém extrapolační přístup nutnost minimalizace těchto nejistot princip "worst case" bezpečnostní/extrapolační faktory (BF) pro určení hodnot BF neexistuje obecná vědecká metoda - věc společenského konsensu ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
13
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik PNEC a BF BF = f (množství a kvalita ekotoxikologických údajů)
PNEC
účinnost (NOEC či LOEC) BF
Předpoklad
BF (OECD, EU) BF (ECETOX)
akutní LC50 pro 1 - 3 vodní či pozemní organizmy
1000
200
akutní LC50 pro ryby, členovce, řasy, popř. chronické NOEC pro jednu skupinu
100
200
chronické NOEC pro 2 skupiny
50
-
chronické NOEC pro ryby, členovce a řasy (3 skupiny)
10
5
Pravidlo: s rostoucím množstvím a kvalitou údajů o ekotoxicitě klesá pravděpodobnost toxicity pro netestované organizmy může tedy klesnout i BF Při nedostatku dat - doporučení OECD - použití metod QSAR pro jejich odhad ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
14
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationships) většina výpočtů/odhadů založena na korelaci s lipofilitou (log Kow) podceňuje toxicitu specificky působících látek nutnost zavedení dalších parametrů do QSAR rovnic pro specifické příspěvky Statistické modely odhadu efektivních koncentrací v ŽP princip: pravděpodobnostní rozdělení citlivostí jednotlivých druhů určení koncentrace látky při níž je určitý podíl (např. 95%) druhů v bezpečí před jejími účinky stále je přítomna zbytková nejistota použití BF
ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
15
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik
Registrace produku REACH – Registration, Evaluation and Authorisation of Chemicals Místo přihlášení k registraci – Ministerstvo ŽP
Součásti přihlášky: • List s bezpečnostními údaji (základ pro management rizik)
- bezpečnostní údaje: testy toxicity, chování v životním prostředí, fyzikálně-chemické vlastnosti - rizika a ochranná opatření (R&S-věty) - klasifikace a značení
• Analýza rizik produktu ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
16
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Kroky analýzy rizik produktu (1) 1. Výchozí stav a data • Formulace cílů analýzy rizik • Hodnocení dostupných informací - údaje o použití a likvidaci (vstupy do životního prostředí) - údaje o účincích (jedovatost, efekty vyvolané v ŽP, fyzikálně-chemické vlivy)
2. Expoziční analýza • výpočet expozice lidí a ekosystémů na základě emisí a distribuce v kompartmentech ŽP - emise – vstupy do ŽP (půda, voda, vzduch) - distribuce a přeměny - expozice (lidé, ŽP, věcné hodnoty)
ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
17
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik
Kroky analýzy rizik produktu (2)
3. Analýza účinků •
prozkoumání škodlivých efektů
•
zjištění vztahu mezi dávkou, četností a účinkem, resp. odhad křivky účinnosti
ZS 2006 -2013
I.
Vlivy na ŽP
II.
Humánní toxicita
III.
Fyzikálně-chemické efekty
Ekotoxikologie
18
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Kroky analýzy rizik produktu (3)
5. Popis rizik • Odhad ohrožení skupin obyvatelstva a oddílů ŽP způsobeného škodlivým vlivem produktu
• Propojení výsledků analýz účinků expozice
Koeficient rizika Q
PEC Q PNEC
PEC … Predicted Environmental Concentration – předpovězená hladina expozice PNEC … Predicted No Effect Concentration – předpovězená hladina neúčinnosti
Q • žádné absolutní měřítko rizika, protože nepopisuje žádné pravděpodobnosti výskytu negativních efektů
• rostoucí Q = pravděpodobnost výskytu efektu roste ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
19
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Kroky analýzy rizik produktu (4) 6. Hodnocení rizik • Zvážení rizika vzhledem ke stavu znalostí a dat, cílů ochrany, poměru nákladů a zisku, společenské přijatelnosti, apod. • Odpověď na otázku – Je dané riziko zajištěné a únosné? • Pokud ne – snaha o doplnění dat nebo o redukci rizika
7. Rizikomanagement • Souhrn organizačních, personálních a technických opatření ke snížení rizika • Minimalizace zbytkového rizika
8. Monitoring • včasné rozpoznání dalších změn lidského zdraví nebo ŽP • získávání praktických zkušeností pro periodické hodnocení stavu rizika
ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
20
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Rozdělení chemikálií do stupňů rozsahu testování podle produkovaného množství Stupeň
Produkce (t/r)
Celkové vyrobené množství (t)
Odhadované náklady (eur/látka)
Základní
od 1
50
10 000
I.
od 100
500
50 000
II.
od 1000
5000
150 000
Celkové náklady odhadnuté na otestování starých látek během asi 11 let jsou asi 2,1 miliardy eur
Q = PEC/PNEC < 1 • použití látky není spojeno s rizikem nežádoucích účinků Q = PEC/PNEC > 1 • provedení dalších testů a doplnění ekotoxikologických dat (snížení BF) • rozhodnutí o omezení či zákazu produkce a použití ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
21
Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik 5. ECOTOXICOLIGICAL STUDIES 5.1 Effects on organisms 5.1.1 Acute toxicity for fish 5.1.2 Acute toxicity for daphnia 5.1.3 Growth-inhibition test on algae 5.1.6 Bacterial inhibitor In those cases where biodegradation may be affected by the inhibitory effect of a substance on the bacteria, a test for bacterial inhibition should be carried out prior to undertaking the biodegradation. 5.2 Degradation - biotic - abiotic If the substance is not readily biodegradable then consideration should be given to the need to carry out the following tests: hydrolysis as a function of pH. 5.3 Adsorption / desorption screening tests
ZS 2006 -2013
Ekotoxikologie
23
