Ymp_kemia_08.04.2016_klo 13:15_ kertausta + Riskinarviointi PhD Petri V. Peltonen
Jatkoa ja kertausta ed. 01_04_2016 luennosta - Testit, joilla aineiden ja kemikaalien ympäristömyrkyllisyyttä testataan - Kalatesti (Fish) - Vesikirpputesti (Daphnia) - Levätesti (Algae) - Äyriäistesti (Crustacean) 2
Aineen ja kemikaalin myrkyllisyys vesieliöille Myrkyllisyyttä mittaaviksi muuttujiksi on valittu 3-4 lyhytaikaista, akuuttia vesieliöillä tehtävää testiä: Kalakoe, 4 vrk, mitataan tappavaa myrkyllisyyttä (kala on 2. asteen kuluttaja) Vesikirppukoe1-2 vrk, mitataan vesikirpun liikkumattomuutta (vesikirppu on 1. asteen kuluttaja) Viherleväbiomassakoe (Daphnia) 3 vrk, mitataan levän kasvun estymistä (Viherlevä on tuottaja) Äyriäistesti, jota on nykyisin alettu enemmän käyttämään, koska se kuvaa paremmin vesimiljöön sedimenttiolosuhteita kuin esim. vesikirpputesti veden pinnalla 3
Myrkyllisyyden arviointi ja ohjeellisia raja-arvoja Ref. Esa Nikunen, Riitta Leinonen Ympäristölle vaaralliset kemikaalit Riskinarviointi ja luokitus, v. 2002, Kemianteollisuuus Ry, 142 sivua, ISBN-952-9597-52-5 Hyvin myrkyllistä Akuutti myrkyllisyystesti Myrkyllistä Haitallista Kertyvyys Ei nopeasti hajoava aine LC 50 (96 h) kala EC 50 (48 h) Daphnia 1 mg/l 1 mg/l 1 10 mg/l 1 10 mg/l 10 100 mg/l 10 100 mg/l K 1000 ellei BCF 100 OECD ohjeet Tai BOD/COD 0,5 IC 50 (72 h) levä 1 mg/l 1 10 mg/l 10 100 mg/l
Miten myrkyllisyystestien arvot merkitään Perustiedot testeittäin, jotka aineiden ja kemikaalien vaaraluokitus tarvitsee ovat seuraavat: Akuutti (välitön) myrkyllisyys kalalle LC 50 (96 h) - OECD:n testimenetelmäkuvaus 203. Kala: esim. seeprakala, rasvapäämutu tai kirjolohi Akuutti myrkyllisyys vesikirpulle (Daphnia) EC 50 (24/48 h), OECD testi 202 ja/tai - Vaikutus vesikirpun lisääntymiseen EC 50 (14/21 d) (Testi: OECD 202 ja 211) Akuutti myrkyllisyys levälle, levän kasvun estyminen EC 50 tai IC 50 (72 h) (OECD testi 201) 5
Lethal Concentration, Effective Concentration ja Inhibition Concentration LC 50 arvo (Lethal Concentration) on hengitysilmassa olevan vaarallisen aineen tappava pitoisuus, jolla puolet koe-eläimistä kuolee 4 h aikana. Yksikkönä on mg/m 3. Mainitaan myös, mitä koe-eläimiä on käytetty (vrt. ympäristöpuoli 96 h (kala, äyriäinen; mg/litra) EC 50 arvo (Effective Concentration 50 %) on pitoisuus, joka koeaikana aiheuttaa jonkin erikseen määritellyn myrkkyvaikutuksen koe-eliöille siten, että muuttujan arvo pienenee 50 % IC 50 -arvo (Inhibition Concentration) on pitoisuus, jossa koeeliöllä havaitaan jonkin seurattavan toiminnan estyminen, esim. levän kasvun estyminen siten, että muuttujan arvo pienenee (50 %) 6
Aineiden ja kemikaalien myrkyllisyyden poistuvat nisäkästestit, Ohjeellisia raja-arvoja Nikunen & Leinonen, 2002 (Huom: Nykyiset testien käyttökiellot ja luvanvaraisuus) 7
Lethal Dose LD 50 arvo (Lethal Dose) - Ilmaiseen sen annoksen, joka tappaa annoksen saaneesta koe-eläinjoukosta puolet - Arvo ilmoitetaan käyttämällä yksikköä mg/kg - Arvon yhteydessä ilmoitetaan, mitä koe-eläimiä on käytetty, ja mitä kautta altistus on tapahtunut. - Koe-eläiminä käytetään yleensä rottia, hiiriä ja kaniineja - Aineiden jako myrkyllisiin ja erittäin myrkyllisiin sekä haitallisiin aineisiin perustuu LD 50 arvoihin ja muihin kemikaalin ominaisuuksiin kuten syöpävaarallisuuteen 8
Vaaralliset kemikaalit, terveysriskiä aiheuttavat kemikaalit, myrkyllisen kemikaalin määritelmä Vaarallisilla kemikaaleilla tarkoitetaan palo- ja räjähdysvaarallisia tai hapettavia kemikaaleja taikka terveydelle tai ympäristölle vaarallisia kemikaaleja Terveysriskien oleellisin osa-alue on selvittää altistuminen kemikaalien tietyille ominaisuuksille tai vaikuttaville aineille (Ref. TTL Kemikaaliturvallisuuden tiedonlähteet) Terveydelle tai ympäristölle vaaralliset myrkylliset kemikaalit määritellään ominaisuuksiensa perusteella seuraavasti (perustuu kemikaaliasetukseen 675/1993): - Erittäin myrkylliset kemikaalit LD 50 suun kautta, rotta > 25 mg/kg - Myrkylliset kemikaalit LD 50 suun kautta, rotta > 25 mg/kg, mutta 200 mg/kg - Haitalliset kemikaalit LD 50 suun kautta, rotta > 200 mg/kg, mutta 2000 mg/kg 9
Erittäin tärkeää aineiden ja kemikaalien ns. ympäristöriskien arviointimenettely EU:ssa Tällä luennolla läpikäydään Analysointiketjua ja esimerkkejä siitä, miten pystytään määrittämään ympäristöriskiä osoittava PEC / PNEC suhdeluku 10
Ympäristöriskien arvioinnin ohjeet perustuvat EU:n TGD Technical Guidance Document -Raportteihin 11
TGD:n Raporttien eri osat: Osa I: Ihmisen terveyden riskinarviointi ja Osa II: Ympäristölllinen Riskinarviointi 12
Riskinarvioinnin perusta: Maaperästä suotautuva pilaantunut vesi voi toimia myrkyttymisen lähteenä esim. ketjussa kastemato toisen asteen myrkyttyminen, esim. lintu (vrt. EUSES Ohjelma) 13
Kaaviokuva toisen asteen myrkyttymisen arvioinnista. Myrkyttyminen johtuu esim. kalan syömästä kontaminoituneesta ravinnosta, Lähde: TGD Raportti, Osa II 14
Myrkyttyminen johtuu esim. kalan suun kautta syömästä kontaminoituneesta ravinnosta. Riskiä arvioidaan ns. PEC/PNEC suhdeluvun avulla, Lähde: TGD Raportti, Osa II 15
Vaarallisten kemikaalien altistumisreitit ihmisen elinympäristössä 16
Vaarallisten kemikaalien epäsuorat altistumisreitit ihmisen elinympäristössä 17
Riskinarviointi on monitahoinen prosessi Aineiden ja kemikaalien terveysriskien arviointi - Millä tavoin aine tai kemikaali mahdollisesti vaikuttaa ihmiseen ihmisen altistumisreittien kautta - Lisäksi tehdään aineiden ja kemikaalien ympäristöriskien arviointia aineilla vertailuperiaatteella määrittäen aineen arvioitua (ja/tai mitattua) pitoisuutta ympäristössä ja aineen vielä vaikutuksetonta eli haitatonta pitoisuutta ympäristössä 18
Aineiden ja kemikaalien ympäristöriskinarvioinnin luonnehdinta EU:ssa Ympäristöriskin luonnehdinta On aineille ja kemikaaleille tehtävää keskeistä arviointia, joka perustuu PEC / PNEC suhdeluvun arvon tarkasteluun PEC: Predicted Environmental Concentration, on aineen arvioitu pitoisuus ympäristössä PNEC: Predicted No-EffectConcentration, on aineen arvioitu haitaton pitoisuus ympäristössä 19
Ympäristöriskinarvioinnin suhdeluvun määrittäminen 20
Milloin suhdeluvun perusteella kemikaalista on riskiä? Nikunen & Leinonen, 2002 Riskin luonnehdinta; erityisesti, jos PEC/PNEC < 1 Sovelletaan johtopäätelmää: (ii) Lisätietoja tai tutkimuksia ei tarvita, ei myöskään riskinvähennystoimia jo toteutettujen toimien lisäksi Erityisesti taas, jos: PEC/PNEC > 1 Aineen arvioija päättää: (i) Tarvitaan lisätietoja tai -tutkimuksia (iii) Riskien vähentämiseen on tarve; jo toteutetut riskinvähennystoimet otetaan huomioon 21
Milloin suhdeluvun perusteella kemikaalista on riskiä? Nikunen & Leinonen, 2002 Ed. dian (Nikunen&Leinonen, 2002) perusteella: tärkeää on jatkoinformaatio, jota on saatava iii kohtaan pitkäaikais- ja biokeräytyvyystesteistä, eri trofiatason testeistä (vesikirppu, kala, levä), altistumisesta, kulkeutumisesta / leviämisestä ( fate ) ja ympäristöpitoisuuksista 22
Yleisen riskinarviointiprosessin parantaminen (takaisinsyöttöperiaate) 23
Pitkäaikaisen Riskin arviointi on monimutkaista 24
Pitkäaikaisen Riskin arviointi on monimutkaista 25
Riskinarviointi ulotetaan pilaavan aineen eri leviämistasoille; yleensä paikallinen ja/tai alueellinen 26
Esim. Arvioitaessa esim. jonkin paikallisen teollisuuden päästöjen ympäristöriskejä, voi arvioinnista ilman tietokoneohjelömaa tulla liian työlästä. Tähän kehitetty EUSES-nimistä ohjelmaa 27
Esim. tarkastellaan riskinarviointia pintavedessä tilanteessa, joka on otettu lähteestä: EU:n TGD dokumenteista, Osa II Environmental Risk Assessment, pistemäisenä päästölähteenä esimerkissä on jätevedenpuhdistamo STP Sewage Treatment Plant. Halutaan laskea PEC arvo pintavedessä? 28
Tarkastellaan esim. riskinarviointia pintavedessä: Pistemäisenä päästölähteenä esimerkissä on jätevedenpuhdistamo STP Sewage Treatment Plant 29
Tarkastellaan esim. riskinarviointia pintavedessä: Pistemäisenä päästölähteenä esimerkissä on jätevedenpuhdistamo STP Sewage Treatment Plant 30
Tarkastellaan esim. riskinarviointia pintavedessä: Pistemäisenä päästölähteenä esimerkissä on jätevedenpuhdistamo STP Sewage Treatment Plant 31
Tarkastellaan esim. riskinarviointia pintavedessä: Pistemäisenä päästölähteenä esimerkissä on jätevedenpuhdistamo STP Sewage Treatment Plant PEClocal water ; aineen paikallinen pitoisuus pintavedessä purkupisteen läheisyydessä PEClocal sed ; aineen paikallinen pitoisuus sedimentissä purkupisteen läheisyydessä PEClocal soil ; aineen paikallinen pitoisuus viljelymaassa, johon ko. aine päätyy jätevesilietettä lisättäessä ja/tai laskeutumana pistelähteestä kilometrin etäisyydellä PEClocal grw ; aineen paikallinen pitoisuus pohjavedessä PEClocal air ; aineen paikallinen pitoisuus ilmassa 100 m etäisyydellä purkupisteestä 32
EUSES-Tietokoneohjelma Riskin laskemiseksi EUSES häiriöpäästöjen ympäristöriskien arviointimalli ollut käytössä ainakin SYKE:ssa EUSES tietokoneohjelma tarkoittaa: The European Union System for the Evaluation of Substances, ja on kehitetty EU:n komission riskinarviointimetelmän (Technical Guidance Document, TGD) perusteella EUSES on kemikaalien kulkeutumista- ja altistusmista laskeva ja mallintava ohjelma Voidaan käyttää uusien- ja olemassa olevien aineiden sekä torjunta-aineiden riskinarviointiin EUSES mallintaa kemikaalien potentiaalista riskiä standardiympäristössä ja seuloo hyvin aineita ( Screening ohjelma) EUSES laskee päästökemikaalin pitoisuusjakauman eli PEC arvot eri ympäristön osissa EUSES laskee eri ympäristöosien eliöiden altistusmäärät EUSES arvioi toksisuustestien tulosten ja varmuuskertoimien perusteella kemikaalinpnec arvot sekä laskee riskin suuruutta kuvaavan PEC/PNEC suhdeluvun. Jos suhdeluku on <1, ei aineesta ole riskiä, mutta jos se on yli 1, riskiä voi esiintyä 33
EUSES -laskentaperiaatteista EUSES -tietokonepohjainen ohjelma laskee eri ympäristöosille siis suhdeluvun RCR = PEC/PNEC (Risk Characterisation Ratio), joka kuvaa riskin suuruutta EUSES soveltuu vain toksisten aineiden arviointiin, koska perustuu toksisuustesteihin EUSES ei arvioi rehevöittävien tai happamoittavien päästöjen vaikutuksia Jos päästö tapahtuu puhdistamon kautta (STP Sewage Treatment Plant), arvio EUSES sen, mikä osuus päästöistä haihtuu prosessissa, adsorboituu jätevesilietteeseen ja, mikä pitoisuus menee puhdistamon läpi jälkeiseen vesistöön Jos häiriöpäästö ohittaa jätevedenpuhdistamon, voi PEC arvot laskea hyvinkin vain manuaalisesti, muuten vaikeimmissa tapauksissa EUSES on käyttökelpoinen Alueelliseen tarkasteluun EUSES käy myös ja huomioitakoon, että pienehkönkin päästön alueellinen vaikutus voi olla merkittävä, jos aine hajoaa hyvin hitaasti, on biologisesti kertyvä ja myrkyllinen 34
Esim. Kolmen kemikaalin A,B,C ympäristöriskien keskinäiseen vertailuun perustuva arviointi 35
Esimerkin lähtötilanne on kuvan 9 kaltainen Ref. TGD 36
Esim. kemikaalit A, B ja C. EUSES-mallilla etenkin verrataan kemikaalien suhteellisia riskejä keskenään Londesborough, 2005 37
Fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien vertaaminen 38
Ekotoksisuustestien vertaaminen Londesborough, 2005 39
Laskenta EUSES-mallilla ja PEC-arvot Londesborough, 2005 40
Euses Data Programme calculates PEC/PNEC Ratio ( Ref: Finnish Environment Institute) 41
42
43
44
EUSES: Esimerkin riskiä kuvaavat suhdeluvut (RCR) (vrt. PEC/PNEC suhde Londesborough, 2005 45
Esimerkin riskinarvioinnin asiantuntijaraportointi Londesborough, 2005 46