Ekotoxikologie. Univerzita Karlova v Praze. Katedra analytické chemie. Přírodovědecká fakulta. RNDr. R. Čabala, Dr. ZS

Transkript

1 Ekotoxikologie Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta Katedra analytické chemie RNDr. R. Čabala, Dr. ZS

2 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 chemikálií (EINECS + ELINCS) látek vyráběno v množství nad 10 t/r látek vyráběno v množství od 1 do 10 t/r chemikálie tvořící 99% objemu trhu nepodléhají žádným kritériím (eko)toxikologického hodnocení ZS Ekotoxikologie 2

3 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 Ekotoxikologie 3

4 Dvojsečnost technického pokroku Energie Surovina Zužitkování Výroba Odpad B&OŽP Produkt Použití Aplikace Účinky Funkce Životní cyklus chemického produku (Life cycle, LC) ZS Ekotoxikologie 4

5 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 Ekotoxikologie 5

6 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 Ekotoxikologie 6

7 Bílá kniha EU o chemické politice ( ) 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 Ekotoxikologie 7

8 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: W f T R f1 2 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 Ekotoxikologie 8

9 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 Ekotoxikologie 9

10 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 Ekotoxikologie 10

11 Hodnocení nebezpečnosti chemikálie množství Odhad expozice způsob vstupu do ŽP časový průběh, četnost, prostorové rozprostření chování v ŽP rozšíření, odbourávání, přeměny chemická analytika Analýza účinnosti 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 Ekotoxikologie 11

12 Schéma průběhu analýzy rizik Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Základní koncepty analýzy rizika 1. Výchozí stav a data 2. Expoziční analýza 3. Analýza účinků 4. Popis rizik 5. Hodnocení rizik 6. Rizikomanagement 7. Kontrola a sledování (monitoring) ZS Ekotoxikologie 12

13 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 Ekotoxikologie 13

14 PNEC a BF BF = f (množství a kvalita ekotoxikologických údajů) PNEC účinnost (NOEC či LOEC) BF Předpoklad BF (OECD, EU) BF (ECETOX) akutní LC 50 pro 1-3 vodní či pozemní organizmy akutní LC 50 pro ryby, členovce, řasy, popř. chronické NOEC pro jednu skupinu 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 Ekotoxikologie 14

15 QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationships) většina výpočtů/odhadů založena na korelaci s lipofilitou (log K ow ) 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 Ekotoxikologie 15

16 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 Ekotoxikologie 16

17 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 Ekotoxikologie 17

18 Kroky analýzy rizik produktu (2) 3. Analýza účinků prozkoumání škodlivých efektů zjištění vztahu mezi dávkou, četností a účinkem, resp. odhad křivky účinnosti I. Vlivy na ŽP II. III. Humánní toxicita Fyzikálně-chemické efekty ZS Ekotoxikologie 18

19 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 Predicted Environmental Concentration předpovězená hladina expozice PNEC Predicted No Effect Concentration předpovězená hladina neúčinnosti Q Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik Q žádné absolutní měřítko rizika, protože nepopisuje žádné pravděpodobnosti výskytu negativních efektů PEC PNEC rostoucí Q = pravděpodobnost výskytu efektu roste ZS Ekotoxikologie 19

20 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 Ekotoxikologie 20

21 Rozdělení chemikálií do stupňů rozsahu testování podle produkovaného množství Stupeň Produkce (t/r) Celkové vyrobené množství (t) Odhadované náklady (eur/látka) Základní od I. od II. od 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 Ekotoxikologie 21

22 Praktické aspekty ekotoxikologie - Odhad a hodnocení rizik 5. ECOTOXICOLIGICAL STUDIES 5.1 Effects on organisms Acute toxicity for fish Acute toxicity for daphnia Growth-inhibition test on algae 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 Ekotoxikologie 23