HODNOCENÍ ENVIRONMENTÁLNÍCH DOPADU SANACÍ POMOCÍ METODIKY POSUZOVÁNÍ ŽIVOTNÍHO CYKLU Helena Burešová, Vladimír Kočí, Hana Motejlová VŠCHT Praha, Ústav chemie ochrany prostředí, Technická 5, 166 28 Praha 6, e-mail: helen.bures@seznam.cz Abstrakt Metoda LCA (Life cycle assessment - hodnocení životního cyklu) by mohla sloužit jako vhodný nástroj při porovnávání jednotlivých alternativních scénářů sanací kontaminovaných lokalit z hlediska jejich dopadů na životní prostředí. Pomocí této metody lze zjistit celkové environmentální vlivy sanace a posoudit veškeré materiálové a energetické vstupy, procesy a následné výstupy emisí, odpadů a kontaminantů životního prostředí. Metody hodnocení sanací založené na LCA jsou společně s ekonomickými a technickými daty využitelné při rozhodování, jak lokalitu sanovat, nebo při zjišťování, jak vylepšit environmentální efektivitu použité technologie. Práce si klade za cíl zvážit možností, výhody a nevýhody hodnocení sanačních zásahů pomocí metody LCA Úvod Problematika sanací kontaminovaných lokalit nemá v české legislativě nástroj, pomocí kterého by bylo možné organizovat proces odstraňování znečištění. Řešení této problematiky je uskutečňováno pomocí metodických pokynů MŽP, zejména Metodického pokynu MŽP pro průzkum kontaminovaného území [1] a Metodického pokynu MŽP pro analýzu rizik [2], dle kterého jsou nyní stanovovány cílové parametry sanačních prací. V metodickém pokynu je uvedeno, že je vždy nutné stanovit cíle nápravných opatření a navrhnout reálné způsoby dosažení těchto cílů, tj. doporučit i vhodné technické či administrativní postupy a zohlednit finanční a časovou náročnost. Cílové parametry sanace by měly odpovídat požadovanému jakostnímu stavu sledovaného média v konkrétně definovaném místě a ve specifickém čase a musí být zdůvodněny mj. jejich reálnou dosažitelností. U kontaminovaných území, kde nelze navrhnout jednoznačné nápravné opatření, se navrhuji alternativní postupy. Navržené varianty musí být zhodnoceny ze všech relevantních hledisek, jako je účinnost, kontrolovatelnost, ekonomická a časová náročnost, rizika vyvolaná během sanace, sekundární vlivy na životní prostředí atd. Při konečném návrhu sanačních limitů je nutné kromě prostorové diverzifíkace uvažovat závažnost jednotlivých expozičních scénářů, časová hlediska a jednotlivé varianty alternativních sanačních postupů. [2] Před vydáním správního rozhodnutí, které rozhodne o konečném výběru nápravného opatření, by měla být v případě několika alternativních řešení zpracována tzv. studie proveditelnosti (dle metodického pokynu Zásady zpracování studie proveditelnosti opatření pro nápravu závadného stavu kontaminovaných lokalit [3]). Tento dokument si klade za cíl eliminovat rizika a nejistoty sanace ještě v předprojektové fázi. Měl by identifikovat a porovnat způsoby nápravného opatření, které přicházejí pro danou lokalitu v úvahu pro zajištění požadované úrovně redukce rizik z kontaminace horninového prostředí. Různé varianty nápravných opatření jsou hodnoceny každá samostatně podle mnoha kritérií, mezi nimiž se vyskytuje i kritérium C - celkový konečný efekt řešení z dlouhodobé perspektivy na lidské zdraví a složky životního prostředí na lokalitě a potenciálně dotčeném okolí [3]. Tato kategorie je ale velmi obtížně uchopitelná, protože pojem důsledky na zdraví a složky životního prostředí na lokalitě lze jen velice obtížně definovat. Hodnocení ovlivnění životního prostředí se odvíjí pouze od počátečního a konečného stavu lokality bez zohlednění průběhu sanačních prací, který může životní prostředí také ve velké míře ovlivnit. Není ustanoven jednotný nástroj, jak vlivy na životní prostředí jednotlivých alternativních scénářů sanačních prací porovnávat. Jako vhodné řešení by mohla sloužit metoda LCA (Life cycle assessment - hodnocení životního cyklu). LCA je analytický nástroj, který umožňuje přehled a kvantifikaci environmentální zátěže a s ní spojené dopady během celého životního cyklu produktu, výrobku nebo služby, tzv. od kolébky do hrobu" (viz obr.1).
Obr. 1 Fáze životního cyklu [4] Stejným způsobem mohou být hodnoceny i sanace kontaminovaných lokalit. LCA může sloužit společně s ekonomickými a technickými daty jako pomocný nástroj při výběru nejvhodnější sanační technologie z několika alternativních scénářů. [5] Další možné využití je identifikace fází konkrétního sanačního postupu, které nejvíce zatěžují životní prostředí za účelem optimalizace procesu. Obr. 2 Schéma porovnávání primárních a sekundárních dopadů při hodnocení sanací [6, 7] Každý sanační proces sám o sobě nějakým způsobem ovlivňuje životní prostředí, způsobuje tzv. sekundární dopady. Tyto dopady mohou být na lokální i globální úrovni (lokální dopad mají například emise z použitých strojů na lokalitě, globální dopady může mít vypouštění skleníkových plynů při výrobě elektrické energie potřebné na provoz potřebných zařízení). Operace prováděné na lokalitě mohou vést k přenosu kontaminace do jiných složek prostředí, a to hlavně kvůli využívání přírodních zdrojů, materiálů a energie. Primární dopady jsou ty, které způsobuje kontaminace na lokalitě sama o sobě, a které jsou většinou lokálního charakteru (např. ekotoxicita, humánní toxicita). [7] Při reálných sanačních pracích se často stává,
že předem stanovené konečné limity jsou sice splněny, ale na úkor faktu, že původně velké koncentrace škodlivých látek v relativně malém objemu jsou při sanaci zředěny do mnohem větších objemů všech složek životního prostředí. Do ovzduší se dostávají nejen emise z výroby elektrické energie a spalování nafty použitých při pracích, ale i samotné původní kontaminanty lokality, např. ve formě úniků látek do ovzduší z čištěného vzduchu při provádění ventingu. Podobné příklady lze nalézt i pro vodní (např. acidifikace a eutrofizace nepřímo způsobená výrobou energie z fosilních zdrojů, ale i vypouštění neúplně vyčištěné podzemní vody z lokality do recipientu) a půdní prostředí (chemikálie použité při oxidačněredukčních metodách nebo odvoz nejrůznějších odpadů z prací na skládky). Na obr. 2 je zobrazeno schéma porovnávání primárních a sekundárních dopadů při hodnocení sanačních projektů. Primární dopady vyjadřují samotnou kontaminaci dané lokality a její vlivy na ŽP. Sekundární dopady pokrývají negativní vlivy způsobené prováděním sanačních prací, jako jsou např. emise vzniklé dopravou, spotřebou energie nebo skládkováním, spotřeba surovin, vznik nebezpečných odpadů atd. Pokud je součet těchto dopadů a dopadů zbytkové kontaminace po ukončení sanace menší než dopady původní kontaminace, je zvolená sanační metoda z environmentálního hlediska přínosná. Většinou platí, že sanační postupy s nízkými dopady na životní prostředí (např. biologické in-situ technologie) jsou mnohem časově náročnější než rychlé postupy, které způsobují velké dopady na ŽP (např. chemická oxidace). [8] Metodika hodnocení sanací pomocí LCA Metodika LCA dle standardní procedury popsaná v normách ISO 14040 [9] a ISO 14044 [10] sestává ze čtyř základních částí (viz obr. 3): Obr. 3 Rámec posuzování životního cyklu [10] 1) Definice cílů a rozsahu (Goal and scope definition) V této fázi se definuje a popisuje hodnocený produkt, proces nebo aktivita. Je stanoven kontext, ve kterém je hodnocení prováděno, určeny hranice systému a environmentální efekty, které budou použity pro hodnocení. Hranice systému jsou tam, kde životní cyklus produktu začíná a kde končí. Kde je kolébka" a kde hrob" produktu? [11] Při určování hranic systému se určují procesy, které budou ještě součástí systému. Ideálně by měla být zahrnuta všechna stadia a všechny procesy od získávání primárních surovin včetně potřebných materiálů přes samotný průběh sanace až po konečné odstranění použitého vybavení. [12] Pro sestavení studie LCA sanačního procesu lze použít následující předpoklady: a) Funkce - Jakou funkci má produkt spotřebiteli zajistit? V případě sanace je funkcí vyčištění kontaminované lokality nebo snížení rizik plynoucích ze šíření kontaminace.
b) Funkční jednotka (Functional unit) - Pro potřeby studie je nutné vyjádřit funkci kvantitativně, jako tzv. funkční jednotku. Funkční jednotka je měřitelné množství funkce, kterou nám má produkt zajistit, například při posuzování nápojových obalů je jako funkční jednotka bráno určité množství nápoje, které je pro jednotlivé druhy obalů stále stejné a na které jsou jednotlivé druhy obalů vztažené (např.1,5 1 nápoje). V případě sanací může být určení funkční jednotky mírně problematické a u různých autorů se lze setkat s různými definicemi podle potřeb konkrétní studie. Funkční jednotka může být stanovena např. jako sanace určitého množství kontaminované zeminy na požadované limity [8]. c) Referenční tok (Reference flow) - Tento pojem lze vysvětlit jako množství produktu potřebného k naplnění funkce v rozsahu definovaném funkční jednotkou (např. při hodnocení obalů je pro 1,5 1nápoje referenční tok tři skleněné lahve nebo jedna plastová láhev). Definice referenčního toku u sanace může být také problematická, nejlépe jej lze ve většině případů vyjádřit jako množství kontaminované zeminy na lokalitě. 2) Inventarizační analýza (Inventory analvsis) - V rámci této fáze studie je v souladu se všemi požadavky z předchozí fáze sestaven model systému, který zahrnuje veškeré toky, a který je omezen zvolenými hranicemi. [11] Po sesbírání dat pro všechny zúčastněné procesy je vytvořeno schéma Mapující materiálové a energetické vstupy, produkty a následné výstupy emisí, odpadů a kontaminantů. Poté jsou vypočtena množství spotřeby surovin a emisí polutantů systému vztažené k funkční jednotce. Souhrnně se jedná se o informace, jaká množství jakých látek se dostávají během celého životního cyklu produktu do prostředí a jaká množství přírodních surovin byla spotřebována. Příklad schématu znázorňujícího toky a procesy sanačního čerpání je uveden na obr. 4. Obr. 4 Schéma znázorňující toky a procesy sanačního čerpání 3) Hodnocení dopadů (Life cycle impact assessment) - Vlivy na životní prostředí a lidské zdraví všech toků identifikovaných v inventarizační analýze jsou v této fázi zhodnoceny a poté vhodně interpretovány. Cílem fáze hodnocení dopadů je porovnat jednotlivé toky v systému a určit, který je z hlediska dopadů na
životní prostředí významnější. Výsledné environmentální dopady, jejichž součet získáme pomocí studie LCA, jsou zapříčiněny tokem látek, energií či jinými zásahy do prostředí, které vznikly při životním cyklu sledovaného produktu nebo služby, v našem případě sanace kontaminované v lokality. [9,11,12] Hodnocení dopadů se skládá z několika částí: a) Klasifikace přiřazení údajů z inventarizační analýzy k jednotlivým kategoriím dopadů. Katego dopadu lze definovat jako specifický problém v životním prostředí, jenž je způsobován lidskou činností. Každá emise látky do prostředí je dle svých účinků, které způsobuje, přiřazena konkrétní kategorii dopadu. Např. produkce NO způsobuje acidifikaci, eutrofizaci i tvorbu fotooxidantů, proto je tento parametr přiřazen těmto třem kategoriím dopadu. [9,11,12] b) Charakterizace Na základě přiřazení emisních toků jednotlivým kategoriím dopadu proveden při klasifikaci se ve fázi charakterizace provádí vyčíslení potenciálních dopadů na jednotlivé dopadové kategorie. V této fázi je schopnost látek podílet se na určité dopadové kategorii vyjádřena pomocí tzv. ekvivalentu indikátoru, tj. kolikrát více ve srovnání se zvolenou indikátorovou látkou se sledovaná látka na dopadové kategorii podílí. Emise uvedené v jednotkách objemu či hmotnosti jsou tedy převedeny na jednotlivé kategorie dopadu za použití určitých ekvivalentů indikátoru, které se nazývají charakterizační faktory. Jako příklad charakterizačního faktoru si uveďme vyjádření příspěvků skleníkových plynů ke globálnímu oteplování pomocí ekvivalentů CO 2, kdy je schopnost každé lát podílet se na rozvoji klimatických změn vyjádřena pomocí množství CO 2, které by způsobilo stejný dopad. Potenciál globálního oteplování CO, je roven 1 Výsledek indikátoru je číselné vyjádření dopadu hodnoceného procesu nebo produktu na zvolenou kategorii dopadu. Je to součet potenciálů dopadu všech emisí všech látek přispívajících ke konkrétní kategorii dopadu. [9,11,12] Jako případ charakterizačního modelu lze uvést metodiku CML (Centrum voor Milieuwetenschapp Leiden), která je založena na midpointových indikátorech kategorií dopadu, kdy je míra poškození každé kategorie dopadu vyjadřována v ekvivalentech referenční látky vyvolávající stejnou m' poškození (viz tab.1). c) Normalizace Tato fáze studie LCA je prováděna za účelem vzájemné porovnávatelnosti výsledků. Porovnávat jednotlivé číselné rozdíly mezi různými kategoriemi dopadů není možné, neboť čísla souvisí s jinými účinky a jsou v různých jednotkách. Při normalizaci se provede vyčíslení, jak moc je celkový lidský vliv na danou dopadovou kategorii zhoršen po zavedení posuzované technologie či produktu. Referenční hodnotou výsledku indikátoru mohou být například celkové dopady způsobené v daném roce v daném regionu lidskou společností vztažené na jednoho obyvatele oblasti. Například když jsou sečteny všechny emise vzniklé při životním cyklu určitého produktu (například při provádění určitého sanačního projektu), které způsobují acidifikaci, a poté jsou vyděleny veškerými emisemi acidifikačních látek v daném regionu za sledovanou dobu (např. za jeden rok a popř. ještě vztažené na jednoho obyvatele), je získáno bezrozměrné číslo, které vyjadřuje, jak velkým podílem přispívá sledovaný produkt k veškeré acidifikaci v regionu, a jak je tedy z hlediska kategorie dopadu acidifikace náš produkt významný. 4) Interpretace životního cyklu (Life cvcle interpretation) - V této části studie je provedeno setřídění dat z předchozích fází a jejich vhodná interpretace. Součástí interpretace je zhodnocení nejistot studie, analýza citlivosti (posouzení spolehlivosti výsledků a závěrů - do jaké míry pozměnění vstupních dat nebo předpokladů pozmění konečné výsledky). Společně s výsledky by měly být prezentovány předpoklady, zjednodušení a aproximace použité ve studii LCA. Na základě výsledků by mělo být možně vybrat produkt, proces nebo službu preferované z hlediska dopadů na životní prostředí Nebezpečí použití LCA při hodnocení sanací Při použití LCA musíme mít neustále na paměti, že jde pouze o analytický nástroj sloužící k výběru produktů a služeb, které v celém životním cyklu způsobují nejmenší dopady na životní prostředí. Použití výsledků z LCA analýzy bez znalostí specifik konkrétní lokality a mnoha dalších parametrů technických, ekonomických i sociálních je stejně nevhodné jako řízení sanační činnosti pouze ohledem na ekonomickou či politickou stránku věci, anebo čistě pouze podle výsledků chemických analýz hlavních kontaminantů před a po sanaci. Aplikace metody
Studie LCA jsou v našich podmínkách komplikovány také kvalitou monitoringu znečištění. Každá analýza může být přesná jen natolik, nakolik jsou přesná průzkumná data před a po provedení sanace. Tato vstupní data jsou často podhodnocována za účelem nižší nabízené ceny sanačních prací a teprve v jejich průběhu jsou čísla postupně zvyšována, aby byla následně zvýšena i cena. Pro kvalitní LCA studii je také nutné získávat data v požadovaném formátu. Zatímco v naší sanační praxi, legislativě a metodických pokynech se většinou pracuje s koncentracemi, pro studii LCA je třeba znát množství (hmotnosti nebo objemy) vstupujících a vystupujících látek. Závěr Metoda LCA by mohla sloužit jako vhodný nástroj při hodnocení environmentálních dopadů sanací a při výběru vhodné technologie z více alternativních scénářů. Lze pomocí ní identifikovat případy, kdy jsou problémy jako emise, odpady a znečištění pouze přenášeny z místa na místo". Metoda má samozřejmě jako každý analytický nástroj řadu omezení a je potřeba s ní zacházet obezřetně a získané výsledky interpretovat na základě širokých odborných znalostí. Poděkování Práce vznikla s finanční podporou Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy v rámci grantu MSM 6046137308. Použitá literatura [1] MŽP, 2005: Metodický pokyn pro průzkum kontaminovaného území. Věstník MŽP, č. 9, září 2005, [online: http://www.inzp.cz/c1257458002f0dc7/cz/metodiky_ekol ogicke_zateze/sfile/met%20pokyn%2 013.pdf] [2] MŽP, 2005: Metodický pokyn pro analýzu rizik kontaminovaného území. Věstník MŽP, č. 9, září 2005, [on- line: http://www.mzp.cz/c I 257458002F0DC7/cz/metodiky_ekologickezateze/SFILE/Met.pokyn.12.pdf] [3] MŽP, 2007: Zásady zpracování studie proveditelnosti opatření pro nápravu závadného stavu kontaminovaných lokalit. MŽP červen 2007 [4] EPA, 1993 U.S. Environmental Protection Agency. Office of Research and Development. 1993. Life Cycle Assessment: Inventory Guidelines and Principals. EPA/600/R-92/245 [5] SUÉR, P., NILSSON-PALEDAL, S., NORRMAN, J., 2004: LCA for Site Remedation: A literature Rewiew. Soil&Sediment Contamination 13, 415-425 [6] VOLKWEIN, S., HURTIG, H.W., KLOPFFER, W., 1999: Life cycle assessment of contaminated sites remediation. The International Journal of Life Cycle Assessment 5, 263-274 [7] TOFFOLETFO, L., DESCHĚNES, L., SAMSON, R., 2005: LCA of ex-situ bioremediation of dieselcontaminated soil. The International Journal of Life Cycle Assessment, 406-416 [8] CADOTTE, M., DESCHÉNES, L., SAMSON, R., 2007: Selection of a Remediation Scenario for a Dies< Contaminated Site Using LCA. The International Journal of Life Cycle Assessment.239-251. [9] ISO 14040 Environmental management-life cycle assessment-principles and framework. Internationí standard ISO 14040, 2006 [1011SO 14044 Environmental management-life cycle assessment-requirements and guidelines. Internatiom standard ISO 14044, 2006 [111I3AumANN, H., TILLMAN, A.-M., 2004: The Hitch Hiker's Guide to LCA. Studentlitteratur. Lund, Sweden. [121Kočí, V., 2009: Posuzování životního cyklu. Vodní zdroje Ekomonitor spol. s.r.o., Chrudim.