MATCORSS
HUSRB/1002/214/188
Novi pristup proceni ri
Novi
Novi pristup
rizzika pri pri korišć
pri kori
korišćenj
enju
u
površšinkih voda za povr
a vodosnabdevanje
vodosnabdevanje
Dr Jasmina Agbaba
Dr Jasmina
Prirodno‐matematički fakultet u Novom Sadu
Departman za hemiju, biohemiju i zaštitu životne sredine
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
1
POVRŠINSKE VODE - RESURSI VODE ZA PIĆE
• Tradicionalno
Tradicionalno, upravljanje vodama je primarno
fokusirano na kvalitet voda.
• Resursi vode za piće pod uticajem su različitih
antropogenih polutanata.
– mnogi
g ((organski
g
i neorganski
g
kontaminanti
koji se emituju u vodenu fazu), imaju
tendenciju raspodele iz rastvorene faze ka
fino usitnjenim
j
organski
g
bogatim
g
česticama istaloženog i suspendovanog
sedimenta.
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
2
Akumulacija
zagađenja
Procena ranjivosti odn.,
odn osetljivosti
vodnog resursa na prisustvo
zagađenja značajno je za:
procenu rizika po dati ekosistem,
Osetljivost na
prisustvo zagađenja
procenu rizika po zdravlje ljudi
usled izloženosti preko vode za
piće.
6 Procena rizika ppodrazumeva kvalitativnu i kvantitativnu pprocenu
verovatnoće i opasnosti po ljudsko zdravlje, sigurnost i funkcionisanje
ekosistema.
ekosistema
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
3
Izvorište
I
išt
Izlivi gradskih
otpadnih voda
Septičke jame
Životinje
Pojedinačna
domaćinstva
Akumulacija
Ak
l ij
Cvetanje algi
Sediment
Tretman
T t
Efektivnost
tretmana
Promene u
procesu
tretmana
Mreža
M ž
Slavina
potrošača
Otvorenii
Ot
Rezervoari
Pojava biofilma
Izloženost
I l ž
t
Tzv. “kroskontaminacija”
Rizik
Ri ik
Potrošnja
Upotreba
vode
Razvoj
infekcije
Kontaminacija
u toku
održavanja
Uzvodni uređaji
za tretman
otpadnih voda
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
4
PROCENA
EKOLOŠKOG
RIZIKA
PROCENA
RIZIKA
PO LJUDSKO
ZDRAVLJE
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
5
Procena resursa vode za piće
j di t
jedinstvena
je
j za svaki
ki llokalitet
k lit t
M đ ti svaka
Međutim,
k odd njih
jih obuhvata
b h t sledeća
l d ć 4 elementa:
l
t
a) definisanje područja vodozahvata, zone izvorišta
b) id
identifikaciju
tifik ij oblasti
bl ti zemljišta
ljišt koja
k j utiče
tič na kvalitet
k lit t vode
d koja
k j se koristi
k i ti
za vodosnabdevanje
c) identifikaciju specifičnih potencijalnih i aktuelnih izvora kontaminacije
vode
d) koje su potencijalne pretnje po sistem za vodosnabdevanje (regulisani i
neregulisani kontaminanti) - procena osetljivosti/ranjivosti sistema za
vodosnabdevanje na kontaminaciju (prioritizacija) i preporuke za
njegovu zaštitu.
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
6
Primer veze sistema voda/sediment i vodosnabdevanja
j
Bunar
Bioakumulacija i
biodegradacija u
vodenom toku
napajanje
Reka
Mešanje
Obalna filtracija
Mešanje
Mešanje
Filtracija
Biodegradacija
Adsorpcija
Hemijska precipitacija
Redoks reakcije
Rečno korito
Tok podzemne vode
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
7
Primer analize osetljivosti površinske vode kao resursa
vode
d za piće
ić
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
8
• Površinske vode generalno imaju kratkotrajni hemijski
“potpis”
p p kojij indikuje
j trenutne uslove, dok sediment može
zadržati i integrisati hemijski “potpis” decenija, pa i vekova.
• Mnoge
g toksične i bioakumulativne hemijske
j
supstance
p
koje
j se u vodi mogu
g
naći samo u tragovima, u sedimentima mogu biti akumulirane u značajnim
koncentracijama - metali, policiklični aromatični ugljovodonici, polihlorovani
bifenili,, hlorofenoli,, organohlorni
g
ppesticidi i niz drugih.
g
• Svakodnevno dospevanje zagađenja
u vodotoke putem ispuštanja
otpadnih tokova (industrijskih i
komunalnih), ocednih voda iz urbane
sredine i poljoprivrednih površina,
površina
kao i atmosferskom depozicijom
zagađenja iz udaljenih izvora –
neophonost
h
t zaštite
štit zone izvorišta.
i
išt
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
9
Sedimenti predstavljaju svojevrsne rezervoare zagađujućih
materija i istovremeno mogu poslužiti kao potencijalni izvori
zagađenja u vodenoj sredini usled promene uslova u
recipijentu (npr., tokom anoksičnog perioda, posle jakih oluja i
sl ) i konsekventno biti izvor ekološkog uticaja.
sl.),
uticaja
Zagađeni
g
sediment u vodenim ekosistemima p
potencijalni
j
je hazard kako za vodene, tako i druge organizme
uključujući i čoveka.
Neophodan je holistički pristup upravljanju sedimentom
radi zaštite
1) sedimenta kao prirodnom elementa vodenih tokova i
2) provere/obezbeđenja ispunjenosti zahteva korišćenja
i/ili zaštite vodenih tokova
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
10
Složenost p
procene p
potencijalnog
j
g rizika usled p
prisutnog
g
zagađenja u sedimentu:
• veliki broj potencijalnih krajnjih tačaka, kao rezultat
zastupljenosti više vrsta i više nivoa biološke
organizacije,
• više potencijalnih puteva ekspozicije i
• toksikoloških načina delovanja i
• indirektnih efekata (npr., gubitak staništa).
Pri analizi kvaliteta sedimenta i proceni potencijalnog rizika najčešće se
primenjuje tzv. retrospektivna procena ekološkog rizika, jer je u većini
slučajeva
l č j
sediment
di
t već zagađen
đ (usled
( l d ispuštanja
i št j otpadnih
t d ih tokova,
t k
odlaganja
dl
j
otpada i dr.).
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
11
Osnovne strukturne
komponente
retrospektivne
procene ekološkog
rizika
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
12
FORMULISANJE PROBLEMA
Evaluacija
ciljeva
ilj
Utvrđivanje
motiva za
sprovođ j
đenje
procene
rizika
Koje odluke
treba da
b d
budu
donete
Koje su
informacije
neophod za
dne
donošenje
tih odluka
Na koji
način će se
i f
informacije
ij
obezbediti
•
odabir krajnjih
j j tačaka koje
j će se ppratiti u toku
procene,
•
priprema konceptualnog modela procene i
•
razvoj plana analiza.
analiza
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
13
Utvrđivanje motiva sprovođenja procene rizika
Z št vršimo ovu
Zašto
ši
procenu? ?
1. procena
p
uzrokovana izvorom - adresirana jje na ispuštanja
p
j
zagađenja koje su se odigrala u prošlosti i imaju nepoznate posledice
2. procena uzrokovana efektima - adresirana je na očigledne ekološke
efekte za koje nisu poznati obim i uzroci.
efekte,
uzroci
3. procena uzrokovana ekspozicijom - usmerena je na opaženu
p
j ((izloženost),
), za koju
j se ne ppoznaju
j uzroci i pposledice.
ekspoziciju
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
14
Definisanje okruženja
U kom kontekstu se vrši procena?
•
definisanje okruženja koje je predmet procene,
•
krajnjih tačaka procene,
•
načina merenja ekspozicije i efekata i
•
konceptualnog modela.
Konceptualno
međusobno povezani
koraci
U skladu sa efektom
koji se ispoljava,
simultano sprovođenje.
• Složena faza procene rizika zbog:
– velikog broja mogućih krajnjih tačaka i načina izlaganja,
– različitih karakteristika prisutnog hemijskog zagađenja i
– različitih karakteristika sedimenta kao okruženja u kojem dolazi do
ekspozicije.
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
15
Za sprovođenje
p
j ove faze neophodno
p
jje:
• poznavanje fizičko-hemijskih karakteristika zagađenja
– npr.
npr rastvorljivost u vodi,
vodi koeficijent raspodele oktanol-voda...
oktanol voda
• puteva dospevanja zagađenja, transporta i sudbine u sistemu
voda/sediment,,
• modela izlaganja organizama,
j
g odgovora
g
na
• njihovog
ekspoziciju,
• moguće interakcije između
organizama.
organizama
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
16
Procena kvaliteta sedimenta zahteva informacije koje adekvatno
predstavljaju
d t lj j trenutno
t
t stanje
t j životne
ži t sredine
di na određenom
d đ
l k lit t
lokalitetu
j
ppitanje
j u vezi njihove
j
pprimenljivosti
j
u pproceni
• Starost ppodataka jje ključno
rizika:
– prirodni degradativni procesi u sedimentu - smanjenje koncentracije
pojedinih organskih zagađujućih materija tokom vremena
– određeni događaji (kao npr. oluje) - mogu rezultovati transportom
sedimenata između lokaliteta.
– industrijski razvoj i/ili određene regulatorne aktivnosti - promena izvora i
sastava zagađujućih materija ispuštenih u životnu sredinu tokom nekog
vremena.
• Procena kvaliteta sedimenta na osnovu novijih podataka - procena
prihvatljivosti podataka starijih od 10 godina.
godina
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
17
Odabir krajnjih tačaka
Z št
Za
šta se procenjuje
j j rizik?
i ik?
• Najteži
j deo definisanja
j opasnosti
p
i kritičan korak u razvoju
j ekološkogg rizika.
• Krajnje tačke procene - formalni opis specifičnih ekoloških komponenti koje
su u opasnosti, a smatraju se dostojnim zaštite.
• Odabrane krajnje tačke treba da su:
– nedvosmisleno definisane,
– od društvenog značaja,
– biološki relevantne i
– osetljive na opasne agense, ali i
– da omogućavaju
g
j kvantitativna određivanja
j ip
predviđanja.
j
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
18
Definisanje konceptualnog modela
Št mislimo
Šta
i li da
d se dešava?
d š ?
• Predstavlja radnu
hipotezu na koji način
hazardni agensi ili
aktivnosti mogu uticati
na krajnju tačku
entiteta.
• Najčešće obuhvata
grafičko predstavljanje
uključenih entiteta i
procesa u vezi sa njima,
kao i njihov narativni
opis.
19
Krajnji rezultat formulisanja problema je
Pl sprovođenja
Plan
đ j procene rizika
i ik
• Obuhvata:
– specifične metode uzorkovanja i analize koji će se primeniti za
karakterizaciju efekata, izvora i ekspozicije,
– metodologiju na koji način će se već postojeći podaci iskoristiti za
procenu rizika, kao i
– modele koji će se primeniti za utvrđivanje međurelacija sprovedenih
merenja i procenu rizika.
– plan za obezbeđivanje kvaliteta podataka (kroz validaciju metoda i
vrednovanje
j rada analitičke laboratorije),
j ), kao i
– plan za upravljanje podacima (uključujući obrazloženje zašto su
određena merenja neophodna i na koji način će se ona primeniti tokom
procene rizika).
rizika)
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
20
ANALIZA
• Obuhvata:
1) analizu efekata,
2) analizu ekspozicije i
3) analizu
li izvora.
i
• Pitanja na koja se nastoji ovim procesom odgovoriti su:
1) koja je verovatnoća da je očigledan efekat stvaran,
a ne samo posledica prirodnih varijacija?
2) šta je najverovatniji uzrok?
3) koje je magnitude?
4) koje su krajne posledice?
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
21
Analiza efekata
• Ciljj - uspostavljanje
p
j j odnosa između stepena
p
ekspozicije
p
j i pprirode, ozbiljnosti
j
i trajanja efekta.
• Određivanje zavisnosti između ekspozicije i efekata za svaku hemijsku
komponentu od interesa:
– izvođenje modela ekspozicija-odgovor - testovi toksičnosti
– definisanje predviđene koncentracije bez efekata (eng.
(eng predicted no
effect concentration, PNEC),
Osnovni kriterijum za kvantifikaciju i prioritizaciju rizika
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
22
Međutim...
• Ispitivane
p
vrste ne ppodrazumevaju
j sve vrste
prisutne u sistemu sediment/voda,
• ispitivano životno doba ne uključuje celokupan
životni vek,
vek
• dobijeni odgovori ne obuhvataju sve odgovore
kojij izazivaju
j zabrinutost,, a
• testiranje krajnjih tačaka se vrši na različitim
nivoima biološke organizacije.
otežava ekstrapolaciju
podataka
i
rezultuje uvođenjem
određenog stepena
nesigurnosti u analizu
efekata
specifičnosti sedimenta kao matriksa, mogućnost istovremenog prisustva više
zagađujućih materija - sve češće se sprovode testovi sa kontaminiranim
medijumom
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
23
Krajnji
j j rezultat analize efekata jje p
profil ekpozicija-odgovor
p
j
g
• Za individualne zagađujuće komponente - treba da
ukaže na koji način se efekti povećavaju sa porastom
koncentracije i trajanja ekspozicije.
Cd2+
Ca2+
• Da ukaže na uticaj promenljivih u životnoj sredini
(temperature, pH, tvrdoće vode i dr.), na stepen
ispoljavanja toksičnih efekata (npr.
(npr toksičnost mnogih
metala je u funkciji tvrdoće vode):
– kompeticija
p j između metala i katjona
j
tvrdoće vode
(Ca i Mg) na različitim biološkim površinama,
ukazuje da je ona jedan od razloga smanjenja
biodostupnosti
p
((toksičnosti).
)
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
24
Analiza ekspozicije
p
j
• Ciljj – da se ppredvidi koncentracija
j zagađujuće
g j
materije
j u životnojj sredini
(eng. predicted environmental concentration, PEC), koju u određenom
trenutku usvajaju organizmi
Kriterijum za kvantifikaciju i prioritizaciju rizika
Sprovodi se na osnovu:
• Hemijske analize
• Bioloških ispitivanja
• Ekotoksikoloških analiza
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
25
Hemijske metode / biološke metode
• Hemijske analize - određuje se koncentracija hemijske
supstance u sedimentu i poredi sa preporučenom vrednosti
za kvalitet sedimenta (Sl.
(S glasnik RS.,
S br. 50/2012;).
/
)
– podaci “normalizovani” za fizičke karakteristike sedimenta (npr.
u odnosu na sadržaj organskih materija i gline). Na osnovu
ovog poređenja, može se proceniti potencijalni rizik ili opasnost
od zagađujućih materija prisutnih u sedimentu.
• Praćenjem bioloških krajnjih tačaka,
– dobija se potpunija slika o ekspoziciji materijama koje ne
podležu
dl ž brzo
b procesima
i detoksikacije
d t k ik ij i eliminacije
li i ij
– ovi testovi integrišu efekte svih zagađujućih materija
prisutnih u sedimentu pri njihovom
j
stvarnom stepenu
biodostupnosti i
– mogu detektovati moguće sinergističke efekte
26
Hemijske
j
metode + ((eko)toksikološke
)
metode = TIE
• TIE (toxicity identification evaluation)
• Fizičko/hemijska manipulacija uzorkom u cilju izolacije ili promene
potencijala različitih grupa toksikanata potencijalno prisutnih u uzorku
sedimenta.
sedimenta
• Kao indikator promene toksičnosti usled sprovedene manipulacije uzorkom,
se primenjuje test toksičnosti.
• Poznavanje specifičnih zagađujućih materija koje prouzrokuju toksičnost
sedimenta omogućava tačnije definisanje izvora zagađenja i fokusiranje
korektivnih mera na onim izvorima zagađenja koji u najvećoj meri
doprinose degradaciji kvaliteta sedimenta
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
27
Koncept "trojstva”
Koncept trojstva
• Viš
Više nivoa
i
d k
dokaza:
– hemijska karakterizacija sedimenta,
– od
određivanje
eđ a je to
toksičnosti
s č ost sed
sedimenta
e ta (a
(akutnim
ut
i hroničnim
o č
bioesejima),
– određivanje stepena bioakumulacije za odabrane metale i/ili
organske komponente
– Da li je kontaminant prisutan u ekosistemu i u kojoj meri?
– Da li je kontaminant biodostupan?
– Da li prouzrokuje negativne biološke efekte?
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
28
Analiza izvora
• Procena rizika uzrokovana izvorom - izvor zagađenja je opisan tokom
formulisanja problema.
problema
• Procena rizika uzrokovana efektima ili ekspozicijom - izvor nije a priori
definisan i zato mora biti okarakterisan tokom faze analize.
•
Nastoje se oceniti uzroci
određenih efekata ili ekpozicije i
izdvojiti i okarakterisati potencijalni
izvori.
•
Izvor nije poznat - moguć veliki
broj potencijalnih izvora i više od
jednog izvora može imati doprinos
u ispoljavanju
i lj
j datih
d tih efekata.
f k t
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
29
KARAKTERIZACIJA RIZIKA
KARAKTERIZACIJA RIZIKA
Podaci o
ekspoziciji
Podaci o
efektima
Podaci o
izvorima
Analiza
nesigurnog
sti
podataka
Ocena
prikuplje
prikupljenih dokaza
Zaključci
Kvantitacija
j rizika:
• Deterministički pristup i
pristup
p
• Probabilistički p
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
30
Metoda kvantitacije ekološkog rizika na bazi jedne
tačke – deterministička procena rizika
• Najjednostavnija
N jj d t ij i najzastupljenija
j t lj ij metoda
t d procene ekološkog
k l šk rizika
i ik
• Jedna vrednost za stepen ekspozicije (PEC)
– najgori,
j i realno
l mogući,
ći slučaj
l č j ekspozicione
k
i i
k
koncentracije
t ij u životnoj
ži t j
sredini i kojoj je izloženo npr. 90% vrsta na ispitivanom lokalitetu.
• Jedna vrednost za procenjeni efekat (PNEC)
– npr. koncentracija pri kojoj ne dolazi do ispoljavanja neželjenih efekata
(zaštićeno 95% vrsta).
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
31
Shodno dobijenoj vrednosti procenjuje se rizik prema
sledećim kriterijumima:
Količnik rizika
Rizik
>1
Potencijalan ili visok rizik
≈1
Potencijalan rizik
<1
Nizak rizik
<<1
Nema rizika
Problem kod ovakve karakterizacije
j rizika ((deterministički ppristup)
p)
je kvalitativno iskazivanje rizika bez razmatranja verovatnoće
raspodele koncentracija zagađujućih materija ili efekata.
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
32
• Probabilistička procena rizika (eng. probabilistic risk
assessment) - umesto procenjenih vrednosti u jednoj tački
(PEC i PNEC), primenjuje se verovatnoća raspodele kojom
se odražava varijabilnost ekspozicije i efekata.
Na primer:
• Iako je verovatnoća pojave visokih koncentracija hemijskog zagađenja
niska verovatnoća pojave neželjenih efekata može biti visoka.
niska,
visoka S druge
strane, pri niskim koncentracijama zagađenja, verovatnoća ispoljavanja
neželjenih efekata je značajno smanjena, ali je verovatnoća njihovog
nalaženja u životnoj
ži otnoj sredini visoka.
isoka
33
• Varijabilnost efekata (usled različite osetljivosti
individualnih organizama u okviru određene
eksponirane populacije) - kumulativna kriva
verovatnoće distribucije efekata (eng. Species
Sensitivity Distribution, SSD).
• Koncentracije pri kojima dolazi do ekspozicije mogu
se predstaviti kao kumulativna kriva verovatnoće
distribucije koncentracija u posmatranom
segmentu životne sredine (eng. Exposure
Concentration Distribution,
Distribution ECD).
ECD)
P - označava verovatnoću parametara navedenih u zagradi
Rizik: “zanemarljiv”, “nizak”, “srednji”, “visok”
34
Ključna pitanja u vezi procene vodenih ekosistema
Koliki uticaj ima zagađenje?
Da li je lokalizovano na malom području?
Da li će uticati na velike populacije ili
eventualno na zajednice/ekosistem?
• Da li možemo da predvidimo uticaj
narušavanja vodenih ekosistema?
• Da li će narušavaje ekosistema imati
kratkoročne ili dugoročne posledice?
• Da li će se biodegradacija hemijskih
supstanci brzo odvijati ili će se odvijati
dugo tako da predstavljaju hroničnu
opasnost za populaciju?
• Da li je to jednokratno narušavanje
ekosistema i da li će se ekosistem
vremenom obnoviti?
•
•
•
•
•
•
•
Da li su troškovi čišćenja opravdani, tj
da li donosi neku ekološku korist?
Da li bi zagađenje može da se miniizira
prirodnim procesima?
Ako jje tako,, koliko bi oporavak
p
trajao?
j
Da li zagađenje vodenih ekosistema
ima uticaj samo na organizme koji
žive u vodi,, ili se može odraziti i na
ljude?
IZVORIŠTE
POSTROJENJE ZA
PRIPREMU VODE ZA PIĆE
REZERVOAR I
DISTRIBUCIONI SISTEM
35
Hvala na pažnji!
p j
Novi Sad, 03‐04.09.2013.
36
Download

Novi pristup u proceni rizika korišcenja