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Produktrisikoanalyse
Modul der Vorlesung „Ökologische Systemanalyse“
Dr. Natalie von Götz, 31.03.2017
Inst. for Chemical and Bioengineering, ETH Zurich
Organisatorisch 20.3.2017 - RA für Pflanzenschutzmittel (hoch reguliert, hoch entwickelte Anforderungen an die
Risikoanalyse, Substanz- und Produkt-basierte RA) - Übung 5 (5-10 min): Pecini und PECtwa für Boden
24.03.2017 - ERA für PSM, Boden, Übung 6 (15 min): RA für Boden - ERA für PSM, Oberflächenwasser, Hausaufgabe Übung 7 27.03.2017 - Kurze Besprechung der Hausaufgabe (20 min) - ERA für PSM, Grundwasser, HRA für PSM 31.03.2017 - ERA für Industriechemikalien (reguliert unter REACH, vor allem Substanz-orientiert) - Übung 8: RA für Industriechemikalien - HRA für Industriechemikalien
03.06.2016 Abschlussveranstaltung (gemeinsam mit SH, SR)
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Vorlesung
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Einbindung der Risikoanalyse Grundsätzliches
• Einführung • Rechtlicher Rahmen • Effektanalyse • Erfassung der Exposition
– Emission – Modellierung und Messung – Anforderungen unter REACH
• Risikocharakterisierung
Gliederung Industriechemikalien
Trailer: http://www.youtube.com/watch?v=Pdw8oAH6w6A Film (auf Schwedisch, aber einige Beiträge auf Englisch oder
Deutsch): http://www.youtube.com/watch?v=zTMRi0ElqTk
Film: Underkastelsen (Unterwerfung) Industriechemikalien
Zunahme von Hodenkrebs in Industrieländern
Natalie von Götz 6
Einführung IC
Age-standardized)
Zunahme anderer Krankheitsbilder
• Allergien (Industrieländer): “According to a study released in 2013 by the Centers for Disease Control and Prevention, food allergies among children increased approximately 50% between 1997 and 2011.” https://www.foodallergy.org/facts-and-stats
• Unfruchtbarkeit bei Männern (Industrieländer): Schweizer Studie an Militärrekruten
• Diabetes, Übergewicht: Verknüpft mit unserem Lebensstil/Ernährung, möglicherweise aber auch Zusammenhänge mit Chemikalien
Natalie von Götz 7
Einführung IC
Einzelsubstanzen
• Welche Einzelsubstanzen kennen Sie aus der Risiko-diskussion in den Medien? à Tafel: Einordnung
Einführung IC
> 20 000 000 organische und anorganische Stoffe
Unerwünschte Nebenprodukte
O
Cl ClO
ClCl
>100 000 Industriechemikalien
Farben Br
Br
Br
Br
Br
BrPO
O
O
O
O
O
OO
Cln
Clm
Cl
Konsumenten-
produkte
Zwischen-produkte
NH2
Cl
ClF
ClCl
F
Lösemittel Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
OTenside
Dünger Additive
Kunststoffe
Biozide
SnOH
O
Cl Cl
OH Cl
Arznei- mittel
NC
O NH2
H3C COOH
Pestizide Cl
Cl
Cl Cl
Cl
ClOCl
NHNH
N
CHCH2CH3 N
NCH3
CH3
Cl Cl
Cl
Cl
Cl
Spektrum der Verwendung Industriechemikalien
10
1986: Grossbrand “Schweizerhalle” Industriechemikalien
Das Feuer entstand in einer Halle, in der 1351 Tonnen Chemikalien lagerten. Ausgelöst durch Verpackung von “Berliner Blau” in Plastikfolie, die verschweisst wurde (oder deponierte Feuerwerkskörper?, 4.3.2017)
Löschwasser transportierte mehrere Tonnen Schadstoffe in den Rhein, vor allem Phosphorsäure-Insektizide
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ABER: 2016 waren im Boden immer noch Spuren des Pflanzenschutzmittels Oxadixyl nachweisbar;
Lehren/Folgen: Grossbrand “Schweizerhalle” Industriechemikalien
- Grenzübergreifende Zusammenarbeit (Internationale Kommission zum Schutz des Rheins seit 2000
- Schweizer Störfall-VO von 1991 - EU-Direktive Störfälle - Weissbuch Chemikalien 2001 à REACH - Studiengang Umweltwissenschaften an der ETH
Der Lebenszyklus von Chemikalien Rechtlicher Rahmen
• 1993 Beginn der Altstoffbewertung durch Behörden
• von 1993-2008 nur rund 110 Stoffe abschliessend behandelt
à 0.1% aller Altstoffe
à 95% aller Stoffe auf dem Markt sind Altstoffe
• wichtigste neue Regelungen
– Unterscheidung Altstoffe-Neustoffe aufgehoben
– Industrie muss Stoffdaten liefern: „no data, no market“
Warum REACh? Rechtlicher Rahmen
POP-Konvention zum globalen Verbot/Limitierung dieser Stoffe im Mai 2004 in Kraft getreten: htttp://www.pops.int/
POPs: „Das dreckige Dutzend“
Dieldrin
chlorierte Dioxine und Furane
Endrin
Heptachlor
Hexachlorbenzol
Mirex
PCBs
Toxaphen DDT
Aldrin
2,3,7,8-TCDD 2,3,7,8-TCDF
Chlordan
unerwünschte Nebenprodukte Industriechemikalien
Rechtlicher Rahmen
EU
• EU bis 2007: – bis 2007: Unterscheidung Altstoffe vs. Neustoffe, gestützt auf
Direktive 93/67/EEC (neue Substanzen) und Regulation 1488/94 (Altstoffe)
– Technical Guidance Document als Anleitung zur Durchführung der Risikobeurteilung (http://ecb.jrc.ec.europa.eu/ > Documentation > Technical G. D.), zentraler Ansatz: Risikoquotient PEC/PNEC.
• EU seit 1.6.2007: – neue Chemikaliengesetzgebung REACH
(http://ec.europa.eu./environment/chemicals/reach/reach_intro.htm) – Registrierung, Evaluierung, Zulassung („Authorization“) von
Chemikalien – Neue Leitfäden (Technical Guidance Documents)
Rechtlicher Rahmen
• Verordnung des Bundesrates (BR) über den Schutz vor gefährlichen Stoffen und Zubereitungen (Chemikalienverordnung, ChemV), 2015
• Verordnung des BR zur Reduktion von Risiken beim Umgang mit bestimmten besonders gefährlichen Stoffen, Zubereitungen und Gegenständen (Chemikalien-Risikoreduktions-Verordnung, ChemRRV), 2005
• … und weitere.
Enge Verbindung zur EU-Gesetzgebung REACH:
• EU wichtiger Handelspartner für die meisten Schweizer Firmen à REACh muss beachtet werden (no data, no market)
• Cassis de Dijon-Prinzip (Anerkennung von Risiko-Beurteilungen der Partnerbehörden im EWR)
Schweiz Rechtlicher Rahmen Schweiz Rechtlicher Rahmen
Schweiz
• Schweiz: – neues Chemikaliengesetz korrespondierend zur alten
EU-Gesetzgebung (vor REACH)
– in Kraft seit 1.8.2005
– Altstoffe können leichter in Verkehr gebracht werden als unter REACH
– für Neustoffe gelten strengere Anforderungen als unter REACH
– Chemikalienverordnung (ChemV): Selbstkontrolle, Beurteilung (gestützt auf Risikoquotient), sowie Anmeldung durch die Hersteller.
Rechtlicher Rahmen
N. von Götz: Analyse und Beurteilung der Umweltverträglichkeit, Risikoanalyse
www.cheminfo.ch
Anforderungen Ökotox/Umweltexposition
N. von Götz: Analyse und Beurteilung der Umweltverträglichkeit, Risikoanalyse
Rechtlicher Rahmen
• REACH kein Zulassungsverfahren, Industriechemikalien müssen nur registriert werden (Daten eingereicht)
• Nur “substances of very high concern (SVHC)”: Autorisierung, d.h. Substanzen kommen auf die Autorisierungsliste und Verwendungen dieser Substanzen müssen erlaubt werden (bzw. werden nicht erlaubt): Verwendungsbezogenes Zulassungsverfahren
• zuständig dafür: ECHA (European Chemical Agency), gemeinsam mit Mitgliedsländern, die Vorschläge für Liste einreichen
• RA erfolgt für Produktionsanlagen (Verantwortung bei einzelner Firma) und Substanzen (Verantwortung bei Herstellerkonsortien)
www.echa.europa.eu
Autorisierung unter REACh Rechtlicher Rahmen
Kandidatenliste für SVHC
• insgesamt 73 Substanzen, die meisten Karzinogene, aber auch einige endokrin wirksame Substanzen
• Kriterien: – CMT (carcinogen, mutagen, teratogen)
– vPvB (very persistent, very bioaccumulative)
• einige Phthalate (z.B. Dibutylphthalat und DEHP 28.10.2008), einige Schwermetallsalze wie Chromate, Arsenate, Bleiverbindungen, Hexabromocyclododecane (HBCDD) (28.10.2008)
• in Diskussion: PBDEs, weitere Phthalate
Rechtlicher Rahmen
http://echa.europa.eu/web/guest/regulations/reach/authorisation
Stufen der Risikoanalyse
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Hazard identification (Gefahrenidentifikation)
Exposure assessment (Exposition)
Effect assessment (Effekt)
Risk characterization (Risikocharakterisierung)
Daten zu Effekten
Daten zur Exposition
PNEC predicted no-effect
concentration
PEC predicted
environmental concentration
Risikoquotient PEC/PNEC
Risikoanalyse
Fokus
• bestimmt werden müssen Risikoquotienten (PEC/PNEC) für: – Wasser, Mikroorganismen in ARA (Kläranlage) – Boden, Sediment – Mensch (verschiedene Expositionswege, u.a. Nahrung, Atemluft, Haut)
• nicht betrachtet werden lokale u. kurzfristige Expositionen, z.B. nach Störfällen
Risikoanalyse
• PNEC bezieht sich jeweils auf die sensitivste Spezies
• Extrapolationsfaktoren wie bei PSM, aber bereits in PNEC enthalten, RQ = PEC/PNEC
• Datenerhebung für die niedrigen Tonnagen auf Aquatik beschränkt, mit steigenden Tonnagen mehr Daten gefordert
Die meisten Konzepte analog PSM
Besonderheiten bei Industriechemikalien Effektanalyse
Risikotheorem
PNEC predicted no effect concentration (LC50, NOEC mit Sicherheitsfaktor)
PEC predicted environmental concentrations RQ risk quotient (PEC/PNEC) Risiko für RQ > 1
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Risk Effect/ Toxicity Exposure
Industriechemikalien
RQ PNEC PEC
Ökotoxikologie Umweltchemie
Methodische Abfolge Expositionsanalyse
• Ermittlung der Emissionen: Massenbilanzen, MFA • Modellierung und Messung der Exposition • Anforderungen unter REACH
Verbrauchs- und Emissionsmengen
• Ethylen allein 123 Mio t/a (2010, weltweit) • Lösungsmittel: 3 Mio t/a (Westeuropa 1995) • Seifen, Tenside etc.: 15 Mio t/a (weltweit) • Pestizid-Wirkstoffe: 2.4 Mio t/a (2006 weltweit, insgesamt) • Flammschutzmittel: 1.9 Mio t/a (2010, weltweit) • Kunststoffadditive: 1.2 Mio t/a (1990 weltweit) • Farbstoffe: 0.8 Mio t/a (weltweit) • Textilhilfsstoffe: 0.1 Mio t/a (Produktion BRD, 1992) • Antibiotika: 30 000 t/a (1994 weltweit) • Enzyme: 5 000 t/a (1990 weltweit)
Expositionsanalyse
Emissionsmuster
• flächendeckend und kontinuierlich: Flüchtige Stoffe (z.B. Lösungsmittel) werden in die Luft abgegeben; Vulkanisationsbeschleuniger aus Reifenabrieb u.a.m.
• Punktquellen (kontinuierlich oder stoßweise): z.B. Dioxine aus KVA; Störfall wie z.B. Schweizerhalle, Tschernobyl; Sickerwässer aus Deponien; Altlastenstandorte; aber auch Kläranlagenabläufe
• Emissionsmengen und -muster oft nur sehr ungenau bekannt!
Expositionsanalyse
Datenquellen
International organizations and programs: EMEP with data for POPs and heavy metals, Global Emissions Inventory Activity (http://www.ceip.at/; http://geiacenter.org/)
Since 2001: European Pollutant Emission Register Emissions (water, soil) of 50 pollutants (organic, anorganic) from approx.
10 000 industrial sites (ec.europa.eu/environment/ippc/eper/index.htm)
und andere
Daten zu Emissionen sind spärlich, fragmentarisch, unsicher und schwierig zu finden!
Expositionsanalyse: Emissionen
Beispiel PCBs
Polychlorierte Biphenyle: 209 Kongenere mit 0 bis 10 Cl-Atomen Verwendung (seit ca. 1930), Peak der Produktion 1970, Gesamtproduktion geschätzt auf
1,3 t Isolationsmaterial in Kondensatoren, Transformatoren Unbrennbare Hydrauliköle, Schmiermittel etc. Zusatz zu Fugenfüllmassen ....und viele mehr
Emissionen sehr komplex: viele Quellen, zeitlich gestreut von 1930 bis in die Zukunft
Analyse: K. Breivik et al. (2002), 22 Hauptkongenere
K. Breivik et al., The Science of the Total Environment 290 (2002) 199–224.
Expositionsanalyse: Emissionen
PCB-Emissionen ...
• ... z.B. aus elektrischen Anlagen
Quelle: Tamara Kukharchyk, Weissrussland
Expositionsanalyse: Emissionen
N. von Götz: Analyse und Beurteilung der Umweltverträglichkeit, Risikoanalyse
PCB-Emissionen, Zürich Expositionsanalyse: Emissionen
Per capita emission (µg/person/day): PCB-28 54 PCB-52 52
i-PCB 177 Bogdal et al., 2013, ES&T
Luft-Analytik und Modellentwicklung
Erfassung der Umweltexposition
Monitoring (bereits freigesetzte Stoffe) und Modellierung (auch prospektiv); wenn möglich: Wechselspiel Monitoring–Modellierung sowie Kombination mit Emissionsdaten.
• Monitoring: Zeitverlauf der Konzentration an ausgewählten Orten (Analytik und Bioindikation); Konsistenz der Datensätze? z.B. Detergentien in Flüssen; CKW in den Großen Seen; CKW in Böden (Schweiz: NABO)
• Modellierung: theoretisches Bild von Emission, Stoffverteilung, -umwandlung; lokale, regionale, globale Modelle; Annahmen und Vereinfachungen, z.B. Atrazin im Greifensee (lokales Modell)
Expositionsanalyse
.
A D+E+....chem.+biol. transform.
A D+E+....
input of A byrivers, sewage effluents, etc.
air / waterexchange
of A
wet + drydeposition
of A
direct + indirectphotolysis
export of A by outflow
sedimentationof particles withvertical
and horizontalmixing of A
sedimentation
A B+C+....
chem.+biol. transform.
sorption of A
sediment/waterexchange of A(diffusion, biotur-bation resuspension)
ATMOSPHERE
WATER
SEDIMENTS
A chem
.+bi
ol. t
rans
form
.A
D+E+....
hυ
D+E+
....
in th
e se
dim
ents
burial of A
attached A
groundwaterinfiltration/exfiltrationcarrying A
Fig. 1-3 Processes that determine the distribution, residence time and sinks ofan anthropogenic organic compound in a lake.
R.P. Schwarzenbach, P. Gschwend, D. Imboden, Environmental Organic Chemistry, Wiley (1993), S. 4.
See-Modell (lokal) Expositionsanalyse: Modellierung
See-Modell (lokal)
.
Jan Feb Mar Apr May June July Aug Sep Oct Nov
storm water input
1991
total at
razine
in Gre
ifensee
(kg)
45
40
35
30
25
application period
model calculationusing measured
atrazine input
model calculationwith input correction
and eliminationprocess in
July/August
0
5
10
15
20
25
30
0 0.2 0.4 0.6
0 10 20
0
5
10
15
20
25
30
0 0.2 0.4 0.6
0 10 20
0
5
10
15
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0 0.2 0.4 0.6
0 10 20
0
5
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20
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0 0.2 0.4 0.6
0 10 20
0
5
10
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0 0.2 0.4 0.6
0 10 20
0
5
10
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20
25
30
0 0.2 0.4 0.6
0 10 20
28-Jan 25-Mar 27-May
22-Jul 16-Sept 11-Nov
tota
l atra
zine
in G
reife
nsee
(kg)
Konzentration in mg/l
Expositionsanalyse: Modellierung
Multimedia Box Modelle
• Es gibt spezifische Modelle für einzelne Kompartimente
– Luft
– Grundwasser
– Boden etc.
• Gewünscht ist aber ein Überblick über Verteilung zwischen Kompartimenten und jeweils Abbau
• Deshalb: Multimedia Box Modelle:
– Gesamte Massenbilanz einer Chemikalie in einem System mehrerer verknüpfter Umweltmedien and geographischer Regionen
– häufig weniger hoch aufgelöst als spezifische Modelle für ein Umweltmedium ABER: Gesamtbild, Komplexitätsgrad der Modelle vergleichbar
Expositionsanalyse: Modellierung
Multimedia Box Models
Convenient analytical framework for the investigation of environmental processes
Cover picture of Environ. Sci. Technol. 40: issue on “Emerging Contaminants” (December 2006)
Expositionsanalyse: Modellierung
Convenient analytical framework for the investigation of environmental processes
Multimedia Box Models Expositionsanalyse: Modellierung
Variabilität und Unsicherheit
• Modellparameter: – stoffspezifisch: Verteilungskoeffizienten,
Geschwindigkeitskonstanten für Abbauprozesse
– Umweltparameter: Temperatur, Vegetationstypen, Regenmengen, Aerosolkonzentration, etc.
• Probleme: – Variabilität und Unsicherheit der Parameter, z.B. k in versch.
Medien, KOW: verschiedene Bestimmungsmethoden
Expositionsanalyse: Modellierung
Stoffsicherheitsbeurteilung
Unter REACH nur Expositionsbeurteilung für Stoffe, die als • gefährlich oder als • PBT oder vPvB eingestuft sind PBT: persistent, bioakkumulativ und toxisch vPvB: very persistent, very bioaccumulative
Expositionsanalyse: REACH
PBT • Persistent • Bioakkumulativ • Toxisch
vPvB • vP: • vB
PBT, vPvB Expositionsanalyse: REACH
Persistenz
• wichtiges Kriterium der Stoffbewertung seit 1970er Jahren • charakterisiert die Geschwindigkeit des biologischen u.
chemischen Abbaus • Daten: Halbwertszeit t1/2 (z.B. aus OECD-Abbautests),
Abbauraten ki für Boden, Wasser, Sediment und Luft, ggf. bei verschiedenen Temperaturen
• Unterscheidung: – kompartimentspezifische Aufenthaltszeit oder Halbwertszeit mit
Kriterien wie z.B. 40 d im Wasser (REACH, Stockholm-Konvention) – Gesamtpersistenz in Multikompartiment-System,
bisher nicht rechtlich umgesetzt
Expositionsbasierte statt risikobasierter Bewertung
Expositionsanalyse: REACH
R-t-Diagramm
POPs 1 HCB 2 PCB 180 3 Mirex 4 PCB 28 5 PCB 8 6 a-HCH 7 Heptachlor-Epoxid 8 Aldrin 9 g-HCH 10 Heptachlor 11 Endrin 12 Dieldrin 13 Chlordan 14 TCDD 15 DDT 16 DDE
Vergleich von Chemikalien hinsichtlich ihres Potentials für langfristige und weiträumige Umweltexposition.
• Streuung im Diagramm wegen unterschiedlicher Verteilung/ Abbaubarkeit in den Umwelt- medien
• Kurve: idealer Zusammen- hang zwischen Ra und tov,s (bei reinen „Luft“-Substanzen).
Gesamtpersistenz t (Tage)
Expositionsanalyse: Persistenz R/t-Diagramm Expositionsanalyse: Persistenz
(DT50-gesamt)
POP-Konvention zum globalen Verbot/Limitierung dieser Stoffe im Mai 2004 in Kraft getreten: htttp://www.pops.int/
POPs: „Das dreckige Dutzend“
Dieldrin
chlorierte Dioxine und Furane
Endrin
Heptachlor
Hexachlorbenzol
Mirex
PCBs
Toxaphen DDT
Aldrin
2,3,7,8-TCDD 2,3,7,8-TCDF
Chlordan
unerwünschte Nebenprodukte Industriechemikalien
Expositionsanalyse: Persistenz
Bioakkumulation Expositionsanalyse
BCF =Corganism
Cmedium
BCF: bioconcentration factor Corganism:Konzentration in einem Organismus Cmedium: Konzentration im relevanten Medium
Arnot & Gobas, 2006: Uncertainties in measurements for BCF normally result in an underestimation of BCF
Name log BCF BCF Naphthalene 2.79 617 Lindan 2.84 692 Hexachlorbenzol 4.26 18197 DDT 4.65 44668 Arnot & Gobas, 2006
Wie könnte ein Test dafür aussehen?
Verteilung: Kompartimentmodelle für die “reale Welt “
45
Air A
Source Q Soil, Dust S
Water W
�
KAW =CA
CW
Henry’s law
�
KOC =Csoil
Cwater
⋅1fOC
Biological tissue B Human, Animal ...
�
KAQ =CA
CQ
�
CB = KQB ⋅CQ
Wichtigste Mechanismen Expositionsanalyse
Tier 1 – EU TGD spreadsheet – EUSES (SimpleBox) – ECETOC TRA – Chesar
Refinement
– Messdaten – Substanzeigenschaften (Abbau, Verteilungskoeff.) – Szenarioeigenschaften (oc-Gehalt etc) – higher Tier models: FOCUS, GREAT-ER
REACh: Tiered approach Expositionsanalyse: Modellierung
• Berechnung Clokal
• PECregional (Multi-media Modell Level III)
• C-continent nur als input
Annahmen: • vollständige sofortige Vermischung • Vernachlässigung von Verflüchtigung, Abbau, Sedimentation im
ersten Tier
REACH: Anforderungen Expositionsanalyse: Modellierung
Berechnung PEClokal
PEClocal,water: PEClokal für Oberflächenwasser (mg/l) Clocal,water: Konzentration im Wasser während der Emission (mg/l) Clocal,effluent: Konzentration in Kläranlagenabfluss (mg/l) Ksolid-water: Verteilungskoeffizient für suspendierte Materie zwischen
fester Materie und Wasser (l/kg) Csolids/water: Konzentration suspendierter Materie im Gewässer (mg/l), Default-Wert:15 fdilution: Verdünnungsfaktor (-) Default-Wert: 1/10 (0.1)
PEClocal,water = Clocal,water + PECregional
Clocal,water =Clocal,effluent
(1+ Ksolid−water ⋅Csolids/water ⋅10−6 )
⋅ fdilution
Expositionsanalyse: Modellierung
a) Berechnung PECreg mit Multimedia-Modell mit folgenden Daten:
• Regionale Emissionen (z.B. aus Tonnage)
• KOW (Octanol-Wasser Verteilungskonstante)
• KAW (Henry-Konstante)
• DT50 (Wasser) à Messdaten oder Schätzung z.B. mit EpiSuite (gibt Kategorien), daraus kann auch grob die DT50 (Boden) (Faktor 2, dh Abbau halb so schnell wie im Wasser), und DT50 (Sediment) (Faktor 9, dh neunmal langsamer als im Wasser) abgeleitet werden
erforderliche Daten Tier 1 Expositionsanalyse: Modellierung
b) Berechnung Ceffluent mit Box-Modell für Kläranlagen SimpleTreat oder einfache Verteilungsmodelle (analog Übung 8)
Unterschied zu PSM
• zentral: Abwasserreinigungsanlagen • Eintrag in Luft oder Wasser, statt in Boden
Expositionsanalyse: Modellierung
Unterschied zu PSM
• stossweise Abgabe: Vergleich mit akutem Effekt • kontinuierliche Abgabe: Vergleich mit chronischem Effekt
RQ<1 à kein Risiko aber auch Persistenz: nur Expositions-basiert
Risikocharakterisierung
Risikoquotient PEC/PNEC
Übung 8
52
Industriechemikalien
Bisphenol A (BPA) ist eine Industriechemikalie, die in grossen Mengen eingesetzt wird: Europäische Unternehmen verbrauchen nach dem jüngsten EU-Bewertungsbericht 1,15 Mio Tonnen im Jahr. Über 90 Prozent des BPA sind Ausgangsprodukte für die Herstellung von Polycarbonat-Kunststoffen und Epoxidharzlacken. Berechnen Sie einen PEClocal für das Oberflächenwasser in der Nähe einer Produktionsanlage. Der PECregional wurde mit dem Multimedia-Box-Modell EUSES mit 0.12 µg/l abgeschätzt und Ksolid-water auf der Basis des log KOW (von 3.4) mit 71,5 l/kg. Folgende Emissionsparameter gelten für die Anlage: Die tägliche Emission von BPA ist 2,14*10-4 kg/d im Abwasser aus der Produktionsanlage. Diese erfolgt stossweise und nicht kontinuierlich. Der Abfluss aus der Produktionsanlage beträgt 5000 m3/d. Das Abwasser fliesst in eine öffentliche Kläranlage mit einem Abfluss von 100.000 m3/d. Der Fluss, in den aus der Kläranlage eingeleitet wird, hat einen Gezeiten-abhängigen Abfluss mit maximalem Abfluss von 120 m3/sec und minimalem Abfluss von 30 m3/sec. Die gemessenen Konzentrationen von Bisphenol A betragen im Abfluss der Kläranlage bis zu 192 µg/l. a) Benutzen Sie den gemessenen oder den berechneten Clocal_effluent zur Berechnung von PEClocal? Warum? b) Welchen Faktor der Expositionsgleichung können Sie aus den vorliegenden Angaben berechnen und statt des default-Wertes verwenden? c) Welchen Index würden Sie zur Ableitung des Risikos verwenden? Welche weiteren Daten brauchen Sie dafür?
Lösungen für Übung 8
Natalie von Götz 53
Industriechemikalien
Die Einheit des PEClokal kann frei gewählt werden und ist abhängig von der Einheit des Clocal,water, Dieser wiederum von der Einheit des Clocal-effluent (Konz im Abfluss der Kläranlage). Der Umrechnungsfaktor 10-6 bezieht sich nur auf die Einheiten von Ksolids-water und Csolids,water.
a) Den gemessenen, da dieser grösser ist. Wegen stossweiser Emission muss maximaler Wert benutzt werden. b) Verdünnungsfaktor c) Risikoquotient RQ (nicht TER, da Industriechemikalie), weitere Daten: Effektwerte, zB LC50 oder EC50 von
Wasserorganismen (nicht NOEC, da Vergleich mit Maximum der stossweisen Emission und nicht mit mittlerer Konzentration über grössere Zeitdauer. Die letztere würde bei kontinuierlicher Emission benutzt)
Grenzen der Risikoanalyse
• analog PSM: – Störfälle nicht betrachtet – subletale Effekte schwierig zu bewerten – Mischungstoxizität
• nur für bestimmte Stoffe überhaupt durchgeführt
Können 100.000 Stoffe wirklich geprüft werden? Was ist mit Metaboliten dieser 100.000?
z. Zt. grosse Anstrengungen bzgl. Priorisierungslisten
Industriechemikalien
Lernziele sind…
• die Exposition gegenüber einem Stoff auf der Grundlage eines selbst parametrisierten Kompartimentmodells für die Stoffverteilung in der Umwelt abzuschätzen
• für die Umweltmedien Boden, Wasser und Luft Risikobetrachtungen durchzuführen und dafür, falls nötig, relevante Modellorganismen zu identifizieren
• aus wissenschaftlichen Publikationen relevante Informationen (z.B. Parameter für Expositionsmodelle und die Toxizität) problemorientiert zu identifizieren und in die eigene Analyse einfließen zu lassen
• die Analysearbeit in den gesetzlichen Rahmen einzuordnen.
56
Vorlesungsmodul Risikoanalyse
Schwerpunkte für die Klausur
• Wichtige Konzepte: Ableitung von TER und RQ, Beziehung zwischen Effekt und Exposition, Worst case Annahmen, Tiered approach
• Verständnis von NOEC, EC50, LC50, DT50, KOC, BCF und wie sie aus Experimenten abgeleitet werden
• Aufstellung und Anwendung von Boxmodellen und zugehöriger Differentialgleichungen
• Formeln: PECini für PSM, PECtwa qualitativ, PEClocal,water, TER, RQ
• Gesetzlicher Kontext
Natalie von Götz 57
Vorlesungsmodul Risikoanalyse
Literatur
• ECHA, 2008: Guidance for the implementation of REACH, Guidance on information requirements and chemical safety assessment, chapter R.16: Environmental exposure estimation
• C.J. van Leeuwen, T.G. Vermeire, Risk Assessment of Chemicals: An Introduction, Springer, 2007
• M. Scheringer, Persistence and Spatial Range of Environmental Chemicals, Wiley-VCH, 2002
• Arnot & Gobas, 2006, Environ. Rev. Vol 14, A review of bioconcentration factor (BCF) ..., 257-297
Industriechemikalien