Die Risikoanalyse vonUmweltchemikalienDatenquellen und Verfahren

Fortbildungsveranstaltung Nachhaltige Chemie

1.10.2003

Dr. Johannes Ranke

c©Dr. J. Ranke – p.1/30

Überblick

Was sind Risiken von Chemikalien?

Stoffbewertung im NOP

Vorsorgeorientierte Risikoindikatoren

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Überblick

Was sind Risiken von Chemikalien?

Stoffbewertung im NOP

Vorsorgeorientierte Risikoindikatoren

c©Dr. J. Ranke – p.2/30

Überblick

Was sind Risiken von Chemikalien?

Stoffbewertung im NOP

Vorsorgeorientierte Risikoindikatoren

c©Dr. J. Ranke – p.2/30

Was sind Risiken vonChemikalien?

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Risiko

Relevanz von zukünftigen Schäden

Zurechnung zu einer bewusstenEntscheidung

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Risiko

Relevanz von zukünftigen Schäden

Zurechnung zu einer bewusstenEntscheidung

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Risiko

Relevanz von zukünftigen Schäden

Zurechnung zu einer bewusstenEntscheidung

vgl. Gefahr: potentielle zukünftige Schäden, aber

nicht zurechenbar auf eine Entscheidung

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Chemikalienrisiken

Entscheidung Akteur Risikoinformation

Umgang im Labor Schüler R-SätzeEinschränkung Staat RisikoanalysenVermarktung Firma ?

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Sustainable Product Design

Human HealthApplication Environment

Economical Social Ecological

Analysis of chemical structuresSAR/QSAR

Synthesis / Purchaseof chemical structures

Examination

Evaluation

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Stoffbewertung im NOP

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Datenquellen

CRC Handbook, The Merck Index

BUA-Stoffberichte, z.Zt. ca. 230

Sicherheitsdatenblätter (Material Safety DataSheets)

Faktendatenbanken (RTECS, HSDB,ECOTOX)

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Datenquellen

CRC Handbook, The Merck Index

BUA-Stoffberichte, z.Zt. ca. 230

Sicherheitsdatenblätter (Material Safety DataSheets)

Faktendatenbanken (RTECS, HSDB,ECOTOX)

c©Dr. J. Ranke – p.8/30

Datenquellen

CRC Handbook, The Merck Index

BUA-Stoffberichte, z.Zt. ca. 230

Sicherheitsdatenblätter (Material Safety DataSheets)

Faktendatenbanken (RTECS, HSDB,ECOTOX)

c©Dr. J. Ranke – p.8/30

Datenquellen

CRC Handbook, The Merck Index

BUA-Stoffberichte, z.Zt. ca. 230

Sicherheitsdatenblätter (Material Safety DataSheets)

Faktendatenbanken (RTECS, HSDB,ECOTOX)

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Datenlage

Chemisch-physikalische Eigenschaften,Toxizität bei Säugetieren und Ökotoxizität

Chemisch-physikalische Eigenschaften sowieToxizitätsdaten für Säugetiere

Keine experimentellen toxikologischen Daten

Keine CAS-Nummer, keine sonstigenAngaben

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Datenlage

Chemisch-physikalische Eigenschaften,Toxizität bei Säugetieren und Ökotoxizität

Chemisch-physikalische Eigenschaften sowieToxizitätsdaten für Säugetiere

Keine experimentellen toxikologischen Daten

Keine CAS-Nummer, keine sonstigenAngaben

c©Dr. J. Ranke – p.9/30

Datenlage

Chemisch-physikalische Eigenschaften,Toxizität bei Säugetieren und Ökotoxizität

Chemisch-physikalische Eigenschaften sowieToxizitätsdaten für Säugetiere

Keine experimentellen toxikologischen Daten

Keine CAS-Nummer, keine sonstigenAngaben

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Datenlage

Chemisch-physikalische Eigenschaften,Toxizität bei Säugetieren und Ökotoxizität

Chemisch-physikalische Eigenschaften sowieToxizitätsdaten für Säugetiere

Keine experimentellen toxikologischen Daten

Keine CAS-Nummer, keine sonstigenAngaben

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Bewertung nach TRGS 440R-Satz oder andere Gesundheitsgefahr W-Faktor

R45, R46, R49, M1, M2, K1, K2 50 000R26, R27, R28, Luftgrenzwert < 0,1 mg/m3 1 000R32, R60, R61, RE1, RE2, RF1, RF2 1 000R35, R48/23, R48/24, R48/25, R42, R43 500R23, R24, R25, R29, R31, R34, R41, hautresorbierbara 100R33, R40, R68, K3, M3, pH < 2 bzw. pH > 11,5 100R48/20, R48/21, R48/22, R62, R63, RE3, RF3 50R20, R21, R22 10R36, R37, R38, R65, R67 5R66, andere R-Sätze oder Luftgrenzwert > 100 mg/m3 1Stoffe mit bekanntermassen geringem Gesundheitsrisiko 1Luftgrenzwert zwischen 0,1 und 100 mg/m3 100/Grenzwert

a wenn nicht R20, R21, oder R22 angegeben ist

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VorsorgeorientierteRisikoindikatoren

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Scheringers Ansatz

Umweltsysteme sind überkomplex

Umweltsysteme sind normativ unbestimmt

Vorsorgeprinzip

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Scheringers Ansatz

Umweltsysteme sind überkomplex

Umweltsysteme sind normativ unbestimmt

Vorsorgeprinzip

c©Dr. J. Ranke – p.12/30

Scheringers Ansatz

Umweltsysteme sind überkomplex

Umweltsysteme sind normativ unbestimmt

Vorsorgeprinzip

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Ereignisablauf

Umwelteingriff Umweltgefährdung Umweltschäden

Emission Einwirkungen Auswirkungen

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PBT-Stoffe

PBT-Stoffe sind persistent, bioakkumulierend undtoxisch

UNEP Chemicals Program

Canadas Toxic Substance Management

Weißbuch der Europäischen Union

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PBT-Stoffe

PBT-Stoffe sind persistent, bioakkumulierend undtoxisch

UNEP Chemicals Program

Canadas Toxic Substance Management

Weißbuch der Europäischen Union

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PBT-Stoffe

PBT-Stoffe sind persistent, bioakkumulierend undtoxisch

UNEP Chemicals Program

Canadas Toxic Substance Management

Weißbuch der Europäischen Union

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Umweltrisiken von Chemikalien

Technosphäre

Entscheidungen

Umwelt

Risikoforschung

Organismen

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Umweltrisiken von Chemikalien

Technosphäre

Entscheidungen

Umwelt

Risikoforschung

Organismen

Substanz

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Umweltrisiken von Chemikalien

Technosphäre

Entscheidungen

Umwelt

Risikoforschung

Organismen

Freisetzung

c©Dr. J. Ranke – p.15/30

Umweltrisiken von Chemikalien

Technosphäre

Entscheidungen

Umwelt

Risikoforschung

Organismen

Freisetzung

Unsicherheit

c©Dr. J. Ranke – p.15/30

Umweltrisiken von Chemikalien

Technosphäre

Entscheidungen

Umwelt

Risikoforschung

Organismen

Freisetzung

Unsicherheit

Risikoprofil

c©Dr. J. Ranke – p.15/30

Umweltrisiken von Chemikalien

Technosphäre

Entscheidungen

Umwelt

Risikoforschung

Organismen

Freisetzung

Unsicherheit

Risikoprofil

Einfluss

c©Dr. J. Ranke – p.15/30

Umweltrisiken von Chemikalien

Technosphäre

Entscheidungen

Umwelt

Risikoforschung

Organismen

Freisetzung

Unsicherheit

RisikoprofilReichweite

c©Dr. J. Ranke – p.15/30

Umweltrisiken von Chemikalien

Technosphäre

Entscheidungen

Umwelt

Risikoforschung

Organismen

Freisetzung

Unsicherheit

RisikoprofilReichweite

Substanz + TP

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Umweltrisiken von Chemikalien

Technosphäre

Entscheidungen

Umwelt

Risikoforschung

Organismen

Freisetzung

Unsicherheit

RisikoprofilReichweite

Bioakkumulation

c©Dr. J. Ranke – p.15/30

Umweltrisiken von Chemikalien

Technosphäre

Entscheidungen

Umwelt

Risikoforschung

Organismen

Freisetzung

Unsicherheit

RisikoprofilReichweite

Bioakkumulation

Biologische Aktivität

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Evaluation

Wert Ausdruck1 Sehr niedrig2 Niedrig3 Eher niedrig4 Eher hoch5 Hoch6 Sehr hoch

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Input I in die Umwelt

I =∑

p

fp · Pp

I Input in Tonnen pro Jahrp Index für relevante ProzessePp Umsatz bei Prozess pfp Freigesetzte Fraktion für Prozess p

Systemgrenzen sowie Im- und Export beachten!

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Dibutylphtalat Deutschland

Prozess Umsatz f I Ort[t/y] [-] [t/y]

Produktion 20 000 0.001 % 0.2 WVerarbeitung 10 000 1 % 100 W, LVerwendung 10 000 4 % 400 L

500 W, L

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Freisetzungsindikator R

R ∝ log10 I

I Input in Tonnen pro Jahr

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Reichweitenindikator S

S ∝ log10Menv

I= log10 tenv

Menv Masse in der Umwelt bei "steady-state"I Input in Tonnen pro Jahrtenv Aufenthaltszeit in der Umwelt

(Gesamtpersistenz)

c©Dr. J. Ranke – p.20/30

Erhebung von S

Systemgrenzen festlegen

Ausbreitungsmodell formulieren

Ausbreitungsmodell evaluieren

Ausbeitungsparameter berechnen

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Erhebung von S

Systemgrenzen festlegen

Ausbreitungsmodell formulieren

Ausbreitungsmodell evaluieren

Ausbeitungsparameter berechnen

c©Dr. J. Ranke – p.21/30

Erhebung von S

Systemgrenzen festlegen

Ausbreitungsmodell formulieren

Ausbreitungsmodell evaluieren

Ausbeitungsparameter berechnen

c©Dr. J. Ranke – p.21/30

Erhebung von S

Systemgrenzen festlegen

Ausbreitungsmodell formulieren

Ausbreitungsmodell evaluieren

Ausbeitungsparameter berechnen

c©Dr. J. Ranke – p.21/30

Mackay modelling levels

I Equilibrium partitioning under steady stateII As in I plus losses by advective transport

and degradationIII Nonequilibrium because of intermedia

transport, steady stateIV Same as III but unsteady state

e.g.: Mackay D et al. (1996) Environ Toxicol Chem 15:1618-1626

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Räumliche Modellbereiche

Lokales Modell

Regionales Modell

Globales Modell

Verschachteltes Modell

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Erhebung von B

Die Fraktion einer Substanz inklusive ihrerrelevanten Transformationsprodukte, die vonOrganismen aufgenommen wird.

B ∝ log10Mbio

Menv

Menv Masse in der Umwelt bei "steady-state"Mbio Bioakkumulierte Masse

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Erhebung von A

Möglichst unabhängig von derBioakkumulation, deshalb idealerweiseinterne Effekt-Konzentrationen

Realistisch: EC50-Werte, LD50-Werte

Einbeziehen von Kenntnissen überMechanismus, Zelltests, Monospezies-Tests,Ökosystem-Beobachtungen

c©Dr. J. Ranke – p.25/30

Erhebung von A

Möglichst unabhängig von derBioakkumulation, deshalb idealerweiseinterne Effekt-Konzentrationen

Realistisch: EC50-Werte, LD50-Werte

Einbeziehen von Kenntnissen überMechanismus, Zelltests, Monospezies-Tests,Ökosystem-Beobachtungen

c©Dr. J. Ranke – p.25/30

Erhebung von A

Möglichst unabhängig von derBioakkumulation, deshalb idealerweiseinterne Effekt-Konzentrationen

Realistisch: EC50-Werte, LD50-Werte

Einbeziehen von Kenntnissen überMechanismus, Zelltests, Monospezies-Tests,Ökosystem-Beobachtungen

c©Dr. J. Ranke – p.25/30

A: Beispiel AFB

Cu Irgarol SeaNine TBT ZnPT2

−6

−5

−4

−3

−2

Acute lethal effect concentrationslo

g10(

LC50

/ [g

/L])

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A: Beispiel AFB

Cu Irgarol SeaNine TBT ZnPT2

−9

−8

−7

−6

−5

−4

−3

−2

Pooled effect concentrationslo

g10(

expo

sure

/ [g

/L])

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Erhebung von U

Gesamtunsicherheit aus Unsicherheit dereinzelnen Indikatoren

Variabilität

Datenmenge

Datenqualität

Relevanz der Daten

c©Dr. J. Ranke – p.28/30

Erhebung von U

Gesamtunsicherheit aus Unsicherheit dereinzelnen Indikatoren

Variabilität

Datenmenge

Datenqualität

Relevanz der Daten

c©Dr. J. Ranke – p.28/30

Erhebung von U

Gesamtunsicherheit aus Unsicherheit dereinzelnen Indikatoren

Variabilität

Datenmenge

Datenqualität

Relevanz der Daten

c©Dr. J. Ranke – p.28/30

Erhebung von U

Gesamtunsicherheit aus Unsicherheit dereinzelnen Indikatoren

Variabilität

Datenmenge

Datenqualität

Relevanz der Daten

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Risikoprofile

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

R

S

BA

U

TBT

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

R

S

BA

U

Irgarol R 1051

F = Freisetzung

R = Reichweite

B = Bioakkumulation

A = Biologische Aktivität

U = Unsicherheit

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Schlussfolgerungen

Nachhaltige Chemie braucht Indikatoren aufmehreren Ebenen

Indikatoren für Stoffe und Prozesse

Mehr qualitativ als quantitativ

Informationsflüsse sind entscheidend

REACH bietet erhebliche Chancen

c©Dr. J. Ranke – p.30/30

Schlussfolgerungen

Nachhaltige Chemie braucht Indikatoren aufmehreren Ebenen

Indikatoren für Stoffe und Prozesse

Mehr qualitativ als quantitativ

Informationsflüsse sind entscheidend

REACH bietet erhebliche Chancen

c©Dr. J. Ranke – p.30/30

Schlussfolgerungen

Nachhaltige Chemie braucht Indikatoren aufmehreren Ebenen

Indikatoren für Stoffe und Prozesse

Mehr qualitativ als quantitativ

Informationsflüsse sind entscheidend

REACH bietet erhebliche Chancen

c©Dr. J. Ranke – p.30/30

Schlussfolgerungen

Nachhaltige Chemie braucht Indikatoren aufmehreren Ebenen

Indikatoren für Stoffe und Prozesse

Mehr qualitativ als quantitativ

Informationsflüsse sind entscheidend

REACH bietet erhebliche Chancen

c©Dr. J. Ranke – p.30/30