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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)

2

Vorlesung

3

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

11

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

21

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

24

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

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

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

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