ΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-1

Transcript

1 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ ΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΥΓΕΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-1

2 Περιγραφή του προβλήματος Υποψία ρύπανσης ; Όχι Ναι Ναι Στάδιο 1: Αρχική ποιοτική αξιολόγηση Συγκεντρώσεις > Προδιαγραφές ποιότητας ; Ναι Στάδιο 2: Ποσοτική ανάλυση διακινδύνευσης (υπολογισμοί έκθεσης στη ρύπανση) Έκθεση στη ρύπανση > Αποδεκτά Επίπεδα ; Πιθανώς Στάδιο 3: Ποσοτική ανάλυση διακινδύνευσης (μετρήσεις έκθεσης στη ρύπανση) Έκθεση στη ρύπανση > Αποδεκτά Επίπεδα ; Ναι Επιλογή μεθόδων αποκατάστασης Υλοποίηση έργων αποκατάστασης Πρέπει να συνεχισθεί η παρακολούθηση η; ; Όχι Όχι Όχι Όχι Ολοκλήρ ρωση μελέτη ης αποκατ τάστασης τη ης περιοχής Ναι Παρακολούθηση της περιοχής Σχήμα 3.1. Η ανάλυση διακινδύνευσης στη γενικότερη διαδικασία λήψης αποφάσεων για τη διαχείριση των ρυπασμένων χώρων (SFT, 1999). ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-2

3 ΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ Τρία στάδια αυξανόμενης περιπλοκότητας και λεπτομέρειας ΣΤΑΔΙΟ 1: ΑΡΧΙΚΗ ΠΟΙΟΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Περιορισμένος ρ αριθμός δειγματοληψιών Μέτρηση συγκέντρωσης ρύπων Σύγκριση με τα θεσμοθετημένα όρια (αφορούν έναν γενικό «μέσο» τύπο εδαφών) Ci < όρια, σε όλα τα δί δείγματα Καθαρή περιοχή Ci > όρια, σε >10% των δειγμάτων Στάδιο 2 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-3

4 ΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΣΤΑΔΙΟ 2: ΠΟΣΟΤΙΚΗ Ο ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ Ν Εξειδίκευση για την περιοχή: χρήσεις γης - ευαίσθητοι αποδέκτες - χαρακτηριστικά εδάφους Χρήση απλών μαθηματικών μοντέλων Επιμέρους στοιχεία της ποσοτικής ανάλυσης Ανάλυση πηγών ρύπανσης χρήσεων γης Ανάλυση μεταφοράς ρύπων Ανάλυση «έκθεσης» αποδεκτών Άνθρωποι Οικοσύστημα ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-4

5 ΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΣΤΑΔΙΟ 2: ΠΟΣΟΤΙΚΗ Ο ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ Ν Ανάλυση πηγών ρύπανσης - χρήσεων γης Λεπτομερής περιγραφή περιοχών υψηλής ρύπανσης (πηγή ρύπανσης) Ταυτοποίηση κρίσιμων ρύπων Ταυτοποίηση ευαίσθητων αποδεκτών στην πηγή της ρύπανσης ή στην ευρύτερη περιοχή Οι αποδέκτες της ρύπανσης εξαρτώνται από την υπάρχουσα ή προβλεπόμενη χρήση γης ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-5

6 ΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΣΤΑΔΙΟ 2: ΠΟΣΟΤΙΚΗ Ο ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ Ν Ανάλυση μεταφοράς ρύπων Περιγραφή της μεταφοράς των ρύπων από την πηγή προς πιθανά σημεία έκθεσης στη ρύπανση των ευαίσθητων αποδεκτών Η περιγραφή γίνεται με χρήση μαθηματικών μοντέλων και χρειάζονται στοιχεία όπως: Γεωχημικά χαρακτηριστικά των εδαφών Γεωτεχνικά χαρακτηριστικά Υδρογεωλογικά γ δεδομένα της περιοχής ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-6

7 ΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΣΤΑΔΙΟ 2: ΠΟΣΟΤΙΚΗ Ο ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ Ν Ανάλυση έκθεσης αποδεκτών Προσδιορίζονται τα πιθανά «μονοπάτια έκθεσης» των αποδεκτών στους ρύπους Υπολογίζεται η συνολική πρόσληψη ρύπων από τους ευαίσθητους αποδέκτες με βάση τα πιθανά μονοπάτια έκθεσης Η υπολογιζόμενη πρόσληψη ρύπων συγκρίνεται με τοξικολογικά δεδομένα ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-7

8 ΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΣΤΑΔΙΟ 2: ΠΟΣΟΤΙΚΗ Ο ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ Ν Α. Σαφή συμπεράσματα: Αποτελέσματα Σταδίου 2 Έκθεση στους ρύπους > Αποδεκτά επίπεδα Παραλείπεται το Στάδιο 3. Αρχίζει η διαδικασία επιλογής μεθόδων αποκατάστασης Β. Αβέβαια συμπεράσματα, π.χ. Υπολογίζεται υψηλή (επικίνδυνη) συγκέντρωση ρύπων στο πηγάδι υδροληψίας Επιτόπιες μετρήσεις δείχνουν χαμηλή ή( (ασφαλή) φ συγκέντρωση ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-8

9 ΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΣΤΑΔΙΟ 3: ΠΟΣΟΤΙΚΗ Ο ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ Ν (Μετρήσεις στα σημεία έκθεσης - εργαστηριακές δοκιμές) Το στάδιο αυτό στηρίζεται κυρίως σε : Συστηματικό πρόγραμμα δειγματοληψιών και μετρήσεων στα πιθανά σημεία έκθεσης των αποδεκτών στη ρύπανση Εργαστηριακές δοκιμές για την κατανόηση μηχανισμών που συμβάλλουν στη μέτρηση χαμηλότερων ή και υψηλότερων συγκεντρώσεων σε κρίσιμα σημεία έκθεσης, π.χ. πόσιμο νερό, βρώσιμα φυτά, κλπ. ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-9

10 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ Αναπαράσταση των δρόμων μεταφοράς των ρύπων από μια πηγή ρύπανσης προς πιθανά σημεία έκθεσης των ανθρώπων στην ρύπανση ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-10

11 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Παρουσιάζονται οι βασικές εξισώσεις που χρησιμοποιούνται για την ποσοτική εκτίμηση της κατανομής ενός ρύπου στις επιμέρους φάσεις, όταν γνωρίζουμε την ολική συγκέντρωση C t του ρύπου στο έδαφος. ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-11

12 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Ακόρεστη ζώνη Κορεσμένη ζώνη Καθαρό έδαφος Σύστημα 3 φάσεων: αέρια υδατική στερεή Σύστημα 2 φάσεων: υδατική στερεή Έδαφος ρυπασμένο με μη υδατοδιαλυτό οργανικό ρευστό (NAPL) Non Aqueous Phase Liquid Σύστημα 3 ή 4 φάσεων: αέρια υδατική στερεή οργανική (μη υδατοδιαλυτή) Σύστημα 2 ή 3 φάσεων: υδατική στερεή οργανική (μη υδατοδιαλυτή) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-12

13 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Σχηματική αναπαράσταση της κατανομής των οργανικών ρύπων στις διάφορες φάσεις στην ακόρεστη ζώνη του εδάφους. ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-13

14 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ρ d = M V εδ εδ (kg/ l) ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Μοντέλο 4 φάσεων Γνωρίζουμε: C t = ολική ποσότητα του ρύπου ανά μονάδα μάζας ξηρού εδάφους (mg/kg) Θέλουμε να υπολογίσουμε: C s = συγκέντρωση του ρύπου στα στερεά σωματίδια του εδάφους (mg/kg) C w = συγκέντρωση ρύπων στο νερό των πόρων (mg/l) C a = συγκέντρωση ρύπων στην αέρια φάση των πόρων (mg/l) C n = συγκέντρωση του οργανικού ρύπου στη μη υδατική φάση NAPL (mg/l), C t ρ d = C s ρ d + n w C w + n a C a + n n C n ποσότητα του ρύπου ανά μονάδα όγκου του εδάφους V nw= V w εδ (l/l) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-14

15 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Μοντέλο 4 φάσεων Όταν υπάρχει μη υδατική υγρή φάση στο έδαφος (με NAPL) C t = C s + (n w C w + n a C a + n n C n )/ ρ d (3.1) C a = P o X MW/(RT) (3.2) C n = m ρ n 10 6 (3.3) C w = S X (3.4) C s = K oc f oc C w (3.5) n t = n w + n a + n n (3.6) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-15

16 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Μοντέλο 4 φάσεων Όταν υπάρχει μη υδατική υγρή φάση στο έδαφος (με NAPL) C t = C s + (n w C w + n a C a + n n C n )/ ρ d (3.1) C a = P o X X MW/(RT) (3.2) C n = m ρ n 10 6 (3.3) C w = S X (3.4) C s = K oc f oc C w (3.5) n t = n w + n a + n n (3.6) Άγνωστες τιμές : C s = συγκέντρωση ρύπων στα στερεά σωματίδια (mg/kg), C w = συγκέντρωση ρύπων στο νερό των πόρων (mg/l), C a = συγκέντρωση ρύπων στην αέρια φάση των πόρων (mg/l), C n = συγκέντρωση του οργανικού ρύπου στη μη υδατική φάση NAPL (mg/l), n a = όγκος του πορώδους που καταλαμβάνεται από την αέρια φάση (l/l), n n = όγκος του πορώδους που καταλαμβάνεται από τη μη υδατική υγρή φάση (NAPL) (l/l). Απαιτούμενα δεδομένα: Ιδιότητες του ρύπου : MW = μοριακό βάρος (g/mol), P o = τάση ατμών (mmhg), S = διαλυτότητα στο νερό (mg/l), H C = σταθερά του Henry σε atm m 3 /mol, K oc = συντελεστής διαχωρισμού (κατανομής) μεταξύ του οργανικού άνθρακα των εδαφικών σωματιδίων και της υδατικής φάσης (l/kg) Σταθερές και συνθήκες θερμοκρασίας: R = η παγκόσμια σταθερά των αερίων = atm m3/(mol K) m3/(mol ή R = mmhg m m 3 /(mol K) K), Τ = θερμοκρασία σε Kelvin (K) Χαρακτηριστικά του εδάφους : ρ d = ξηρή φαινόμενη πυκνότητα του εδάφους (kg/l), n t = ολικό πορώδες του εδάφους (l/l), n w = πορώδες του εδάφους που καταλαμβάνεται από το νερό (l/l) (n w =S w n t, όπου S w ο βαθμός κορεσμού του εδάφους ως προς το νερό), f oc = κλάσμα του οργανικού άνθρακα. άθ Δεδομένα ρύπανσης : C t = ολική ποσότητα του ρύπου ανά κιλό ξηρού βάρους (mg/kg), ρ η = πυκνότητα του μίγματος NAPL ΑΝΑΛΥΣΗ (kg/l), m = κλάσμα ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ μάζας του ρύπου στο μίγμα NAPL, X = γραμμομοριακό κλάσμα του ρύπου στο μίγμα NAPL. 3-16

17 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Μοντέλο 3 φάσεων Όταν δεν υπάρχει μη υδατική υγρή φάση στο έδαφος (χωρίς NAPL) C t = C s + (n w C w + n a C a )/ ρ d (3.7) C a = Η C /(RT) C w (3.8) C s = K oc f oc C w (3.5) n t = n w + n a (3.9) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-17

18 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.1 Σε έδαφος που έχει ρυπανθεί τολουόλιο : Μετρήθηκε ολική συγκέντρωση: C t = 50 mg/kg. Προσδιορίσθηκαν τα χαρακτηριστικά του εδάφους: ρ d =1.7 kg/l, n w =02l 0.2 νερού/l, n a =02l 0.2 αέρα/l και f oc = 0.01 Να υπολογισθούν οι συγκεντρώσεις : Στο νερό των πόρων Στον αέρα των πόρων Στα στερεά σωματίδια του εδάφους ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-18

19 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.1 Από Πίνακες φυσικοχημικών ιδιοτήτων: H C = atm m 3 /mol logk oc = 2.06 H C = H C / RT = /(8.205 x 10-5 x 298) = K = = 2.06 d K oc f oc 10 x 0.01 = (l/kg) C w = C t /[K d + n w /ρ d + n a H C /ρ d ] = 38.5 mg/l C a = H C C w = 10.6 mg/l C s = K d C w = 44.2 mg/kg ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-19

20 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΡΟΣ ΚΡΙΣΙΜΑ ΣΗΜΕΙΑ ΕΚΘΕΣΗΣ Τέσσερις δρόμοι μεταφοράς: Μεταφορά πτητικών ρύπων στον αέρα του σπιτιού Μεταφορά στα υπόγεια νερά Μεταφορά στα επιφανειακά νερά Μεταφορά στα φυτά ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-20

21 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ ΤΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ Q (m 3 /d) Z (m) L (m 3 /d) Υποθέσεις: Εστία ρύπανσης Z μέτρα κάτω από το σπίτι Μεταφορά ρύπων μόνο με διάχυση από το βάθος Z προς το σπίτι Αέρας των πόρων από επιφάνεια Α m 2, διεισδύει μέσα στο σπίτι με ογκομετρική ροή L, m 3 /d Ο συνολικόςαέρας του σπιτιού ανανεώνεται με ρυθμό Q,m 3 /d ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-21

22 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ ΤΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ Περιγραφή διάχυσης : Νόμος Fick Z (m) L (m 3 /d) Q (m 3 /d) J = D dc z v d = D v C a C Z ao J = ροή μάζας πτητικού συστατικού ανά μονάδα επιφάνειας (mg/(m 2 d)) D v = συντελεστής διάχυσης του αέριου συστατικού στο έδαφος (m 2 /d) dc/dz = μεταβολή της συγκέντρωσης στην κατεύθυνση της διάχυσης C a = συγκέντρωση αέριου συστατικού σε βάθος z=z m (mg/m 3 ) C aο = συγκέντρωση αέριου συστατικού στην επιφάνεια (z=0m) (mg/m 3 ) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-22

23 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ ΤΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ Περιγραφή διάχυσης : Νόμος Fick C ao Q (m 3 /d) J = D v dc C dz = D v C a C Z ao Z (m) L (m 3 /d) C a Ποσότητα πτητικού συστατικού εισέρχεται στο σπίτι L C ao = J A = A D v C a C Z ao L= ογκομετρική ροή αέρα πόρων που διεισδύει στο σπίτι (m 3 /d) Α = επιφάνεια από την οποία προέρχεται ο αέρας πόρων (m 2 ) C ao = DvA ZL + D v A C a ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-23

24 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ ΤΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ Περιγραφή διάχυσης : Νόμος Fick Z (m) C ao C ai C a L (m 3 /d) Συγκέντρωση πτητικού συστατικού μέσα στο σπίτι Q (m 3 /d) C J ai = D C = ao L Q = v C dc C dz = D DvA ZL + D ao = L Q v v C a C A C Z a DvA ZL + D v ao C A a Q= ρυθμός ανανέωσης αέρα του σπιτιού (m 3 /d) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-24

25 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ ΤΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ J = D v dc dz = D v C a C Z ao Z (m) C ao C ai C a L (m 3 /d) Q (m 3 /d) C ai C = ao L Q DvA = ZL + D C ao = L Q v C A a DvA ZL + D v A C a Συντελεστής διάχυσης αερίων στα εδάφη Εξίσωση Millington-Quirk i D = D v o n 10 / 3 a 2 n t D o = συντελεστής διάχυσης στον ελεύθερο αέρα (m 2 /d) n t = ολικό πορώδες n t =n w + n a ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-25

26 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.2 Υπολογίστε τη συγκέντρωση τολουολίου στον αέρα του σπιτιού με τα ακόλουθα δεδομένα: Εστία ρύπανσης Z=0.5m κάτω από το σπίτι Διείσδυση αέρα πόρων με ροή L=2.4 m 3 /d από επιφάνεια A = 100 m 2 Ανανέωση αέρα σπιτιού, Q=20 m 3 /d Χαρακτηριστικά εδάφους, n t =0.4 και n a =0.2 C a=10.6 mg/l στον αέρα των πόρων σε βάθος 0.5m Συντελεστής διάχυσης στον αέρα D o = cm 2 /s ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-26

27 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.2 D v = /3 /0.4 2 x = 2.43 x 10-3 cm 2 /s D =210x v 2.10 m /d C ai =L/Q L/Q D v A / (ZL+D v A) C a = mg/l ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-27

28 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΤΑ ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ Υποθέσεις: Η ρυπασμένη περιοχή καταλαμβάνει παραλληλεπίπεδη έκταση με μήκος L gw (m) κατά την κατεύθυνση ροής των υπόγειων νερών και πλάτος L y (m) κάθετα προς την κατεύθυνση ροής Υπάρχει πηγάδι υδροληψίας σε απόσταση Χ (m) από τη ρυπασμένη περιοχή Δεν λαμβάνεται υπόψη η διασπορά των ρύπων κάθετα προς την κατεύθυνση ροής ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-28

29 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΤΑ ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ Ισοζύγιο μάζας Q io C w = (Q gw + Q ix ) C gw C w = C gw = συγκέντρωση του ρύπου στο νερό των πόρων στην ρυπασμένη περιοχή (mg/l) συγκέντρωση του ρύπου στο πηγάδι υδροληψίας (mg/l) Q io = ποσότητα του νερού κατείσδυσης που περνάει μέσα από τη ρυπασμένη περιοχή και φθάνει στον υπόγειο υδροφορέα (m 3 /y) Q gw = ποσότητα των υπόγειων νερών που αναμειγνύεται με τα ρυπασμένα νερά κατείσδυσης (m 3 /y) Q ix = ποσότητα των νερών κατείσδυσης σε όλη την έκταση από την ρυπασμένη περιοχή μέχρι το πηγάδι (m 3 /y) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-29

30 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΤΑ ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ Q io C w = (Q gw + Q ix ) C gw Q io = I L gw L y Q ix = I (L gw +X) L y Q gw = k i d mix L y (νόμος Darcy) I = ο ρυθμός κατείσδυσης των νερών της βροχής στην περιοχή (m/y) k= η υδραυλική αγωγιμότητα του εδάφους (m/y) i= η υδραυλική κλίση κατά τη ροή των υπόγειων νερών (m/m) d mix = το βάθος της ζώνης ανάμιξης στον υπόγειο υδροφορέα (m) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-30

31 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΤΑ ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ Q io C w = (Q gw + Q ix ) C gw Q io = I L gw L y Q ix = I (L gw +X) L y Q gw = k i d mix L y (νόμος Darcy) C gw = k i d mix L gw I + (L gw + X) I C w d mix = (L gw + X) 2 + d a 1 exp L gw I k i d a ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-31

32 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.3 Υπολογίστε τη συγκέντρωση τολουολίου λί σε πηγάδι υδροληψίας με τα ακόλουθα δεδομένα: Μήκος ρυπασμένης περιοχής L gw = 50m Απόσταση πηγαδιού υδροληψίας Χαρακτηριστικά υδροφόρου στρώματος: Συνολικό βάθος X = 100m d a = 30m Υδραυλική αγωγιμότητα k =10-5 m/s Υδραυλική κλίση i = 0.02 m/m Κατείσδυση νερών βροχής I = m/y Συγκέντρωση στο νερό των πόρων στη ρυπασμένη περιοχή C w =385mg/l 38.5 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-32

33 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.3 d mix = (L gw + X) 2 + d a 1 exp k = 10-5 m/s x ( ) s/y = 315 m/y d mix = 16.5 m L gw I k i d a C gw = mix L gw I k i d + (L + gw X) I C w C gw = 3.75/( ) x C w = x 38.5 = 1.26 mg/l ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-33

34 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΕ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΝΕΡΑ L y Q gw C gw L gw X Q sw Csw Q gw = η ποσότητα των υπόγειων νερών που αναμειγνύεται με τα ρυπασμένα νερά κατείσδυσης και εκφορτίζεται στο ποτάμι (m 3 /y) Q sw = η μέση ετήσια ροή των επιφανειακών νερών του ποταμού στα κατάντη της συμβολής με τα ρυπασμένα υπόγεια νερά (m 3 /y) L y = το πλάτος της ρυπασμένης περιοχής κάθετα προς τη ροή των υπόγειων νερών (m) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-34

35 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΕ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΝΕΡΑ L y L gw X Q gw C gw Q sw C sw C sw Q k i d L gw mix y = C gw = C gw Qsw Qsw ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-35

36 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΣΥΣΣΩΡΕΥΣΗ ΣΕ ΥΔΡΟΒΙΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ Η συσσώρευση ρύπων σε υδρόβιους οργανισμούς περιγράφεται μέσω του παράγοντα βιοσυσσώρευσης, BCF, C org =BCF C w όπου : C org = συγκέντρωση στον οργανισμό (σε mg ανά kg οργανικού ιστού). Η βιοσυσσώρευση μιας οργανικής ένωσης συσχετίζεται (α) με το συντελεστή οκτανόλης-νερού της οργανικής ένωσης και (β) με την περιεκτικότητα σε λιπίδια του οργανικού ιστού. BCF = Κ ow l όπου : l = η περιεκτικότητα του ιστού των ψαριών σε λιπίδια. Μία τυπική τιμή για την περιεκτικότητα σε λιπίδια είναι l =10%. ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-36

37 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΒΙΟΜΕΓΕΘΥΝΣΗ Πίνακας 3.2. Βιομεγέθυνση PCBs στις λίμνες Great Lakes, Καναδά (Baird, 1995) Συγκέντρωση PCBs (ppm) Φυτοπλανκτόν Ζωοπλανκτόν Λίπος μικρών ψαριών 1.04 Λίπος μεγάλων μγ ψαριών 4.83 (πέστροφες) Αυγά γλάρων 124 Συντελεστής 50, βιομεγέθυνσης ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-37

38 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.4 Υπολογίστε τη συγκέντρωση τολουολίου (α) στα νερά και (β) στις πέστροφες του ποταμού με τα ακόλουθα δεδομένα: Μήκος ρυπασμένης περιοχής L gw = 50 m Πλάτος ρυπασμένης περιοχής L y = 8 m Απόσταση ποταμού X = 200 m Ροή των νερών του ποταμού Q sw = 10 m 3 /h Χαρακτηριστικά υδροφόρου στρώματος: d a = 30 m, k =10-5 m/s, i = 0.02 m/m Κατείσδυση νερών βροχής I = m/y Συγκέντρωση στο νερό των πόρων C w = 38.5 mg/l ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-38

39 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.4 (α) Συγκέντρωση τολουολίου στα νερά του ποταμού Βάθος της ζώνης ανάμιξης στο υδροφόρο στρώμα (X=200m) d mix = 27.1 m Συγκέντρωση στα υπόγεια νερά στο σημείο που εκφορτίζονται στον ποταμό C gw = mg/l Συγκέντρωση στα νερά του ποταμού C sw = mg/l ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-39

40 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.4 (β) Συγκέντρωση τολουολίου στις πέστροφες Συμπληρωματικά δεδομένα : Περιεκτικότητα λιπιδίων στις πέστροφες : l = 0.10 Συντελεστής οκτανόλης- νερού : logk ow = Υπολογισμοί : Συντελεστής βιοσυσσώρευσης στις πέστροφες : BCF f = K ow l = x 0.10 = 53.7 (l/kg) Συγκέντρωση στις πέστροφες C = = 537x f BCF f C sw = mg/kg πέστροφας ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-40

41 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΕ ΦΥΤΑ Περιγράφεται, όπως και στην περίπτωση των υδρόβιων οργανισμών, με έναν παράγοντα βιοσυσσώρευσης : C l = C l C w = C l = BCF l C w συγκέντρωση του ρύπου στη φυτομάζα, π.χ. στα φύλλα του φυτού (mg/kg φυτομάζας) συγκέντρωση του ρύπου στο νερό των πόρων (mg/l) BCF l = ο παράγοντας βιοσυσσώρευσης στο φύλλα (l/kg) Η συσσώρευση στις ρίζες ρζ είναι υψηλότερη σε σύγκριση με τα τμήματα του φυτού που βρίσκονται έξω από το έδαφος: BCF r > BCF l ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-41

42 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.5 Στη ρυπασμένη περιοχή των προηγούμενων παραδειγμάτων υπάρχει μικρός λαχανόκηπος. Να υπολογιστεί η συγκέντρωση τολουολίου λί στα φύλλα των μαρουλιών λώ και στις πατάτες : Συγκέντρωση στο νερό των πόρων C w = 38.5 mg/l Βιοσυσσώρευση στα φύλλα BCF l = Βιοσυσσώρευση στα ρίζες BCF r = 4.24 Συγκέντρωση στα μαρούλια: C l = BCF l C w = 2.2 x 38.5 = 84.7 mg/kg g Συγκέντρωση στις πατάτες: C r = BCF r C w = 4.24 x 38.5 = 163 mg/kg Πηγές: SFT, 1999 RAIS, USDOE ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-42

43 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΚΘΕΣΗΣ ΤΩΝ ΑΝΘΡΩΠΩΝ Ν ΣΤΟΥΣ ΡΥΠΟΥΣ Μονοπάτια έκθεσης Κατάποση εδάφους ή σκόνης Δερματική επαφή με έδαφος ή σκόνη Εισπνοή σκόνης Εισπνοή πτητικών ενώσεων Κατανάλωση πόσιμου νερού από πηγάδι που έχει ρυπανθεί Κατανάλωση φυτών πουέχουν καλλιεργηθεί σε ρυπασμένο έδαφος Κατανάλωση ψαριών από επιφανειακά νερά που έχουν ρυπανθεί ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-43

44 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΚΑΤΑΠΟΣΗ ΕΔΑΦΟΥΣ - ΣΚΟΝΗΣ Αφορά τα σωματίδια του εδάφους που μεταφέρονται στο γαστροεντερικό σύστημα του ανθρώπου μέσω του στόματος, π.χ. με τα χέρια, ή ακόμη και με την εισπνοή Αιωρούμενα σωματίδια με d<10 μm περνούν στην αναπνευστική οδό Αιωρούμενα σωματίδια με d = μm μεταφέρονται στον γαστροεντερικό σωλήνα Παιδιά μέχρι 6 ετών : mg εδάφους / ημέρα Ενήλικες : 50 mg/ημέρα ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-44

45 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΚΑΤΑΠΟΣΗ ΕΔΑΦΟΥΣ - ΣΚΟΝΗΣ Ημερήσια πρόσληψη ρύπων μέσω κατάποσης σωματιδίων I is = C 10 D t Iis = 6 is f exp BW μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω κατάποσης εδάφους (mg ρύπου/ kg σώματος / ημέρα) C t = συγκέντρωση του ρύπου στο έδαφος, όπως προσδιορίζεται από την ανάλυση των εδαφικών δειγμάτων (mg/kg) D is = μέση ημερήσια κατάποση εδάφους-σκόνης (mg εδάφους/ημέρα) f exp = ποσοστό χρόνου έκθεσης (αδιάστατο) BW = βάρος του σώματος (kg) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-45

46 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΚΑΤΑΠΟΣΗ ΕΔΑΦΟΥΣ - ΣΚΟΝΗΣ Τιμές παραμέτρων Παράμετρος Παιδιά Ενήλικες (0-6 ετών) BW, kg D is, mg/d ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-46

47 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΔΕΡΜΑΤΙΚΗ ΕΠΑΦΗ ΜΕ ΕΔΑΦΟΣ Ή ΣΚΟΝΗ Απορρόφηση του ρύπου από το δέρμα, όταν έχουν προσκολληθεί πάνω σ αυτό σωματίδια και σκόνες, και μεταφορά στο αίμα. C f A t abs d Idc = 6 10 q adh BW I dc = μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω δερματικής επαφής (mg ρύπου/ kg σώματος / ημέρα) C t = συγκέντρωση του ρύπου στο έδαφος (mg/kg) f abs = συντελεστής απορρόφησης μέσω του δέρματος ειδικός για κάθε ρύπο (αδιάστατος) A d = επιφάνεια δέρματος που εκτίθεται ημερησίως στη σκόνη (cm 2 /d) q adh = ποσότητα σωματιδίων που προσκολλάται ανά μονάδα επιφάνειας δέρματος (mg/cm 2 ) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-47 f exp

48 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΔΕΡΜΑΤΙΚΗ ΕΠΑΦΗ ΜΕ ΕΔΑΦΟΣ Ή ΣΚΟΝΗ Τιμές παραμέτρων Παράμετρος Παιδιά Ενήλικες (0-6 ετών) A d d, cm 2 /d q adh, mg/cm ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-48

49 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΕΙΣΠΝΟΗ ΣΚΟΝΗΣ Αφορά σωματίδια μεγέθους d < 10μm C C 10 Q t da Iid = 6 br LR f BW I id = μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω εισπνοής σκόνης (mg ρύπου/ kg σώματος / ημέρα) C t = exp συγκέντρωση του ρύπου στο έδαφος (mg/kg) C da = μέση συγκέντρωση σκόνης στον αέρα εισπνοής (mg σκόνης /m 3 αέρα) Q br = ημερήσια ποσότητα του αέρα αναπνοής (m 3 /d) LR = ποσοστό παρακράτησης σωματιδίων στους πνεύμονες (αδιάστατο) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-49

50 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΕΙΣΠΝΟΗ ΣΚΟΝΗΣ Τιμές παραμέτρων Παράμετρος Παιδιά Ενήλικες (0-6 ετών) Q 3 br, m /d LR C,mg/m 3 da ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-50

51 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΕΙΣΠΝΟΗ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ I iv = C a Q br BW f exp I id = μέση ημερήσια πρόσληψη πτητικού ρύπου μέσω εισπνοής (mg ρύπου/ kg σώματος / ημέρα) C a = συγκέντρωση του ρύπου στον αέρα εισπνοής (mg/m 3 ) Q br = ημερήσια ποσότητα του αέρα αναπνοής (m 3 /d) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-51

52 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΠΟΣΙΜΟΥ ΝΕΡΟΥ ΑΠΟ ΠΗΓΑΔΙ ΠΟΥ ΕΧΕΙ ΡΥΠΑΝΘΕΙ I iw = C gw D iw BW f exp I iw = μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω πόσιμου νερού (mg ρύπου/ kg σώματος / ημέρα) C gw = συγκέντρωση του ρύπου στο πηγάδι υδροληψίας (mg/l) D iw = μέση ημερήσια κατανάλωση νερού (l/d) D iw = 1 l/d για τα παιδιά και 2 l/d για τους ενήλικες ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-52

53 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΦΥΤΩΝ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΗΘΕΙ ΣΕ ΡΥΠΑΣΜΕΝΟ ΕΔΑΦΟΣ I ip = C p D ip f BW p f exp I ip = μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω κατανάλωσης λαχανικών (mg ρύπου/ kg σώματος / ημέρα) C p = συγκέντρωση του ρύπου στους φυτικούς ιστούς, που διαφοροποιείται αν πρόκειται για ρίζες, C r, ή ιστούς έξω από το έδαφος, C l (mg/kg) D ip = μέση ημερήσια κατανάλωση λαχανικών (kg/d) f p = ποσοστό λαχανικών που προέρχονται από τη ρυπασμένη περιοχή (αδιάστατο) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-53

54 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΦΥΤΩΝ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΗΘΕΙ ΣΕ ΡΥΠΑΣΜΕΝΟ ΕΔΑΦΟΣ Τιμές παραμέτρων Παράμετρος Παιδιά Ενήλικες (0-6 ετών) D ip, kg/d % φύλλα, 50% ρίζες f p ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-54

55 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΨΑΡΙΩΝ ΑΠΟ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΝΕΡΑ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΡΥΠΑΝΘΕΙ I if = C f D if f BW f f exp I if = C f = μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω κατανάλωσης ψαριών (mg ρύπου/ kg σώματος / ημέρα) συγκέντρωση του ρύπου στους ιστούς των ψαριών (mg/kg) D if = μέση ημερήσια κατανάλωση ψαριών (kg/d) f f = ποσοστό ψαριών που προέρχονται από τα επιφανειακά νερά δίπλα στη ρυπασμένη περιοχή (αδιάστατο) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-55

56 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΨΑΡΙΩΝ ΑΠΟ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΝΕΡΑ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΡΥΠΑΝΘΕΙ Τιμές παραμέτρων Παράμετρος Παιδιά Ενήλικες (0-6 ετών) D if, kg/d f f ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-56

57 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.6 Για την περίπτωση της ρύπανσης που εξετάσθηκε (παραδείγματα 3.1 μέχρι 3.5) να υπολογιστεί η συνολική πρόσληψη τολουολίου από παιδιά δάκαι ενήλικες που κατοικούν στη ρυπασμένη περιοχή. Γνωστές συγκεντρώσεις: Ολική συγκέντρωση στα εδαφικά δείγματα : C t = 50 mg/kg Συγκέντρωση στον αέρα του σπιτιού : C ai = 809 mg/m 3 Συγκέντρωση στο νερό του πηγαδιού : Συγκέντρωση στις πέστροφες : Συγκέντρωση στα μαρούλια : Συγκέντρωση στις πατάτες : C gw = 1.26 mg/l C f = 8.64 mg/kg C l = 84.7 mg/kg C r = 163 mg/kg ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-57 r

58 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.6 Παράμετροι των εξισώσεων (SFT, 1999) Σύμβολο Παράμετρος Παιδιά Ενήλικες BW Βάρος σώματος, kg Κατάποση εδάφους ή σκόνης D is Mέση ημερήσια κατάποση εδάφους-σκόνης (mg/d) Δερματική επαφή A d Επιφάνεια δέρματος που εκτίθεται ημερησίως στη σκόνη (cm 2 /d) q adh Ποσότητα σωματιδίων που προσκολλάται ανά μονάδα επιφάνειας δέρματος (mg/cm 2 ) Εισπνοή σκόνης σόνηςκαι πτητικών ενώσεων Q br Ημερήσια ποσότητα του αέρα αναπνοής (m 3 /d) LR ποσοστό παρακράτησης σωματιδίων σκόνης στους πνεύμονες (αδιάστατο) C da Μέση συγκέντρωση σκόνης στον αέρα εισπνοής (mg/m 3 ) Κατανάλωση πόσιμου νερού από πηγάδι που έχει ρυπανθεί D iw Μέση ημερήσια κατανάλωση νερού (l/d) 1 2 Κατανάλωση λαχανικών από το ρυπασμένο έδαφος D iw Μέση ημερήσια κατανάλωση λαχανικών (kg/d) f p Ποσοστό λαχανικών που προέρχονται από τη ρυπασμένη περιοχή (αδιάστατο) f r Ποσοστό λαχανικών που αποτελείται από ρίζες ρζ ς( (αδιάστατο) f l Ποσοστό λαχανικών που αποτελείται από φύλλα (αδιάστατο) Κατανάλωση ψαριών από ρυπασμένα επιφανειακά νερά D if Μέση ημερήσια κατανάλωση ψαριών (kg/d) f f Ποσοστό ψαριών που προέρχονται από τα επιφανειακά νερά δίπλα στη ρυπασμένη περιοχή (αδιάστατο) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-58

59 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.6 Μονοπάτι έκθεσης Ημερήσια πρόσληψη, mg/kg/d Παιδιά Ενήλικες Κατάποση εδάφους ή σκόνης 5.00E E-05 ερματική επαφή 3.48E E-05 Εισπνοή σκόνης 7.79E E-07 Εισπνοή από τον αέρα του σπιτιού 4.10E E+02 Κατανάλωση πόσιμου νερού από πηγάδι που έχει 1.26E E-03 ρυπανθεί Κατανάλωση λαχανικών από το ρυπασμένο έδαφος 3.72E E-01 Κατανάλωση ψαριών από ρυπασμένα επιφανειακά νερά 2.02E E-03 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-59

60 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΥΓΕΙΑ Η συνολική ημερήσια πρόσληψη των ρύπων, από όλα τα πιθανά «μονοπάτια έκθεσης», συγκρίνεται με τοξικολογικά δεδομένα τα οποία καθορίζουν : την Αποδεκτή Ημερήσια Πρόσληψη, (Acceptable Daily Intake, ADI, όρος WHO) ή τη Δόση Αναφοράς (Reference Dose, RfD, χρησιμοποιείται από USEPA για μη καρκινογόνους ρύπους) ή το Συντελεστή Κλίσης (Slope Factor, SF, χρησιμοποιείται για καρκινογόνους ρύπους) Τοξικολογικά δεδομένα : Επιδημιολογικές μελέτες σε πληθυσμούς ανθρώπων που έτυχε να εκτεθούν στο συγκεκριμένο είδος ρύπων Πειράματα σε ζώα ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-60

61 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΜΗ ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ Ουσίες που προκαλούν βλάβες σε ζώντες οργανισμούς, αλλά δεν έχει διαπιστωθεί καρκινογένεση. Στους μη καρκινογόνους ρύπους υπάρχει μία ανώτατη επιτρεπτή δόση, κάτω από την οποία δεν παρατηρούνται αρνητικά φαινόμενα. Η οριακή «ασφαλής» δόση αναφέρεται συνήθως ως: No Observed Adverse Effect Level, NOAEL ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-61

62 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΜΗ ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ 100 Αρνητικ κά συμπτώματ τα (% πληθυσμού) NOAEL Δόση (mg/kg/d) Ενδεικτική καμπύλη δόσης - απόκρισης στις τοξικολογικές μελέτες ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-62

63 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΜΗ ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ Η Αποδεκτή Ημερησία Πρόσληψη, ADI, ορίζεται με βάση τη δόση NOAEL, τίθενται όμως συμπληρωματικοί συντελεστές ασφάλειας. Όταν υπάρχουν επιδημιολογικά δδ δεδομένα η τιμή NOAEL διαιρείται με έναν συντελεστή 10. Όταν υπάρχουν μόνον πειράματα σε ζώα, η τιμή NOAEL διαιρείται με τον συντελεστή ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-63

64 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ Ουσίες που έχει διαπιστωθεί ότι προκαλούν καρκινογένεση. Για τις γονιδιοτοξικές καρκινογόνες ουσίες υπάρχει θεωρητικά πιθανότητα, έστω και ελάχιστη, ηέκθεσησεένα μόνο μόριο της ουσίας να προκαλέσει μία μετάλλαξη η οποία να καταλήξει στην εμφάνιση καρκίνου. Δεν υπάρχει οριακή «ασφαλής» δόση ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-64

65 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ εσης Περιστατικ κά καρκινογέν (% πληθυσμού) Δόση (mg/kg/d) Ενδεικτική καμπύλη δόσης - απόκρισης στη μελέτη καρκινογόνων ρύπων ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-65

66 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ Η «Αποδεκτή» ή Ημερήσια μρή Πρόσληψη ορίζεται ρζ πιθανολογικά Αντιστοιχεί συνήθως στην πιθανότητα 1/10 6 ή 1/10 5 να εμφανισθεί καρκίνος στη συνολική διάρκεια ζωής ενός ανθρώπου Πρέπει να γίνει προεκβολή των εργαστηριακών μετρήσεων σε πολύ χαμηλότερες δόσεις Περιστατικά κα αρκινογένεσης (% πληθυ υσμού) Η μικρότερη δόση αντιστοιχεί στην εμφάνιση περιστατικών καρκίνου στο 10% του πληθυσμού Δόση (mg/kg/d) μεγαλύτερο από τον επιθυμητό στόχο 1/10 6 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-66

67 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ Η «Αποδεκτή» ή Ημερήσια μρή Πρόσληψη ορίζεται ρζ πιθανολογικά Αντιστοιχεί συνήθως στην πιθανότητα 1/10 6 ή 1/10 5 να εμφανισθεί καρκίνος στη συνολική διάρκεια ζωής ενός ανθρώπου Πρέπει να γίνει προεκβολή των εργαστηριακών μετρήσεων σε πολύ χαμηλότερες δόσεις Πε εριστατικά καρ ρκινογένεσης (% πληθυ σμού) SF Δόση (mg/kg/d) ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-67

68 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΔΙΑΚΙΝΥΝΕΥΣΗ ΚΑΡΚΙΝΟΓΕΝΕΣΗΣ Περ ριστατικά καρκ κινογένεσης (% πληθυσμ μού) SF Διακινδύνευση εμφάνισης καρκίνου, Rc για ρύπο i μέσα από ένα μονοπάτι έκθεσης j: R = I SF c,ij Iij: μέση ημερήσια πρόσληψη Δόση (mg/kg/d) του ρύπου I από το μονοπάτι έκθεσης j Για το σύνολο των μονοπατιών j: R c,i = Iij SFi j ij i ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-68

69 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.7. Χρήση του συντελεστή κλίσης (SF). Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός επιπλέον περιστατικών καρκίνου που αναμένεται να εμφανισθούν σε μια πόλη με πληθυσμό κατοίκων, λόγω της χρόνιας έκθεσης του πληθυσμού σε πρόσληψη βενζολίου ΣΙ ben =0.002 mg ανά kg σωματικού βάρους ανά ημέρα. Για το βενζόλιο ο συντελεστής κλίσης είναι SF = 003[mg/(kg d)] -1 ben 0.03 (IRIS, USEPA). Για κάθε άτομο η διακινδύνευση (πιθανότητα) εμφάνισης καρκίνου, R c,ben, λόγω της πρόσληψης του βενζολίου είναι : R c,ben = ΣΙ ben SF ben = mg/(kg d) 0.03 [mg/(kg d)] -1 = Ο αναμενόμενος μέγιστος αριθμός επιπλέον περιστατικών καρκίνου στο συνολικό πληθυσμό της πόλης είναι: Ν = R c,ben = 6 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-69

70 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΔΙΑΚΙΝΥΝΕΥΣΗ ΚΑΡΚΙΝΟΓΕΝΕΣΗΣ ΑΠΌ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΑ ΜΟΝΟΠΑΤΙΑ Πίνακας 3.4. Τιμές του συντελεστή κλίσης καρκινογένεσης SF για διαφορετικά μονοπάτια έκθεσης Καρκινογόνο SF εισπνοής SF κατάποσης SF κατάπ./sf εισπν. Χλωροβινύλιο Αρσενικό /28.6 Πηγή για τιμές μςsf: IRIS, Integrated Risk Information System της USEPA ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-70

71 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ Πίνακας 3.5 Εξισώσεις για τη συνολική εκτίμηση της διακινδύνευσης Μη καρκινογόνοι ρύποι (από DOE( USA), 1999) Ένας ρύπος i μέσα από ένα μονοπάτι έκθεσης j Iij HQ ij = (3.33) ADIi HQ ij = πηλίκο κινδύνου (hazard quotient), ως εκτίμηση της τοξικότητας που οφείλεται σε ένα ρύπο από ένα μονοπάτι έκθεσης. I ij = εκτίμηση ημερήσιας πρόσληψη του ρύπου i μέσα από το μονοπάτι έκθεσης j (mg kg -1 d-1 ). ADI i = ανώτατη αποδεκτή ημερήσια πρόσληψη για τον ρύπο i με βάση τα διαθέσιμα τοξικολογικά στοιχεία (mg kg g -1 d-1 ). Πολλαπλοί ρύποι μέσα από ένα μονοπάτι έκθεσης j HI j = HQ ij (3.34) i HI j = δείκτης κινδύνου για το μονοπάτι j (pathway hazard index), ως εκτίμηση της τοξικότητας που οφείλεται σε όλους τους ρύπους από ένα μονοπάτι έκθεσης. HQ ij = το πηλίκο κινδύνου από την εξίσωση Πολλαπλοί ρύποι μέσα από πολλαπλά μονοπάτια έκθεσης HI tot = HI j (3.35) j HI tot = ο συνολικός δείκτης κινδύνου για όλους τους ρύπους και όλα τα μονοπάτια έκθεσης. HI j = ο δείκτης εκινδύνου του μονοπατιού j από την εξίσωση ΗΙ tot < 1 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-71

72 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ Πίνακας 5.5 Εξισώσεις για τη συνολική εκτίμηση της διακινδύνευσης. Καρκινογόνοι ρύποι (από DOE( USA), 1999) Ένας καρκινογόνος ρύπος i μέσα από ένα μονοπάτι έκθεσης j R c,ij = Iij SFi (3.36) R ij =διακινδύνευση εμφάνισης καρκίνου (carcinogenic risk), που οφείλεται σε ένα ρύπο από ένα μονοπάτι έκθεσης. I ij =εκτίμηση ημερήσιας πρόσληψης του ρύπου i μέσα από το μονοπάτι έκθεσης j (mg kg -1 d-1 ). SF i =συντελεστής κλίσης για την πιθανότητα εμφάνισης περιστατικών καρκίνου συναρτήσει της δόσης του ρύπου i (mg -1 kg d). Πολλαπλοί καρκινογόνοι ρύποι μέσα από ένα μονοπάτι έκθεσης j R c,j = Rc,ij (3.37) R c,j = i διακινδύνευση εμφάνισης καρκίνου, που οφείλεται σε όλους τους ρύπους από ένα μονοπάτι έκθεσης j R c,ij = διακινδύνευση εμφάνισης καρκίνου ανά ρύπο και μονοπάτι έκθεσης από την εξίσωση Πολλαπλοί λ καρκινογόνοι ρύποι μέσα από πολλαπλά λά μονοπάτια έκθεσης R c,tot = Rc,j j R c,tot = ολική διακινδύνευση εμφάνισης καρκίνου, που οφείλεται σε όλους τους ρύπους από όλα τα μονοπάτια έκθεσης R c,j = πιθανότητα εμφάνισης καρκίνου για το μονοπάτι έκθεσης j. (3.38) R c,tot < 10-4 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-72

73 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.8 Για τη ρυπασμένη περιοχή των παραδειγμάτων 31μέχρι , αξιολογήστε τους κινδύνους για την υγεία των ανθρώπων λόγω της έκθεσης σε τολουόλιο σε σύγκριση με διαθέσιμα τοξικολογικά δεδομένα: Στη βάση τοξικολογικών δεδομένων του συστήματος IRIS ( βρίσκουμε τα ακόλουθα στοιχεία για το τολουόλιο: Δεν υπάρχουν ενδείξεις δίξ ότι προκαλεί λίκαρκίνο Η αποδεκτή ημερήσια δόση (ADI oral ) για πρόσληψη από το στόμα αντιστοιχεί σε 0.08 mg kg -1 d-1 (αναφέρεται ως oral RfD, reference dose). Για την περίπτωση της εισπνοής δίνεται αποδεκτή συγκέντρωση του τολουολίου RfC = 5mg/m 3 (RfC, reference concentration). Η αντίστοιχη ημερήσια δόση ADI inh μπορεί να υπολογιστεί θεωρώντας συνεχή έκθεση, ρυθμό αναπνοής 20 m 3 /day και βάρος σώματος ενήλικα 70 kg, δηλ. ADI mg kg-1 d-1 inh =1.4. ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-73

74 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.8 ADI =0.08 mg kg -1 d oral g -1 ADI inh =1.4 mg kg -1 d-1. ΗΙ tot < 1 Μονοπάτι έκθεσης Πηλίκο κινδύνου, HQ ij Παιδιά Ενήλικες Κατάποση εδάφους ή σκόνης 6.25E E-04 ερματική επαφή 4.35E E-04 Εισπνοή σκόνης (α) 5.56E E-07 Εισπνοή από τον αέρα του σπιτιού (α) 2.93E E+02 Κατανάλωση πόσιμου νερού από πηγάδι που έχει ρυπανθεί 1.57E E-0202 Κατανάλωση λαχανικών από το ρυπασμένο έδαφος 4.65E E+00 Κατανάλωση ψαριών από ρυπασμένα επιφανειακά νερά 2.52E E Συνολικός δείκτης κινδύνου, HI tot 2.98E E+02 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-74