Αποκατάσταση Ρυπασμένων Εδαφών

Transcript

1 Αποκατάσταση Ρυπασμένων Εδαφών Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 3 Ανάλυση Διακινδύνευσης

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 3. Ανάλυση Διακινδύνευσης ΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΥΓΕΙΑ 1

4 3.1 Γενική Μεθοδολογία (1/8) 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 Όχι Όχι Όχι Ολοκλήρωση μελέτης αποκατάστασης της περιοχής Πρέπει να συνεχισθεί η παρακολούθηση ; Όχι Ναι Παρακολούθηση της περιοχής Σχήμα 3.1. Η ανάλυση διακινδύνευσης στη γενικότερη διαδικασία λήψης αποφάσεων για τη διαχείριση των ρυπασμένων περιοχών. 2

5 3.1 Γενική Μεθοδολογία (2/8) Ανάλυση Διακινδύνευσης Τρία στάδια αυξανόμενης περιπλοκότητας και λεπτομέρειας ΣΤΑΔΙΟ 1: ΑΡΧΙΚΗ ΠΟΙΟΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Περιορισμένος αριθμός δειγματοληψιών Μέτρηση συγκέντρωσης ρύπων Σύγκριση με τα θεσμοθετημένα όρια (αφορούν έναν γενικό «μέσο» τύπο εδαφών) Ci < όρια, σε όλα τα δείγματα Καθαρή περιοχή Ci > όρια, σε >10% των δειγμάτων Στάδιο 2 3

6 3.1 Γενική Μεθοδολογία (3/8) ΣΤΑΔΙΟ 2: ΠΟΣΟΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 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 4

7 3.1 Γενική Μεθοδολογία (4/8) ΣΤΑΔΙΟ 2: ΠΟΣΟΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 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. 5

8 3.1 Γενική Μεθοδολογία (5/8) ΣΤΑΔΙΟ 2: ΠΟΣΟΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 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 δεδομένα της περιοχής. 6

9 3.1 Γενική Μεθοδολογία (6/8) ΣΤΑΔΙΟ 2: ΠΟΣΟΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 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. 7

10 3.1 Γενική Μεθοδολογία (7/8) ΣΤΑΔΙΟ 2: ΠΟΣΟΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 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 (ασφαλή) συγκέντρωση. 8

11 3.1 Γενική Μεθοδολογία (8/8) ΣΤΑΔΙΟ 3: ΠΟΣΟΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ (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. 9

12 3.2 Μεταφορά Ρύπων (1/29) Σχήμα 3.2. Αναπαράσταση των δρόμων μεταφοράς των ρύπων από μια πηγή ρύπανσης προς πιθανά σημεία έκθεσης των ανθρώπων στην ρύπανση. 10

13 3.2 Μεταφορά Ρύπων (2/29) ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Χρησιμοποιούνται οι εξισώσεις που έχουν παρουσιαστεί στην ενότητα «Ιδιότητες οργανικών ρύπων». 11

14 3.2 Μεταφορά Ρύπων (3/29) ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Μοντέλο 4 φάσεων Σχήμα 3.3. Σχηματική αναπαράσταση του μοντέλου 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) 12

15 3.2 Μεταφορά Ρύπων (4/29) ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Μοντέλο 3 φάσεων Σχήμα 3.4. Σχηματική αναπαράσταση του μοντέλου 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) 13

16 3.2 Μεταφορά Ρύπων (5/29) 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 = 0.2 l νερού/l, n a = 0.2 l αέρα/l και f oc = 0.01 Να υπολογισθούν οι συγκεντρώσεις: Στο νερό των πόρων, Στον αέρα των πόρων, Στα στερεά σωματίδια του εδάφους. 14

17 3.2 Μεταφορά Ρύπων (6/29) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.1 Από Πίνακες φυσικοχημικών ιδιοτήτων: H C = atmm 3 /mol logk oc = 2.06 H C = H C / RT = /(8.205 x 10-5 x 298) = K d = K oc f oc = 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 15

18 3.2 Μεταφορά Ρύπων (7/29) 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. 16

19 3.2 Μεταφορά Ρύπων (8/29) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ ΤΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ Q (m 3 /d) Z (m) L (m 3 /d) Σχήμα 3.5. Σχηματική αναπαράσταση μεταφοράς πτητικών στον αέρα του σπιτιού. 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 συνολικός αέρας του σπιτιού ανανεώνεται με ρυθμό Q, m 3 /d 17

20 3.2 Μεταφορά Ρύπων (9/29) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ ΤΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ Περιγραφή διάχυσης: Νόμος Fick Q (m 3 /d) J D v dc dz D v C a C Z ao Z (m) L (m 3 /d) 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 ) 18

21 3.2 Μεταφορά Ρύπων (10/29) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ ΤΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ Περιγραφή διάχυσης: Νόμος Fick C ao Q (m 3 /d) J D v dc dz D v C a C Z ao Z (m) L (m 3 /d) C a Ποσότητα πτητικού συστατικού εισέρχεται στο σπίτι LC ao J A AD 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 D ZL v A D v A C a 19

22 3.2 Μεταφορά Ρύπων (11/29) 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 dz D ZL ao v L Q D A D 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) 20

23 3.2 Μεταφορά Ρύπων (12/29) 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 C DvA ZL D ao L Q v C A a DvA ZL D v A C a Συντελεστής διάχυσης αερίων στα εδάφη Εξίσωση Millington-Quirk D D v o n 10 / 3 a 2 nt D o = συντελεστής διάχυσης στον ελεύθερο αέρα (m 2 /d) n t = ολικό πορώδες n t = n w + n a 21

24 3.2 Μεταφορά Ρύπων (13/29) 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. 22

25 3.2 Μεταφορά Ρύπων (14/29) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.2 D v = /3 /0.4 2 x = 2.43 x 10-3 cm 2 /s D v = 2.10 x 10-2 m 2 /d C ai = L/Q D v A / (ZL+D v A) C a = mg/l 23

26 3.2 Μεταφορά Ρύπων (15/29) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΤΑ ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ Υποθέσεις: Σχήμα 3.6. Σχηματική αναπαράσταση των παραμέτρων που λαμβάνονται υπ όψιν για τον υπολογισμό της μεταφοράς των ρύπων στα υπόγεια νερά. 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. 24

27 3.2 Μεταφορά Ρύπων (16/29) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΤΑ ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ Ισοζύγιο μάζας Q i o C w = (Q gw + Q ix ) C gw Q i o = 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) C w = συγκέντρωση του ρύπου στο νερό των πόρων στην ρυπασμένη περιοχή (mg/l) Q ix = ποσότητα των νερών κατείσδυσης σε όλη την έκταση από την ρυπασμένη περιοχή μέχρι το πηγάδι (m 3 /y) C gw = συγκέντρωση του ρύπου στο πηγάδι υδροληψίας (mg/l) 25

28 3.2 Μεταφορά Ρύπων (17/29) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΤΑ ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ Q i o C w = (Q gw + Q ix ) C gw Q i o = I L gw L y Q i X = I (L gw +X) L y Q gw = kid 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) 26

29 3.2 Μεταφορά Ρύπων (18/29) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΤΑ ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ Q i o C w = (Q gw + Q ix ) C gw Q i o = I L gw L y Q i X = I (L gw +X) L y Q gw = kid mix L y (νόμος Darcy) C gw k id mix L gw I (L gw X) I C w d mix (L gw X) 2 d a 1 exp L gw I k id a 27

30 3.2 Μεταφορά Ρύπων (19/29) Υπολογίστε τη συγκέντρωση τολουολίου σε πηγάδι υδροληψίας με τα ακόλουθα δεδομένα: Μήκος ρυπασμένης περιοχής Απόσταση πηγαδιού υδροληψίας Χαρακτηριστικά υδροφόρου στρώματος: Συνολικό βάθος Υδραυλική αγωγιμότητα Υδραυλική κλίση Κατείσδυση νερών βροχής ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.3 L gw = 50m X = 100m d a = 30m k =10-5 m/s i = 0.02 m/m I = m/y Συγκέντρωση στο νερό των πόρων στη ρυπασμένη περιοχή C w = 38.5 mg/l 28

31 3.2 Μεταφορά Ρύπων (20/29) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.3 d mix (L gw X) 2 d a 1 exp L gw I k id a k = 10-5 m/s x ( ) s/y = 315 m/y d mix = 16.5 m C gw k id mix L gw I (L gw X) I C w C gw = 3.75/( ) x C w = x 38.5 = 1.26 mg/l 29

32 3.2 Μεταφορά Ρύπων (21/29) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΕ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΝΕΡΑ L y Q gw C gw L gw X Q sw C sw 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 = Σχήμα 3.7. Σχηματική αναπαράσταση μεταφοράς σε επιφανειακά νερά. το πλάτος της ρυπασμένης περιοχής κάθετα προς τη ροή των υπόγειων νερών (m) 30

33 3.2 Μεταφορά Ρύπων (22/29) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΕ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΝΕΡΑ L y Q gw C gw L gw X Q sw C sw C sw Q Q gw sw C gw k id Q mix sw L y C gw 31

34 3.2 Μεταφορά Ρύπων (23/29) 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%. 32

35 3.2 Μεταφορά Ρύπων (24/29) ΒΙΟΜΕΓΕΘΥΝΣΗ Πίνακας 3.1. Βιομεγέθυνση PCBs στις λίμνες Great Lakes, Καναδά (Baird, 1995) Συγκέντρωση PCBs (ppm) Φυτοπλανκτόν Ζωοπλανκτόν Λίπος μικρών ψαριών 1.04 Λίπος μεγάλων ψαριών (πέστροφες) 4.83 Αυγά γλάρων 124 Συντελεστής βιομεγέθυνσης 50,000 33

36 Υπολογίστε τη συγκέντρωση τολουολίου (α) στα νερά και (β) στις πέστροφες του ποταμού με τα ακόλουθα δεδομένα: Μήκος ρυπασμένης περιοχής Πλάτος ρυπασμένης περιοχής Απόσταση ποταμού 3.2 Μεταφορά Ρύπων (25/29) L gw = 50 m L y = 8 m X = 200 m Ροή των νερών του ποταμού Q sw = 10 m 3 /h Χαρακτηριστικά υδροφόρου στρώματος: Κατείσδυση νερών βροχής ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.4 d a = 30 m, k =10-5 m/s, i = 0.02 m/m Συγκέντρωση στο νερό των πόρων I = m/y C w = 38.5 mg/l 34

37 3.2 Μεταφορά Ρύπων (26/29) 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 35

38 3.2 Μεταφορά Ρύπων (27/29) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.4 (β) Συγκέντρωση τολουολίου στις πέστροφες Συμπληρωματικά δεδομένα : Περιεκτικότητα λιπιδίων στις πέστροφες: l = 0.10 Συντελεστής οκτανόλης- νερού: logk ow = 2.73 Υπολογισμοί : Συντελεστής βιοσυσσώρευσης στις πέστροφες: BCF f = K ow l = x 0.10 = 53.7 (l/kg) Συγκέντρωση στις πέστροφες C f = BCF f C sw = 53.7 x = mg/kg πέστροφας 36

39 Περιγράφεται, όπως και στην περίπτωση των υδρόβιων οργανισμών, με έναν παράγοντα βιοσυσσώρευσης: C l = C w = 3.2 Μεταφορά Ρύπων (28/29) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΕ ΦΥΤΑ 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 είναι υψηλότερη σε σύγκριση με τα τμήματα του φυτού που βρίσκονται έξω από το έδαφος: BCF r > BCF l 37

40 3.2 Μεταφορά Ρύπων (29/29) Στη ρυπασμένη περιοχή των προηγούμενων παραδειγμάτων υπάρχει μικρός λαχανόκηπος. Να υπολογιστεί η συγκέντρωση τολουολίου στα φύλλα των μαρουλιών και στις πατάτες: Συγκέντρωση στο νερό των πόρων C w = 38.5 mg/l Βιοσυσσώρευση στα φύλλα BCF l = 2.2 Βιοσυσσώρευση στα ρίζες BCF r = 4.24 Συγκέντρωση στα μαρούλια: ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.5 C l = BCF l C w = 2.2 x 38.5 = 84.7 mg/kg Συγκέντρωση στις πατάτες: C r = BCF r C w = 4.24 x 38.5 = 163 mg/kg Πηγές: SFT, 1999 RAIS, USDOE 38

41 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (1/32) ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΚΘΕΣΗΣ ΤΩΝ ΑΝΘΡΩΠΩΝ 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 που έχουν καλλιεργηθεί σε ρυπασμένο έδαφος. Κατανάλωση ψαριών από επιφανειακά νερά που έχουν ρυπανθεί. 39

42 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. 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (2/32) ΚΑΤΑΠΟΣΗ ΕΔΑΦΟΥΣ - ΣΚΟΝΗΣ 40

43 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (3/32) ΚΑΤΑΠΟΣΗ ΕΔΑΦΟΥΣ - ΣΚΟΝΗΣ Ημερήσια πρόσληψη ρύπων μέσω κατάποσης σωματιδίων C 10 D t Iis 6 is f exp BW I is = C t = μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω κατάποσης εδάφους (mg ρύπου/ kg σώματος / ημέρα) 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) 41

44 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (4/32) ΚΑΤΑΠΟΣΗ ΕΔΑΦΟΥΣ - ΣΚΟΝΗΣ Πίνακας 3.2. Κατάποση εδάφους σκόνης. Τιμές παραμέτρων Παράμετρος Παιδιά Ενήλικες (0-6 ετών) BW, kg D is, mg/d

45 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (5/32) 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 f exp 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 ) 43

46 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (6/32) ΔΕΡΜΑΤΙΚΗ ΕΠΑΦΗ ΜΕ ΕΔΑΦΟΣ Ή ΣΚΟΝΗ Πίνακας 3.3. Δερματική επαφή με έδαφος ή σκόνη. Τιμές παραμέτρων Παράμετρος Παιδιά Ενήλικες (0-6 ετών) A d, cm 2 /d q adh, mg/cm

47 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (7/32) ΕΙΣΠΝΟΗ ΣΚΟΝΗΣ Αφορά σωματίδια μεγέθους d < 10μm I id = C t = Ct Cda Qbr LR fexp Iid 6 10 BW μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω εισπνοής σκόνης (mg ρύπου/ kg σώματος / ημέρα) 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) 45

48 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (8/32) ΕΙΣΠΝΟΗ ΣΚΟΝΗΣ Πίνακας 3.4. Εισπνοή σκόνης. Τιμές παραμέτρων Παράμετρος Παιδιά Ενήλικες (0-6 ετών) Q br, m 3 /d LR C da, mg/m

49 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (9/32) 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) 47

50 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (10/32) 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 48

51 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (11/32) 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) 49

52 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (12/32) ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΦΥΤΩΝ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΗΘΕΙ ΣΕ ΡΥΠΑΣΜΕΝΟ ΕΔΑΦΟΣ Πίνακας 3.5. Κατανάλωση φυτών που έχουν καλλιεργηθεί σε ρυπασμένο έδαφος. Τιμές παραμέτρων Παράμετρος Παιδιά Ενήλικες (0-6 ετών) D ip, kg/d % φύλλα, 50% ρίζες f p

53 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (13/32) 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) 51

54 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (14/32) ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΨΑΡΙΩΝ ΑΠΟ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΝΕΡΑ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΡΥΠΑΝΘΕΙ Πίνακας 3.6. Κατανάλωση ψαριών από επιφανειακά νερά που έχουν ρυπανθεί. Τιμές παραμέτρων Παράμετρος Παιδιά Ενήλικες (0-6 ετών) D if, kg/d f f

55 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (15/32) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.6 Για την περίπτωση της ρύπανσης που εξετάσθηκε (παραδείγματα 3.1 μέχρι 3.5) να υπολογιστεί η συνολική πρόσληψη τολουολίου από παιδιά και 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 53

56 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (16/32) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.6 Πίνακας 3.7. Παράμετροι των εξισώσεων πρόσληψης ρύπων 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 και 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 (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)

57 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (17/32) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.6 Μονοπάτι έκθεσης Ημερήσια πρόσληψη, mg/kg/d Παιδιά Ενήλικες Κατάποση εδάφους ή σκόνης 5.00E E-05 Δερματική 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 ρυπανθεί 1.26E E-03 Κατανάλωση λαχανικών από το ρυπασμένο έδαφος 3.72E E-01 Κατανάλωση ψαριών από ρυπασμένα επιφανειακά νερά 2.02E E-03 55

58 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (18/32) 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. 56

59 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (19/32) 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 57

60 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (20/32) ΜΗ ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ 100 Αρνητικά συμπτώματα (% πληθυσμού) NOAEL Δόση (mg/kg/d) Σχήμα 3.8. Ενδεικτική καμπύλη δόσης - απόκρισης στις τοξικολογικές μελέτες. 58

61 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (21/32) ΜΗ ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ Η Αποδεκτή Ημερησία Πρόσληψη, ADI, ορίζεται με βάση τη δόση NOAEL, τίθενται όμως συμπληρωματικοί συντελεστές ασφάλειας. Όταν υπάρχουν επιδημιολογικά δεδομένα η τιμή NOAEL διαιρείται με έναν συντελεστή 10. Όταν υπάρχουν μόνον πειράματα σε ζώα, η τιμή NOAEL διαιρείται με τον συντελεστή

62 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (22/32) ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ Ουσίες που έχει διαπιστωθεί ότι προκαλούν καρκινογένεση. Για τις γονιδιοτοξικές καρκινογόνες ουσίες υπάρχει θεωρητικά πιθανότητα, έστω και ελάχιστη, η έκθεση σε ένα μόνο μόριο της ουσίας να προκαλέσει μία μετάλλαξη η οποία να καταλήξει στην εμφάνιση καρκίνου. Δεν υπάρχει οριακή «ασφαλής» δόση. 60

63 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (23/32) ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ Περιστατικά καρκινογένεσης (% πληθυσμού) Δόση (mg/kg/d) Σχήμα 3.9. Ενδεικτική καμπύλη δόσης - απόκρισης στη μελέτη καρκινογόνων ρύπων. 61

64 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (24/32) Η «Αποδεκτή» Ημερήσια Πρόσληψη ορίζεται 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 καρκινογένεσης (% πληθυσμού) ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ Δόση (mg/kg/d) Η μικρότερη δόση αντιστοιχεί στην εμφάνιση περιστατικών καρκίνου στο 10% του πληθυσμού Σχήμα 3.9. Ενδεικτική καμπύλη δόσης - απόκρισης στη μελέτη καρκινογόνων ρύπων μεγαλύτερο από τον επιθυμητό στόχο 1/

65 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (25/32) Η «Αποδεκτή» Ημερήσια Πρόσληψη ορίζεται 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 καρκινογένεσης (% πληθυσμού) ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ SF Δόση (mg/kg/d) Σχήμα 3.9. Ενδεικτική καμπύλη δόσης - απόκρισης στη μελέτη καρκινογόνων ρύπων. 63

66 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (26/32) ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗ ΚΑΡΚΙΝΟΓΕΝΕΣΗΣ Περιστατικά καρκινογένεσης (% πληθυσμού) SF Δόση (mg/kg/d) Για το σύνολο των μονοπατιών j: Διακινδύνευση εμφάνισης καρκίνου, Rc για ρύπο i μέσα από ένα μονοπάτι έκθεσης j: R c,ij I ij SF Iij: μέση ημερήσια πρόσληψη του ρύπου I από το μονοπάτι έκθεσης j i R c,i I j ij SF i Σχήμα 3.9. Ενδεικτική καμπύλη δόσης - απόκρισης στη μελέτη καρκινογόνων ρύπων. 64

67 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (27/32) 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 ben = 0.03 [mg/(kg d)] -1 (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 65

68 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (28/32) ΔΙΑΚΙΝΥΝΕΥΣΗ ΚΑΡΚΙΝΟΓΕΝΕΣΗΣ ΑΠΟ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΑ ΜΟΝΟΠΑΤΙΑ Πίνακας 3.8. 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 SF: IRIS, Integrated Risk Information System της USEPA 66

69 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (29/32) Πίνακας 3.9. Εξισώσεις για τη συνολική εκτίμηση της διακινδύνευσης Μη καρκινογόνοι ρύποι (από DOE (USA), 1999) Ένας ρύπος i μέσα από ένα μονοπάτι έκθεσης j Iij HQij (3.33) ADI i 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 -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 67

70 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (30/32) Πίνακας Εξισώσεις για τη συνολική εκτίμηση της διακινδύνευσης. Καρκινογόνοι ρύποι (από DOE (USA), 1999) Ένας καρκινογόνος ρύπος i μέσα από ένα μονοπάτι έκθεσης j Rc,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) i R c,j = 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 καρκινογόνοι ρύποι μέσα από πολλαπλά μονοπάτια έκθεσης R c,tot Rc,j (3.38) 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. R c,tot <

71 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (31/32) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.8 Για τη ρυπασμένη περιοχή των παραδειγμάτων 3.1 μέχρι 3.6, 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 ότι προκαλεί καρκίνο 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 inh =1.4 mg kg -1 d

72 3.3 Ανάλυση Κινδύνων (32/32) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.8 ADI oral =0.08 mg kg -1 d -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 Δερματική 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-02 Κατανάλωση λαχανικών από το ρυπασμένο έδαφος 4.65E E+00 Κατανάλωση ψαριών από ρυπασμένα επιφανειακά νερά 2.52E E-01 Συνολικός δείκτης κινδύνου, HI tot 2.98E E+02 70

73 Κατάλογος Αναφορών Σχημάτων (1/2) Σχήμα 3.1. Η ανάλυση διακινδύνευσης στη γενικότερη διαδικασία λήψης αποφάσεων για τη διαχείριση των ρυπασμένων περιοχών., Παπασιώπη Νυμφοδώρα (Προσωπικό αρχείο). Σχήμα 3.2. Αναπαράσταση των δρόμων μεταφοράς των ρύπων από μια πηγή ρύπανσης προς πιθανά σημεία έκθεσης των ανθρώπων στην ρύπανση., SFT (1999) Guidelines on risk assessment of contaminated sites. Norwegian Pollution Control Authority, SFT report 99:06. Σχήμα 3.3. Σχηματική αναπαράσταση του μοντέλου 4 φάσεων., Παπασιώπη Νυμφοδώρα (Προσωπικό αρχείο). Σχήμα 3.4. Σχηματική αναπαράσταση του μοντέλου 3 φάσεων., Παπασιώπη Νυμφοδώρα (Προσωπικό αρχείο). Σχήμα 3.5. Σχηματική αναπαράσταση μεταφοράς πτητικών στον αέρα του σπιτιού., Παπασιώπη Νυμφοδώρα (Προσωπικό αρχείο). Σχήμα 3.6. Σχηματική αναπαράσταση των παραμέτρων που λαμβάνονται υπ όψιν για τον υπολογισμό της μεταφοράς των ρύπων στα υπόγεια νερά., Παπασιώπη Νυμφοδώρα (Προσωπικό αρχείο).

74 Κατάλογος Αναφορών Σχημάτων (2/2) Σχήμα 3.7. Σχηματική αναπαράσταση μεταφοράς σε επιφανειακά νερά., Παπασιώπη Νυμφοδώρα (Προσωπικό αρχείο). Σχήμα 3.8. Ενδεικτική καμπύλη δόσης - απόκρισης στις τοξικολογικές μελέτες., Παπασιώπη Νυμφοδώρα (Προσωπικό αρχείο). Σχήμα 3.9. Ενδεικτική καμπύλη δόσης - απόκρισης στη μελέτη καρκινογόνων ρύπων., Παπασιώπη Νυμφοδώρα (Προσωπικό αρχείο).

75 Κατάλογος Αναφορών Πινάκων (1/2) Πίνακας 3.1. Βιομεγέθυνση PCBs στις λίμνες Great Lakes, Καναδά, Baird, C. (1995) Environmental Chemistry, W.H. Freeman and Company. Πίνακας 3.2. Κατάποση εδάφους σκόνης. Τιμές παραμέτρων, SFT (1999) Guidelines on risk assessment of contaminated sites. Norwegian Pollution Control Authority, SFT report 99:06. Πίνακας 3.3. Δερματική επαφή με έδαφος ή σκόνη. Τιμές παραμέτρων, SFT (1999) Guidelines on risk assessment of contaminated sites. Norwegian Pollution Control Authority, SFT report 99:06. Πίνακας 3.4. Εισπνοή σκόνης. Τιμές παραμέτρων, SFT (1999) Guidelines on risk assessment of contaminated sites. Norwegian Pollution Control Authority, SFT report 99:06. Πίνακας 3.5. Κατανάλωση φυτών που έχουν καλλιεργηθεί σε ρυπασμένο έδαφος. Τιμές παραμέτρων, SFT (1999) Guidelines on risk assessment of contaminated sites. Norwegian Pollution Control Authority, SFT report 99:06. Πίνακας 3.6. Κατανάλωση ψαριών από επιφανειακά νερά που έχουν ρυπανθεί. Τιμές παραμέτρων, SFT (1999) Guidelines on risk assessment of contaminated sites. Norwegian Pollution Control Authority, SFT report 99:06.

76 Κατάλογος Αναφορών Πινάκων (2/2) Πίνακας 3.7. Παράμετροι των εξισώσεων πρόσληψης ρύπων,, SFT (1999) Guidelines on risk assessment of contaminated sites. Norwegian Pollution Control Authority, SFT report 99:06. Πίνακας 3.8. Τιμές του συντελεστή κλίσης καρκινογένεσης SF για διαφορετικά μονοπάτια έκθεσης, IRIS, Integrated Risk Information System, Πίνακας 3.9. Εξισώσεις για τη συνολική εκτίμηση της διακινδύνευσης. Μη καρκινογόνοι ρύποι, DOE (USA) (1999) Guidance for conducting risk assessments and related risk activities. Πίνακας Εξισώσεις για τη συνολική εκτίμηση της διακινδύνευσης. Καρκινογόνοι ρύποι, DOE (USA) (1999) Guidance for conducting risk assessments and related risk activities.

77 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.