EstimareaEstimarea şşi i managementul risculuimanagementul riscului

Program de masterat:

Managementul mediului

Profesor Maria GavrilescuCatedra Ingineria și Managementul Mediului

5

Estimarea riscului ecologic penivele de complexitate (USEPA)

• nivelul I

estimarea preliminară a riscului, caracterizată prinaplicarea de metode relativ simple şi, acolo unde esteposibil, cantitative, bazate în principal pe date de literatură, date colectate anterior şi concentraţiistandardizate ale substanţelor chimice.

nivelul II

estimarea efectelor biologice şi prelevarea de probe, este recomandată acolo unde este necesar să se reducă gradul de incertitudine sau să se verifice constatările de la estimarea de nivel I, prin analiza efectelor biologice şi a probelor prelevate.

• nivelul III

estimarea riscului prin elaborarea unui program extins de prelevare de probe, este recomandatăacolo unde este necesar să se preleveze probe chimice sau biologice pe termen lung sau într-ovariantă extinsă, cu scopul de a rezolva aspecteglobale complexe ale problematicii riscului ca urmarea investigării unor situri de mari dimensiuni cu ecosisteme complexe.

• nivelul IV

program de monitorizare a unor situri extinse şicomplexe, pe termen lung, necesitândmonitorizarea prin prelevarea de probe chimice şibiologice pe durata a câtorva ani, astfel încât săse asigure realizarea unei estimări de risc cu un grad înalt de certitudine.

Fiecare nivel de estimare a riscului implică realizarea unorsecvenţe uneori complexe şi sofisticate, utilizarea de diverse categorii de date şi informaţii.

Evaluarea secvenţială, abordarea interactivă, bazată pefeedback, flexibilitatea analizelor se bazează pe judecăţi cu caracter ştiinţific şi utilizarea eficientă a resurselor prinoptimizarea colectării de date.

Deşi fiecare nivel de evaluare a riscului poate fi considerat de sine-stătător, fiecare din nivelele superioare de evaluare vorconstitui o treaptă evolutivă în programul evaluării riscului.

Fiecare nivel cuprinde o structură-cadru alcătuită din trei părţi şiconstruită pe baze ştiinţifice (date, informaţii, decizii), o parteprovenind de la un nivel anterior.

USEPA consideră că fiecare nivel de estimare a riscului constă din următoarele părţi:

- formularea problemei

- analiza

• caracterizarea expunerii

• caracterizarea efectelor ecologice

- caracterizarea riscului şi formularea de concluzii

Abordarea pe nivele a estimării de risc este un proces iterativ, nivelul următor incluzând aceleaşi trei părţi construite însă pe baza informaţiilor obţinute la nivelul anterior al estimării şi necesitând achiziţionarea de noi informaţii pentru reducerea nivelului de incertitudine al estimării.

În cadrul fiecărui nivel se colectează date noi sau se reevaluează cele existente. De asemenea, în cadrul unui nivel superior efortul de colectare a datelor este orientat mai mult către prelevare de probe biologice pentru analize pe termen din ce în ce mai lung.

Pentru a evalua relaţia dintre contaminare şi efectele ecologice, abordarea pe nivele impune reevaluarea iterativă a obiectivelor de strategie şi a datelor necesare pe întreg procesul de estimare pe baza integrării a trei tipuri de informaţii:

Date care se referă la analizele chimice pentru o anumită componentă de mediu

necesare pentru a stabili prezenţa, concentraţiile şi variabilitatea compuşilor

specifici toxici;

Date ecologice, necesare pentru documentarea sistemelor şi populaţiilor potenţial expuse (sau aflate în pericol de a fi expuse) şi care sunt destinate caracterizării condiţiilor în care există comunităţile şi pentru a observa orice efect advers care s-a produs sau se produce;

Date toxicologice şi ecotoxicologice, necesare pentru stabilirea legăturii dintre efectele ecologice adverse şi contaminarea cunoscută.

Estimarea riscului la nivelul I

aplicarea unei metode simple, de preferinţă cantitative, fundamentată pe informaţii de natură ştiinţifică, pe date corelate din teren şi o abordare bazată pe nivelele de concentraţie ale contaminanţilor

accentuează efectele adverse asupra indivizilor bazate pe valori ale toxicităţii, din literatură, cu extrapolarea la impactele potenţiale asupra populaţiei, comunităţii sau ecosistemelor

furnizează informaţii cantitative despre substanţele chimice şi punctele de expunere din componentele de mediu (sol, sedimente, ape de suprafaţă) şi, pe cât posibil date cantitative biologice

stabilirea componentelor ecologice afectate de expunerea la poluanţi chimici

Activităţile din cadrul nivelului I sunt mai complexe decât celespecifice fazei de evaluare preliminară (screening) şi vizeazăurmătoarele aspecte:

- compilarea şi evaluarea datelor existente

- identificarea informaţiilor critice care lipsesc din baza de date

- determinarea nevoii de proiectare şi implementare a activităţilor de remediere

- stabilirea necesităţii unor studii detaliate pe teren, înaintede a proiecta şi aplica activităţi de remediere.

Se poate stabili un model ecologic conceptual al sitului(MECS) şi o descriere a căilor de expunere.

Vizitele în teren şi informaţiile specifice despre sit permit:

• documentarea în legătură cu efectele adverse,

• identificarea receptorilor potenţial importanţi

• elaborarea de modele simplificate pentru evaluareapotenţialului poluanţilor chimici de a fi bioacumulaţi înreceptori de interes în evaluarea de risc.

Datele privind concentraţiile în mediul abiotic (apă, aer, sol) sunt utilizate pentru stabilirea concentraţiilor de expunere pentru receptori.

Estimarea efectelor preliminare se bazează pe date de literatură şi reglementări.

Calculul unor coeficienţi de corelare a unor informaţiiexistente despre toxicitate, concentraţii de expunere şiipoteze simplificatoare se poate aplica pentru estimarea de risc la nivel I.

Principalul rezultat al evaluării de nivel I este un raport tehnic detaliat, specific pentru sit.

Dacă informaţia obţinută la nivelul I de estimare estesuficientă ca suport pentru decizie, nu sunt necesare probe

şi analize suplimentare.

Dacă totuşi datele sunt insuficiente (adică în ERA există un grad mare de incertitudine) este necesar să se identifice şialte date (biologice şi în mediu abiotic) sau trecerea la o

evaluare la nivel superior.

Fazele de realizare a unei ERA de nivel I

Formularea problemei

• descrierea sitului ecologic• colectarea şi analiza datelor despre poluanţii chimici• selecţia preliminară a poluanţilor care afectează sistemul

ecologic• selecţia receptorilor cheie• identificarea ţintelor şi efectelor ecologice• realizarea unui model ecologic conceptual al sitului

Faza de analiză

• caracterizarea expunerii• analiza expunerii• profilele expunerii• caracterizarea efectelor ecologice• selectarea valorilor limită din literatură• elaborarea valorilor de referinţă ale toxicităţii

Caracterizarea riscului

• estimarea riscului• analiza riscului• caracterizarea incertitudinii

Formularea problemei

Se realizează pentru a stabili scopul şi ţintele nivelului I al EPA. Planificarea sistematică a fazelor are ca scop identificarea factorilor majori care trebuie avuţi în vedere la evaluarea riscului ecologic asociat cu un amplasament contaminat şi legătura cu contextul legal şi politica de mediu.

Realizează o analiză preliminară a expunerii şi efectelor. Aceasta implică evaluarea concentraţiilor substanţelor chimice cu impact ecologic, ecosistemele şi receptorii potenţiali, ecotoxicologia contaminanţilor cunoscuţi sau suspectaţi a fi prezenţi pe un sit şi efectele observate şi anticipate.

Descrierea sitului este necesară pentru orientarea specialiştilor. Aceste informaţii constituie un format asamblat al surselor de informaţii existente, fără a se realiza studii pe teren.

Caracterizarea sitului din punct de vedere ecologic se realizează, de regulă de un specialist în domeniu.

Colectarea şi analiza datelor constituie nivelul iniţial cu cel mai substanţial efort în cadrul nivelului I al ERA.

planificarea şi furnizarea de date de intrare: evaluatorul de risc trebuie să aibă un anumit nivel de cunoştinţe şi experienţă pentru asigurarea calităţii datelor. USEPA recomandă trei etape de obţinere şi furnizare a datelor de intrare.

evaluarea datelor disponibile la inspectarea sitului, implică, în primul rând, analiza informaţiilor privind istoricul sitului, care poate oferi informaţii despre contaminanţii potenţial prezenţi

prezentarea şi structurarea datelor: datele identificate ca acceptabile pentru nivelul I trebuie structurate într-o manieră care să permită elaborarea de concluzii pertinente în ceea ce priveşte realizarea nivelului I al ERA şi aplicarea lor eficientă în cadrul procesului de estimare a riscului la nivel

analiza calităţii datelor: calitatea ERA la orice nivel, depinde direct de calitatea datelor pe baza cărora se face evaluarea. Planificarea procesului de achiziţie a datelor este un pas important în obţinerea de date de bună calitate, în sensul că acestea sunt obţinute din cele mai adecvate locaţii, numărul şi tipul probelor sunt semnificative, limitele de detecţie ale instrumentelor de investigare şi metodele analitice sunt de nivel înalt.

Selectarea poluanţilor cu impact ecologic potenţial

Aceştia sunt acei compuşi chimici care pot induce potenţial un răspuns advers în receptorii ecologici. Deoarece nu toţi poluanţii de pe sit pot avea efecte adverse asupra biotei, este necesar caaceştia să fie selectaţi după o serie de criterii de ordin chimic, fizic, ecologic şi toxicologic.

În principiu, poluanţii cu impact ecologic potenţial sunt compuşii chimici cu următoarele caracteristici:• se găsesc la concentraţii mai înalte decât cele de referinţă;• au potenţial de generare a unor efecte toxice acute sau cronice, după expunere;• au potenţial de bioacumulare sau/şi biomagnifiere.

Selecţia receptorilor cheie:

Receptorii sunt componente ale ecosistemului care sunt sau pot fi afectate de stressorii chimici sau de altă natură.

Rezultatul final este reprezentat de caracteristici ale unui component al sistemului ecologic care poate fi afectat de un stressor (de exemplu, contaminant chimic).

Deoarece este dificil de estimat impactul potenţial pentru toţi receptorii, pe baza unor criterii stabilite, se vor selecta tipuri particulare de receptori (receptori cheie) şi consecinţele asupra lor a expunerii la poluanţi.

Modelul ecologic conceptual al sitului (MECS)

Este o reprezentare, adesea sub forma unei scheme, a anumitor porţiuni din caracterizarea expunerii (fig. 1).MECS trasează calea contaminantului atât prin componentele abiotice ale mediului, cât şi prin cele biotice, lanţul trofic etc. Acest model reprezintă toate căile potenţiale de expunere (surse, mecanism de emisie, medii de transport, puncte de expunere, rute de expunere, receptori).MECS stabileşte căile de expunere complete care trebuie evaluate în ERA şi relaţia dintre punctele de măsurare şi estimare. MECS reprezintă un instrument de bază în luarea deciziilor pentru măsurarea sau estimarea consecinţelor şi pentru identificarea surselor de incertitudine în caracterizarea expunerii.

Fig. 12. Reprezentarea modelului ecologic conceptual al sitului (adaptat după USEPA, 1996), 1 - mamifere erbivore, 2 -mamifere carnivore şi omnivore, 3-păsări domestice, 4 - fauna acvatică, 5 – păsări migratoare, 6 – răpitoare; NA –

neaplicabil, I – incomplet, o – potenţial de expunere relativ scăzut, - potenţial de expunere relativ mediu, ● - potenţial de expunere relativ ridicat

Caracterizarea efectelor ecologice (estimarea toxicităţii)

- include o structurare a tipurilor de efecte adverse asupra mediului şi biotei ca urmare a expunerii la poluanţi pe un sit, stabilirea de relaţii între mărimea expunerii şi efectele adverse şi a inceritudinilor legate de toxicitatea chimică, în particular pentru biota (EPA)

- evaluarea preliminară a toxicităţii oferă informaţii despre profilele toxicologice centrate pe efectele asupra sănătăţii

- are două obiective:• analiza şi identificarea datelor de literatură ca bază pentru

structurarea datelor din teren• analiza şi identificarea valorilor de referinţă ale toxicităţii şi a

factorilor de incertitudine pentru a putea estima riscurile ecologice potenţiale asociate cu expunerea receptorilor cheie.

Selecţia datelor de literatură

Sursele din literatură pentru valorile de referinţă variază cu tipul de organisme ce sunt luate în considerare ca receptori (acvatici, tereştri etc.) şi cu nivelul de estimare a riscului. Pentru nivelul I al ERA şi eventual II, se consideră suficiente documentele care structurează informaţiile toxicologice existente.

Selectarea surselor de literatură şi elaborarea valorilor de referinţă ale toxicităţii pentru utilizarea în estimarea de risc se face având în vedere o serie de factori care se referă la următoarele aspecte:

• valorile de referinţă trebuie obţinute în cadrul unor analize biologice în condiţii de testare similare, pe cât posibil cu cele din situl investigat (duritatea apei – care afectează toxicitatea metalelor grele, ar trebui să fie aceeaşi în ambele situaţii: laborator şi sit).

• valorile de referinţă din literatură trebuie să corespundă aceloraşi rute de expunere (oral, dermic etc).

• valorile de referinţă ale toxicităţii trebuie să fie adecvate cu tipul de receptor cheie şi efectele toxice estimate.

• valorile de referinţă ale toxicităţii trebuie să corespundă duratei de expunere de pe sit (subcronice: 2 săptămâni – 1 an; cronice: mai mult de 1 an (USEPA).

• valorile de referinţă ale toxicităţii trebuie să corespundă formei chimice care se evaluează (pentru metale, de exemplu, starea de oxidare în compusul investigat).

Elaborarea valorilor de referinţă a toxicităţii

Determinarea acestor valori pentru organismele acvatice sau terestre depinde de stilul de viaţă şi stadiul de dezvoltare a organismelor.

Ele pot fi bazate pe valori ale concentraţiilor sau dozelor (USEPA).

Caracterizarea riscului

• estimarea riscului• descrierea riscului

Estimarea riscului

- compară profilele expunerii şi toxicităţii, cât şi estimarea şi structurarea incertitudinilor asociate şi a ipotezelor simplificatoare pentru a caracteriza efectele biologice adverse curente şi potenţiale ca urmare a existenţei poluanţilor cu potenţial efect biologic

- sunt incluse în această evaluare impactele potenţiale din toate rutele de expunere (contact direct, ingerare, inhalare) şi toate componentele de mediu (apă, aer, sol şi sedimente)

Pentru nivelul I al ERA, estimarea riscului poate fi calitativă sau cantitativă, în funcţie de datele disponibile. În mod curent, la nivelul I al ERA se efectuează o serie de calcule ale unor coeficienţi cantitativi care compară valorile expunerii cu valorile de referinţă ale toxicităţii, obţinute din datele de literatură, în modul descris anterior

Raportul dintre expunere şi valorile de referinţă ale toxicităţii (coeficientul de hazard, CH) poate constitui un astfel de coeficient, determinat pentru un anumit poluant.

Coeficienţii pot fi însumaţi pentru toate substanţele chimice şi pentru toate căile de expunere pentru un anumit receptor.

Se obţine astfel indicele de hazard (IH)

• structurarea rezultatelor estimării de risc şi analizei incertitudinii şi o estimare a nivelului de încredere în estimatele de risc printr-o analiză cantitativă

• are două componente de bază: structurarea riscului ecologic, care ordonează rezultatele estimării riscului şi analiza

incertitudinii şi evaluează nivelul de încredere în estimata riscului. interpretarea semnificaţiei riscului în raport cu sistemul investigat, a descrierilor şi

mărimii riscurilor identificate, evaluarea efectelor şi incertitudinilor asociate.

• prezentarea structurată a datelor de intrare şi calculelor de risc efectuate pentru un anumit amplasament; aceste calcule ar trebui să indice şi să conţină concentraţiile poluanţilor, valorile de acumulare şi expunere, valorile de referinţă ale toxicităţii cu deviaţiile aferente, pentru fiecare poluant

• în structurarea datelor trebuie incluse următoarele informaţii (USEPA, 1992a): numele receptorului toate căile de expunere evaluate pentru acel receptor riscul sau/şi coeficienţii de hazard pentru fiecare cale poluantul predominant, adică substanţa chimică cu cea mai mare pondere în

estimată riscului coeficienţii globali de hazard

Descrierea riscului

Interpretarea riscului

• face o legătură critică între estimarea riscului şi comunicarea rezultatelor estimării.

• dacă estimarea riscului ecologic este orientată spre impactele adverse ale unei varietăţi de receptori şi diferite ecosisteme, atunci ar trebui prezentate analize (discuţii) calitative privind natura şi magnitudinea efectelor adverse potenţiale asociate cu fiecare receptor şi ecosistem.

• distribuţia temporală şi spaţială a efectelor oferă o altă perspectivă importantă pentru interpretarea semnificaţiei ecologice a riscului

• efectele adverse ale unei resurse la scară mică în raport cu situl sau aria de contaminare pot exercita efecte spaţiale minore, dar pot constitui o indicaţie a nivelului de degradare a acelei resurse.

• potenţialul de reabilitare este un alt factor care influenţează semnificaţia ecologică a riscului şi care trebuie analizată în raport cu efectele estimate.