HODNOTENIE EKOLOGICKÝCH RIZÍK

Transcription

1 HODNOTENIE EKOLOGICKÝCH RIZÍK Agáta Fargašová Katedra ekosozológie a fyziotaktiky, Prírodovedecká fakulta UK v Bratislave, Mlynská dolina, Bratislava tel.: ; fax:.: ; fargasova@fns.uniba.sk Zvýšený záujem o ekologické dôsledky globálnych environmentálnych problémov, akými sú klimatické zmeny, strata prostredia, kyslá depozícia, zníženie biologickej diverzity a ekologické vplyvy pesticídov a chemických látok, vyvoláva aj stále väčší záujem vedeckej komunity a laickej verejnosti o hodnotenie nepriaznivých účinkov fyzikálnych a chemických stresorov na životné prostredie. Čoraz častejšie sa stretávame s odporúčaniami poskytujúcimi základné princípy a jednoduché štruktúry pre hodnotenie ekologických rizík. Smernice na hodnotenie ekologických rizík sú dnes ešte len vo vývoji a v štádiu pripravovaných rámcových programov. Hodnotenie ekologických rizík je vedecký proces, ktorý hodnotí potenciálny škodlivý vplyv stresorov na rastliny, živočíchy a prostredie, ktoré sú im vystavené. Stanovuje sa ním ekologický účinok vyvolaný ľudskou aktivitou, akou je napr. odvodňovanie močiarov alebo uvoľňovanie chemických látok. Neposudzuje vplyvy na človeka a hospodárske zvieratá. Jeho cieľom je 1. kvalitatívne a/alebo kvantitatívne hodnotenie aktuálnych a predpokladaných potenciálnych účinkov na populácie rastlín a živočíchov 2. sledovanie spoločenstiev, ktoré sa vyskytujú alebo môžu vyskytovať na určitých lokalitách (mokrade, jazerá, rieky a ich ústia) ovplyvnených kontaminantmi. U.S. EPA definuje hodnotenie ekologických rizík ako proces, ktorý stanovuje pravdepodobnosť objavenia sa nepriaznivých ekologických účinkov, ktoré sú výsledkom expozičného pôsobenia jedného alebo viacerých stresorov. Hodnotenie ekologických rizík sa potom dá definovať ako určenie pravdepodobnosti objavenia sa nepriaznivých účinkov v ekologickom systéme. Najdôležitejšími komponentmi hodnotenia rizík sú odhad rizika vo vzťahu expozície k identifikovanej látke alebo látkam a pravdepodobnosti, že dôjde k expozícii. Jedným z vážnych problémov sa pri ekologickom hodnotení stáva komplexné zhodnotenie expozičných podmienok a ich účinkov na systém. Toto je v rozpore s aktuálnym prístupom hodnotenia environmentálnych rizík, pri ktorých sa predpokladá ochrana jedného druhu, ktorý je "najcitlivejším" a s ochranou ktorého sa predpokladá, že bude automaticky chránený celý ekosystém, v ktorom sa vyskytuje. Proces hodnotenia ekologických rizík musí byť

2 flexibilný za predpokladu logických vedeckých štruktúr prispôsobujúcich sa širokej oblasti stresorov. Za stresor sa považuje každá potenciálne nebezpečne chemická látka, fyzikálna alebo biologická entita, ktorá môže vyvolať škodlivé účinky na jedincoch, populáciách, spoločenstvách alebo ekosystémoch. Riziko je schopnosť stresora poškodiť biologický systém. Stanovenie LC 50 alebo mutagenity látky sú pokusom o odhad predpokladaného rizika vyvolaného stresorom vo vzťahu k expozícii. Expozícia sa stanovuje ako koncentrácia stresora pôsobiaca na organizmus v definovanom systéme. Môže sa vyjadrovať ako dávka v tkanive zasiahnutého organizmu, ale v environmentálnej toxikológii sa častejšie stanovujú jej environmentálne koncentrácie. Stanovenie koncentrácií a dávok v tkanive zasiahnutého organizmu sa dá využiť ako "biomarkér" pri odhade poškodenia ekosystému. Aj napriek tomu, že všetky látky majú nejaký biologický účinok, vo väčšine prípadom musí byť pre ich prejavenie sa prekročená tzv. prahová hranica - treshold. Hodnotenia ekologických rizík sa v mnohom zhoduje s postupmi hodnotenia zdravotných rizík pre človeka. Tieto dva typy hodnotení sa odlišujú predovšetkým v troch oblastiach: 1. hodnotenie ekologických rizík môže posudzovať účinky nielen na jedincoch jedného druhu, ale aj na celých populáciách, spoločenstvách alebo ekosystémoch 2. neexistuje jednotný súbor chránených ekologických hodnôt, ktorý by sa mal všeobecne používať; chránené hodnoty sa vyberajú z mnohých možností posudzovaných z vedeckého aj politického hľadiska 3. povedomie o potrebe hodnotenia ekologických rizík nechemických aj chemických stresorov sa neustále zvyšuje. Postup hodnotenia ekologického rizika sa skladá z troch hlavných častí: 1. formulácia problému navrhovanie (plánovanie) a postup stanovenia cieľov, rozsah a zámer hodnotenia rizík; záverom je koncepčný model, ktorý stanovuje, ktoré environmentálne hodnoty budú chránené (hodnotené endpointy) a uvádza potrebné údaje a používané analýzy 2. analýza pozostáva z hodnotení environmentálnej expozície a účinkov stresorov. Hodnotenie expozície charakterizuje ako ekosystémy, v ktorých sa môže stresor objaviť, tak aj biotu, ktorá môže byť exponovaná. Popisuje aj veľkosť a priestorové a časové charakteristiky expozície. Hodnotenie ekologických účinkov sumarizuje údaje o účinkoch stresorov a ich vzťahu ku hodnoteným endpointom

3 3. charakterizácia rizika spája hodnotenie expozície a účinkov. Na odhad rizík sa dajú použiť rôzne techniky, vrátane porovnania špecifickej expozície a hodnôt účinkov, porovnania expozičnej distribúcie a účinkov alebo použitia simulačných modelov. Riziko sa dá vyjadriť ako kvalitatívny a kvantitatívny odhad závislý na dostupných údajoch. V charakterizácii rizík odhadca rizík tiež popisuje riziká v zmysle hodnoteného endpointu diskutuje o ekologickej významnosti účinkov sumarizuje celkovú významnosť hodnotenia diskutuje o výsledkoch s manažérom rizík. V procese hodnotenia ekologických rizík je jedným z dôležitých faktorov vzájomná komunikácia medzi odhadcom rizík a manažérom rizík. Pri zahájení hodnotenia rizík, môže manažér rizík pomôcť zabezpečiť, že hodnotenie rizika bude skutočne poskytovať informácie potrebné pre požadované rozhodnutia, kým odhadca rizík môže zabezpečiť, že hodnotenie rizík poskytne všetky relevantné ekologické požiadavky. Diskusia o výsledkoch z hodnotenia rizík je dôležitá aj pre oboznámenie manažéra rizík s kompletnými a plne zrozumiteľnými závermi hodnotení, domnienkami a nedostatkami. Ďalšou dôležitou sprievodnou aktivitou hodnotenia ekologických rizík je zber údajov a verifikačné a monitorovacie štúdie. Nové údaje si často vyžadujú vypracovanie analýz, ktoré sa vykonávajú v priebehu hodnotenia rizík. Údaje z verifikačných štúdií sa dajú použiť ako na overovanie predpovedí špecifického hodnotenia rizika tak aj na hodnotenie účelnosti navrhovaných princípov. Monitoring ekologických účinkov alebo expozície môže pomôcť pri verifikácii procesu a odporučiť doplnenie údajov, metód alebo analýz, ktoré by v budúcnosti hodnotenie rizík skvalitnili.

4 Schéma hodnotenia ekologických rizík (ERA) Formulácia problému je fázou systematického plánovania, ktorá v sebe zahŕňa predbežnú charakterizáciu expozície a účinkov, posúdenie vedeckých a požadovaných údajov, politické a regulačné požiadavky, špecifické miestne faktory, ktoré udávajú opodstatnenosť, dosah a ciele hodnotenia ekologického rizika. Táto časť obsahuje: kvalitatívne hodnotenie uvoľňovaného polutanta, jeho migráciu a osud v prostredí identifikáciu - ekologicky zaujímavých kontaminantov - receptorov - expozičných ciest - známych účinkov výber záujmových endpointov špecifikáciu cieľov a východísk. Formulácia problému poskytuje včasnú identifikáciu kľúčových faktorov a dodáva hodnoteniu rizík vedecký charakter. Vytvára koncepčné modely, ktoré popisujú kľúčové

5 vzťahy medzi stresormi a hodnotenými endpointmi. Jej výsledkom je transformácia vedeckých údajov do účelných informácií o riziku ľudských aktivít na prostredie, ktorá umožňuje manažérom rizík urobiť informačné environmentálne rozhodnutia. Fáza analýzy - skladá sa z dvoch aktivít: 1. charakterizácia expozície cieľom je predpovedanie alebo stanovenie priestorovej a časovej distribúcie stresora a jeho súčasný výskyt alebo kontakt so záujmovou ekologickou zložkou 2. charakterizácia ekologických účinkov cieľom je identifikácia a kvantifikácia škodlivých účinkov vyvolaných stresorom a stanovenie vzťahu dávka - odpoveď. V priebehu tejto fázy sa využívajú údaje z monitorovania záujmovej lokality a chemických stanovení kvantifikujúcich množstvá kontaminantov, ich migráciu a transformáciu. Na hodnotenie ekologických účinkov sa využívajú testy toxicity a poľné štúdia. Fáza analýzy je veľmi úzko prepojená s ekotoxikologickými hodnoteniami a jej závery tvoria výsledky ekotoxikologických biotestov, ktoré porovnávajú množstvo kontaminanta a silu jeho účinku, t.j. vzťah "dávka odpoveď". V zásade sa ekotoxikologické testy môžu robiť na ktorejkoľvek úrovni biologickej hierarchie od molekuly až po ekosystémy. Hodnotenie funkčného stavu ekosystému môže prebiehať na úrovni molekuly, bunky, jedinca, populácie alebo spoločenstva. Testy využívajúce jednotlivé organizmy sa zameriavajú predovšetkým na sledovanie biochemických a fyziologických odpovedí organizmov na znečistenie prostredia. Ich výhodou je, že umožňujú včasné rozpoznanie potenciálneho rizika a tým aj včasné varovanie, ale chýba im dlhodobá ekologická významnosť. O tom, ktoré testy sú najvýpovednejšie pre kľúčovú prezentáciu určitých zložiek životného prostredia, musia rozhodnúť ekotoxikológovia. Títo rozhodujú aj o tom, či sa budú sledovať len akútne účinky testovaných látok, alebo sa bude pozornosť venovať aj účinkom chronickým, ktoré môžu byť často oveľa dôležitejšie z hľadiska funkčnosti populácií, spoločenstiev aj celých ekosystémov. Rozhodujú aj o tom, či sú potrebné mnohodruhové testy. V posledných rokoch význam a zapojenie biotestov do ekologických štúdií a monitorovacích projektov stúpa. Tento zvýšený záujem spočíva zrejme v tom, že biotesty v sebe integrujú informácie o biologickej aktivite (toxicite) vzorky, jej schopnosti prechádzať biomembránami, reagovať s komponentmi bunky a pod. Biotesty sú schopné detegovať aj toxicitu medziproduktov, ktoré vznikajú pri rozklade pôvodného toxínu a majú pre svoj integrálny charakter niekedy aj ekonomickú výhodu pred striktne chemickými stanoveniami toxických látok. Nakoľko pre interpretáciu daného ekologického problému je vhodné mať k dispozícii ako chemické stanovenie vybraných polutantov tak aj

6 výsledky relevantných biotestov, býva často práve ekonomické hľadisko hlavným kritériom pre použitie alebo nepoužitie (aj keď často veľmi potrebného) biotestu. Biotesty sa využívajú na stanovenie prítomnosti alebo neprítomnosti environmentálneho problému a môžu byť zahrnuté buď do počiatočného skríningu, ktorým sa stanovujú a prednostne určujú potenciálne zdroje znečistenia (bodové, nebodové, vody, sedimenty a pod.), alebo nasledujú po chemických analýzach, aby determinovali a určili vysoké hladiny kontaminanta. Treba si ale uvedomiť, že v obidvoch prípadoch je cieľom stanoviť znečistenie ako pomocou chemických (kontaminácia) tak aj biologických (toxicita, biologická dostupnosť) meraní. Preto chemické aj biologické analýzy, aj napriek tomu, že sú v začiatkoch drahé, poskytujú najefektívnejšiu informáciu o znečistení v priebehu dlhodobých meraní. Definícia biotestu nie je úplne jasná, nakoľko sa k nej môžu zaradiť aj poľné manipulované štúdie. V úzkom slova zmysle sú ale biotesty definované ako experimentálne (spravidla) metódy stanovenia toxických účinkov stresorov (toxických látok) na živé systémy (tkanivá, organizmy, populácie a pod.). Účinky stresorov sa hodnotia v rôznych koncentráciách a môžu byť predstavované ako jednotlivými látkami tak aj ich zmesami. Ekotoxikologické biotesty sa dajú z hľadiska charakteru stanovenia ekotoxicity zaradiť do dvoch skupín, ku ktorým sú potom priradené jednotlivé typy testov: laboratórne testy vlastné ekotoxikologické biotesty štandardné a konvenčné biotesty 1. generácia testov alternatívne biotesty mikrobiotesty 2. generácia testov ďalšie biotesty (špecifické mechanizmy, in vitro testy) testy procesov (biodegradabilita, bioakumulácia,...) testy orgánovej toxicity s laboratórnymi zvieratami stavovce, cicavce, humánna toxikológia in situ testy hodnotenie účinkov experimentálne mikro- a mezokozmy poľné štúdie. Základným princípom, na ktorom sú všetky ekotoxikologické testy založené, je rozpoznanie, či je odpoveď živého organizmu na prítomnosť (expozíciu) toxickej látke závislá na jej dávke (expozičnej hladine). Pri použití tohto princípu sú testy ako akvatickej tak aj terestrickej ekotoxikológie usporiadané tak, aby charakterizovali a popísali vzťah

7 dávka odpoveď vyjadrený príslušnou krivkou zostrojenou na základe merania účinkov. Testy akútnej toxicity zvyčajne hodnotia vzťah koncentrácia odpoveď vyjadrujúci prežívanie, kým pri testoch chronickej toxicity štúdie hodnotia subchronické účinky, akými sú rast, reprodukcia, správanie, tkanivové reziduá alebo biochemické účinky a sú zvyčajne usporiadané tak, aby poskytli odhad koncentrácie, ktorá nevyvoláva nepriaznivé účinky. Každý biotest (jednodruhové, viacdruhové, mikrokozmy,...) je len zjednodušením reálnych podmienok a preto predstavuje modelový systém. Cieľom ekotoxikologických štúdií je pochopenie a charakterizácia účinkov, alebo odpovedí, celých populácií, spoločenstiev a ekosystémov na toxické látky. Z experimentálne získaných výsledkov sa potom extrapoláciou odhadujú dopady prítomnej toxickej látky na iné organizmy, prípadne až na človeka. Pri výbere laboratórnych štandardných testov je potrebné zvážiť: či sú laboratórne druhy vybrané do testov relevantné prírodným organizmom, na ktoré látka v životnom prostredí pôsobí. či je laboratórna expozícia (voda) relevantná prírodným podmienkam (napr. sedimentom) či sú výsledky získané na jednom druhu relevantné pre celú populáciu, prípadne spoločenstvo či sú výsledky in vitro testu (napr. stanovenie dioxínovej toxicity) relevantné účinku na celý organizmus. Charakterizácia rizika je záverečnou fázou hodnotenia rizík, počas ktorej sa hodnotí pravdepodobnosť objavenia sa nepriaznivých účinkov ako výsledok expozície stresoru. Charakterizácia rizík obsahuje dve hlavné časti: 1. odhad rizika a 2. popis rizika. Hodnotenie vzťahu stresor odpoveď a charakteru expozície z fázy analýzy rizík tvorí vstup pre odhad rizika. Charakterizácia rizík obsahuje aj analyzáciu a sumarizáciu neistôt identifikovaných v priebehu všetkých častí hodnotenia rizík. Odhadované riziká sa prejednávajú vzhľadom k typu a rozsahu predpokladaných účinkov, priestorovému a časovému rozsahu účinkov a ozdravného potenciálu. Charakterizácia rizík obsahuje aj

8 podporné informácie vo forme diskusie o závažnosti dôkazov. Výsledky z hodnotenia rizík vrátane významnosti identifikovaných rizík k pôvodným zámerom hodnotenia rizík sa potom prerokovávajú s manažérom rizík. Manažment rizík manažéri rizík pri vypracovávaní rozhodnutí o ekologických rizikách zvažujú nielen výsledky z hodnotenia rizík ale aj sociálne, ekonomické, politické a právne aspekty. Výsledky z hodnotenia ekologických rizík môžu použiť ako časť ekologickej analýzy nákladov a prínosov a snažiť sa pretransformovať ekologické aspekty do finančných hodnôt. Môžu zvažovať zmiernenie škôd napr. redukciou expozície pesticídom použitím tlmivého rastlinného pásu, alebo náhradou vysoko rizikového pesticídy menej rizikovým pesticídom. Stále však musia zvažovať a inkorporovať do svojich rozhodnutí aj názor verejnosti a politické požiadavky. K výhodám hodnotenia ekologických rizík patria: - poskytuje kvantitatívne bázy pre porovnanie a klasifikovanie rizík - vyjadruje výsledky ako pravdepodobnosť, súhlasí s neistoty pri predpovedaní budúcich environmentálnych stavov - poskytuje vedeckú bázu pre analýzu nákladov a prínosov - jasne oddeľuje vedecké odhady rozsahu a pravdepodobnosti účinkov od procesu výberu alternatív pri hodnotení akceptovateľnosti rizík. ZÁVERY Hodnotenie ekologických rizík má pre manažment rizík najväčší význam pri vyhľadávaní miest vhodných na remediácie. Hodnotenie rizík môže určiť prahové hladiny kontaminácie pre jednotlivé stresory a ich účinky. Tieto prahové hodnoty poskytujú štandardy pre hodnotenie účinnosti remediačných opatrení a môžu byť užitočné pri optimalizácii nápravných zámerov. Hodnotenie ekologických rizík (ERA) je vednou disciplínou identifikujúcou stresory, ktoré môžu zmeniť ekosystémy a kvantifikuje pravdepodobnú intenzitu škodlivých účinkov na tieto ekosystémy. ERA je teda nástrojom, ktorý pomáha regulačným a rozhodujúcim orgánom včleniť vedu do rozhodnutí spočívajúcich na báze stanovenia rizika. Umožňuje vylepšenie a spresnenie plánov manažmentu.

9 Hodnotenie ekologických rizík sa dnes využíva hlavne pri regulácii skládok nebezpečného odpadu, priemyselných látok a pesticídov a v manažmente ekosystémov postihnutých chemickými, fyzikálnymi a biologickými stresormi. Ako politický nástroj je hodnotenie ekologických rizík kontroverzné! Poďakovanie: Príspevok bol vypracovaný za podpory grantu KEGA 3/7234/09. LITERATÚRA 1. Mommsen, T.P., Moon, T.W. (2005) Environmental Toxicology, Vol. 6. Elsevier, The Netherlands, 495 s. 2. Newman, M.C., Unger, M.A. (2003) Fundamentals of Ecotoxicology. 2nd Edition. Lewis Publishers, Boca Raton - London - New York - Washington, D.C., 458 s. 3. OECD (2000) OECD Guidelines for Testing of Chemicals. Organization for Economic Cooperation and Development, Paris 4. Prasad, M.N.V. (Ed.) (2008) Trace Elements as Contaminants and Nutrients. Consequences in Ecosystems and Human Health. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 777 s. 5. Richardson, M. (Ed.) (1995) Environmental Toxicology Assessment. Taylor & Francis Ltd., London, 430 s. 6. Suter II, G.W. (2007) Ecological Risk Assessment. 2nd Edition. Taylor & Francis Group, Bocca Raton - London - New York, 643 s. 7. U.S. Environmental Protection Agency (EPA) (1998) Guidelines for Ecological Risk Assessment. EPA/630/R-95/002F. Risk Assessment Forum, U.S. Environmental Protection Agency, Washington, D.C. 8. U.S. Environmental Protection Agency (EPA) (2003) Generic Ecological Assessment Endpoints (GEAEs) for Ecological Risk Assessment. EPA/630/P-002/004F. Risk Assessment Forum, U.S. Environmental Protection Agency, Washington, D.C. 9. WHO (World Health Organization) (2001) Report on Integrated Risk Assessment. WHO/IPCS/IRA/01/12. World Health Organization, Geneva, Switzerland.