Maria Fürhacker - re-water-braunschweig.com · Universität für Bodenkultur Wien Department für Wasser-Atmosphäre-Umwelt Spurenstoffe Durch unsere Aktivitäten gelangen hunderttausende

Universität für Bodenkultur WienDepartment für Wasser-Atmosphäre-Umwelt

Risikoabschätzung für Spurenstoffe

Maria Fürhacker

Universität für Bodenkultur WienInstitut für Siedlungswasserbau, Industriewawwerwirtschaft und Gewässerschutz,

Muthgasse 18, A-1190 [email protected]


Inhalt

� Einleitung: Was sind Spurenstoffe� Einleitung: Was sind Spurenstoffe

� Probleme durch Kontaminanten

� Risikoabschätzung versus Vorsorgeprinzip

� WHO, WRRL, TWVO, Bewässerungsrichtlinie WHO

� Risikomanagement

� Schlussfolgerungen


Spurenstoffe

� Durch unsere Aktivitäten gelangen hunderttausende verschiedener Chemikalien gewollt oder unabsichtlich in die Umwelt; das Wasser ist dabei ein wichtiger Eintrags- und Ausbreitungspfaddabei ein wichtiger Eintrags- und Ausbreitungspfad

� einige dieser Chemikalien sind in relativ hohen Konzentrationen (mg/L) zu finden (z.B. P oder N die zur Eutrophierung führen)

� andere sind in Konzentrationen von µg/L oder in noch geringeren Spuren zu finden

Spurenstoffe, Mikroverunreinigungen oder micropollut


Quellen von Spurenstoffen

Körperpflegemittel(Personal care products):

ChemikalienDetergentien(Personal care products):

z.B. Pharmaka, Antibiotika, HormoneDuftstoffe (polyzyklischer Moschusstoff, Galaxolid)

Biozide

DetergentienWeichmacher

Flammschutzmittel

N, P, Pestizideneue Produkte,bessere Analytik

„Emerging Contaminants“

Pharmaka im Wasser

Konzentrationen im Ablauf: im oberen ng/L bis µg/L Bereich im OW im ng/L Bereich

ARA Ablauf

Umweltrisiko wird durch Verdünnung

reduziert

Source: Barcelo, 2008Project:Aquaterra

Konzentration im OW unterhalb der ARA


Pharmaka im Grundwasser und UferfiltratMax. Konzentrationen, % Proben >LOQ (BLAC, 2003)

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Uferfiltratmax µg/l

GWmax µg/lSchmerzmittel

Lipidsenker

beta-Blocker

KontrastmittelAntiepileptika

Schmerzmittel

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Diclo

fenac

Phenaz

onCar

bamaz

epin

Met

oprolo

l Pro

pranolo

l

Bezaf

ibra

tClo

fibrin

säure

Fenofib

rinsä

ureAm

idotri

zoes

äure

µg

/l

22%

3 %3 %

16 %

1 % 2 %1 % 3 % 1 %


Pressemeldungen

Hermaphrodite Frogs Found in Suburban Ponds

Just as frogs’ mating season arrives, a study by a Yale professor raises a troubling issue. How many frogs will be clear on their role in the annual springtime ritual?

By FELICITY BARRINGERPublished: April 8, 2008

annual springtime ritual?

Study Finds Traces of Drugs in Drinking Water in 24 Major U.S. RegionsMONDAY, MARCH 10, 2008

Toxins on Tapby Wendy Gordon, M.S.


Wissenschaftliche Risikoabschätzung gegenüber Wahrnehmung und Reaktion

Hysterie

Angst

MissinformationÜber-

reaktion

PanikWirklichesRisiko


Möglichkeiten der Grenzwertsetzung

Risikoabschätzung

Vorsorgeprinzip

Effekt/ oder predicted no effect concentration

(PNEC)

Exposition (TDI)/oderUmweltkonzentrationPredicted environmental concentration(PEC)

GW-values0,1 µg/l0,01 µg/l

TW-Werte0,1 µg/l

European Medicines Agency

EMEA, 20060,25*0,01 µg/l

für Pestizide und Metaboliten (TWVO, 1998)

LAWA, 2004 0,01 µg/l

Maßnahmen

RisikocharakterisierungPEC/PNEC > 1


Vorteile/Nachteile

RisikoabschätzungVorsorgeprinzip

ans Ziel anpassbar Setzen von Prioritäten möglich braucht valide Datengrundlage

und Zeit

verzögerte Reaktion

Erlaubt potentiell disaströse Umweltgefahren zu regeln

auch wenn Ausmaß und Effekt noch nicht ausreichend erforscht sind

politische Entscheidung


Gefährdung/Risiko

Gefährdung: qualitativ� Inherente Eigenschaft einer Substanz, eines Objektes oder einer

Aktivität, die ein Potential hat einen Schaden zu verursachen

Risiko = Gefährdung x Exposition

Aktivität, die ein Potential hat einen Schaden zu verursachen

Risiko: quantitativ� Schadintensität (Dosis)

� Eintrittswahrscheinlichkeit


Harmonisierter Ansatz zu Risiko-abschätzung/und -management (Stockholm Framework)


Grundlagen für die Begrenzung von Spurenstoffen

� ChemikalienREACH –steht für Registration, Evaluation and Authorisation of Chemicals

� OberflächenwasserWRRL (60/2000/EG), Liste der prioritären Stoffe (PS/PHS) WRRL (60/2000/EG), Liste der prioritären Stoffe (PS/PHS) � POPUNEP, Stockholm Convention 2004� Trinkwasser EU: Drinking Water Directive (98/93/EC)WHO 3rd GDWQ 2004� BewässerungswasserWHO: Third edition of the WHO Guidelines for the safe use of wastewater,

excreta and greywater, 2006


Stufen der Risikoabschätzung

Gefährdungsabschätzung(Hazard Identification)

Identifikation eines Gesundheitsgefährdungspotentials einer Substanz, reversible/irreversible Effekte

(CMR kanzerogen, mutagen, reproduktionstoxisch)

Dosis-WirkungsbeziehungWelche Konzentration erzeugt die

gewählten Wirkungen

RisikocharakterisierungAbschätzung der Eintrittswahrscheinlichkeit und

der Schwere des Schadens

ExpositionsabschätzungKonzentration, DauerArt der Exposition


Dosis-Wirkungsbeziehung

% Wirkung

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

NOECEC10

NOEC = No-Observed-Effect ConcentrationEC10 = Konzentration bei der 10 % der

max. Wirkung erreicht werden

Substanzen mit Schwellenwert

Konzentration (mg/kg) (C) (logarithmisch)

range of controls

10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2

0

10Kontrollbereich

EC10

Wirkung

log Dosis

z.B. CMR – SubstanzenKonzentrationen die mit einem zusätzlichen Krebsrisiko von 10-4 bzw. 10-6

verbunden sind, können durch Mulitplikation oder Division des Richtwertes mit 10 errechnet werden.

Substanzen ohne Schwellenwert

Risk level 10-5

Das heisst: "0" Effekt nur bei "0„ Dosis

Beziehung ist für irreversible Effekte(z.B. teratogene oder kanzerogene) linear


Berechnung der WHO-Richtwerte (WHO, 2004)

TDI (tolerable daily intake)

TDI = NOAEL or LOAEL

UF

Richt/Grenzwert

GV = TDI * BW * P

C

Reversible Wirkung (mit Schwellenwert)

UFNOAEL = no-observed adverse effect level

LOAEL = lowest observed adverse effect level

UF = uncertainty factor (10 - 10000)

CTDI = tolerable daily intake

BW= body weight

P = for drinking water fraction (%)

C = daily water consumption

Für CMR Substanzen:ModellberechnungenRisikoniveau 10-4 - 10-6

Irreversible Wirkungen (ohne Schwellenwert)


Tolerierbares Gesundheitsrisiko (WHO, 2004)

CMR Stoffe

Zusätzliches Risiko10-5

Krankheitsfälle (Disease burden) 1*10-6 DALY per person per year

Mikrobiologische Kontaminationen

10-5 1*10-6 DALY per person per year

NO zero risk 1*10-6 DALY per person per year (µDALY pppy) entsprechend einer milden aber häufigeren Durchfallserkrankung (z.B. Auftrittswahrscheinlichkeit 1*10-5 bei einem jährlichen Risiko von 1 in 1000 (1 in 10 über die Lebenszeit


DALY = Disability adjusted life years(WHO, 2004)

� Das Prinzip der DALY ist es, verschiedene Gesundheitseffekte gleichzeitig zu betrachten.

� DALY ist die Summe der verlorenen Lebenszeit (YLL the sum of years of life lost by premature mortality) und die Jahre der verlorenen of life lost by premature mortality) und die Jahre der verlorenen Gesundheit (YLD years of healthy life lost in states of less than full health, i.e., years lived with a disability)

� DALY = YLL + YLD � 0 (gesund) ……. 1 (tot).

� Der Hauptvorteil ist, dass man Effekte aggregieren kann und auf die Lebensqualität und Lebensquantität beziehen kann.


Darstellung des tolerierbaren Risikos

DALYs …….zur Standardisierung des Risikos, das durch Risikos, das durch verschiedene Stoffe, bzw. Pathogene hervorgerufen wird.

70

WH

O


Ökotoxikologische RisikoabschätzungWRRL (TGD, 2003)

Expositions-charakterisierung

Effekt-charakterisierung

Analy

Ökotoxikologische RISIKOABSCHÄTZUNG

Diskussion zwischen Risiko-Abschätzern und Managern (Planung)

PROBLEM FORMULIERUNG

Daten-Aquisition Verifikation

charakterisierung

(PEC)

charakterisierung

(PNEC)

lysis

Risk Management

Diskussion zwischen Risiko-Abschätzern und Managern(Result)

Verifikation und Monitoring

RISK CHARACTERISATION

no risk: PEC/PNEC <1 risk: PEC/PNEC >1


Relevante Auswahlkriterien: PBT – Kriterien(TGD, 2003)

PBT Kriterien: Persistenz-Bioakkumulierbarkeit-Toxizität

(4) NOEC - no observed effect concentration; CMR - carcinogenic, mutagenic or toxic to reproduction.


Effekt Messungen: Verschiedene trophische Stufen

Fent, K. Ökotoxikologie, 2 Aufl., 2003

Fische

Daphnia

Algen


Kalkulation von TW Grenzwerten basierend auf den TGD (Lepper, 2002)

� QSDW Qualitätsstandard für TW (mg/l) � TLHH ADI/TDI etc. in mg/kg Körpergewicht pro

Tag) � BW Körpergewicht (70 kg) � Trinkwasseraufnahme (2 l pro Tag)

Specific Quality Standards

Overall Quality Standards

Atrazin: Berechnung der Zielwerte für OWbasierend auf den TGD (EU, 2005)

Nr.E Q S for Priority Substances

(WFD)PS/PHS

AA-EQSinland water (µg/l)

MAC-EQSInland water (µg/l)

3 Atrazin (PHS) 0.6 2.0

AA: annual average; MAC: maximum allowable conc.

n.a. = not applicable


Atrazin Trinkwasser (WHO, 2004)

Die gesundheitsbasierten Richtwerte, die 1993 mit 0.002 mg/L für Atrazinfestgesetzt wurden, wurden durch das Final Task Force Meeting 2003 bestätigt.


Grenzwertfestsetzung TWVO 98/83/EC

Parameterwerte basieren auf:wissenschaftlichen Erkenntnissen Vorsorgeprinzip (z.B. Pestizide)basierend auf WHO GDWQ

Die Qualitätskontrolle von TW soll in Zukunft von der Kontrolle beim Verbraucher

auf ein Qualitätsmanagement entlang der Produktions- und Verteilungskette übergehen:from capture to tap.


Vergleich zwischen unterschiedlichen Berechnungsmethoden

Atrazin

H-RAVP VPE-RA

Berücksichtigung des TW

TWVO(98/93/EC)

0.1 µg/l

WHO3rd GDWQ 2004

2 µg/l

WRRL2000/60/EC

AA 0.6 µg/lMAC 2 µg/l

EU-Grundwasser2006/118/EC

0.1 µg/l

Berücksichtigung des TW


POPs (persistent organic pollutants)

* Aldrin

* Chlordan

* Mirex

* Toxaphen

Gruppe giftiger, besonders schwer abbaubarer Verbindungen,

Gesundheitsrisiko und eine Gefahr für die Umwelt

Ziel des Umweltprogramms (UNEP): Reduzierung

* Chlordan

* DDT

* Dieldrin

* Endrin

* Heptachlor

* Toxaphen

* Hexachlorbenzol

* PCB

* Dioxine (PCBB/F)

* Furane

Auswahlkriterien: Persistenz, Bioakkumulation, Semi-Volatilität


WHO Guidelines für Reuse von AW undExkrementen

Basieren auf einem Ziel von 1 µDALY dies kann erreicht werden wenn:

� alle Maßnahmen zusammen Pathogenreduktionen von 6-7 log ergeben.

� eine Virenreduktion von 6-7 Logs erreicht werden

� und zusätzlich die Helmintheneier < 1Ei/l sind

Dieses Ziel kann überprüft werden z.B.:

Gesundheit der BevölkerungAbwasserqualität

FunktionskontrollenSpezifsche Techniken

Verifizierung durch Monitoring von E. coli oder thermotoleranten Coli < 10


Kombinationen von unterschiedlichen Maßnahmenum das gesundheitsbasierte Ziel von 10-6 DALY’s pppy zu erreichen (WHO, 2006)

Source: WHO guidelines for safe use of wastewater, excreta and grey water, 2006Source: WHO guidelines for safe use of wastewater, excreta and grey water, 2006


Inaktivierung von Pathogenen bei derAbwasserreinigung (WHO, 2006)


WHO Guidelines, Reuse, Separationssysteme - Grauwasser

� Risiko durch pathogene Bakterien wie Legionella, Mycobacteria und Pseudomonas aeruginosa– Exposition nicht größer als gegenüber heißem Leitungswasser, aber fäkale Querkontaminationen

� Um die entsprechende log-Reduktion zu gewährleisten werden von der WHO verschiedenen Maßnahmen vorgeschlagen: Lagerung, Grauwasserbehandlung, Tropfbewässerung, Einarbeitung des Materials in den Boden, Wartezeit zwischen Aufbringung und Ernte, oder Einarbeitung des Materials in den Boden, Wartezeit zwischen Aufbringung und Ernte, oder Waschen Kochen, Schälen Desinfizieren der Produkte.

� Exkreta haben relativ geringe Gehalte an Schwermetallen und persistenten organischen Stoffen. Es sollte allerdings nicht vergessen werden, dass die meisten Medikamente über den Urin ausgeschieden werden und dadurch relativ hohe Konzentrationen im Urin vorkommen

� Versalzung besonders in ariden und semiariden Gegenden, wo die Salze nicht regelmäßig ausgewaschen werden


Schlussfolgerungen

� Für eine schnelle Reaktion auf neue Stoffe mit schlechter Datenlage –Vorsorgeprinzip erlaubt eine schnelle Reaktion

� Für die Erstellung einer Hitliste in Hinblick auf das Risikomanagement -Risikoabschätzung

� TGD findet sich die Vorgangsweise für WRRL und auch für REACH� WHO beschreibt den Ansatz für die Berechnung gesundheitsbasierter Richtwerte � WHO beschreibt den Ansatz für die Berechnung gesundheitsbasierter Richtwerte

für Trinkwasser� WHO gibt auch die Ziele für die Wiederverwendung von Ausscheidungen oder

Abwasser vor

� ABER “emerging contaminants” mit neuen Formen von vorerst unsichtbaren aber zeitverzögerten Effekten, die momentan noch nicht erfasst sind (z.B. CMR, endokrinen allergenen oder neurotoxischen Effekten), erfordern auch neue Formen von RA und RM


Danke für Ihre AufmerksamkeitDanke für Ihre Aufmerksamkeit

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