MATCORSSHUSRB/1002/214/188

NoviNovi pristuppristup proceniproceni ririzzikaika pripri korikorišćšćenjenjuuNovi Novi pristuppristup proceniproceni ririzzikaika pri pri korikorišćšćenjenjuupovrpovrššinkihinkih vodavoda zza a vodosnabdevanjevodosnabdevanje

Dr Jasmina AgbabaDr Jasmina Agbaba

Prirodno‐matematički fakultet u Novom SaduDepartman za hemiju, biohemiju i zaštitu životne sredine

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 1

POVRŠINSKE VODE - RESURSI VODE ZA PIĆEPOVRŠINSKE VODE - RESURSI VODE ZA PIĆE

• Tradicionalno upravljanje vodama je primarno• Tradicionalno, upravljanje vodama je primarnofokusirano na kvalitet voda.

• Resursi vode za piće pod uticajem su različitihResursi vode za piće pod uticajem su različitihantropogenih polutanata.

– mnogi (organski i neorganski kontaminantig ( g gkoji se emituju u vodenu fazu), imajutendenciju raspodele iz rastvorene faze kafino usitnjenim organski bogatimj g gčesticama istaloženog i suspendovanogsedimenta.

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 2

Procena ranjivosti odn osetljivosti Procena ranjivosti odn., osetljivosti vodnog resursa na prisustvo zagađenja značajno je za:

Akumulacija zagađenja

procenu rizika po dati ekosistem,

procenu rizika po zdravlje ljudi Osetljivost na usled izloženosti preko vode za

piće.

Osetljivost na prisustvo zagađenja

ProcenaProcena rizikarizika podrazumevapodrazumeva kvalitativnukvalitativnu i kvantitativnukvantitativnu procenuprocenupp ppverovatnoćeverovatnoće ii opasnostiopasnosti popo ljudskoljudsko zdravlje,zdravlje, sigurnostsigurnost ii funkcionisanjefunkcionisanjeekosistemaekosistema.

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 3

I išt Ak l ij T t M ž Slavina I l ž t Ri ikIzvorište Akumulacija Tretman Mreža potrošača Izloženost Rizik

Izlivi gradskihotpadnih voda Cvetanje algi

Efektivnosttretmana Ot iotpadnih voda

Septičke jame

Životinje

Cvetanje algi

Sediment

tretmana

Promene u procesu tretmana

OtvoreniRezervoari

Pojava biofilma

Tzv. “kros-kontaminacija”

Potrošnja

Upotrebavode

Razvoj infekcije

Pojedinačna domaćinstva

Uzvodni uređaji

Kontaminacijau toku održavanja

Uzvodni uređajiza tretman otpadnih voda

4Novi Sad, 03‐04.09.2013.

PROCENAEKOLOŠKOG

RIZIKA

PROCENARIZIKA

PO LJUDSKOZDRAVLJE

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 5

Procena resursa vode za piće j di t j ki l k lit tjedinstvena je za svaki lokalitet

M đ ti k d jih b h t l d ć 4 l tMeđutim, svaka od njih obuhvata sledeća 4 elementa:

a) definisanje područja vodozahvata, zone izvorišta

b) id tifik ij bl ti ljišt k j tič k lit t d k j k i tib) identifikaciju oblasti zemljišta koja utiče na kvalitet vode koja se koristiza vodosnabdevanje

c) identifikaciju specifičnih potencijalnih i aktuelnih izvora kontaminacijec) identifikaciju specifičnih potencijalnih i aktuelnih izvora kontaminacijevode

d) koje su potencijalne pretnje po sistem za vodosnabdevanje (regulisani ineregulisani kontaminanti) - procena osetljivosti/ranjivosti sistema zavodosnabdevanje na kontaminaciju (prioritizacija) i preporuke zanjegovu zaštitu.

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 6

Primer veze sistema voda/sediment i vodosnabdevanjaj

Bunarnapajanje

Bioakumulacija i biodegradacija u vodenom toku

Mešanje Reka

Obalna filtracijaFiltracijaBiodegradacijaAdsorpcijaHemijska precipitacijaRedoks reakcije

Mešanje

Rečno koritoObalna filtracija

Redoks reakcije

Tok podzemne vodeMešanje

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 7

Primer analize osetljivosti površinske vode kao resursa d ićvode za piće

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 8

• Površinske vode generalno imaju kratkotrajni hemijski“potpis” koji indikuje trenutne uslove, dok sediment može

• Mnoge toksične i bioakumulativne hemijske supstance koje se u vodi mogu

p p j jzadržati i integrisati hemijski “potpis” decenija, pa i vekova.

g j p j gnaći samo u tragovima, u sedimentima mogu biti akumulirane u značajnimkoncentracijama - metali, policiklični aromatični ugljovodonici, polihlorovanibifenili, hlorofenoli, organohlorni pesticidi i niz drugih., , g p g

• Svakodnevno dospevanje zagađenjau vodotoke putem ispuštanjaotpadnih tokova (industrijskih ikomunalnih), ocednih voda iz urbanesredine i poljoprivrednih površinasredine i poljoprivrednih površina,kao i atmosferskom depozicijomzagađenja iz udaljenih izvora –

h t štit i išt

9Novi Sad, 03‐04.09.2013.

neophonost zaštite zone izvorišta.

Sedimenti predstavljaju svojevrsne rezervoare zagađujućihmaterija i istovremeno mogu poslužiti kao potencijalni izvorimaterija i istovremeno mogu poslužiti kao potencijalni izvorizagađenja u vodenoj sredini usled promene uslova urecipijentu (npr., tokom anoksičnog perioda, posle jakih oluja isl ) i konsekventno biti izvor ekološkog uticajasl.), i konsekventno biti izvor ekološkog uticaja.

Zagađeni sediment u vodenim ekosistemima potencijalnig p jje hazard kako za vodene, tako i druge organizme

uključujući i čoveka.

Neophodan je holistički pristup upravljanju sedimentom radi zaštite

1) sedimenta kao prirodnom elementa vodenih tokova i2) provere/obezbeđenja ispunjenosti zahteva korišćenja

i/ili zaštite vodenih tokova

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 10

Složenost procene potencijalnog rizika usled prisutnogp p j g p gzagađenja u sedimentu:• veliki broj potencijalnih krajnjih tačaka, kao rezultat

zastupljenosti više vrsta i više nivoa biološkezastupljenosti više vrsta i više nivoa biološkeorganizacije,

• više potencijalnih puteva ekspozicije i• toksikoloških načina delovanja i• indirektnih efekata (npr., gubitak staništa).

Pri analizi kvaliteta sedimenta i proceni potencijalnog rizika najčešće seprimenjuje tzv. retrospektivna procena ekološkog rizika, jer je u većini l č j di t đ ( l d i št j t d ih t k dl jslučajeva sediment vec zagađen (usled ispuštanja otpadnih tokova, odlaganja

otpada i dr.).

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 11

Osnovne strukturne komponente

retrospektivne retrospektivne procene ekološkog

rizika

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 12

FORMULISANJE PROBLEMA

Evaluacijailj

Utvrđivanje motiva za sprovo-đ j

Koje odluke treba da

b d

Koje su informacije

neopho-d

Na koji način će se i f ij ciljeva đenje

procene rizika

budu donete

dne za donošenje tih odluka

informacije obezbediti

• odabir krajnjih tačaka koje će se pratiti u tokuj j j pprocene,

• priprema konceptualnog modela procene i• razvoj plana analizarazvoj plana analiza.

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 13

Utvrđivanje motiva sprovođenja procene rizikaZ št ši ?Zašto vršimo ovu procenu? 

1. procena uzrokovana izvorom - adresirana je na ispuštanjap j p jzagađenja koje su se odigrala u prošlosti i imaju nepoznate posledice

2. procena uzrokovana efektima - adresirana je na očigledne ekološkeefekte za koje nisu poznati obim i uzrociefekte, za koje nisu poznati obim i uzroci.

3. procena uzrokovana ekspozicijom - usmerena je na opaženuekspoziciju (izloženost), za koju se ne poznaju uzroci i posledice.p j ( ), j p j p

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 14

Definisanje okruženjaU kom kontekstu se vrši procena?U kom kontekstu se vrši procena?

Konceptualno• definisanje okruženja koje je predmet procene, • krajnjih tačaka procene,

Konceptualnomeđusobno povezanikoraci

• načina merenja ekspozicije i efekata i• konceptualnog modela.

U skladu sa efektomkoji se ispoljava, simultano sprovođenje.

• Složena faza procene rizika zbog:– velikog broja mogućih krajnjih tačaka i načina izlaganja,velikog broja mogućih krajnjih tačaka i načina izlaganja,– različitih karakteristika prisutnog hemijskog zagađenja i– različitih karakteristika sedimenta kao okruženja u kojem dolazi do

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 15

ekspozicije.

Za sprovođenje ove faze neophodno je:p j p j

• poznavanje fizičko-hemijskih karakteristika zagađenjanpr rastvorljivost u vodi koeficijent raspodele oktanol voda– npr. rastvorljivost u vodi, koeficijent raspodele oktanol-voda...

• puteva dospevanja zagađenja, transporta i sudbine u sistemuvoda/sediment,,

• modela izlaganja organizama,

• njihovog odgovora naj g gekspoziciju,

• moguće interakcije izmeđuorganizamaorganizama.

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 16

Procena kvaliteta sedimenta zahteva informacije koje adekvatnod t lj j t t t j ži t di d đ l k lit tpredstavljaju trenutno stanje životne sredine na određenom lokalitetu

• Starost podataka je ključno pitanje u vezi njihove primenljivosti u procenip j j p j j p j prizika:

– prirodni degradativni procesi u sedimentu - smanjenje koncentracijepojedinih organskih zagađujućih materija tokom vremenapojedinih organskih zagađujućih materija tokom vremena

– određeni događaji (kao npr. oluje) - mogu rezultovati transportomsedimenata između lokaliteta.

– industrijski razvoj i/ili određene regulatorne aktivnosti - promena izvora isastava zagađujućih materija ispuštenih u životnu sredinu tokom nekog

vremena.

• Procena kvaliteta sedimenta na osnovu novijih podataka - procenaprihvatljivosti podataka starijih od 10 godinaprihvatljivosti podataka starijih od 10 godina.

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 17

Odabir krajnjih tačaka Z št j j i ik?Za šta se procenjuje rizik?

• Najteži deo definisanja opasnosti i kritičan korak u razvoju ekološkog rizika.j j p j g

• Krajnje tačke procene - formalni opis specifičnih ekoloških komponenti kojesu u opasnosti, a smatraju se dostojnim zaštite.

• Odabrane krajnje tačke treba da su:– nedvosmisleno definisane,– od društvenog značaja,– biološki relevantne i– osetljive na opasne agense, ali i– da omogućavaju kvantitativna određivanja i predviđanja.g j j p j

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 18

Definisanje konceptualnog modelaŠt i li d d š ?Šta mislimo da se dešava?

• Predstavlja radnu• Predstavlja radnuhipotezu na koji načinhazardni agensi iliaktivnosti mogu uticatiaktivnosti mogu uticatina krajnju tačkuentiteta.

• Najčešće obuhvatagrafičko predstavljanjeuključenih entiteta iuključenih entiteta iprocesa u vezi sa njima, kao i njihov narativniopis.opis.

19

Krajnji rezultat formulisanja problema je Pl đ j i ikPlan sprovođenja procene rizika

• Obuhvata:– specifične metode uzorkovanja i analize koji će se primeniti za

karakterizaciju efekata, izvora i ekspozicije, metodologiju na koji način će se već postojeći podaci iskoristiti za– metodologiju na koji način će se već postojeći podaci iskoristiti zaprocenu rizika, kao i

– modele koji će se primeniti za utvrđivanje međurelacija sprovedenihmerenja i procenu rizika.

– plan za obezbeđivanje kvaliteta podataka (kroz validaciju metoda ivrednovanje rada analitičke laboratorije), kao ij j ),

– plan za upravljanje podacima (uključujući obrazloženje zašto suodređena merenja neophodna i na koji način će se ona primeniti tokomprocene rizika)procene rizika).

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 20

ANALIZA

• Obuhvata: 1) analizu efekata, 2) analizu ekspozicije i3) li i 3) analizu izvora.

• Pitanja na koja se nastoji ovim procesom odgovoriti su: 1) koja je verovatnoca da je očigledan efekat stvaran,

a ne samo posledica prirodnih varijacija? 2) šta je najverovatniji uzrok? 2) šta je najverovatniji uzrok? 3) koje je magnitude? 4) koje su krajne posledice?4) koje su krajne posledice?

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 21

Analiza efekata

• Cilj - uspostavljanje odnosa između stepena ekspozicije i prirode, ozbiljnosti j p j j p p j p ji trajanja efekta.

• Određivanje zavisnosti između ekspozicije i efekata za svaku hemijskukomponentu od interesa:komponentu od interesa:

– izvođenje modela ekspozicija-odgovor - testovi toksičnostidefinisanje predviđene koncentracije bez efekata (eng predicted no– definisanje predviđene koncentracije bez efekata (eng. predicted noeffect concentration, PNEC),

Osnovni kriterijum za kvantifikaciju i prioritizaciju rizika

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 22

Međutim...

• Ispitivane vrste ne podrazumevaju sve vrste p p jprisutne u sistemu sediment/voda,

• ispitivano životno doba ne uključuje celokupan životni vek

otežava ekstrapolaciju podataka

i životni vek,

• dobijeni odgovori ne obuhvataju sve odgovore koji izazivaju zabrinutost, a

i rezultuje uvođenjem određenog stepena

nesigurnosti u analizu j j ,

• testiranje krajnjih tačaka se vrši na različitim nivoima biološke organizacije.

nesigurnosti u analizu efekata

specifičnosti sedimenta kao matriksa, mogućnost istovremenog prisustva višezagađujućih materija - sve češće se sprovode testovi sa kontaminiranim

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 23

medijumom

Krajnji rezultat analize efekata je profil ekpozicija-odgovorj j j p p j g

• Za individualne zagađujuće komponente - treba daZa individualne zagađujuće komponente treba daukaže na koji način se efekti povećavaju sa porastomkoncentracije i trajanja ekspozicije.

• Da ukaže na uticaj promenljivih u životnoj sredini(temperature, pH, tvrdoće vode i dr.), na stepenispoljavanja toksičnih efekata (npr toksičnost mnogih

Cd2+

Ca2+

ispoljavanja toksičnih efekata (npr. toksičnost mnogihmetala je u funkciji tvrdoće vode):

– kompeticija između metala i katjona tvrdoće vodep j j(Ca i Mg) na različitim biološkim površinama,ukazuje da je ona jedan od razloga smanjenjabiodostupnosti (toksičnosti).p ( )

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 24

Analiza ekspozicijep j

• Cilj – da se predvidi koncentracija zagađujuće materije u životnoj sredinij p j g j j j(eng. predicted environmental concentration, PEC), koju u određenomtrenutku usvajaju organizmi

Kriterijum za kvantifikaciju i prioritizaciju rizika

Sprovodi se na osnovu:• Hemijske analize• Hemijske analize• Bioloških ispitivanja• Ekotoksikoloških analiza

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 25

• Ekotoksikoloških analiza

Hemijske metode / biološke metode

• Hemijske analize - određuje se koncentracija hemijskesupstance u sedimentu i poredi sa preporučenom vrednosti

(S S / )za kvalitet sedimenta (Sl. glasnik RS., br. 50/2012;).– podaci “normalizovani” za fizičke karakteristike sedimenta (npr.

u odnosu na sadržaj organskih materija i gline). Na osnovuovog poređenja, može se proceniti potencijalni rizik ili opasnostod zagađujućih materija prisutnih u sedimentu.

• Praćenjem bioloških krajnjih tačaka,– dobija se potpunija slika o ekspoziciji materijama koje ne

dl ž b i d t k ik ij i li i ijpodležu brzo procesima detoksikacije i eliminacije– ovi testovi integrišu efekte svih zagađujućih materija

prisutnih u sedimentu pri njihovom stvarnom stepenujbiodostupnosti i

– mogu detektovati moguće sinergističke efekte 26

Hemijske metode + (eko)toksikološke metode = TIE

• TIE (toxicity identification evaluation)

j ( )

• Fizičko/hemijska manipulacija uzorkom u cilju izolacije ili promenepotencijala različitih grupa toksikanata potencijalno prisutnih u uzorkusedimentasedimenta.

• Kao indikator promene toksičnosti usled sprovedene manipulacije uzorkom,se primenjuje test toksičnosti.

• Poznavanje specifičnih zagađujućih materija koje prouzrokuju toksičnostsedimenta omogućava tačnije definisanje izvora zagađenja i fokusiranjekorektivnih mera na onim izvorima zagađenja koji u najvećoj meridoprinose degradaciji kvaliteta sedimenta

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 27

Koncept "trojstva”Koncept  trojstva

Viš i d k• Više nivoa dokaza:– hemijska karakterizacija sedimenta, – određivanje toksičnosti sedimenta (akutnim i hroničnimod eđ a je to s č ost sed e ta (a ut o č

bioesejima), – određivanje stepena bioakumulacije za odabrane metale i/ili

organske komponenteorganske komponente

– Da li je kontaminant prisutan u ekosistemu i u kojoj meri? – Da li je kontaminant biodostupan? – Da li prouzrokuje negativne biološke efekte?

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 28

Analiza izvora

• Procena rizika uzrokovana izvorom - izvor zagađenja je opisan tokomformulisanja problemaformulisanja problema.

• Procena rizika uzrokovana efektima ili ekspozicijom - izvor nije a prioridefinisan i zato mora biti okarakterisan tokom faze analize.

• Nastoje se oceniti uzrociodređenih efekata ili ekpozicije iodređenih efekata ili ekpozicije iizdvojiti i okarakterisati potencijalniizvori.Izvor nije poznat moguć veliki• Izvor nije poznat - moguć velikibroj potencijalnih izvora i više odjednog izvora može imati doprinos

i lj j d tih f k t

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 29

u ispoljavanju datih efekata.

KARAKTERIZACIJA RIZIKA

KARAKTERIZACIJA RIZIKA

Podaci o Podaci o Podaci o Analiza

nesigurno- Ocena prikuplje Zaključci

KARAKTERIZACIJA RIZIKA

ekspoziciji efektima izvorimagsti

podatakaprikuplje-

nih dokazaZaključci

Kvantitacija rizika:j• Deterministički pristup i• Probabilistički pristup

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 30

p p

Metoda kvantitacije ekološkog rizika na bazi jedne Metoda kvantitacije ekološkog rizika na bazi jedne tačke – deterministička procena rizika

N jj d t ij i j t lj ij t d k l šk i ik• Najjednostavnija i najzastupljenija metoda procene ekološkog rizika

• Jedna vrednost za stepen ekspozicije (PEC)j i l ći l č j k i i k t ij ži t j– najgori, realno mogući, slučaj ekspozicione koncentracije u životnoj

sredini i kojoj je izloženo npr. 90% vrsta na ispitivanom lokalitetu.

• Jedna vrednost za procenjeni efekat (PNEC)Jedna vrednost za procenjeni efekat (PNEC)– npr. koncentracija pri kojoj ne dolazi do ispoljavanja neželjenih efekata

(zaštićeno 95% vrsta).

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 31

Shodno dobijenoj vrednosti procenjuje se rizik prema sledećim kriterijumima:sledećim kriterijumima:

Količnik rizika Rizik>1 Potencijalan ili visok rizik≈1 Potencijalan rizik<1 Nizak rizik<1 Nizak rizik

<<1 Nema rizika

Problem kod ovakve karakterizacije rizika (deterministički pristup) j ( p p)je kvalitativno iskazivanje rizika bez razmatranja verovatnoće

raspodele koncentracija zagađujućih materija ili efekata.

Novi Sad, 03‐04.09.2013. 32

• Probabilistička procena rizika (eng. probabilistic riskassessment) - umesto procenjenih vrednosti u jednoj tački (PEC i PNEC), primenjuje se verovatnoc a raspodele kojomse odražava varijabilnost ekspozicije i efekata.

Na primer:• Iako je verovatnoća pojave visokih koncentracija hemijskog zagađenja

niska verovatnoća pojave neželjenih efekata može biti visoka S drugeniska, verovatnoća pojave neželjenih efekata može biti visoka. S drugestrane, pri niskim koncentracijama zagađenja, verovatnoća ispoljavanjaneželjenih efekata je značajno smanjena, ali je verovatnoća njihovognalaženja ži otnoj sredini isokanalaženja u životnoj sredini visoka.

33

• Varijabilnost efekata (usled različite osetljivostiindividualnih organizama u okviru određeneeksponirane populacije) - kumulativna krivaverovatnoće distribucije efekata (eng. SpeciesSensitivity Distribution, SSD).

• Koncentracije pri kojima dolazi do ekspozicije moguse predstaviti kao kumulativna kriva verovatnoćese predstaviti kao kumulativna kriva verovatnoćedistribucije koncentracija u posmatranomsegmentu životne sredine (eng. ExposureConcentration Distribution ECD)Concentration Distribution, ECD).

P - označava verovatnoću parametara navedenih u zagradi

34

Rizik: “zanemarljiv”, “nizak”, “srednji”, “visok”

Ključna pitanja u vezi procene vodenih ekosistema

• Koliki uticaj ima zagađenje? • Da li je lokalizovano na malom području?

• Da li su troškovi čišćenja opravdani, tj da li donosi neku ekološku korist? • Da li je lokalizovano na malom području?

• Da li će uticati na velike populacije ili eventualno na zajednice/ekosistem?

• Da li možemo da predvidimo uticaj

• Da li bi zagađenje može da se miniizira prirodnim procesima?

• Ako je tako, koliko bi oporavak trajao? • Da li možemo da predvidimo uticaj narušavanja vodenih ekosistema?

• Da li će narušavaje ekosistema imati kratkoročne ili dugoročne posledice?

j , p j• Da li zagađenje vodenih ekosistema

ima uticaj samo na organizme koji žive u vodi, ili se može odraziti i na kratkoročne ili dugoročne posledice?

• Da li će se biodegradacija hemijskih supstanci brzo odvijati ili će se odvijati dugo tako da predstavljaju hroničnu

,ljude?

IZVORIŠTEdugo tako da predstavljaju hroničnu opasnost za populaciju?

• Da li je to jednokratno narušavanje ekosistema i da li će se ekosistem

POSTROJENJE ZA PRIPREMU VODE ZA PIĆE

ekosistema i da li će se ekosistem vremenom obnoviti?

35

REZERVOAR I DISTRIBUCIONI SISTEM

Hvala na pažnji!p j

36Novi Sad, 03‐04.09.2013.