Ekologisten vaikutusten arviointi

Opasnet Suomista
Siirry navigaatioon Siirry hakuun


Vaikutusten arviointi: PNEC arvon käyttö ekologisessa riskinarvioinnissa

Ekologisen riskin kuvauksessa mahdollinen riskitaso saadaan jakamalla arvioitu haitta-aineen ympäristöpitoisuus (PEC) arvioidulla haitattomalla pitoisuudella (PNEC), jonka ei vielä odoteta aiheuttavan vaikutuksia eliöstössä. Ekologisessa riskinarvioinnissa ympäristölle sopivan PNEC arvon -valinta on haasteellista. Tavallisesti haitta-aineelle johdetaan yksi arvo edustamaan ympäristön haitatonta pitoisuutta, jonka alapuolella eliöille ei esiinny haitta-vaikutuksia (European Commision 2003).

Jos PEC ja PNEC suhde (tai RCR – Risk Characterisation Ratio) on yli 1, altistuminen tietylle kemikaalille todennäköisesti aiheuttaa eliöille vaikutuksia, jotka eivät ole hyväksyttäviä. PEC:PNEC suhde ei kuitenkaan osoita ekologisen riskin suuruutta. Se ei kerro hyväksyttävän tai ei hyväksyttävän vaikutuksen merkitystä eikä määrittele ”todennäköisyyteen” liittyvää epävarmuutta.

EUSES (European Union System for the Evaluation of Subsatnces) ja CHARM (Chemical Hazard Assessment and Risk Management) ovat tyypillisiä riskinarviointimalleja, jotka perustuvat PEC:PNEC menettelyyn: Molemmat mallit on kehitetty erityisesti EU:n kemikaaliturvallisuuden arviointia varten. EUSES (The European Union System for the Evaluation of Substances) on Euroopan komission kehittämä riskinarviointimenetelmä. EUSES malli soveltuu parhaiten rasvaliukoisille, ei-ionisisille ja hitaasti hajoaville orgaanisille yhdisteille. Malli on vapaasti saatavilla internetistä (http://ihcp.jrc.ec.europa.eu/our_activities/public-health/risk_assessment_of_Biocides/euses). Kokemuksia EUSES mallin toimivuudesta on kuvattu mm. SYKE:n julkaisussa (Koskela et al. 2006)

PNEC arvon johtaminen

PNEC arvo voidaan laskea joko käyttämällä arviointikertoimia (AF, Assessment factor) tai lajiherkkyysjakaumaa (SSD, Species Sensitive Distribution) (European Commission 2003). Toksisuustietojen niukkuuden vuoksi arviointikertoimien käyttö on herkkyysjakaumien käyttöä yleisempää.

Ekotoksikologiset tiedot

Aineiden ekotoksikologisista ominaisuuksista on saatavilla tietoja erilaisista kemikaaleja koskevista tietokannoista. Aineistojen laatu on kuitenkin syytä tarkistaa, koska osa tiedoista voi olla validoimattomia ja puutteellisia. Vaikutusten arviointiin soveltuvien ekotoksikologisten aineistojen hakuun voi käyttää esimerkiksi seuraavia tietokantoja (Silvo ym. 2000):

Arviointikertoimet (AF)

Epävarmuusaste ja arviointikertoimen suuruus ovat sitä pienempiä, mitä pitkäkestoisempia ja laajempia tutkimustietoja PNEC arvon johtamiseen on käytettävissä. Arviointikertoimina käytetään 10-1000, jos tutkimustietoa on käytettävissä vähän. Jos tutkimustietoa on runsaasti käytössä (10-15 NOEC-arvoa vähintään 8 taksonomisesta ryhmästä), aineistoon voidaan soveltaa tilastollista arviointimenetelmää ja pienempää arviointikerrointa (1-5) (Taulukko 1).

Arviointikertoimet toimivat turvakertoimena ja kuvaavat aineiston luotettavuuden rajallisuutta (European Commission 2003):

  • lajien sisäinen vaihtelu (biologinen vaihtelu);
  • lyhyt-aikaisten haittavaikutuksien ekstrapolointi pitkäaikaisiksi
  • laboratoriotulosten ekstrapolointi luonnon oloihin
  • testimenetelmät


Arviointikertoimia sovelletaan yhden lajin laboratorio-oloissa saatujen toksisuusarvojen ekstrapoloimiseen monilajisten ekosysteemien vaikutuksiin. PNEC -arvo lasketaan jakamalla vähintään kolmesta ravintoketjun tasosta saatu pienin LC50/EC50 tai NOEC -arvo sopivalla arviointikertoimella (taulukko 1) (European Commission 2003).


Taulukko 1. Arviointikertoimien käyttö PNEC arvojen laskemisessa (European Commission, 2003).

Toksisuusaineiston saatavuus Arviointikerroin
Vähintään yksi akuutti L(E)C50 arvo jokaisesta kolmesta eri ravintoketjun tasosta (esim. levät, äyriäiset, kalat) 1000
Krooninen NOEC arvo yhdestä ravintoketjun tasosta (joko kalat tai äyriäiset) 100
Krooninen NOEC arvo lajeista, jotka edustaa kahta ravintoketjun tasoa (kalat ja/tai äyräiset ja/tai levät) 50
Krooninen NOEC arvo vähintää kolmesta eri ravintoketjun tasosta (kalat, äyriäiset ja levät) 10
Lajiherkkyysjakauma SSD 5-1 (tarkastellaan tapauskohtaisesti)
Kenttämittauksia tai ekosysteemimallit Tarkastellaan tapauskohtaisesti

Lajiherkkyysjakaumat (SSD)

Toinen tapa PNEC arvon määrittämiseen on ekstrapolointi menetelmien soveltaminen lajien herkkyys vaihteluihin. Jakauma voidaan piirtää, jos aineen kroonisista NOEC arvoista eri taksonomisille ryhmille on riittävästi tietoa. Lajiherkkyysjakauma voidaan esittää lajien NOEC arvojen frekvenssijakaumana (normaalijakauman kertymäfunktioiden kuvaajina tai vastaavina jakaumakäyrinä). Tavallisesti toksisuustiedot sovitetaan log -muunnettuina jakaumaan. Annos-vastekäyrien esityksessä on käytetty useanlaisia jakaumia ( log-logistic, lognormaalinen jne.) (Posthuma et al. 2002). Sopivin jakauma voidaan valita käyttämällä mallin yhteensopivuustestiä goodness of fit menetelmiä tai jakaumasta riippumattomia uudelleen otantamenetelmiä, esimerkiksi bootstrap (Newman et al. 2000; Posthuma et al. 2002)

Syöte

Aineistona tulisi käyttää validoituja pitkäaikaisista/kroonista tutkimuksissa tuotettuja NOEC/L(E)C50 arvoja, jotka muodostuvat mielellään koko elinkaaren kattavista tai useamman sukupolven tutkimuksista. Käytettyjen toksisuustestien tulisi noudattaa hyväksyttyjä standardimenetelmiä (EU, OECD, ISO).


Minimi näytekoko

Jakauman aineiston tulisi sisältää vähintään 10 NOEC arvoa (yli 15 olisi suositeltavaa) eri lajeille kattaen vähintään 8 eri taksonomista ryhmää. Jos aineistot ovat pienempiä, PNEC arvon johtamisessa on käytettävä arviointikertoimia.


Log-normaalijakauma

Kumulatiivisessa log-normaalijakaumassa lajien NOEC arvot muunnetaan logaritmiseksi. Käyrän keskiarvo (x) edustaa jakaumakohtaa x –akselilla ja keskihajonta (s) määrittää käyrän jyrkkyyden. NOEC arvon keskiarvo (x) kuvaa aineen keskimääräistä haitallisuutta. Keskihajonta (s) kertoo aineen haitallisuuden vaihteluväliä tai herkkyyden vaihtelua. Riskinarvioinnin lähtökohtana on, että valittuihin lajeihin (testattu laboratorio-oloissa) perustuva SSD jakauma edustaa luonnon kaikkia lajeja.

Arvioitu haitaton pitoisuus eli PNEC arvo voidaan johtaa SSD jakaumasta ottamalla jakaumasta arviointiin valittu persentiili. Käytännössä persentiili, josta PNEC johdetaan, on päätetty olevan jakauman kohta, jonka alapuolelle jää 5 %:a lajeista. Toisin sanoen kyseinen pitoisuus on haitallinen 5 %:lle maaperän tai vesistön eliöistä ja sen kuvaamaa riskitasoa ilmaistaan myös lyhenteellä HC5 (Hazardous Concentration). Loput 95% eliöistä katsotaan olevan turvassa määritellyissä standardiolosuhteissa.

EU:n riskinarviointiohjeiden mukaan lähtöaineiston tilastollisessa käsittelyssä NOEC-arvot esitetään logaritmisella normaalijakaumalla, josta riskitasot ja näiden luottamusvälit määritetään kaavalla (Aldenberg ja Jaworska 2000): 

log⁡ (HC5)=  x-k ×s

jossa x = log(NOEC) aineiston keskiarvo

k = ekstrapolointivakio (ks. Aldenberg ja Jaworska 2000)

s = log(NOEC) aineiston keskihajonta


Tulos

Saatu PNEC arvo annetaan 50%:n luottamusvälillä (EC, 2003) 

PNEC = 5%SSD (50% c.i.) kroonisiin NOEC arvoihin perustuen


PNEC arvon ja riskin tulkinta

Kun PNEC arvo on johdettu SSD jakauman 5. persentiilistä, niin siitä saatu PEC:PNEC suhde yhdessä SSD jakauman jyrkkyyden (vaihteluvälin) kanssa antaa kuvan haittavaikutusten todennäköisyyden suuruudesta ja laajuudesta. Epävarmuustulkinnat.

PNEC ja SSD laskentamalleja

Maaperän PNEC arvon laskentaohjelma laskee metalleille maaperän kohdekohtaisen ekokologisen riskin. Ohjelma antaa PNEC, PEC, RCR riskiluvun ja PAF arvon (Potentially affected fraction) eli mahdollisen lajiosuuden, joka reagoi pitoisuuteen. Kohdekohtainen PNEC voidaan laskea vain Cu, Ni ja Zn:lle. Mallin muita metalleja ovat Cd ja Pb.

Laskentaohjelma on US EPA:n verkkosivuilta vapaasti saatavilla. Mallin käytössä on huomioitavaa, että useimmat herkkyysjakaumaan käytetyistä testieliöistä ovat Suomen oloihin nähden eksoottisia lajeja. (http://www.epa.gov/caddis/)

Lähteet

Aldenberg T, Jaworska JS 2000. Uncertainty of the hazardous concentration and fraction affected for normal species sensitivity distributions. Ecotoxicol. Environ. Saf. 46: 1-18.

European Comission 2003. Technical Guidance Document on Risk Assessment in support of Commission Directive 93/67/EEC on Risk Assessment for new notified substances Commission Regulation (EC) No 1488/94 on Risk Assessment for existing substances Directive 98/8/EC of the European Parliament and of the Council concerning the placing of biocidal products on the market. European Commission Joint Research Centre. EUR 20418 EN/2

Koskela S, Seppälä J, Hiltunen M-R, Mattila T. 2009. Kemikaalin häiriöpäästön ympäristöriskinarviointi EUSES-mallilla. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 6/2009. Suomen ympäristökeskus. 39 s.

Newman M.C., Ownby DR, Mezin LCA, Powell DC, Christensen TRL, Lerberg SB, Anderson BA 2000. Applying species-sensitivity distributions in ecological risk assessment: Assumptions of distribution type and sufficient numbers of species. Environ. Toxicol. Chem. 19(2):508-515.

Posthuma L, Suter II GW, Traas TP 2002. Species sensitivity distributions in ecotoxicology. Lewis Publisher.

Silvo K, Melanen M, Gynther L, Torkkeli S, Seppälä J, Kärmeniemi T, Pesari J. 2000. Yhtenäinen päästöjen ja ympäristövaikutusten arviointi: lähestymistapoja ympäristölupaprosessin tueksi. I Säädöksiin ja yleisiin tavoitteisiin pohjautuva päästöjen ja ympäristövaikutusten arviointi. Suomen ympäristö 373, ympäristönsuojelu, 252 s. http://www.ymparisto.fi/download.asp?contentid=19524&lan=fi

Noudettu kohteesta ”https://fi.opasnet.org/index.php?title=Ekologisten_vaikutusten_arviointi&oldid=20402”