Ugrás a tartalomhoz

Talajvédelem

Dr. Farsang Andrea (2011)

6. fejezet - A szennyezett talajok környezeti és humán-egészségügyi kockázata.

6. fejezet - A szennyezett talajok környezeti és humán-egészségügyi kockázata.

A kockázatfelmérés a veszélyes anyagokra vonatkozó azon tudományos ismeretek és adatok összegyűjtése, rendszerezése, elemzése és integrálása, amelyek alapján a vegyi anyagok meghatározott körülmények között a környezetre és az emberre gyakorolt lehetséges káros hatása megítélhető (Németh, 2001). A kockázat az egészség, a környezet vagy az anyagi javak károsodásának valószínűsége, figyelembe véve a károsodás természetét és nagyságát is. A környezetvédelmi gyakorlatban elkerülhetetlen annak ismerete, hogy egyes talajt (ill. talajvizet) érő környezetszennyezések alkalmával a lehető legpontosabban meg tudjuk ítélni a közeget ért terhelés nagyságát és a többi környezeti elemet, valamint az embert veszélyeztető kockázat mértékét. A környezeti és humánegészségügyi kockázat becslésének célja tehát a környezetbe jutó vegyi anyagok ökoszisztémára (emberre) gyakorolt kockázatának nagyságát mérőszámmal jellemezni. Ez nyújt alapot a gyakorlati környezetvédelemhez, pl. az alkalmazandó remediálási technológia kiválasztásához, határérték kialakításhoz.

A kockázat mérőszámmal való jellemzéséhez legszükségesebb adatok:

  • Környezeti koncentráció

  • Környezeti hatás (csak közelítő számítással adható meg)

A legtöbb kockázatfelmérési módszer lépcsőzetes megközelítést alkalmaz. Általában a mennyiségi (kvantitatív) kockázatfelmérést egy leíró, összehasonlító (kvalitatív) kockázatbecslés előzi meg. Amennyiben az előző két lépcsőt követően szükség van további felmérési lépcsőre is, akkor a kockázat pontosabb meghatározása érdekében hely-specifikus kockázatfelmérést is kell készíteni.

A talaj ill. talajvíz szennyezések kockázat becslése tehát az alábbi lépcsőzetes elv szerint valósítható meg:

  1. Összehasonlító/relatív vagy leíró, kvalitatív kockázatbecslés. (Pl. a leíró kockázatbecslések szövegesen értékelik a kockázati tényezőket)

  2. A leíró kockázatbecsléseket kvantitatív, de általános kockázatfelmérés követi, amely az általános határérték meghatározásához szabványszerűen, vagy útmutató jelleggel, standardizált expozíciós körülményekre vonatkozóan készül.

  3. A kockázat pontosabb meghatározására kvantitatív, hely-specifikus kockázatfelmérést kell készíteni.

    • A hely-specifikus mentesítési célérték meghatározásához hely-specifikus vizsgálatokat kell végezni.

    • Gyakorlati szempontból a számításokat kétféle módon végzik. Az “Előre haladó számítás” során a környezeti elemekben mért szennyezettségből kiindulva határozzák meg a kockázati szintet az expozíció helyén a hatásviselőre.

    • A “Visszafelé haladó” számítással a hatásviselőnél a megengedhető kockázati szintből – és az ehhez tartozó tolerálható kockázatos anyag koncentrációjából – számítják ki a szennyező forrásnál megengedhető kockázatos anyag koncentrációját (mentesítési célérték: D érték).

A humán egészségkockázat felmérése négy fázisara osztható. Az adatgyűjtés és a kémiai analitika fázisában (1) a szennyezett területek jellemzése történik, a kockázatos anyagok környezeti elemekben való koncentrációjának és kiterjedésének meghatározásával. Ebben a fázisban történik még a területhasználatok és a releváns humán hatásviselők azonosítása. A kitettség (expozíció) felmérésekor (2) a mért vagy becsült környezeti koncentrációk felhasználásával az előre jelezhető átlagos napi szennyezőanyag bevitelt (dózist) határozzák meg, azon emberi populációra, amelynek expozíciója valószínű. A hatás (dózis-válasz összefüggés) vizsgálatakor (3) az egyes szennyezőanyag-dózisokra toxikológiai kísérletekre alapozva határozzák meg a hatásviselők által adott választ. Megadják a károsan még nem ható dózisokat és a daganatképződés kockázatát leíró modelleket. Végül a kockázat felmérése (4) történik, amikor összevetik a kitettség-felmérés és dózis-válasz vizsgálatok eredményként kapott dózisokat, és megállapítják, hogy a számított kockázat milyen mértékű (Németh, 2004).

A kockázat tehát a vegyi anyagok okozta káros hatás bekövetkezésének valószínűsége, tényleges vagy előre jelzett előfordulási gyakorisága, amennyiben az ember, vagy az élőlények bizonyos fokú expozíciója bekövetkezik. Röviden: a nem kívánatos következmény előfordulásának valószínűsége.

A talaj és talajvíz minőségével foglalkozó szakemberek és döntéshozók egyik kulcskérdése az, hogy mekkora az elfogadható kockázat szintje a kockázatfelmérések készítésekor. A környezeti kockázatot külön adják meg attól függően, hogy a kitettséget okozó vegyi anyag daganatképző (rákkeltő) tulajdonságú vagy sem. Az elfogadható kockázat szintje a nem rákkeltő hatású vegyi anyagok esetében kevésbé vitatható, mivel ezekre az anyagokra általában létezik egy feltételezett biztonságos dózis, ami naponta bevihető az ember teljes életének minden napján anélkül, hogy bármiféle egészségkárosodást okozna. Az elfogadható kockázat szintjét tehát általában úgy adják meg, hogy az expozíciós dózis ne haladhassa meg ezt a biztonságos referencia dózist. Az expozíciót akkor tekintik elfogadható mértékűnek, ha az emberi egészségkockázat értéke egyenlő vagy kisebb, mint egy. Egészségkockázati hányados (HRQ) fogalma a következő: a determinisztikus hatású vegyi anyag becsült expozíciójának, azaz az átlagos napi szennyezőanyag felvétel (ÁND) mértékének és az elviselhetőnek tartott tolerábilis napi dózisnak (TDI) aránya (Dankó et al., 2004). A környezeti kockázati hányadost (HRQ) az alábbi képlet segítségével határozhatjuk meg:

HRQ = PEC/PNEC, ahol

  • PEC: vegyi anyag előre jelezhető koncentrációja (Predicted Environmental Concentration)

  • PNEC: Ökoszisztémát károsan nem befolyásoló előre jelezhető koncentráció (Pedicted No Effect Conc.).

A kockázati hányados az alábbiak szerint (6.1. táblázat) minősíthető:

6.1. ábra - A kockázati hányados minősítése (Forrás: Dankó et al., 2004)

A kockázati hányados minősítése (Forrás: Dankó et al., 2004)


A daganatképző hatású vegyi anyagoknak viszont nem létezik biztonságos (küszöb) dózisa, mert bármely kismértékű expozíció (dózis) növeli a rák bekövetkezési valószínűségét. Az elfogadható rák kockázatnövekmény általánosan alkalmazott és elfogadott tartománya 1:10.000-től 1:1.000.000-ig (10 -4 - 10-6) terjed. Ez a kockázati szint azt jelenti, hogy megfelelően nagy populációra nézve adott dózisú szennyezőanyag expozíció következtében 10.000 vagy 1.000.000 ember közül csupán egy-egy embernél várható halálos kimenetelű daganat kialakulása azzal, hogy rákot mástól is kaphat. Tehát a többletkockázat olyan háttérkockázatokhoz képest jelent növekedést, mint pl. a dohányzás, az étkezési szokások vagy az örökletes okok miatt kialakult rákos daganatok miatti halálesetek (Dankó et al., 2004).

A vegyi anyagok okozta, az egészségromlásban és az ökoszisztéma károsodásában megnyilvánuló nemkívánatos hatások megelőzésében, ellenőrzésében, csökkentésében az expozíciós utak azonosításának és számszerűsítésének kulcsfontosságú szerepe van. Az expozíció a szervezet és valamely vegyi anyag kapcsolataként, kontaktusaként definiálható. A célszervezet akkor tekinthető exponáltnak, ha a szennyezőanyaggal való érintkezés során az anyag átjut a környezet/szervezet határon, és bizonyos dózisban eljut a célponthoz (sejthez, sejtalkotóhoz) (Dura et al., 2001). A talaj nehézfém terhelés esetén számba veendő expozíciós utakat a 6.1. ábra mutatja be.

6.2. ábra - Nehézfém terhelés: expozíciós utak az emberig

Nehézfém terhelés: expozíciós utak az emberig


Az 1960-as évektől fellépő környezetvédelmi problémák a vízi, majd a szárazföldi ökoszisztémák vizsgálatára irányította a figyelmet. Életre hívták az ilyen vonatkozású talajteszteket és kutatási- fejlesztési programokat, megalkotva ezzel az ökológiai kockázatbecslést (ERA). Más megfogalmazásban: „Az ökológiai kockázat becslés a kockázatok elhárítását, ill. kezelését megalapozó iteratív eljárás, lépései a következők: a probléma megfogalmazása, információgyűjtéssel és előzetes tervezéssel; hatás és expozícióbecslés adatgyűjtés és elemzés alapján; valamint a kockázat jellemzése, az asszimilálás és az integrálás figyelembe vételével.” (Boros T. 2003). Az ERA az expozíció és a kutatás vizsgálatán alapul. Nincs olyan teszt, amely az egész ökoszisztémára vonatkozóan a szennyezett terület okozta kockázatot megállapítaná. Az ERA-t néhány országban kötelezően, míg más országokban csak néhány területhasználatra alkalmazzák. Az emberi egészség- kockázat vizsgálatához kapcsolódó, másodlagos eljárás, amit gyakran csak egyszerűsített módszerekkel végeznek. (Gondi F. et al, 2004)

A környezeti és humán-egészségügyi kockázatbecslést a magyarországi gyakorlatban az un. ’magyar módszer’-t alkalmazva valósítják meg, melynek kidolgozása során a kutatók az elővigyázatosság elvét követték. A gyakorlat elsődleges szempontjai közé tartozik, hogy a szennyezetlen környezeti közegek elszennyeződése nem megengedett, a szennyezettség nem tevődhet át egyik környezeti elemről a másikra.

Az élő receptor szervezeteket, a hatásviselőket a környezeti ártalmaktól, úgy tudják megvédeni, ha az expozíció helyén, elfogadható mértékűre csökkentik a kockázatos anyag koncentrációját illetve bevitelét. Kockázatfelméréskor potenciális hatásviselőket vesznek figyelembe, amelyek mint megfelelőségi pontok szerepelnek a számításokban. A megfelelőségi pontokban teljesíteni kell a kívánatos talaj ill. vízminőségi kritériumokat (Gondi F. et al, 2004).

A talajaink szennyezését okozó szennyeződés emberi tevékenység eredménye, amely felszíni vagy felszín közeli eredetű. A szennyeződést a csapadék bemossa a talajba, amely így lefelé terjed, átjutva a háromfázisú talajzónán elszennyezheti a talajvizet. Ennek elkerülése érdekében meg kell akadályozni, hogy a felszíni, vagy felszín közeli talajszennyezettség a talajból a talajvízbe jusson, és hogy a talajvíz szennyezettsége a mélyebb vízadóba is átterjedjen (Gondi F. et al, 2004). Ennek érdekében a szennyezett közeg alá potenciális hatásviselőt helyeznek. Ha csak a talaj szennyeződik, akkor a talajvíz felszínére helyezik a megfelelőségi pontot oly módon, hogy a talajvíz addigi minősége ne változhasson. A talajvíz szennyezettsége esetén a megfelelőségi pontot az első réteg-vízadóba kell helyezni. Előfordulhat, hogy a szennyezettség környezetében a valós hatásviselő nem azonosítható. Ilyen esetekben, a megfelelőségi pontokban, a (D) kármentesítési szennyezettsége határértékeket úgy kell megadni, hogy a szennyeződés e pontok által lehatárolt területnél tovább ne terjedhessen.

A kockázatfelmérések kezdetekor elégséges a szennyező forrásban megmérni a szennyezőanyagok koncentrációját, majd ebből modellezni a környezeti elemekben várható környezeti koncentrációkat (PEC). A kockázatfelmérés pontosítását már matematikai modellekkel kell végezni. „Az emberi egészségkockázat felmérésnél az előre jelezhető környezeti koncentráció (PEC) értékéből egységnyi testtömege és időre vonatkozó dózist (ÁND) kell megállapítani az expozíció, a területhasználat és a hatásviselő jellemzőinek függvényében. Az így kapott dózist (bevitel) pedig viszonyítani kell a toxikológiai alapú referencia értékhez.” (Gondi F. et al, 2004)

Humán hatásviselő lehet egyetlen ember, embercsoport, vagy emberi populáció, ezen belül érzékenységi alcsoportok is megkülönböztethetőek (gyerekek, öregek, várandós anyák), az átlagos napi dózis számításakor eltérő expozíciós paramétereket (testtömeg, expozíciós időtartam) kell figyelembe venni. Ökológiai hatásviselő lehet egy mikroba populáció, magasabb rendű élőlények, de a talaji ökoszisztéma is ennek tekinthető. Ide kell sorolni a felszín alatti vizeket is. A potenciális hatásviselőket a vizsgálat állapítja meg, és helyezi az adott területre. (Gondi F. et al, 2004)

A szennyezőanyagok bőrkontaktus, belélegzés, vagy szájon át juthatnak be a szervezetbe. „Az átlagos napi bevitel (ÁND) az egységnyi testtömegre egységnyi idő alatt jutó szennyezőanyag mennyiséggel fejezik ki.” Kiszámításakor figyelembe kell venni az expozíció gyakoriságát, az expozíció időtartamát, a bevitel mértékét leíró számot, a vegyi anyag koncentrációját. Az expozíció időtartama alapján megkülönböztetünk akut és krónikus expozíciót. Lehet rövid idejű, egy nap, vagy krónikus esetben két évnél is több. Rákkeltő hatású anyagoknál az egész élettartamra kell megadni az átlagos napi dózist. (Gondi F. et al, 2004)

A kockázatbecslés eredményességét számítógépes programok segítségével is megvalósíthatjuk. Az expozíciós modelleknek az a közös tulajdonságuk, hogy leírják a vegyi anyagok mozgását, terjedését a különböző környezeti közegek között. A környezeti modellek a vegyi anyagok terjedése alapján szimulálhatják az egyensúlyi és a nem-egyensúlyi állapotot. Fontos a szennyezett terület vizsgálatából származó adatok megbízhatósága, minősége, valamint későbbi reprezentálhatósága. A kockázatfelmérésre használt programok nagy adatigényűek. A kockázatbecslő szoftverek bemeneti adatai között szerepelnek pl. a vizsgált terület, objektum azonosítására és jellemzésére szolgáló paraméterek, a szennyezők fizikai-kémiai tulajdonságai, a mérés során a pontos szennyezettségi koncentráció értékei, valamint az expozíciós útvonal összeállításához szükséges információk (Gondi F. et al, 2004). A RISK v. 4.0 program segítségével transzportmodellezések, valamint humán-egészségügyi kockázatelemzések készíthetők szennyezett területekre. A program módszerei az US EPA kockázatelemzési irányelvein (expozícióbecslés, toxicitás felmérés, kockázatbecslés) alapulnak (Risk Assessment Guidance for Superfund - US EPA, 1989). Valamennyi környezeti közeg mért szennyezettségi adatait kezeli, közvetlenül számolja a kockázati hányadosokat (www.jaketa.hu). Fő alkalmazásai:

  • A szennyezett környezeti elemek (levegő, víz, talaj) miatti expozícióból adódó humánegészségügyi kockázatok becslése.

  • Kockázaton alapuló kármentesítési határértékek becslése.

  • Egyszerű transzportmodellek készítése.

  • Felszíni vizekre és üledékekre vonatkozó lehetséges ökológiai hatások becslése.

  • Környezeti adatok és határértékek menedzselése és tárolása.

A lépéseket a logikus menüszerkezet segít végig lépni, melyet a következő 6.2. ábra mutat be:

6.3. ábra - RISK v.4.0 kezdő oldal

RISK v.4.0 kezdő oldal


A menürendszeren végig haladva (6.2. ábra) 1. lépésben a fontos vegyi anyagok kiválasztása történik. A RISC lehetővé teszi több mint 86 gyakori vegyi anyag kiválasztását, melyeknek fizikai, kémiai és toxicitási adatait is megadhatjuk. A vegyi anyagok adatbázisa bővíthető.

5. lépés Expozíciós útvonalak definiálása.

A szennyezett elemek, a transzportmodellek (amennyiben szükséges) és a kapcsolódó expozíciós útvonalak kiválasztása révén, definiálhatjuk az expozíciós szcenáriót. Itt lehet a humán-egészségügyi expozíciós útvonalakat, az ökológiai vagy vízminőség hatásokat kiértékelni.

6. lépés Expozíciós-pont koncentrációk meghatározása.

A harmadik lépésben a receptor-pont koncentrációk meghatározása történik a 2. lépésben megadott közegekre. Két módszerrel határozhatók meg a receptor-pont koncentrációk: a felhasználó megadhatja közvetlenül, vagy megadhat egy forrászóna koncentrációt, ezután terjedés-/ transzportmodell segítségével megbecsüli a receptor-pont koncentrációkat.

7. lépés Felszíni víz és üledék kritériumok bevitele.

A 4. lépésben ki kell választani a receptorokat, és meg kell adni azok jellemző beviteli paramétereit. A számítás során alkalmazhatjuk az alapértelmezett adatokat, vagy megadhatjuk a területre vonatkozó saját adatainkat.

8. lépés Kockázatok és kármentesítési határértékek számítása.

A lehetséges karcinogén kockázatok és nem-karcinogén veszélyességi arányok/indexek az EPA kockázatelemzési irányelveiben (Risk Assessment Guidance for Superfund - EPA, 1998) közölt egyenletek felhasználásával kerülnek kiszámításra.

9. lépés Eredmények megtekintése.

A felhasználó megadhatja a célkockázatot vagy veszélyességi indexet egy-egy vegyi anyagra, vagy kumulatív szcenárióra, amelynek során a vegyi anyagok kockázatai összeadódnak. A kockázati index, a karcinogén index és az input adatok, valamint az indexekre vonatkozó diagrammok megtekintése. (www.jaketa.hu)