7. AZ ADATOK FELDOLGOZÁSÁT TÁMOGATÓ SZÁMÍTÓGÉPES PROGRAMOK (Vadász Zsolt, Dura Gyula)

		7.1 A vegyi anyag útjának modellezése a szennyezőforrástól a receptorig

A környezeti szennyezettség tér- és időbeli változásainak, a szennyezés terjedésének mérése többnyire körülményes, hosszadalmas, munka és költségigényes. Ilyenkor hasznos, sokszor az egyedüli rendelkezésre álló eszköz a modell. Az expozíciós modelleknek az a közös tulajdonságuk, hogy leírják a vegyi anyagok mozgását, sorsát a különböző környezeti közegek között. A környezeti modellek a vegyi anyagok fugacitása (mozgékonysága) alapján szimulálhatják az egyensúlyi és a nem-egyensúlyi állapotot, figyelembe véve az anyagok átáramlási feltételeit ill. az átfolyás nélküli rendszer körülményeit. Közös jellemzőjük, hogy a megadott feltételekre ill. az időben változó körülményekre vonatkozóan jellemzik a vegyi anyagok sorsát, mindenekelőtt fizikai-kémiai tulajdonságaik és a környezeti közegek jellemzői alapján. Az általános célú, nagy léptékű modellek általános környezeti (éghajlati, hidrogeológiai, talajtani) paraméterek alkalmazása révén a környezetbe került vegyi anyag összmennyiségéből kiindulva lehetőséget adnak az egyes környezeti elemekben várható koncentráció becslésére. Adott terület szennyezettsége hely-specifikus modellekkel elemezhető, természetesen a szennyezettségi szintek és a helyi környezeti (vízföldtani, talajtani, éghajlati) viszonyok ismeretét feltételezi. A számításokkal hozzávetőlegesen meghatározható a vegyi anyagoknak a környezeti közegek közötti megoszlása, növényekbe, állati szervezetbe való átjutása (transzfer) és a szennyezés terjedése (transzport). A prognosztizált környezeti koncentráció (PEC) érték jelzi a levegőbe, vízbe, talajba, üledékbe került szennyezőanyagok mértékét és jelentőségét a potenciális expozíció szempontjából.

Egyetlen, mindent átfogó, tökéletes expozíciós modell nem létezik, azt a céltól függően kell kiválasztani. Az expozíciós modellek olyan útmutatást adnak, amelyek révén érthetőbbé és érzékelhetőbbé válnak a jövőben bekövetkező környezeti események és a bizonytalanságoktól függő következmények. A modellezés elválaszthatatlan része a felhasználó szakértelme. Ugyanis ha a modelltől csak választ várunk, akkor a felhasználó minden beavatkozásról lemond és kizárólag a modellkészítő gondolatát használná gépiesen. Az expozíciós modellek használatában nem az a kérdés, hogy mennyire pontosak, talán nem is az, hogy felvázolja a jövőbeli trendeket, hanem az a legfontosabb, hogy bővíti ismereteinket és érthetővé teszi számunkra valamely komplex feltételezés dinamikusan változó következményeit.

		7.2 A kockázatfelmérés adatigénye

Manapság már az összes érintett úgy tekint a szennyezett terület vizsgálatára, mint amely szoros összefüggésben van a kockázatfelméréssel, azzal az eljárással, amelyben végső soron az adatok, információk és ismeretek integrálására kerül sor. Ebben a folyamatban a többlépcsős megközelítés képes a lehető legköltségkímélőbb és a lehető leghatékonyabb módon szolgáltatni a szükséges adatokat. A többlépcsős megközelítési mód főbb elemei az alábbiak:

1. Előkészítő munka (veszélyeztetett területek felmérése, a szennyezett helyre vonatkozó ismeretek áttekintése, értékelése, néha korlátozott mértékű feltáró vizsgálatok). Az előzetes szakaszban felderítik, hogy végeztek-e a szóban forgó területen a környezetre veszélyes tevékenységet vagy gyanítható-e talaj, és/vagy vízszennyezés. Röviden: ez a szakasz a szennyezett területek számbavételére koncentrál.

2. Diagnosztikai tényfeltárás. A részletes vizsgálati szakasz célja

I. a szennyezés mértékének és kiterjedésének meghatározása,

II. az azonosított veszélyforrásból a hatásviselő receptorokat érintő kockázat felmérése,

III. indokolt esetben a további környezetkárosítást megszüntető gyors intézkedések végrehajtása,

IV. a kármentesítés szükségességének megállapítása a kockázat csökkentése vagy megszüntetése érdekében.

3. A kárfelszámolás szakaszában megvalósíthatósági vizsgálatokkal határozzák meg a kármentesítés mértékét és a monitorozás szükségességét.

A felsorolt feladatokhoz a következő tárgykörökkel kapcsolatos adatok szükségesek:

• a szennyezők fizikai-kémiai jellemzői, beleértve a környezeti közegek közötti megoszlásukat, térbeli eloszlásukat továbbá a mobilitást, transzportot és degradációt,
• a szennyezett terület jellemzői, beleértve a hidrogeológiai modell felállításához szükséges adatokat is,
• a lakossági csoportok és a helyi dolgozók egészsége szempontjából fontos információk,
• a hely ökológiai jellemzői.

Az adatok értékelésében a következő szempontok dominálnak:

• humán toxikológiai vonatkozások (pl. heveny és idült hatások, reverzibilis és irreverzibilis károsodások, genotoxikus és nem genotoxikus hatás, dózis-hatás-válasz összefüggés, toxikokinetikai jellemzés),
• ökológiai, ökotoxokológiai vonatkozások, mint pl. ökotoxicitás és bioakku-mulációra való hajlam és a táplálékláncban való feldúsulás,
• a szennyezés terjedése (oldalirányú és függőleges transzportfolyamatok), valamint a szennyezőanyag biotikus és abiotikus körülmények közötti lebomlása.

7.2.1 Adatgyűjtési stratégiák

A kockázatfelméréshez vizsgálati stratégia kialakítása szükséges. A mintavételi és az analitikai stratégia különösen fontos mind a helyszíni, mind a laboratóriumi vizsgálatok esetén. Standard adatgyűjtési eljárás a legtöbb országban létezik, ezek alkalmazása azonban változó. A szabványosított eljárások kötelezőek a bejegyzett szakértők, akkreditált intézmények számára, de a jól megindokolt eltéréseket el szokták fogadni és az alternatív megközelítési módok is megengedettek, ha a vizsgálat minősége valószínűleg legalább olyan jó, vagy jobb lesz, mintha a standard protokollt használták volna.

Az adatgyűjtési stratégiának elő kell segíteni:

• a kockázatbecslési feladatok pontos meghatározását,
• bármely információ felhasználását, amely már rendelkezésre áll a szennyező-forrásokkal, az expozíciós útvonallal és a receptorokkal kapcsolatban,
• a kockázatfelméréssel szemben támasztott megbízhatóságot,
• azon módszerek és technikák megválasztását, amelyek alkalmasak és valószínűleg a leghatékonyabbak a megfelelő minőségű információ összegyűjtéséhez,
• expozíció és kockázatfelmérési valamint szennyezésterjedési modellek kiválasztását és alkalmazását,
• a potenciálisan veszélyben levő receptorok kijelölését, a populáció sérülékenységének és nagyságának megállapítását,
• a környezeti közeg(ek) azonosítását, amelyben a szennyezőanyag(ok) található(k).

A kockázatfelmérés meghatározó mozzanata a hatásviselő receptortípusok (különböző érzékenységű humán populációk, felszíni víz, felszín alatti víz, flóra és fauna, épületek) kijelölése. A receptorok értelemszerűen csak a helyi körülmények figyelembevételével jelölhetők ki. Mindazonáltal nem rutinszerű dolog a receptorokról és viselkedéseikről adatokat gyűjteni. A legtöbb esetben pl. környezet-epidemiológiai vizsgálatokra csak akkor kerülne sor, ha a szennyezés és következményeinek részletes tanulmányozása válna szükségessé. A mintavételi stratégiák a szennyezés térbeli (és időbeli) lehatárolását szolgálják. A mintavétellel kapcsolatos ajánlások általában statisztikai alapon nyugszanak, de a költségeket is figyelembe kell venni. Fontos hangsúlyozni, hogy a gyűjtendő minták számát illetően nincsenek szigorú szabályok, de az ISO dokumentumok és a vonatkozó nemzeti standardok jól használhatók a szennyezett területeken végzett mintavételi eljárásokhoz.

A szennyezőanyagok kiválasztását gyakran az határozza meg, hogy milyen volt a megelőző terület- illetve talajhasználat és erősen befolyásolhatja a vegyi anyagok prioritási listája is. A prioritási lista részleteiben országról országra különbözik, általában azokat a főbb ipari szennyezőket tekintik fontosnak, amelyek potenciális veszélyt jelenthetnek az emberi egészségre és/vagy a környezetre.

A laboratóriumi vizsgáló módszerek általában a DIN, ISO, USEPA és OECD módszereken alapulnak. Bár az analitikai módszerek a legtöbb fémre megfelelőek, további módszertani fejlesztés látszik szükségesnek néhány szerves (fenolok, PAH-ok, szénhidrogének) és szervetlen vegyület (pl. cianid, szulfid) esetében.

7.2.2 Adatminőség és bizonytalanságok

A szennyezett területek kockázatfelméréséhez alapvető fontosságú a szennyezett terület vizsgálatából származó adatok megbízhatósága. Ezért rendkívül fontos, hogy az adatok reprezentatív jellege és minősége biztosított legyen. A minta kezelésére, a szállítására és a tárolására vonatkozóan léteznek minőségbiztosítási előírások. A minőségbiztosítást egyrészt a módszerek validálásával, belső minőségi kontrollokkal (elfo-gadott referenciakészítmények használatával) és külső minőségi kontrollal (független akkreditáció vagy részvétel laboratóriumok közötti összehasonlító méréssorozatokban) végzik. A jelenlegi gyakorlat azt mutatja, hogy a minőségbiztosítás hasznos és nélkülözhetetlen a szennyezett területek környezet- és egészségvédelmi vizsgálatában.

A bizonytalanság elemzése igen fontos a kockázatfelmérésnél, mivel ez jellemzi a szennyezett területre vonatkozó vizsgálati adatok és ismeretek mélységét, mennyiségi és minőségi viszonyait. A bizonytalanságok általában az alábbiakkal hozhatók összefüggésbe:

• Mennyire adekvát a mintavételi eljárás és technika? A minta megfelelően reprezentálja azt a pontot, ahol a mintavétel történt?
• Milyen mértékben jellemzik hűen a mérési pontok a helyszín szennyezettségének térbeli kiterjedését?
• Milyen mértékben jellemzik valóságosan az analitikai adatok a szennyezők koncentrációját, kémiai minőségét, mobilitását?
• Milyen mértékben sikerült felderíteni a geológiai és hidrogeológiai viszonyokat?
• Mily módon viselkedik a szennyező a valós környezetben?
• Milyen mértékben befolyásolhatja a hatásviselő receptorok viselkedése (szokásai) a kockázatfelmérés végeredményét?

A bizonytalanságok a szennyezett terület vizsgálatának valamennyi fázisához kapcsolódnak, beleértve a vizsgálatok tervezését, valamint az adatgyűjtési módszereket és technikákat.

A bizonytalanságokat nem mindig veszik explicite figyelembe. Az EU országokban még nincs előírás, hogy milyen legyen a felhasznált adatok megbízhatósági szintje. A talaj-mintavételek statisztikai megbízhatóságával kapcsolatban a gyakorlati szakemberek 95%-os "confidence limit"-et ajánlanak.

7.2.3 A kockázatfelmérési programok általános adatigénye

A szennyezett terület/objektum azonosítására és jellemzésére szolgáló paraméterek:

• a szennyezett terület neve, jelölések (körzetek), mintavételi pontok jelölése, a szennyezett terület szomszédságának, a szennyezés időbeli történetének ismerete.

A szennyezők fizikai-kémiai tulajdonságai:

• azonosítási adat (CAS szám), moltömeg, vízoldékonyság, gőznyomás, víz/oktanol megoszlási hányados, Henry féle állandó, sav disszociációs állandó, talaj-víz eloszlási együttható, biológiai feldúsulási tényező.

A kockázatfelméréshez használt szennyezettségi koncentrációk mért értékei:

• szennyezettségi koncentrációk vegyi anyagonként, környezeti közegenként, mintavételi pontonként rendezve.

Az expozíciós forgatókönyv összeállításához szükséges információk:

• a környezeti elemek használatával összefüggő humánbiológiai - expozíciós paraméterek adott területre felnőttekre és gyermekekre vonatkoztatva.

A szennyezőanyag emberi szervezetbe jutása, lehetséges útjainak megállapítása:

• az emberi expozíció útvonalai, pl. a helyben termesztett élelmiszerek részaránya a fogyasztásban, ásott/sekély fúrású kút vizének fogyasztása ivóvízként, stb.
• az emberi expozíció kiszámításához a szennyezett területen végzett tevékenység időbeli rendje, többek között az ott tartózkodó emberek mennyi időt töltenek a szabad levegőn, épületben; heti hány napot töltenek a szóban forgó területen,
• épületen belül illetve szabadban munkavégzéssel töltött napi órák száma.

7.2.4 A kockázatfelmérési programok részletezett adatigénye

		7.3 Szélesebb körben használt kockázatfelmérési programok jellegzetességei, javasolt alkalmazási területük

Univerzális, minden helyzetre egyaránt alkalmas modell nem létezik. A kockázat-felmérési modellek különböznek egymástól a környezeti probléma léptékében (lokális, globális), a program megjelenési formájában (menüvezérelt software, táblázatkezelő program munkalapjai), a primer módon szennyezett közeg (talaj, felszín alatti víz, felszíni víz, levegő) jellegzetességeiben és az adatigényben.

A kockázatfelmérési programok különböző módon kérik a szennyezőanyag (emissziós, immissziós, háttér) koncentrációját, ezért igen fontos, hogy már a környezetanalitikai vizsgálatok megkezdése előtt világos legyen, mely kockázatfelmérési programokat lehet, illetve indokolt használni.

A HESP (Human Exposure to Soil Pollutants) [1] az egyik legrégebbi, Európában széles körben használatos expozíció- és kockázatbecslő program. Elméleti alapjait az ECETOC Nr. 40. jelentésben tették közzé [2]. Könnyen megismerhető, jól áttekinthető, DOS operációs rendszer alatt működik. Input mérési adatként a talajszennyezettségi koncentrációkat igényli. A felhasználó saját "forgatókönyveket" hozhat létre benne, a terület felhasználásától függően, hely-specifikusan modellezhet az adott szennye-zettségi szituációk, a fogyasztási szokások, tevékenységek ismeretében. Nagyon jól használható lokalizáltan szennyezett területeken a környezeti koncentrációk becslésére és a humán expozíciós dózisok számítására. Hátránya, hogy nem számol közvetlenül kockázati hányadost. A felépítését tekintve klasszikus HESP modell részleteit a Függelék tartalmazza.

A Risk Assisstant [3] szoftver a US EPA humán egészségkockázat felmérési elveit követi, általános célú modellezésre alkalmas. Hely-specifikus tulajdonságok (pl. talajtípus) érvényesítésére korlátozottan alkalmas, a humán dozimetriai jellegű változók viszont széles körben és pontosan állíthatók be. Valamennyi környezeti közeg mért szennyezettségi adatait kezeli. Közvetlenül számolja a kockázati hányadosokat.

Az EUSES 1.00 [4,6,7] programot leginkább a törzskönyvezés előtt álló új vegyi anyagok és készítmények, illetve a nagy volumenben előállított/forgalmazott anyagok kockázatfelmérésére használják. A szoftverben használt összefüggéseket az Európai Unió országai által elfogadott Technical Guidance Documentum (TGD) tartalmazza. Ez a kalauz a kockázatfelméréssel foglalkozó Uniós joganyagok mélyebb szakmai megjelenítése, a környezeti és egészségkockázat-felmérés elveinek, a szakmai ismereteknek precíz megfogalmazása, részletes kifejtése és a gyakorlati megvalósítás útmutatója.

Az EUSES-sel végzett kockázatfelmérésnek a következő fontosabb lépései vannak:

(a) A szennyezettség vagy a potenciális szennyezés földrajzi kiterjedtségének megállapítása. Az értékelés lehet lokális (pl. szennyezőforrás környéke, egy település), regionális (megye, ország) és kontinentális (pl. Európa).

(b) Vegyi anyag életútjának követése a gyártás, feldolgozás, kiszerelés, szállítás, tárolás és felhasználás jellemzésével. Az egyik legfontosabb kiindulási adat a vegyi anyag éves gyártott, forgalmazott, felhasznált mennyisége. Az életciklus valamennyi fázisában keletkezhet a környezetet terhelő szennyezés. Az EUSES-ben a megfelelő felhasználási kategória illetve ipari kategória kiválasztásával az életciklus folyamán történő környezeti terhelés számszerűen kifejezésre jut.

(c) LD₅₀, LC₅₀, PNEC és a vegyi anyag toxicitására, biológiai hatására utaló más értékek a táplálkozási lánc különböző szintjén álló fajokra (hal, alga, Daphnia, mikroorganizmusok stb.) megadható a szakirodalom vagy saját mérések alapján.

(d) Az RCR értékek (Risk Characterisation Ratio), azaz a kockázati hányadosok kiszámítása emberre és különböző fajokra egyaránt elvégezhető. Összességében az EUSES mind az egészségkockázat, mind a környezeti kockázat becslésére használható program.

A Caltox program [5,8] az irodai számítástechnikai programcsomag táblázatkezelő programjával használható, újszerű többtáblázatos modell, amely összefüggést állapít meg egy vegyi anyag talajbeli koncentrációja és a szennyezett területen, vagy annak közelében élő embereket érő egészségkárosító hatás kockázata között.

A Caltox használatával kiszámolható egy adott talaj szennyezettségéből eredő humán egészségkockázat és egy előre meghatározott, elfogadhatónak ítélt kockázati szintnek megfelelő talajtisztítási koncentráció is.

A Caltox táblázatkezelő program multimédiás eloszlási és transzport modellt tartalmaz és olyan összefüggéseken alapul, amelyek figyelembe veszik a tömeg- és a kémiai egyensúlyokat. A modell előrejelzi a vegyi anyag lebomlási idejétől függő koncentrációját is a környezeti közegekben (levegő, víz, három talajréteg, üledék).

A Caltox alkalmas eszköz a talaj vegyi szennyezettségéből eredő emberi expozíció és az egészségkockázat kvantitatív becslésére. Hátránya, hogy sok hely-specifikus input adatot igényel.

		Irodalom

[1] Poels, C.L.M., Gruntz, U., Isnard, P., Riley, D., Spiteller, M., W. ten Berde, W. Veerkamp and W.J. Bontick. Hazard Assessment of Chemical Contaminants in Soil. Chemosphere, 23(1), 3-24. 1991

[2] Hazard Assessment of Chemical Contaminants in Soil, No40; European Chemical Industry Ecology & Toxicology Centre, (ECETOC) 1990

[3] Risk Assisstant software, Hampshire Research Institute, Thistle Publishing, 1995

[4] EUSES: The European Union System for the Evaluation of Substances. European Chemicals Bureau, Joint Research Centre. EUSES 1.00 User manual, TSA Group Delft bv.1997

[5] Caltox, a multimedia total exposure model for hazardous wastes sites. Users's Guide, version 1.5. The University of California, Lawrence Livermore National Laboratory, 1994

[6] S. Schwartz, V. Berding, S. Trapp, M. Matthies: Quality Criteria for Environmental Risk Assessment Software. Environ. Sci. and Pollution Research, 5: 217-222, 1998

[7] V. Berding, S. Schwartz, M. Matthies: Visualization of the complexity of EUSES. Environ. Sci. and Pollution Research, 6: 37-43, 1999

[8] S. Loranger, Y. Courchesne: Health risk assessment of an industrial site contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons using CalTOX, an environmental fate/exposure model. SAR and QSAR in Environmental Research, 6: 81-104, 1997