Unsicherheit als Risikoindikator Erfahrungen mit der Risikoanalyse von Antifouling-Bioziden
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- Maximilian Wagner
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1 Unsicherheit als Risikoindikator Erfahrungen mit der Risikoanalyse von Antifouling-Bioziden Systemwissenschaftliches Kolloquium Dr. Johannes Ranke J. Ranke p.1/45
2 Überblick Was sind Risiken von Chemikalien? J. Ranke p.2/45
3 Überblick Was sind Risiken von Chemikalien? Die klassische Risikoanalyse J. Ranke p.2/45
4 Überblick Was sind Risiken von Chemikalien? Die klassische Risikoanalyse Vorsorgeorientierte Risikoindikatoren J. Ranke p.2/45
5 Überblick Was sind Risiken von Chemikalien? Die klassische Risikoanalyse Vorsorgeorientierte Risikoindikatoren Vergleichende Risikoanalysen J. Ranke p.2/45
6 Was sind Risiken von Chemikalien? J. Ranke p.3/45
7 Risiko Relevanz von zukünftigen Schäden J. Ranke p.4/45
8 Risiko Relevanz von zukünftigen Schäden Zurechnung zu einer bewussten Entscheidung J. Ranke p.4/45
9 Risiko Relevanz von zukünftigen Schäden Zurechnung zu einer bewussten Entscheidung vgl. Gefahr: potentielle zukünftige Schäden, aber nicht zurechenbar auf eine Entscheidung J. Ranke p.4/45
10 Chemikalienrisiken Entscheidung Akteur Risikoinformation Umgang im Labor Schüler R-Sätze Einschränkung Staat Risikoanalysen Vermarktung Firma? J. Ranke p.5/45
11 NOP - J. Ranke p.6/45
12 NOP - Wirkfaktoren J. Ranke p.7/45
13 Risikoanalyse Technical Guidance Documents (2003) J. Ranke p.8/45
14 Risikoanalyse Technical Guidance Documents (2003) EUSES 3.0 J. Ranke p.8/45
15 Risikoanalyse Technical Guidance Documents (2003) EUSES 3.0 R = PEC PNEC J. Ranke p.8/45
16 Sustainable Product Design Analysis of chemical structures SAR/QSAR Synthesis / Purchase of chemical structures Examination Application Human Health Environment Evaluation Economical Social Ecological J. Ranke p.9/45
17 Die klassische Risikoanalyse J. Ranke p.10/45
18 Risikoanalyse nach TGD 1. Assessment of effects, comprising Hazard identification: adverse effects which a substance has an inherent capacity to cause Dose (concentration) - response (effects) assessment PNEC 2. Exposure assessment (aquatic, terrestrial, air) PEC 3. Risk characterization R J. Ranke p.11/45
19 Lebenszyklus einer Chemikalie J. Ranke p.12/45
20 Expositionsanalyse PEC local, PEC regional J. Ranke p.13/45
21 Expositionsanalyse PEC local, PEC regional Aquatisches Oberflächenwasser, aquatisches Sediment, landw. Boden, Grundwasser, Luft, Kläranlage J. Ranke p.13/45
22 Expositionsanalyse PEC local, PEC regional Aquatisches Oberflächenwasser, aquatisches Sediment, landw. Boden, Grundwasser, Luft, Kläranlage "Realistic worst case" - Annahmen J. Ranke p.13/45
23 Wirkungsanalyse A PNEC is a regarded as a concentration below which an unacceptable effect will most likely not occur Aquatisches Kompartiment, Sediment, Boden, Luft, Kläranlage, Nahrung (Fische, Regenwürmer) J. Ranke p.14/45
24 Wirkungsanalyse A PNEC is a regarded as a concentration below which an unacceptable effect will most likely not occur Aquatisches Kompartiment, Sediment, Boden, Luft, Kläranlage, Nahrung (Fische, Regenwürmer) EC 50 and NOEC values J. Ranke p.14/45
25 Wirkungsanalyse A PNEC is a regarded as a concentration below which an unacceptable effect will most likely not occur Aquatisches Kompartiment, Sediment, Boden, Luft, Kläranlage, Nahrung (Fische, Regenwürmer) EC 50 and NOEC values Assessment factors J. Ranke p.14/45
26 Umgang mit Unsicherheiten Data selection J. Ranke p.15/45
27 Umgang mit Unsicherheiten Data selection "Realistic worst case" - Annahmen J. Ranke p.15/45
28 Umgang mit Unsicherheiten Data selection "Realistic worst case" - Annahmen Assessment factors J. Ranke p.15/45
29 Umgang mit Unsicherheiten Data selection "Realistic worst case" - Annahmen Assessment factors Probabilistische Risikoanalyse J. Ranke p.15/45
30 Umgang mit Unsicherheiten Data selection "Realistic worst case" - Annahmen Assessment factors Probabilistische Risikoanalyse Aus den Endergebnissen, den Risikoquotienten R, ist die Unsicherheit nicht ersichtlich! J. Ranke p.15/45
31 Vorsorgeorientierte Risikoindikatoren J. Ranke p.16/45
32 Scheringers Ansatz Umweltsysteme sind überkomplex J. Ranke p.17/45
33 Scheringers Ansatz Umweltsysteme sind überkomplex Umweltsysteme sind normativ unbestimmt J. Ranke p.17/45
34 Scheringers Ansatz Umweltsysteme sind überkomplex Umweltsysteme sind normativ unbestimmt Vorsorgeprinzip J. Ranke p.17/45
35 Ereignisablauf Umwelteingriff Umweltgefährdung Umweltschäden Emission Einwirkungen Auswirkungen J. Ranke p.18/45
36 PBT-Stoffe PBT-Stoffe sind persistent, bioakkumulierend und toxisch UNEP Chemicals Program J. Ranke p.19/45
37 PBT-Stoffe PBT-Stoffe sind persistent, bioakkumulierend und toxisch UNEP Chemicals Program Canadas Toxic Substance Management J. Ranke p.19/45
38 PBT-Stoffe PBT-Stoffe sind persistent, bioakkumulierend und toxisch UNEP Chemicals Program Canadas Toxic Substance Management Marine environmental risk assessment (TGD 2003) J. Ranke p.19/45
39 PBT-Stoffe PBT-Stoffe sind persistent, bioakkumulierend und toxisch UNEP Chemicals Program Canadas Toxic Substance Management Marine environmental risk assessment (TGD 2003) Weißbuch der Europäischen Union J. Ranke p.19/45
40 Umweltrisiken von Chemikalien Technosphäre Entscheidungen Umwelt Risikoforschung Organismen J. Ranke p.20/45
41 Umweltrisiken von Chemikalien Technosphäre Entscheidungen Substanz Umwelt Risikoforschung Organismen J. Ranke p.20/45
42 Umweltrisiken von Chemikalien Entscheidungen Technosphäre Freisetzung Umwelt Risikoforschung Organismen J. Ranke p.20/45
43 Umweltrisiken von Chemikalien Technosphäre Entscheidungen Risikoforschung Unsicherheit Freisetzung Umwelt Organismen J. Ranke p.20/45
44 Umweltrisiken von Chemikalien Technosphäre Entscheidungen Risikoprofil Risikoforschung Unsicherheit Freisetzung Umwelt Organismen J. Ranke p.20/45
45 Umweltrisiken von Chemikalien Entscheidungen Risikoprofil Risikoforschung Unsicherheit Einfluss Freisetzung Technosphäre Umwelt Organismen J. Ranke p.20/45
46 Umweltrisiken von Chemikalien Technosphäre Entscheidungen Risikoprofil Risikoforschung Unsicherheit Freisetzung Reichweite Umwelt Organismen J. Ranke p.20/45
47 Umweltrisiken von Chemikalien Technosphäre Entscheidungen Risikoprofil Risikoforschung Unsicherheit Freisetzung Reichweite Umwelt Substanz + TP Organismen J. Ranke p.20/45
48 Umweltrisiken von Chemikalien Technosphäre Entscheidungen Risikoprofil Risikoforschung Freisetzung Reichweite Bioakkumulation Umwelt Organismen Unsicherheit J. Ranke p.20/45
49 Umweltrisiken von Chemikalien Technosphäre Entscheidungen Risikoprofil Freisetzung Reichweite Umwelt Risikoforschung Bioakkumulation Biologische Aktivität Unsicherheit Organismen J. Ranke p.20/45
50 Evaluation Wert Ausdruck 1 Sehr niedrig 2 Niedrig 3 Eher niedrig 4 Eher hoch 5 Hoch 6 Sehr hoch J. Ranke p.21/45
51 Vergleichende Risikoanalysen J. Ranke p.22/45
52 Antifouling-Biozide + K Kupfer J. Ranke p.23/45
53 Antifouling-Biozide + K Kupfer 5 0 TBT J. Ranke p.23/45
54 Antifouling-Biozide + K Kupfer 5 TBT J. Ranke p.23/45
55 5 Antifouling-Biozide + K Kupfer TBT Irgarol J. Ranke p.23/45
56 5 5 Antifouling-Biozide + K Kupfer TBT Irgarol + Sea-Nine + J. Ranke p.23/45
57 5 5 5 Antifouling-Biozide + K Kupfer 0 Irgarol TBT + + K Pyrithionat + Sea-Nine J. Ranke p.23/45
58 Auswahl der Substanzen + K Kupfer Irgarol R 0 TBT + + K Pyrithionat + Sea-Nine R J. Ranke p.24/45
59 Input I in die Umwelt I = p f p P p I Input in Tonnen pro Jahr p Index für relevante Prozesse P p Umsatz bei Prozess p f p Freigesetzte Fraktion für Prozess p Systemgrenzen sowie Im- und Export beachten! J. Ranke p.25/45
60 Dibutylphtalat Deutschland Prozess Umsatz f I Ort [t/y] [-] [t/y] Produktion % 0.2 W Verarbeitung % 100 W, L Verwendung % 400 L 500 W, L J. Ranke p.26/45
61 Freisetzungsindikator R R log 10 I I Input in Tonnen pro Jahr J. Ranke p.27/45
62 Reichweitenindikator S S log 10 M env I = log 10 t env M env I t env Masse in der Umwelt bei "steady-state" Input in Tonnen pro Jahr Aufenthaltszeit in der Umwelt (Gesamtpersistenz) J. Ranke p.28/45
63 Erhebung von S Systemgrenzen festlegen J. Ranke p.29/45
64 Erhebung von S Systemgrenzen festlegen Ausbreitungsmodell formulieren J. Ranke p.29/45
65 Erhebung von S Systemgrenzen festlegen Ausbreitungsmodell formulieren Ausbreitungsmodell evaluieren J. Ranke p.29/45
66 Erhebung von S Systemgrenzen festlegen Ausbreitungsmodell formulieren Ausbreitungsmodell evaluieren Ausbeitungsparameter berechnen J. Ranke p.29/45
67 Datenerhebung Artikel, Monographien, administrative Berichte: Abbaukinetik J. Ranke p.30/45
68 Datenerhebung Artikel, Monographien, administrative Berichte: Abbaukinetik Verteilung zwischen Wasser und Partikeln J. Ranke p.30/45
69 Datenerhebung Artikel, Monographien, administrative Berichte: Abbaukinetik Verteilung zwischen Wasser und Partikeln Ermittlung von Verteilungen für k w, k s und K pw J. Ranke p.30/45
70 Modellbildung wh sh wt st ws ss we wp sp J. Ranke p.31/45
71 Modellbildung wh sh wt st ws ss we wp sp Ṁ ws = 0 J. Ranke p.32/45
72 Modellbildung wh sh wt st ws ss we wp sp Ṁ ws = S ws J. Ranke p.32/45
73 Modellbildung wh sh wt st ws ss we wp sp Ṁ ws = S ws ( F w s h +Fw s t V ws +F s e w )M ws J. Ranke p.32/45
74 Modellbildung wh sh wt st ws ss we wp sp Ṁ ws = S ws ( F w s h +Fw s t V ws +F s e w )M ws + F w h s V wh M wh + F w t s V wt M wt + F w e s V we M we J. Ranke p.32/45
75 Modellbildung wh sh wt st ws ss we wp sp Ṁ ws = S ws ( F w s h +F s t w +Fw s e V ws +f diss K pw F ws ss p )M ws + F w h s V wh M wh + F w t s V wt M wt + F w e s V we M we J. Ranke p.32/45
76 Modellbildung wh sh wt st ws ss we wp sp Ṁ ws = S ws ( F w s h + F w h s +F s t w +Fw s e V ws +f diss K pw F ws ss p )M ws V wh M wh + F w t s V wt M wt + F w e s M we + k w M ws V we J. Ranke p.32/45
77 Modellbildung wh sh wt st ws ss we wp sp Ṁ ss = f diss K pw F ws ss p M ws V ws J. Ranke p.33/45
78 Modellbildung wh sh wt st ws ss we wp sp Ṁ ss = f diss K pw F ws ss p M ws V ws Bsh z Mss J. Ranke p.33/45
79 Modellbildung wh sh wt st ws ss we wp sp Ṁ ss = f diss K pw F ws ss p M ws ( Bsh V ws z + k S)M ss J. Ranke p.33/45
80 Modellbildung wh sh wt st ws ss we sp wp J. Ranke p.34/45
81 TBT in Wasser-Kompartimenten 100 % 50 % 25 % harbor 100 % 50 % 25 % estuary 100 % 50 % 25 % shelf 100 % 50 % 25 % epipelagic 100 % 50 % 25 % pelagic c [g/l] J. Ranke p.35/45
82 TBT in Wasser-Kompartimenten 100 % 50 % 25 % harbor 100 % 50 % 25 % estuary 100 % 50 % 25 % shelf 100 % 50 % 25 % epipelagic 100 % 50 % 25 % pelagic c [g/l] J. Ranke p.35/45
83 TBT in Wasser-Kompartimenten 100 % 50 % 25 % harbor 100 % 50 % 25 % estuary 100 % 50 % 25 % shelf 100 % 50 % 25 % epipelagic 100 % 50 % 25 % pelagic c [g/l] J. Ranke p.35/45
84 Errechnete Aufenthaltszeiten τ w τ Sea-Nine Tage TBT Tage Irgarol Jahre Cu Jahre J. Ranke p.36/45
85 Errechnete Aufenthaltszeiten residencetime [years] Sea-Nine 50 % 25 % Irgarol 50 % 25 % TBT 50 % 25 % Copper 50 % 25 % residencetime [days] J. Ranke p.37/45
86 Bioakkumulation B Die Fraktion einer Substanz inklusive ihrer relevanten Transformationsprodukte, die von Organismen aufgenommen wird. B log 10 M bio M env M env M bio Masse in der Umwelt bei "steady-state" Bioakkumulierte Masse J. Ranke p.38/45
87 Erhebung von B log K ow J. Ranke p.39/45
88 Erhebung von B log K ow BCF J. Ranke p.39/45
89 Erhebung von B log K ow BCF BAF J. Ranke p.39/45
90 Erhebung von B log K ow BCF BAF Einbeziehen der Metaboliten J. Ranke p.39/45
91 Erhebung von A Möglichst unabhängig von der Bioakkumulation, deshalb idealerweise interne Effekt-Konzentrationen J. Ranke p.40/45
92 Erhebung von A Möglichst unabhängig von der Bioakkumulation, deshalb idealerweise interne Effekt-Konzentrationen Realistisch: EC 50 -Werte, LD 50 -Werte, Korrekturmöglichkeit über BCF J. Ranke p.40/45
93 Erhebung von A Möglichst unabhängig von der Bioakkumulation, deshalb idealerweise interne Effekt-Konzentrationen Realistisch: EC 50 -Werte, LD 50 -Werte, Korrekturmöglichkeit über BCF Einbeziehen von Kenntnissen über Mechanismus, Zelltests, Monospezies-Tests, Ökosystem-Beobachtungen J. Ranke p.40/45
94 A: Beispiel AFB Acute lethal effect concentrations log10(lc50 / [g/l]) Cu Irgarol SeaNine TBT ZnPT2 J. Ranke p.41/45
95 A: Beispiel AFB Pooled effect concentrations log10(exposure / [g/l]) Cu Irgarol SeaNine TBT ZnPT2 J. Ranke p.42/45
96 Erhebung von U Gesamtunsicherheit aus Unsicherheit der einzelnen Indikatoren Variabilität J. Ranke p.43/45
97 Erhebung von U Gesamtunsicherheit aus Unsicherheit der einzelnen Indikatoren Variabilität Datenmenge J. Ranke p.43/45
98 Erhebung von U Gesamtunsicherheit aus Unsicherheit der einzelnen Indikatoren Variabilität Datenmenge Datenqualität J. Ranke p.43/45
99 Erhebung von U Gesamtunsicherheit aus Unsicherheit der einzelnen Indikatoren Variabilität Datenmenge Datenqualität Relevanz der Daten J. Ranke p.43/45
100 Risikoprofile U A R TBT B S U A R B Irgarol R 1051 S F = Freisetzung R = Reichweite B = Bioakkumulation A = Biologische Aktivität U = Unsicherheit J. Ranke p.44/45
101 Schlussfolgerungen Unsicherheiten sind eigenständige Forschungsergebnisse beim Risikovergleich von Chemikalien J. Ranke p.45/45
102 Schlussfolgerungen Unsicherheiten sind eigenständige Forschungsergebnisse beim Risikovergleich von Chemikalien Es gibt keine einfache Formel für deren Abschätzung J. Ranke p.45/45
103 Schlussfolgerungen Unsicherheiten sind eigenständige Forschungsergebnisse beim Risikovergleich von Chemikalien Es gibt keine einfache Formel für deren Abschätzung Risikoprofile sind ein flexibles Werkzeug für eine nachhaltige Produktentwicklung J. Ranke p.45/45
104 Schlussfolgerungen Unsicherheiten sind eigenständige Forschungsergebnisse beim Risikovergleich von Chemikalien Es gibt keine einfache Formel für deren Abschätzung Risikoprofile sind ein flexibles Werkzeug für eine nachhaltige Produktentwicklung Besonderes Augenmerk auf Transparenz und Nachvollziehbarkeit! J. Ranke p.45/45
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