ΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ - ntuaold-2017.metal.ntua.gr/uploads/3585/539/_-2012.pdf · •...

ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ

ΓΕΝΙΚΗΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΥΓΕΙΑΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΥΓΕΙΑ

ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-1

Περιγραφή του προβλήματος

Υποψία ρύπανσης ; Όχι

ης περιοχής

Στάδιο 1: Αρχική ποιοτική αξιολόγηση Ναι

ΌχιΣυγκεντρώσεις > Προδιαγραφές ποιότητας ;

τάστασης

τη

Στάδιο 2: Ποσοτική ανάλυση διακινδύνευσης (υπολογισμοί έκθεσης στη ρύπανση)

Ναι

χΣυγκεντρώσεις > Προδιαγραφές ποιότητας ;

ης –

αποκατ

Στάδιο 3: Ποσοτική ανάλυση διακινδύνευσης (μετρήσεις έκθεσης στη ρύπανση)

Πιθανώς

Όχι Έκθεση στη ρύπανση > Αποδεκτά Επίπεδα ; Ναι

ρωση

μελέτη

Επιλογή μεθόδων αποκατάστασηςΝαι

Όχι Έκθεση στη ρύπανση > Αποδεκτά Επίπεδα ;

Ολοκλήρ

γή μ ης

Υλοποίηση έργων αποκατάστασης

Πρέπει να συνεχισθεί η παρακολούθηση ; Όχι

Παρακολούθηση της περιοχής

ρ χ η ρ η η ;

Ναι

Σχήμα 3.1. Η ανάλυση διακινδύνευσης στη γενικότερη διαδικασία λήψης αποφάσεων για τη


διαχείριση των ρυπασμένων χώρων (SFT, 1999).

ΓΕΝΙΚΗΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΓΕΝΙΚΗΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΑΝΑΛΥΣΗΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ

Τρία στάδια αυξανόμενης περιπλοκότητας και λεπτομέρειας

ΣΤΑΔΙΟ 1: ΑΡΧΙΚΗ ΠΟΙΟΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ

• Περιορισμένος αριθμός δειγματοληψιώνρ ρ μ ς ρ μ ς γμ ηψ• Μέτρηση συγκέντρωσης ρύπων• Σύγκριση με τα θεσμοθετημένα όρια

(αφορούν έναν γενικό «μέσο» τύπο εδαφών)

Ci < ό όλ δ ί ⇒ Κ θ ή ήCi < όρια, σε όλα τα δείγματα ⇒ Καθαρή περιοχή

Ci > όρια, σε >10% των δειγμάτων ⇒ Στάδιο 2


ΓΕΝΙΚΗΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΓΕΝΙΚΗΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΣΤΑΔΙΟ 2: ΠΟΣΟΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣΟ : Ο Ο Ν Ν Ν

• Εξειδίκευση για την περιοχή:χρήσεις γης ευαίσθητοι αποδέκτες χαρακτηριστικάχρήσεις γης - ευαίσθητοι αποδέκτες - χαρακτηριστικά εδάφους

• Χρήση απλών μαθηματικών μοντέλωνρή η μ ημ μ

Επιμέρους στοιχεία της ποσοτικής ανάλυσηςμ ρ ς χ ης ής ης

Ανάλυση πηγών ρύπανσης – χρήσεων Ανάλυση μεταφοράς

Ανάλυση «έκθεσης»

Άνθρωποι

γης η μ φ ρ ς

ρύπων αποδεκτών

Οικοσύστημα



Ανάλυση πηγών ρύπανσης - χρήσεων γης

• Λεπτομερής περιγραφή περιοχών υψηλής ρύπανσης (πηγή ρύπανσης)( ηγή ρ ης)

• Ταυτοποίηση κρίσιμων ρύπων

Τ ί ί θ δ ώ ή• Ταυτοποίηση ευαίσθητων αποδεκτών στην πηγή της ρύπανσης ή στην ευρύτερη περιοχή

Οι αποδέκτες της ρύπανσης εξαρτώνται από την υπάρχουσα ή προβλεπόμενη χρήση γης



Ανάλυση μεταφοράς ρύπων

• Περιγραφή της μεταφοράς των ρύπων από την πηγήπρος πιθανά σημεία έκθεσης στη ρύπανση των ρ ς ημ ης η ρ ηευαίσθητων αποδεκτών

• Η περιγραφή γίνεται με χρήση μαθηματικών μοντέλωνΗ περιγραφή γίνεται με χρήση μαθηματικών μοντέλωνκαι χρειάζονται στοιχεία όπως:

• Γεωχημικά χαρακτηριστικά των εδαφώνχημ χ ρ ηρ φ• Γεωτεχνικά χαρακτηριστικά• Υδρογεωλογικά δεδομένα της περιοχής


ρ γ γ μ ης ρ χής


Ανάλυση έκθεσης αποδεκτών

• Προσδιορίζονται τα πιθανά «μονοπάτια έκθεσης» των αποδεκτών στους ρύπουςς ρ ς

• Υπολογίζεται η συνολική πρόσληψη ρύπων από τους ευαίσθητους αποδέκτες με βάση τα πιθανά μονοπάτιαευαίσθητους αποδέκτες με βάση τα πιθανά μονοπάτια έκθεσης

• Η υπολογιζόμενη πρόσληψη ρύπων συγκρίνεται με• Η υπολογιζόμενη πρόσληψη ρύπων συγκρίνεται με τοξικολογικά δεδομένα



Αποτελέσματα Σταδίου 2

Α Σ ή άΑ. Σαφή συμπεράσματα:

Έκθεση στους ρύπους > Αποδεκτά επίπεδα ⇒

Παραλείπεται το Στάδιο 3. Αρχίζει η διαδικασία επιλογής μεθόδων αποκατάστασης

Β. Αβέβαια συμπεράσματα, π.χ. • Υπολογίζεται υψηλή (επικίνδυνη) συγκέντρωση ρύπων στοΥπολογίζεται υψηλή (επικίνδυνη) συγκέντρωση ρύπων στο πηγάδι υδροληψίας

• Επιτόπιες μετρήσεις δείχνουν χαμηλή (ασφαλή) συγκέντρωσηΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-8

ς μ ρή ς χ χ μη ή ( φ ή) γ ρ η

ΓΕΝΙΚΗΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΓΕΝΙΚΗΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΣΤΑΔΙΟ 3: ΠΟΣΟΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣΟ 3: Ο Ο Ν Ν Ν

(Μετρήσεις στα σημεία έκθεσης - εργαστηριακές δοκιμές)

Το στάδιο αυτό στηρίζεται κυρίως σε :

• Συστηματικό πρόγραμμα δειγματοληψιών και μετρήσεωνΣυστηματικό πρόγραμμα δειγματοληψιών και μετρήσεων στα πιθανά σημεία έκθεσης των αποδεκτών στη ρύπανση

• Εργαστηριακές δοκιμές για την κατανόηση μηχανισμών• Εργαστηριακές δοκιμές για την κατανόηση μηχανισμών που συμβάλλουν στη μέτρηση χαμηλότερων ή και υψηλότερων συγκεντρώσεων σε κρίσιμα σημεία έκθεσης, ψη ρ γ ρ ρ μ ημ ης,π.χ. πόσιμο νερό, βρώσιμα φυτά, κλπ.


ΜΕΤΑΦΟΡΑΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ

Αναπαράσταση των δρόμων μεταφοράς των ρύπων από μια πηγή ρύπανσης προς πιθανά σημεία έκθεσης των ανθρώπων στην ρύπανση



ΚΑΤΑΝΟΜΗΦΑΣΕΩΝΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ

Π άζ β έ ξ ώ ύΠαρουσιάζονται οι βασικές εξισώσεις που χρησιμοποιούνται για την ποσοτική εκτίμηση της κατανομής ενός ρύπου στις επιμέρους φάσεις, όταν γνωρίζουμε την ολική συγκέντρωσηεπιμέρους φάσεις, όταν γνωρίζουμε την ολική συγκέντρωση

Ct του ρύπου στο έδαφος.


ΜΕΤΑΦΟΡΑΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ

Καθαρό έδαφος

Έδαφος ρυπασμένο με μη υδατοδιαλυτό οργανικό ρευστό Καθαρό έδαφος (NAPL)

Non Aqueous Phase Liquid

Σύστημα 3 φάσεων: Σύστημα 3 ή 4 φάσεων:

Ακόρεστη ζώνη

ημ φ• αέρια• υδατική• στερεή

ημ ή φ• αέρια• υδατική• στερεήστερεή στερεή • οργανική (μη υδατοδιαλυτή)

Σύστημα 2 φάσεων: Σύστημα 2 ή 3 φάσεων:

Κορεσμένη ζώνη• υδατική• στερεή

ημ ή φ• υδατική• στερεή• οργανική (μη υδατοδιαλυτή)


οργανική (μη υδατοδιαλυτή)


Σχηματική αναπαράσταση της κατανομής των οργανικών ρύπων στις διάφορες φάσεις στην ακόρεστη ζώνη του εδάφους


φάσεις στην ακόρεστη ζώνη του εδάφους.


Μοντέλο 4 φάσεωνΓνωρίζουμε:C = ολική ποσότητα του ρύπου ανά μονάδα μάζας ξηρούCt = ολική ποσότητα του ρύπου ανά μονάδα μάζας ξηρού

εδάφους (mg/kg)

Θέλουμε να υπολογίσουμε:C = συγκέντρωση του ρύπου στα στερεά σωματίδια τουCs = συγκέντρωση του ρύπου στα στερεά σωματίδια του

εδάφους (mg/kg)Cw = συγκέντρωση ρύπων στο νερό των πόρων (mg/l) Ca = συγκέντρωση ρύπων στην αέρια φάση των πόρων

(mg/l)Cn = συγκέντρωση του οργανικού ρύπου στη μη υδατική

φάση NAPL (mg/l), )l/kg(Mρ εδ

d=

Ct·ρd = Cs ·ρd + nwCw + naCa + nnCn

ποσότητα του ρύπου ανά μονάδα όγκου του εδάφους

)/g(V

ρεδ

d

)l/l(VVnεδ

ww=


ποσότητα του ρύπου ανά μονάδα όγκου του εδάφους εδ


Μοντέλο 4 φάσεων

Όταν υπάρχει μη υδατική υγρή φάση στο έδαφος (με NAPL) Ct = Cs + (nwCw + naCa + nnCn)/ ρd (3.1)Ca = Po ⋅X ⋅ MW/(RT) (3.2)Cn = m ⋅ ρn ⋅ 106 (3.3)C = S X (3 4)Cw = S ⋅ X (3.4)Cs = Koc⋅ foc⋅ Cw (3.5)nt = nw + na + nn (3.6)


ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ

Μοντέλο 4 φάσεων Άγνωστες τιμές :Cs = συγκέντρωση ρύπων στα στερεά σωματίδια

Όταν υπάρχει μη υδατική υγρή φάση στο έδαφος (με NAPL)

Ct = Cs + (nwCw + naCa + nnCn)/ ρd (3.1)

C Po X MW/(RT) (3 2)

Cs συγκέντρωση ρύπων στα στερεά σωματίδια (mg/kg),

Cw = συγκέντρωση ρύπων στο νερό των πόρων (mg/l),

Ca = συγκέντρωση ρύπων στην αέρια φάση των πόρων (mg/l)Ca = Po ⋅X ⋅ MW/(RT) (3.2)

Cn = m ⋅ ρn ⋅ 106 (3.3)

Cw = S ⋅ X (3.4)

Cs = Koc⋅ foc⋅ Cw (3.5)

πόρων (mg/l), Cn = συγκέντρωση του οργανικού ρύπου στη μη

υδατική φάση NAPL (mg/l), na = όγκος του πορώδους που καταλαμβάνεται

από την αέρια φάση (l/l),

nt = nw + na + nn (3.6)

Απαιτούμενα δεδομένα:Ιδιότητες του ρύπου :

nn = όγκος του πορώδους που καταλαμβάνεται από τη μη υδατική υγρή φάση (NAPL) (l/l).

MW = μοριακό βάρος (g/mol), Po = τάση ατμών (mmHg), S = διαλυτότητα στο νερό (mg/l), HC = σταθερά του Henry σε atm·m3/mol, Koc = συντελεστής διαχωρισμού (κατανομής) μεταξύ του οργανικού άνθρακα των εδαφικών σωματιδίων και της υδατικής φάσης (l/kg)Σταθερές και συνθήκες θερμοκρασίας:R = η παγκόσμια σταθερά των αερίων = 8 205 ×10-5 atm·m3/(mol·K) ή R = 0 0624 mmHg⋅m3/(mol·K) Τ = θερμοκρασία σεR η παγκόσμια σταθερά των αερίων 8.205 ×10 5 atm m3/(mol K) ή R 0.0624 mmHg m /(mol K), Τ θερμοκρασία σε Kelvin (K)Χαρακτηριστικά του εδάφους : ρd = ξηρή φαινόμενη πυκνότητα του εδάφους (kg/l), nt = ολικό πορώδες του εδάφους (l/l), nw = πορώδες του εδάφους που καταλαμβάνεται από το νερό (l/l) (nw=Sw nt, όπου Sw ο βαθμός κορεσμού του εδάφους ως προς το νερό), foc = κλάσμα του

ύ ά θ


οργανικού άνθρακα. Δεδομένα ρύπανσης : Ct = ολική ποσότητα του ρύπου ανά κιλό ξηρού βάρους (mg/kg), ρη = πυκνότητα του μίγματος NAPL (kg/l), m = κλάσμα μάζας του ρύπου στο μίγμα NAPL, X = γραμμομοριακό κλάσμα του ρύπου στο μίγμα NAPL.

ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΟ ΝΟ ΝΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ

Μοντέλο 3 φάσεων

Όταν δεν υπάρχει μη υδατική υγρή φάση στο έδαφος (χωρίς NAPL) Ct = Cs + (nwCw + naCa)/ ρd (3.7)Ca = ΗC/(RT)⋅ Cw (3.8)Cs = Koc⋅ foc⋅ Cw (3.5)s oc oc w ( )nt = nw + na (3.9)


ΜΕΤΑΦΟΡΑΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.1

Σε έδαφος που έχει ρυπανθεί τολουόλιο :• Μετρήθηκε ολική συγκέντρωση: C = 50 mg/kgΜετρήθηκε ολική συγκέντρωση: Ct 50 mg/kg. • Προσδιορίσθηκαν τα χαρακτηριστικά του εδάφους:ρ =1 7 kg/l n = 0 2 l νερού/l n = 0 2 l αέρα/l καιρd=1.7 kg/l, nw = 0.2 l νερού/l, na= 0.2 l αέρα/l και foc = 0.01

Να υπολογισθούν οι συγκεντρώσεις :• Στο νερό των πόρωνΣτο νερό των πόρων• Στον αέρα των πόρων• Στα στερεά σωματίδια του εδάφους


Στα στερεά σωματίδια του εδάφους

ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.1

Από Πίνακες φυσικοχημικών ιδιοτήτων:• HC = 0.00674 atm⋅m3/mol• logKoc = 2.06

HC’ = HC / RT = 0.00674/(8.205 x 10-5 x 298) = 0.276

Kd = Koc ⋅ foc = 102.06 x 0.01 = 1.148 (l/kg)Kd Koc foc 10 x 0.01 1.148 (l/kg)

C = Ct / [Kd + n /ρd + n HC’/ρd] = 38 5 mg/lCw Ct / [Kd + nw/ρd + na HC /ρd] 38.5 mg/lCa = HC’ Cw = 10.6 mg/lC = Kd C = 44 2 mg/kg


Cs Kd Cw 44.2 mg/kg

ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝ

ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΡΟΣ ΚΡΙΣΙΜΑ ΣΗΜΕΙΑ ΕΚΘΕΣΗΣ

Τέσσερις δρόμοι μεταφοράς:

• Μεταφορά πτητικών ρύπων στον αέρα του σπιτιού• Μεταφορά στα υπόγεια νεράφ ρ γ ρ• Μεταφορά στα επιφανειακά νερά• Μεταφορά στα φυτά φ ρ φ


ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ ΤΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ

Q (m3/d)

Z (m) L (m3/d)

Υποθέσεις:• Εστία ρύπανσης Z μέτρα κάτω από το σπίτι• Μεταφορά ρύπων μόνο με διάχυση από το βάθος Z προς το σπίτιφ ρ ρ μ μ χ η β ς ρ ς

• Αέρας των πόρων από επιφάνεια Α m2, διεισδύει μέσα στο σπίτι με ογκομετρική ροή L,m3/d

Ο λ ό έ ύ ώ θ ό Q 3/dΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-21

• Ο συνολικός αέρας του σπιτιού ανανεώνεται με ρυθμό Q, m3/d


ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ ΤΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ

Περιγραφή διάχυσης : Νόμος Fick

CCDCD aoavv

−⋅=−=

dJ

Q (m3/d)

ZD

zD vv d

JZ (m) L (m3/d)

J = ροή μάζας πτητικού συστατικού ανά μονάδα επιφάνειας (mg/(m2⋅d))Dv = συντελεστής διάχυσης του αέριου συστατικού στο έδαφος (m2/d)dC/dz = μεταβολή της συγκέντρωσης στην κατεύθυνση της διάχυσηςdC/dz μεταβολή της συγκέντρωσης στην κατεύθυνση της διάχυσηςCa = συγκέντρωση αέριου συστατικού σε βάθος z=Z m (mg/m3)Caο= συγκέντρωση αέριου συστατικού στην επιφάνεια (z=0m) (mg/m3)




CCCd


ZCCD

zCD aoa

vv−

⋅=−=ddJ

Cao

Q (m3/d)

C C

Z (m) L (m3/d)

Ca

Ποσότητα πτητικού συστατικού εισέρχεται στο σπίτι Z

CDAACL aoavao

CJ −⋅=⋅=⋅

L = ογκομετρική ροή αέρα πόρων πουδιεισδύει στο σπίτι (m3/d)

Α = επιφάνεια από την οποίαέ έ ό ( 2)

av

vao C

ADZLADC ⋅

+=


προέρχεται ο αέρας πόρων (m2)



CCCd


ZCCD

zCD aoa

vv−

⋅=−=ddJCai

Cao

Q (m3/d)

av

vao C

ADZLADC ⋅

+=

Z (m) L (m3/d)

Ca

Συγκέντρωση πτητικού συστατικού μέσα στο σπίτι a

v

vaoai C

ADZLAD

QLC

QLC ⋅

+⋅=⋅=

Q = ρυθμός ανανέωσης αέρα τουσπιτιού (m3/d)




ZCCD

zCD aoa

vv−

⋅=−=ddJ

av

vao C

ADZLADC ⋅

+=

Cai

Cao

Q (m3/d)

av

vaoai C

ADZLAD

QLC

QLC ⋅

+⋅=⋅=

Z (m) L (m3/d)

Ca

Συντελεστής διάχυσης αερίων στα εδάφη

Εξί Milli t Q i k2

3/10a

ovn

nDD =Εξίσωση Millington-Quirk

Do = συντελεστής διάχυσης στον ελεύθερο αέρα (m2/d)λ ό ώδ

tn


nt = ολικό πορώδες nt = nw + na


Υπολογίστε τη συγκέντρωση τολουολίου στον αέρα του σπιτιού με τα ακόλουθα δεδομένα:μ μ

• Εστία ρύπανσης Z=0.5m κάτω από το σπίτι• Διείσδυση αέρα πόρων με ροή L=2.4 m3/d από επιφάνειαιείσδυση αέρα πόρων με ροή . /d από επιφάνεια

A = 100 m2

• Ανανέωση αέρα σπιτιού, Q=20 m3/dη ρ Q• Χαρακτηριστικά εδάφους, nt=0.4 και na=0.2• Ca=10.6 mg/l στον αέρα των πόρων σε βάθος 0.5ma g ρ ρ β ς• Συντελεστής διάχυσης στον αέρα Do= 0.083 cm2/s



ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.2

Dv = 0.210/3 /0.42 x 0.083 = 2.43 x 10-3 cm2/s D = 2 10 x 10-2 m2/dDv = 2.10 x 10 m /d

C = L/Q D A / (ZL+D A) C = 0 809 mg/lCai = L/Q⋅ DvA / (ZL+DvA) ⋅ Ca = 0.809 mg/l


ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΤΑ ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ

Υποθέσεις:• Η ρυπασμένη περιοχή καταλαμβάνει παραλληλεπίπεδη έκταση με μήκος Lgw (m) κατά την κατεύθυνση ροής των υπόγειων νερών και πλάτος Ly (m) κάθετα προς την κατεύθυνση ροής

ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-28• Υπάρχει πηγάδι υδροληψίας σε απόσταση Χ (m) από τη ρυπασμένη περιοχή• Δεν λαμβάνεται υπόψη η διασπορά των ρύπων κάθετα προς την κατεύθυνση ροής


Ισοζύγιο μάζας

Qio ⋅ Cw = (Qgw + Qi

x) ⋅ CgwQi w (Qgw Qi ) gw

Qio = ποσότητα του νερού κατείσδυσης

που περνάει μέσα από τη ρυπασμένηπεριοχή και φθάνει στον υπόγειουδροφορέα (m3/y)

Qgw = ποσότητα των υπόγειων νερών πουαναμειγνύεται με τα ρυπασμένα νεράαναμειγνύεται με τα ρυπασμένα νεράκατείσδυσης (m3/y)

Qix= ποσότητα των νερών κατείσδυσης σε

όλη την έκταση από την ρυπασμένηή έ άδ ( 3/ )περιοχή μέχρι το πηγάδι (m3/y)Cw= συγκέντρωση του ρύπου στο νερό των πόρων στην

ρυπασμένη περιοχή (mg/l)Cgw= συγκέντρωση του ρύπου στο πηγάδι υδροληψίας

(mg/l)


(mg/l)



x) ⋅ Cgw

QiX = I ⋅(Lgw+X)⋅ Ly

Qio = I ⋅Lgw⋅ Ly

Qgw = k⋅i⋅dmix⋅ Ly(νόμος Darcy)

I ο ρυθμός κατείσδυσης των νερών της βροχής στην περιοχή (m/y)

k = η υδραυλική αγωγιμότητα του εδάφους (m/y)i = η υδραυλική κλίση κατά τη ροή των υπόγειων νερών (m/m)d βάθ ζώ ά ξ ό δ έ ( )

I = ο ρυθμός κατείσδυσης των νερών της βροχής στην περιοχή (m/y)


dmix= το βάθος της ζώνης ανάμιξης στον υπόγειο υδροφορέα (m)



x) ⋅ Cgw

Qio = I ⋅Lgw⋅ Ly

QiX = I ⋅(Lgw+X)⋅ Ly

Qi gw y

Qgw = k⋅i⋅dmix⋅ Ly(νόμος Darcy)

wgwmix

gwgw C

IX)L(dikIL

C ⋅⋅++⋅⋅

⋅=

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⋅

⋅−−++⋅=

a

gwa

2gwmix dik

ILexp1dX)L(0112.0d



Υ λ ί έ λ λί άδΥπολογίστε τη συγκέντρωση τολουολίου σε πηγάδι υδροληψίας με τα ακόλουθα δεδομένα:

• Μήκος ρυπασμένης περιοχής L = 50m• Μήκος ρυπασμένης περιοχής Lgw = 50m• Απόσταση πηγαδιού υδροληψίας X = 100m• Χαρακτηριστικά υδροφόρου στρώματος:• Χαρακτηριστικά υδροφόρου στρώματος:

• Συνολικό βάθος da = 30mΥδ λ ή ό k 10 5 /• Υδραυλική αγωγιμότητα k =10-5 m/s

• Υδραυλική κλίση i = 0.02 m/mΚ ί δ ώ β ή I 0 075 /• Κατείσδυση νερών βροχής I = 0.075 m/y

• Συγκέντρωση στο νερό των πόρων στη ρυπασμένη περιοχή C = 38 5 mg/l


περιοχή Cw= 38.5 mg/l


⎥⎤

⎢⎡

⎟⎟⎞

⎜⎜⎛ ⋅−−++⋅= gw

a2

gwmixIL

exp1dX)L(0112.0d

k = 10-5 m/s x (3.15 ⋅107) s/y = 315 m/y⎥⎥⎦⎢

⎢⎣

⎟⎟⎠

⎜⎜⎝ ⋅⋅

++a

agwmix dikexp1dX)L(0112.0d

dmix = 16.5 m

wi

gwgw C

IX)L(dikIL

C ⋅⋅++⋅⋅

⋅=

C = 3.75/(104+11.3) x C = 0.0326 x 38.5 = 1.26 mg/l

gwmix IX)L(dik ++


Cgw 3.75/(104+11.3) x Cw 0.0326 x 38.5 1.26 mg/l

ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΕ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΝΕΡΑ

QLy

Qgw

Qsw

Cgw

Lgw XQsw

Csw

Qgw = η ποσότητα των υπόγειων νερών που αναμειγνύεται με ταρυπασμένα νερά κατείσδυσης και εκφορτίζεται στο ποτάμι (m3/y)

Q = η μέση ετήσια ροή των επιφανειακών νερών του ποταμού σταQsw η μέση ετήσια ροή των επιφανειακών νερών του ποταμού στα κατάντη της συμβολής με τα ρυπασμένα υπόγεια νερά (m3/y)

Ly = το πλάτος της ρυπασμένης περιοχής κάθετα προς τη ροή των ( )

ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-34υπόγειων νερών (m)

ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΕ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΝΕΡΑ

QLy

Qgw

QCgw

LgwX

Qsw

Csw

gwymix

gwgw

sw CLdik

CQ

C ⋅⋅⋅⋅

=⋅= gwsw

gwsw

sw CQ

CQ

C


ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΣΥΣΣΩΡΕΥΣΗ ΣΕ ΥΔΡΟΒΙΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ

Η συσσώρευση ρύπων σε υδρόβιους οργανισμούς περιγράφεται μέσω του παράγοντα βιοσυσσώρευσης, BCF,

Corg =BCF ⋅ Cw

όπου : C = συγκέντρωση στον οργανισμό (σε mg ανά kg οργανικούόπου : Corg = συγκέντρωση στον οργανισμό (σε mg ανά kg οργανικού ιστού).

Η β ώ ή έ ίζ ( )Η βιοσυσσώρευση μιας οργανικής ένωσης συσχετίζεται (α) με το συντελεστή οκτανόλης-νερού της οργανικής ένωσης και (β) με την περιεκτικότητα σε λιπίδια του οργανικού ιστού.

BCF = Κow ⋅ lόπου : l = η περιεκτικότητα του ιστού των ψαριών σε λιπίδια. Μία τυπική τιμή για την περιεκτικότητα σε λιπίδια είναι l =10%.


ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΒΙΟΜΕΓΕΘΥΝΣΗ

Πίνακας 3.2. Βιομεγέθυνση PCBs στις λίμνες Great Lakes, Καναδά (Baird, 1995)

Συγκέντρωση PCBs (ppm)

Φυτοπλανκτόν 0.0025Ζωοπλανκτόν 0.123Λίπος μικρών ψαριών 1.04Λίπος μεγάλων ψαριών 4.83ς μ γ ψ ρ(πέστροφες)Αυγά γλάρων 124

Συντελεστής 50 000Συντελεστής βιομεγέθυνσης

50,000



Υπολογίστε τη συγκέντρωση τολουολίου (α) στα νερά και (β) στις πέστροφες του ποταμού με τα ακόλουθα δεδομένα:(β) ς ρ φ ς μ μ μ

• Μήκος ρυπασμένης περιοχής Lgw = 50 m• Πλάτος ρυπασμένης περιοχής Ly = 8 mς ρ μ ης ρ χής y• Απόσταση ποταμού X = 200 m• Ροή των νερών του ποταμού Qsw= 10 m3/h• Χαρακτηριστικά υδροφόρου στρώματος:

da = 30 m, k =10-5 m/s, i = 0.02 m/mΚ ί δ ώ β ή I 0 075 /• Κατείσδυση νερών βροχής I = 0.075 m/y

• Συγκέντρωση στο νερό των πόρων Cw= 38.5 mg/l



(α) Συγκέντρωση τολουολίου στα νερά του ποταμού• Βάθος της ζώνης ανάμιξης στο υδροφόρο στρώμαΒάθος της ζώνης ανάμιξης στο υδροφόρο στρώμα

(X=200m)dmix = 27.1 mdmix 7.

• Συγκέντρωση στα υπόγεια νερά στο σημείο που εκφορτίζονται στον ποταμόφ ρ ζ μ

Cgw = 0.763 mg/l• Συγκέντρωση στα νερά του ποταμούγ ρ η ρ μ

Csw = 1.19 10-2 mg/l



(β) Συγκέντρωση τολουολίου στις πέστροφεςΣυμπληρωματικά δεδομένα :Συμπληρωματικά δεδομένα :• Περιεκτικότητα λιπιδίων στις πέστροφες : l = 0.10• Συντελεστής οκτανόλης- νερού : logK = 2 73• Συντελεστής οκτανόλης- νερού : logKow= 2.73

Υπολογισμοί :• Συντελεστής βιοσυσσώρευσης στις πέστροφες :

BCFf = Kow⋅ l = 102.73 x 0.10 = 53.7 (l/kg)

• Συγκέντρωση στις πέστροφες Cf = BCFf ⋅ C = 53 7 x 1 19 10-2 = 0 638 mg/kg πέστροφας


Cf BCFf ⋅ Csw 53.7 x 1.19 10 0.638 mg/kg πέστροφας

ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΩΝΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΕ ΦΥΤΑ

Περιγράφεται, όπως και στην περίπτωση των υδρόβιων οργανισμών, με έναν παράγοντα βιοσυσσώρευσης :

Cl = BCFl⋅Cw

Cl = συγκέντρωση του ρύπου στη φυτομάζα π χ στα φύλλα του φυτούCl συγκέντρωση του ρύπου στη φυτομάζα, π.χ. στα φύλλα του φυτού(mg/kg φυτομάζας)

Cw = συγκέντρωση του ρύπου στο νερό των πόρων (mg/l)BCFl= ο παράγοντας βιοσυσσώρευσης στο φύλλα (l/kg)

Η συσσώρευση στις ρίζες είναι υψηλότερη σε σύγκριση με τα ρ η ς ρ ζ ς ψη ρη γ ρ η μτμήματα του φυτού που βρίσκονται έξω από το έδαφος:

BCFr > BCFl


r l


Στη ρυπασμένη περιοχή των προηγούμενων παραδειγμάτων υπάρχει μικρός λαχανόκηπος. Να υπολογιστεί η συγκέντρωση λ λί ύλλ λ ώ άτολουολίου στα φύλλα των μαρουλιών και στις πατάτες :

• Συγκέντρωση στο νερό των πόρων Cw= 38.5 mg/lΒ ώ ύλλ BCF 2 2• Βιοσυσσώρευση στα φύλλα BCFl = 2.2

• Βιοσυσσώρευση στα ρίζες BCFr = 4.24Π έ SFT 1999Πηγές: SFT, 1999

RAIS, USDOEΣυγκέντρωση στα μαρούλια:Cl = BCFl⋅Cw = 2.2 x 38.5 = 84.7 mg/kgl l w g g

Συγκέντρωση στις πατάτες:Cr = BCFr⋅Cw = 4.24 x 38.5 = 163 mg/kg


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΕΚΘΕΣΗΣ ΤΩΝ ΑΝΘΡΩΠΩΝ ΣΤΟΥΣ Ν Θ Ν ΝΘ Ν Ο

ΡΥΠΟΥΣ

Μονοπάτια έκθεσηςΜονοπάτια έκθεσης

• Κατάποση εδάφους ή σκόνηςη φ ς ή ης• Δερματική επαφή με έδαφος ή σκόνη• Εισπνοή σκόνης• Εισπνοή πτητικών ενώσεων• Κατανάλωση πόσιμου νερού από πηγάδι που έχει ρυπανθείΚ άλ ώ έ λλ θ ί έ έδ• Κατανάλωση φυτών που έχουν καλλιεργηθεί σε ρυπασμένο έδαφος

• Κατανάλωση ψαριών από επιφανειακά νερά που έχουν ρυπανθεί


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΚΑΤΑΠΟΣΗ ΕΔΑΦΟΥΣ - ΣΚΟΝΗΣΟ Ο ΟΝ

• Αφορά τα σωματίδια του εδάφους που μεταφέρονται στο γαστροεντερικό σύστημα του ανθρώπου μέσω του στόματοςγαστροεντερικό σύστημα του ανθρώπου μέσω του στόματος, π.χ. με τα χέρια, ή ακόμη και με την εισπνοή

• Αιωρούμενα σωματίδια με d<10 μm περνούν στην• Αιωρούμενα σωματίδια με d<10 μm περνούν στην αναπνευστική οδό

Α ύ ίδ d 10 100 έ• Αιωρούμενα σωματίδια με d = 10-100 μm μεταφέρονται στον γαστροεντερικό σωλήνα

δ δ /• Παιδιά μέχρι 6 ετών : 100-200 mg εδάφους / ημέρα

• Ενήλικες : 50 mg/ημέρα



Ημερήσια πρόσληψη ρύπων μέσω κατάποσης σωματιδίων

BW10fDC

I 6expist

is ⋅

⋅⋅=

Iis = μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω κατάποσης εδάφους (mgρύπου/ kg σώματος / ημέρα)

C έ ύ έδ ό δ ίζ όCt = συγκέντρωση του ρύπου στο έδαφος, όπως προσδιορίζεται από την ανάλυση των εδαφικών δειγμάτων (mg/kg)

Di = μέση ημερήσια κατάποση εδάφους-σκόνης (mg εδάφους/ημέρα)Dis μέση ημερήσια κατάποση εδάφους σκόνης (mg εδάφους/ημέρα)

fexp = ποσοστό χρόνου έκθεσης (αδιάστατο)

BW = βάρος του σώματος (kg)ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ 3-45

BW = βάρος του σώματος (kg)


Τιμές παραμέτρων

Παράμετρος Παιδιά ΕνήλικεςΠαράμετρος Παιδιά(0-6 ετών)

Ενήλικες

BW, kg 15 70, gDis, mg/d 150 50


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΔΕΡΜΑΤΙΚΗ ΕΠΑΦΗ ΜΕ ΕΔΑΦΟΣ Ή ΣΚΟΝΗ

Απορρόφηση του ρύπου από το δέρμα, όταν έχουν προσκολληθεί πάνω σ’ αυτό σωματίδια και σκόνες, και μεταφορά στο αίμα.

fqAfCBW10

fqAfCI 6

expadhdabstdc ⋅

⋅⋅⋅⋅=

Idc = μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω δερματικής επαφής (mg ρύπου/ kg σώματος / ημέρα)

Ct = συγκέντρωση του ρύπου στο έδαφος (mg/kg)Ct συγκέντρωση του ρύπου στο έδαφος (mg/kg)fabs = συντελεστής απορρόφησης μέσω του δέρματος ειδικός για κάθε ρύπο

(αδιάστατος)A ά δέ ίθ ί ό ( 2/d)Ad = επιφάνεια δέρματος που εκτίθεται ημερησίως στη σκόνη (cm2/d)qadh = ποσότητα σωματιδίων που προσκολλάται ανά μονάδα επιφάνειας

δέρματος (mg/cm2)


ρμ ς ( g )

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΔΕΡΜΑΤΙΚΗ ΕΠΑΦΗ ΜΕ ΕΔΑΦΟΣ Ή ΣΚΟΝΗΟ ΟΝ

Τιμές παραμέτρωνΤιμές παραμέτρων


Ενήλικες

Ad, cm2/d 2900 5700d, c /d 900 5700qadh, mg/cm2 0.3 0.08


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΕΙΣΠΝΟΗ ΣΚΟΝΗΣ

Αφορά σωματίδια μεγέθους d < 10μm

fLRQCC bd ⋅⋅⋅⋅

BW10fLRQCC

I 6expbrdat

id ⋅=

Iid = μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω εισπνοής σκόνης (mg ρύπου/ kg σώματος / ημέρα)

Ct = συγκέντρωση του ρύπου στο έδαφος (mg/kg)

Cda = μέση συγκέντρωση σκόνης στον αέρα εισπνοής (mg σκόνης /m3 αέρα)

Qbr = ημερήσια ποσότητα του αέρα αναπνοής (m3/d)

LR = ποσοστό παρακράτησης σωματιδίων στους πνεύμονες (αδιάστατο)


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΕΙΣΠΝΟΗ ΣΚΟΝΗΣΝΟ ΟΝ



Ενήλικες

Qbr, m3/d 7.6 20Qbr, m /d 7.6 20LR 0.75 0.75

Cda, mg/m3 0.041 0.041Cda, mg/m 0.041 0.041


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ

ΕΙΣΠΝΟΗ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝΕΙΣΠΝΟΗ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ

fQCI expbra ⋅⋅

BWQ

I expbraiv =

Iid = μέση ημερήσια πρόσληψη πτητικού ρύπου μέσω εισπνοής (mg ρύπου/ kg σώματος / ημέρα)

Ca = συγκέντρωση του ρύπου στον αέρα εισπνοής (mg/m3)

Qbr = ημερήσια ποσότητα του αέρα αναπνοής (m3/d)



ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΠΟΣΙΜΟΥ ΝΕΡΟΥ ΑΠΟ ΠΗΓΑΔΙ ΠΟΥ ΕΧΕΙ ΡΥΠΑΝΘΕΙ

fDC expiwgw ⋅⋅

BWfDC

I expiwgwiw =

Iiw = μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω πόσιμου νερού (mg ρύπου/ kgσώματος / ημέρα)

Cgw = συγκέντρωση του ρύπου στο πηγάδι υδροληψίας (mg/l)

Diw = μέση ημερήσια κατανάλωση νερού (l/d)

Diw = 1 l/d για τα παιδιά και 2 l/d για τους ενήλικες



ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΦΥΤΩΝ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΗΘΕΙ ΣΕ ΡΥΠΑΣΜΕΝΟ ΕΔΑΦΟΣ

ffDCBW

ffDCI exppipp

ip⋅⋅⋅

=

Iip = μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω κατανάλωσης λαχανικών (mgρύπου/ kg σώματος / ημέρα)

Cp = συγκέντρωση του ρύπου στους φυτικούς ιστούς, που διαφοροποιείται αν πρόκειται για ρίζες, Cr, ή ιστούς έξω από το έδαφος, Cl (mg/kg)

Dip = μέση ημερήσια κατανάλωση λαχανικών (kg/d)

fp = ποσοστό λαχανικών που προέρχονται από τη ρυπασμένη περιοχή (αδιάστατο)


(αδιάστατο)

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΦΥΤΩΝ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ Ν Ν Ο Ο Ν

ΚΑΛΛΙΕΡΓΗΘΕΙ ΣΕ ΡΥΠΑΣΜΕΝΟ ΕΔΑΦΟΣ



Ενήλικες

Dip, kg/d 0.15 0.29Dip, kg/d 0.15 0.2950% φύλλα, 50% ρίζες

fp 0.3 0.3fp 0.3 0.3



ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΨΑΡΙΩΝ ΑΠΟ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΝΕΡΑ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΡΥΠΑΝΘΕΙ

ffDC fiff ⋅⋅⋅

BWffDC

I expfiffif =

Iif = μέση ημερήσια πρόσληψη ρύπου μέσω κατανάλωσης ψαριών (mgρύπου/ kg σώματος / ημέρα)

Cf = συγκέντρωση του ρύπου στους ιστούς των ψαριών (mg/kg)

Dif = μέση ημερήσια κατανάλωση ψαριών (kg/d)

ff = ποσοστό ψαριών που προέρχονται από τα επιφανειακά νερά δίπλα στη ρυπασμένη περιοχή (αδιάστατο)


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΨΑΡΙΩΝ ΑΠΟ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΝΕΡΑ Ν Ν Ο Ν Ν

ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΡΥΠΑΝΘΕΙ



Ενήλικες

Dif, kg/d 0.07 0.14Dif, kg/d 0.07 0.14ff 0.5 0.5


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.6

Για την περίπτωση της ρύπανσης που εξετάσθηκε (παραδείγματα 3.1 μέχρι 3.5) να υπολογιστεί η συνολική πρόσληψη τολουολίου ό δ ά ήλ ύ έ ήαπό παιδιά και ενήλικες που κατοικούν στη ρυπασμένη περιοχή.

Γνωστές συγκεντρώσεις:• Ολική συγκέντρωση στα εδαφικά δείγματα : Ct = 50 mg/kg• Συγκέντρωση στον αέρα του σπιτιού : Cai = 809 mg/m3

• Συγκέντρωση στο νερό του πηγαδιού : Cgw = 1.26 mg/l• Συγκέντρωση στις πέστροφες : Cf = 8.64 mg/kg• Συγκέντρωση στα μαρούλια : Cl = 84.7 mg/kg• Συγκέντρωση στις πατάτες : Cr = 163 mg/kg


r


Παράμετροι των εξισώσεων (SFT, 1999)Σύμβολο Παράμετρος Παιδιά Ενήλικες

BW Βάρος σώματος, kg 15 70Κατάποση εδάφους ή σκόνης

Dis Mέση ημερήσια κατάποση εδάφους-σκόνης (mg/d) 150 50Δ ή ήΔερματική επαφή

Ad Επιφάνεια δέρματος που εκτίθεται ημερησίως στη σκόνη(cm2/d)

2900 5700

qadh Ποσότητα σωματιδίων που προσκολλάται ανά μονάδαεπιφάνειας δέρματος (mg/cm2)

0.3 0.08

Εισπνοή σκόνης και πτητικών ενώσεωνισπνοή σ όνης αι πτητι ών ενώσεωνQbr Ημερήσια ποσότητα του αέρα αναπνοής (m3/d) 7.6 20LR ποσοστό παρακράτησης σωματιδίων σκόνης στους πνεύμονες

(αδιάστατο)0.75 0.75

Cda Μέση συγκέντρωση σκόνης στον αέρα εισπνοής (mg/m3) 0.041 0.041Κατανάλωση πόσιμου νερού από πηγάδι που έχει ρυπανθεί

D Μέ ή άλ ύ (l/d) 1 2Diw Μέση ημερήσια κατανάλωση νερού (l/d) 1 2Κατανάλωση λαχανικών από το ρυπασμένο έδαφος

Diw Μέση ημερήσια κατανάλωση λαχανικών (kg/d) 0.15 0.29fp Ποσοστό λαχανικών που προέρχονται από τη ρυπασμένη

περιοχή (αδιάστατο)0.3 0.3

fr Ποσοστό λαχανικών που αποτελείται από ρίζες (αδιάστατο) 0.5 0.5r χ ρ ζ ς ( )fl Ποσοστό λαχανικών που αποτελείται από φύλλα (αδιάστατο) 0.5 0.5

Κατανάλωση ψαριών από ρυπασμένα επιφανειακά νεράDif Μέση ημερήσια κατανάλωση ψαριών (kg/d) 0.07 0.14ff Ποσοστό ψαριών που προέρχονται από τα επιφανειακά νερά

δίπλα στη ρυπασμένη περιοχή (αδιάστατο)0.5 0.5



Μονοπάτι έκθεσης Ημερήσια πρόσληψη, mg/kg/dmg/kg/d

Παιδιά ΕνήλικεςΚατάποση εδάφους ή σκόνης 5.00E-04 3.57E-05

∆ ή ή 3 48E 04 3 91E 05∆ερματική επαφή 3.48E-04 3.91E-05

Εισπνοή σκόνης 7.79E-07 4.39E-07

Εισπνοή από τον αέρα του σπιτιού 4.10E+02 2.31E+02

Κατανάλωση πόσιμου νερού από πηγάδι που έχει ρυπανθεί

1.26E-02 5.20E-03

Κατανάλωση λαχανικών από το ρυπασμένο έδαφος 3.72E-01 1.54E-01

Κατανάλωση ψαριών από ρυπασμένα επιφανειακά νερά

2.02E-02 8.64E-03


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ

ΥΓΕΙΑ

Η συνολική ημερήσια πρόσληψη των ρύπων, από όλα τα πιθανά «μονοπάτια έκθεσης», θσυγκρίνεται με τοξικολογικά δεδομένα τα οποία καθορίζουν :

την Αποδεκτή Ημερήσια Πρόσληψη, (Acceptable Daily Intake, ADI, όρος WHO) ή τη Δόση Αναφοράς (Reference Dose, RfD, χρησιμοποιείται από USEPA για μη

καρκινογόνους ρύπους) ή το Συντελεστή Κλίσης (Slope Factor, SF, χρησιμοποιείται για καρκινογόνους ρύπους)

Τοξικολογικά δεδομένα :

• Επιδημιολογικές μελέτες σε πληθυσμούς ανθρώπων που έτυχε να εκτεθούν στο συγκεκριμένο είδος ρύπων

• Πειράματα σε ζώα



ΜΗ ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ

Ουσίες που προκαλούν βλάβες σε ζώντες οργανισμούς, αλλά δεν έχει διαπιστωθεί καρκινογένεσηαλλά δεν έχει διαπιστωθεί καρκινογένεση.

Στους μη καρκινογόνους ρύπους υπάρχει μία ανώτατη ή δό ά ό ί δ ύεπιτρεπτή δόση, κάτω από την οποία δεν παρατηρούνται

αρνητικά φαινόμενα.

Η οριακή «ασφαλής» δόση αναφέρεται συνήθως ως:

“No Observed Adverse Effect Level”, NOAEL




100

τα

40

60

80

κά συμπτώματ

πληθυσμού)

0

20

40

Αρνητικ

(% π

NOAEL

0 1 2 3 4 5 6 7

Δόση (mg/kg/d)

Ενδεικτική καμπύλη δόσης - απόκρισης στις τοξικολογικές μελέτες




Η Αποδεκτή Ημερησία Πρόσληψη, ADI, ορίζεται μεβάση τη δόση NOAEL τίθενται όμως συμπληρωματικοίβάση τη δόση NOAEL, τίθενται όμως συμπληρωματικοίσυντελεστές ασφάλειας.

Ό ά δ λ ά δ δ έ ή• Όταν υπάρχουν επιδημιολογικά δεδομένα η τιμήNOAEL διαιρείται με έναν συντελεστή 10.

Ό ά ό ά ζώ ή• Όταν υπάρχουν μόνον πειράματα σε ζώα, η τιμήNOAEL διαιρείται με τον συντελεστή 1000.



ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ

Ουσίες που έχει διαπιστωθεί ότι προκαλούν καρκινογένεση.

Για τις γονιδιοτοξικές καρκινογόνες ουσίες υπάρχειθεωρητικά πιθανότητα, έστω και ελάχιστη, η έκθεση σε έναό ό ί λέ ί άλλ ξμόνο μόριο της ουσίας να προκαλέσει μία μετάλλαξη ηοποία να καταλήξει στην εμφάνιση καρκίνου.

Δεν υπάρχει οριακή «ασφαλής» δόση



ΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ

100

εσης

40

60

80

κά καρκινογέν

πληθυσμού)

0

20

40

Περιστατικ

(% π

0 1 2 3 4 5 6 7

Δόση (mg/kg/d)

Ενδεικτική καμπύλη δόσης - απόκρισης στη μελέτη καρκινογόνων ρύπων


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ

• Η «Αποδεκτή» Ημερήσια Πρόσληψη ορίζεται πιθανολογικά ή μ ρή ρ ηψη ρ ζ γ

• Αντιστοιχεί συνήθως στην πιθανότητα 1/106 ή 1/105 να εμφανισθεί καρκίνος στη συνολική διάρκεια ζωής ενός ανθρώπου

• Πρέπει να γίνει προεκβολή των εργαστηριακών μετρήσεων σε πολύ χαμηλότερες δόσεις

100

60

80

100

αρκινογένεσης

υσμού)

10000 μεγαλύτεροαπό τον επιθυμητό στόχο 1/106

20

40

Περιστατικά

κα

(% πληθυ

Η μικρότερη δόση αντιστοιχεί στην εμφάνιση περιστατικών

καρκίνου στο 10% του πληθυσμού

00 1 2 3 4 5 6 7

Δόση (mg/kg/d)

Π

η μ


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΚΑΡΚΙΝΟΓΟΝΟΙ ΡΥΠΟΙ

• Η «Αποδεκτή» Ημερήσια Πρόσληψη ορίζεται πιθανολογικά ή μ ρή ρ ηψη ρ ζ γ

• Αντιστοιχεί συνήθως στην πιθανότητα 1/106 ή 1/105 να εμφανισθεί καρκίνος στη συνολική διάρκεια ζωής ενός ανθρώπου

• Πρέπει να γίνει προεκβολή των εργαστηριακών μετρήσεων σε πολύ χαμηλότερες δόσεις

100

60

80

100

ρκινογένεσης

σμού

)

20

40

εριστατικά καρ

(% πληθυ

SF

00 1 2 3 4 5 6 7

Δόση (mg/kg/d)

Πε


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΔΙΑΚΙΝΥΝΕΥΣΗ ΚΑΡΚΙΝΟΓΕΝΕΣΗΣ

60

80

100

κινογένεσης

μού)

Διακινδύνευση εμφάνισης καρκίνου, Rc για ρύπο i μέσα από ένα μονοπάτι

20

40

60

ριστατικά καρκ

(% πληθυσμ

SF iijij,c SFIR ×=

έκθεσης j:

00 1 2 3 4 5 6 7

Δόση (mg/kg/d)

Περ

SF

Iij: μέση ημερήσια πρόσληψη του ρύπου I από το Δόση (mg/kg/d) του ρύπου από τομονοπάτι έκθεσης j

Για το σύνολο των μονοπατιών j:

ij

iji,c SFIR ×= ∑

μ j


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.7.

Χρήση του συντελεστή κλίσης (SF)Χρήση του συντελεστή κλίσης (SF). Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός επιπλέον περιστατικών καρκίνου που αναμένεται να εμφανισθούν σε μια πόλη με πληθυσμό 100 000 κατοίκων, λόγω της χρόνιας έκθεσης του πληθυσμού σε πρόσληψη βενζολίου ΣΙben=0.002 mg ανά kgέκθεσης του πληθυσμού σε πρόσληψη βενζολίου ΣΙben 0.002 mg ανά kg σωματικού βάρους ανά ημέρα.

• Για το βενζόλιο ο συντελεστής κλίσης είναι SFb = 0 03 [mg/(kg·d)]-1 (IRISΓια το βενζόλιο ο συντελεστής κλίσης είναι SFben 0.03 [mg/(kg d)] (IRIS, USEPA).

• Για κάθε άτομο η διακινδύνευση (πιθανότητα) εμφάνισης καρκίνου, Rc,ben, λόγω της πρόσληψης του βενζολίου είναι :

Rc,ben= ΣΙben × SFben = 0. 002 mg/(kg·d) × 0.03 [mg/(kg·d)]-1 = 6 10-5

• Ο αναμενόμενος μέγιστος αριθμός επιπλέον περιστατικών καρκίνου στο συνολικό πληθυσμό της πόλης είναι:

Ν = R × 100 000 = 6


Ν = Rc,ben × 100 000 = 6

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΔΙΑΚΙΝΥΝΕΥΣΗ ΚΑΡΚΙΝΟΓΕΝΕΣΗΣ ΑΠΌ

ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΑΜΟΝΟΠΑΤΙΑΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΑ ΜΟΝΟΠΑΤΙΑ

Πίνακας 3.4. Τιμές του συντελεστή κλίσης έ SF δ ά άκαρκινογένεσης SF για διαφορετικά μονοπάτια

έκθεσης

Καρκινογόνο SF εισπνοής SF κατάποσης SF κατάπ /SFΚαρκινογόνο SF εισπνοής SF κατάποσης SF κατάπ./SF εισπν.

Χλωροβινύλιο 0.295 2.30 7.8Α ό 50 1 75 1/28 6Αρσενικό 50 1.75 1/28.6

Πηγή για τιμές SF: ηγή γ μ ς

IRIS, Integrated Risk Information System της USEPA


ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΠίνακας 3.5 Εξισώσεις για τη συνολική εκτίμηση της διακινδύνευσης

Μη καρκινογόνοι ρύποι (από DOE( USA), 1999)Ένας ρύπος i μέσα από ένα μονοπάτι έκθεσης j

(3.33)

HQij = πηλίκο κινδύνου (hazard quotient), ως εκτίμηση της ξ θ

i

ijij ADI

IHQ =

τοξικότητας που οφείλεται σε ένα ρύπο από ένα μονοπάτι έκθεσης.Iij = εκτίμηση ημερήσιας πρόσληψη του ρύπου i μέσα από το μονοπάτι

έκθεσης j (mg·kg-1·d-1).ADIi = ανώτατη αποδεκτή ημερήσια πρόσληψη για τον ρύπο i με βάση τα

διαθέσιμα τοξικολογικά στοιχεία (mg·kg-1·d-1).μ ξ γ χ ( g g )

Πολλαπλοί ρύποι μέσα από ένα μονοπάτι έκθεσης j

(3.34)

HIj = δείκτης κινδύνου για το μονοπάτι j (pathway hazard index), ως

∑=i

ijj HQHI

jεκτίμηση της τοξικότητας που οφείλεται σε όλους τους ρύπους από ένα μονοπάτι έκθεσης.HQij = το πηλίκο κινδύνου από την εξίσωση 5.33.

Πολλαπλοί ρύποι μέσα από πολλαπλά μονοπάτια έκθεσης

(3.35)

HItot = ο συνολικός δείκτης κινδύνου για όλους τους ρύπους και όλα τα μονοπάτια έκθεσης.

HIj = ο δείκτης εκινδύνου του μονοπατιού j από την εξίσωση 5.34.

∑=j

jtot HIHI

ΗΙtot< 1


j ης μ j η ξ η

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΑΝΑΛΥΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝΠίνακας 5.5 Εξισώσεις για τη συνολική εκτίμηση της διακινδύνευσης.

Καρκινογόνοι ρύποι (από DOE( USA), 1999)Ένας καρκινογόνος ρύπος i μέσα από ένα μονοπάτι έκθεσης j

(3.36)

Rij =διακινδύνευση εμφάνισης καρκίνου (carcinogenic risk) που οφείλεται σε ένα

Καρκινογόνοι ρύποι (από DOE( USA), 1999)

iijij,c SFIR ×=

Rij διακινδύνευση εμφάνισης καρκίνου (carcinogenic risk), που οφείλεται σε ένα ρύπο από ένα μονοπάτι έκθεσης.Iij =εκτίμηση ημερήσιας πρόσληψης του ρύπου i μέσα από το μονοπάτι έκθεσης j(mg·kg-1·d-1).SFi =συντελεστής κλίσης για την πιθανότητα εμφάνισης περιστατικών καρκίνου i ής ης γ η η μφ ης ρ ρσυναρτήσει της δόσης του ρύπου i (mg-1·kg·d).

Πολλαπλοί καρκινογόνοι ρύποι μέσα από ένα μονοπάτι έκθεσης j

(3.37)∑=i

ij,cj,c RR

Rc,j = διακινδύνευση εμφάνισης καρκίνου, που οφείλεται σε όλους τους ρύπους από ένα μονοπάτι έκθεσης j

Rc,ij = διακινδύνευση εμφάνισης καρκίνου ανά ρύπο και μονοπάτι έκθεσης από την εξίσωση 5..36.

Π λλ λ ί ό ύ έ ό λλ λά ά έ θΠολλαπλοί καρκινογόνοι ρύποι μέσα από πολλαπλά μονοπάτια έκθεσης

(3.38)

Rc,tot = ολική διακινδύνευση εμφάνισης καρκίνου, που οφείλεται σε όλουςτους ρύπους από όλα τα μονοπάτια έκθεσης

∑=j

j,ctot,c RR

Rc,tot< 10-4


Rc,j = πιθανότητα εμφάνισης καρκίνου για το μονοπάτι έκθεσης j.


Για τη ρυπασμένη περιοχή των παραδειγμάτων 3 1 μέχρι 3 6 αξιολογήστε τους κινδύνουςΓια τη ρυπασμένη περιοχή των παραδειγμάτων 3.1 μέχρι 3.6, αξιολογήστε τους κινδύνους για την υγεία των ανθρώπων λόγω της έκθεσης σε τολουόλιο σε σύγκριση με διαθέσιμα τοξικολογικά δεδομένα:

Στη βάση τοξικολογικών δεδομένων του συστήματος IRIS(http://www.epa.gov/IRIS/) βρίσκουμε τα ακόλουθα στοιχεία για το τολουόλιο:

Δ ά δ ίξ ό λ ί ί• Δεν υπάρχουν ενδείξεις ότι προκαλεί καρκίνο• Η αποδεκτή ημερήσια δόση (ADIoral) για πρόσληψη από το στόμα αντιστοιχεί σε

0.08 mg·kg-1·d-1(αναφέρεται ως oral RfD, reference dose).• Για την περίπτωση της εισπνοής δίνεται αποδεκτή συγκέντρωση του τολουολίου• Για την περίπτωση της εισπνοής δίνεται αποδεκτή συγκέντρωση του τολουολίου

RfC = 5mg/m3 (RfC, reference concentration). Η αντίστοιχη ημερήσια δόση ADIinh μπορεί να υπολογιστεί θεωρώντας συνεχή έκθεση, ρυθμό αναπνοής 20 m3/day και βάρος σώματος ενήλικα 70 kg δηλ ADI =1 4 mg·kg-1·d-1m /day και βάρος σώματος ενήλικα 70 kg, δηλ. ADIinh=1.4 mg kg d .



• ADIoral=0.08 mg·kg-1·d-1ΗΙ 1oral g g

• ADIinh=1.4 mg·kg-1·d-1.

Μονοπάτι έκθεσης Πηλίκο κινδύνου, HQij

Π δ ά Ε ήλ

ΗΙtot< 1

Παιδιά ΕνήλικεςΚατάποση εδάφους ή σκόνης 6.25E-03 4.46E-04

∆ερματική επαφή 4.35E-03 4.89E-04

Εισπνοή σκόνης(α) 5.56E-07 3.14E-07

Εισπνοή από τον αέρα του σπιτιού(α) 2.93E+02 1.65E+02

Κατανάλωση πόσιμου νερού από πηγάδι που έχει 1 57E-01 6 50E-02ρυπανθεί 1.57E 01 6.50E 02

Κατανάλωση λαχανικών από το ρυπασμένο έδαφος 4.65E+00 1.93E+00

Κατανάλωση ψαριών από ρυπασμένα επιφανειακά ά 2.52E-01 1.08E-01νερά 2.52E 01 1.08E 01

Συνολικός δείκτης κινδύνου, HItot 2.98E+02 1.67E+02


ΓΕΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ - ntuaold-2017.metal.ntua.gr/uploads/3585/539/_-2012.pdf · •...

Documents