8/15/2019 Cursul 9modele EIE

1/3

1

Cursul 9

Modele de expunere şi de evoluţie a contaminanţilor Modele de evoluţie şi transport a contaminanţilor au fost dezvoltate pentru a estima modul de trecere a

poluanţilor în diverse compartimente de mediu. Odată ce un compus chimic a fost emis într-un compartiment de mediu(aer, apă, sol) acesta este distribuit şi în celelalte. Acesta poate întra în lanţul alimentar şi deveni un risc pentru fiinţeleumane.. Pentru toxicitatea umană modelele calculează o doză potenţială care este un indiciu al nivelului de impact aşteptat.  

Pentru toxicitatea indusă în sistemele ecologice, modelele calculează concentraţiile din anumite compartimentede mediu sau doze potenţiale pentru animale la diferite niveluri ale lanţului trofic.  

Începând cu emisiile provenite din obiective industriale, distribuţia poluanţilor se realizează prin aer, sol, apelesubterane şi ape de suprafaţă. Prin aceste căi poluanţii pot intra în lanţul trofic al fiinţelor umane şi al animalelor iarprin consumul direct de produse agricole (plante sau animale) oamenii stau sub influenţa directă sau indirectă apoluanţilor. 

Modelele de evaluare a expunerii la poluanţi sunt clasificate ca modele analitice sau numerice, în funcţie degradul de complexitate matematică implicate în formularea lor.  

Modelele analitice sunt modele care pornesc de la premise simplificatoare adecvate pentru sistemele binedefinite pentru care există date. 

Modele ecotoxicologice

Clasificarea modelelor ecotoxicologice se referă la modul în care este abordată transmiterea  substanţelor toxice în mediu.A. Modele care urmăresc transformarea substanţelor toxice în mediu B.Modele care urmăresc modul de comportare specific al unei substanţe într-un ecosistemC.Modele care urmăresc evoluţia substanţelor toxice într-un ecosistem tipic folosit ca un exemplu general pentrureprezentarea tuturor ecosistemelor de un anumit tip.

Modelele de tip A sunt folosite pentru a obţine o estimare pentru concentraţiile unei substanţe toxice găsite în mediul înconjurător. Această clasă de modele ecotoxicologice este utilă pentru compararea diferitelor substanţe chimicealternative. Acestea pot fi utilizate pentru a răspunde la următoarea întrebare: Ce este mai dăunător pentru mediuutilizarea substanţei chimice X sau Y? 

Pentru aceste modele se disting patru niveluri de evoluţie a substanţelor. Primul nivel calculează distribuţia laechilibru a unui produs chimic între faze. Ea presupune că fiecare compartiment este bine amestecat şi nu există reacţiisau advecţie în interiorul sau în afara sistemului considerat. Al doilea nivel consideră că sistemul este la echilibru dar ia în consideraţie reacţiile şi advecţia. Reacţiile pot fi de: fotoliză, hidroliză biodegradare, oxidare şi altele. Toate proceselesunt presupuse a fi reacţii de ordinul unu. Al treilea nivel consideră că  sistemul nu mai este la echilibru. Nivelul patruimplică o versiune dinamică a nivelului trei, în cazul în care emisiile şi concentraţiile variază cu timpul.  

Pentru caracterizarea sistemului, nivelul unu sau doi sunt de obicei suf iciente, dar dacă problemele demanagement ecotoxicologic necesită o predicţie a evoluţiei substanţei în timp se aplică şi celelalte două.  

Modelele de clasa B sunt utilizate atunci când trebuie luată decizia cu privire la reducerea unei poluări specifice

de către o substanţă toxică, de exemplu atunci când o substanţă  organică este emisă si transportata de o instalaţie dinindustria chimică. În acest caz, este necesar să se includă trăsăturile caracteristice ale ecosistemelor receptoare. Aceastăclasă de modele este, mai precisă decât modelele clasa A, dar este mai specifică şi poate fi greu aplicată   pentru alteecosisteme decât cele pentru care s-au elaborat.

Modelele de clasa C sunt din ce în ce mai utilizate deoarece utilizarea unor anumite substanţe chi mice are unimpact major asupra unor ecosisteme. Dacă vrem de exemplu, să selectăm un pesticid mai puţin dăunător pentru faunadin sol se “testează”  întreg spectrul nostru de pesticide pe un model general de ecosistem agricol care include un lanţtrofic prezent în respectivul ecosistem.

Evaluarea expunerii din perspectiva sănătăţii umane Un contaminant poate intra în corp folosind una din următoarele căi: ingestie, inhalare sau prin contact cu

pielea. Odată ajuns în organism poate fi absorbit şi distribuit diferitelor organe şi sisteme. Substanţele toxice pot fi apoistocate de exemplu în grăsimi sau pot fi eliminate din organism prin transformarea în altceva.

Procesul de estimare cantitativă a expunerii este simplu. Cu excepţia expunerii prin inhalare, expunerea este în

mod normal, estimată ca viteză de contact a poluantului pe unitatea de greutate corporală:  Doza = (concentraţia x viteza x frecvenţa) / greutatea corporală Unde: doza –  viteza de expunereConcentraţia –  este nivelul de poluant într-un compartiment de mediuViteza de contact –  viteza cu care poluantul intră în contact cu persoanele Frecvenţa –  este o măsură a ritmicităţii expunerii Greutate corporala –  este greutatea individuala a persoanelor expuse

Funcţiile doză-răspuns şi expunere-răspuns

8/15/2019 Cursul 9modele EIE

2/3

2

Evaluarea dozei-răspuns şi expunerii-răspuns, reprezintă a treia componentă a procesului de evaluare a risculuişi implică caracterizarea relaţiei dintre doza administrată sau primită şi incidenţa sau gravitatea unui ef ect advers înrândul populaţiei expuse sau a ecosistemului. Prin caracterizarea relaţiei doză-răspuns se include înţelegereaimportanţei intensităţii de expunere, concentraţie versus timp (dacă un produs chimic are un prag de toxicitate) şi formacurbei doză-răspuns. La determinarea unei doze-răspuns şi expunere –   răspuns următoarele aspecte trebuie luate înconsiderare: metabolismul unui produs chimic la doze diferite, persistenţa în timp, şi o estimare a asemănărilor întreoameni şi animale privitor la reacţiile pe care le au la contactul cu un produs chimic. Funcţiile doză-răspuns şi expunere-răspuns se bazează pe studii toxicologice şi epidemiologice. Figura 1   arată diferenţele dintre abordările toxicologice şi

epidemiologice. Cu toate că abordarea toxicologică se bazează pe teste biologice asupra animalelor care permitdeterminarea funcţiilor doză-răspuns şi expunere-răspuns, abordarea epidemiologică foloseşte studii empirice, în caresunt stabilite corelaţii între situaţii de expunere şi efecte observate asupra oamenilor. În acest mod sunt calculatefuncţiile expunere-răspuns care permit o estimare a efectelor asupra oamenilor în funcţie de concentraţia de expunere lapoluanţi. Studiile epidemiologice se concentrează mai mult pe macropoluanţii responsabili de efectele respiratorii cum arfi SOx, NOx, şi particule, deoarece aceşti poluanţi acţionează sinergic şi este destul de dificil de a efectua teste delaborator. Funcţiile doză-răspuns permit determinarea riscului ca urmare a acumulării de poluanţi în organismul uman.Dozarea biologica permite obţinerea de informaţii toxicologice pentru micropoluanţi, metale grele şi pentru un numărfoarte mare de compuşi organici cum ar fi dioxine, furani sau HAP (hidrocarburi aromatice policiclice).

Figura 1 Compararea abordării din punct de vedere toxicologic (bioteste şi teste pe animale) şi abordare epidemiologică prin

intermediul unor studii empirice pentru determinarea factorilor care contribuie la deteriorarea sănătăţii umane.  

Pentru o evaluare generală a riscului de sănătate datorat unei emisii de poluanţi este necesar să se împartăpopulaţia  în grupuri diferite, în funcţie de sensibilitatea lor, de exemplu: copii, adulţi, adulţi peste 65 ani, persoanele cuastm, etc. O împărţire a populaţiei în acest mod este necesară pentru evaluarea de poluanţi noncarcinogeni cu ef ect deboli cronice. În cazul poluanţilor cancerigeni, este  în general, suficientă pentru a împărţi populaţia în două grupe deadulţi şi copii în scopul de a lua în considerare condiţia fizică, precum şi stilul de viaţă. Pentru substanţele care induc u n

răspuns cancerigen, este întodeauna precaut să se presupună că expunerea la or ice cantitate de substanţă cancerigenă vacrea riscul de cancer. Pentru poluanţii noncancerigeni, de obicei se presupune că există o doză de prag sub care nu se vaproduce nici un răspuns. 

Ca rezultat al acestor două ipoteze, curbele doză –  răspuns, si metodele utilizate pentru a le aplica sunt diferitepentru efecte cancerigene si noncarcinogenic, asa cum sugereaza figura 2.

Informaţii toxicologice: efectul cancerigen Un punct de vedere în cadrul unei abordări a efectelor cancerigene este acela de a estima funcţiile doză-răspuns

pentru diferiţii poluanţi. Testele pe animale se realizează prin administrarea unor diverse doze pentru a se observaefectul toxic. Un mod sigur pentru a estima riscul pentru situaţiile reale se face atribuind un factor de corecţiesuplimentar, care înseamnă o supraestimare a factorului de risc. 

8/15/2019 Cursul 9modele EIE

3/3

3

Deoarece dozele administrate în aceste teste sunt mai mari decât cele existente în mediul înconjurător astfel încât este necesară o extrapolare a posibilelor efecte de la valorile mari utilizate în teste la valorile foarte scăzute care seobservă în mediu. Este necesar să se tină cont de faptul că si în situatia în care se utilizează un număr extrem de mare deanimale într-un test evaluarea riscurilor pentru situatiile reale este dificil de realizat. Diferite modele matematice pentrua extrapola evaluarea riscului la concentratii reduse de poluanti există dar procesul este supus unui grad mare deincertitudine. Pentru a proteja sănătatea umană cand se estimeaza riscul se alege un factor de corectie suplimentar, care înseamnă o supraestimare de risc. 

Informaţii toxicologice: efectul noncancerigen În cazul substanţelor necancerigene există un prag sub care pentru orice expunere ar fi de aşteptat să nu apară nici ocreştere a efectelor adverse. În ceea ce priveşte substanţele cancerigene, în scopul obţinerii informaţiilor legate de acestprag, este necesar să se aplice teste pe animale, prin schimbarea dozei. Doza minimă la care apare un efect se numeştenivelul cel mai scăzut pentru care se observă un efect (lowest observed effect level – LOEL). Doza la care nu se observănici un ef ect pentru un animal testat se numeşte doza maximă la care nu se observă un efect advers (no observable effectlevel –  NOEL).

RfD este definit ca o estimare a expunerii zilnice a unei populații umane (inclusiv subgrupuri sensibile)  care esteprobabil să fie fără riscul apariției unor efecte dăunătoare semnificative în timpul unui ciclu de viață. Riscurile reziduale  asociate cu doze sub standarde acceptate nu sunt de obicei estimate. RfD este obținut prin raportarea NOEL (sauLOEL) la un factor de incertitudine și un factor de modificare. Factori de ajustare sunt specifici pentru fiecareextrapolare care se realizează (pentru grupuri de persoane sensibile, pentru grupuri de persoane cu sensibilitate medie,pentru studii efectuate pe animale etc.). Valoarea 10 este de obicei cea implicită pentru factorii de incertitudine. Valorilesub 10 sunt uneori utilizate atunci când sunt disponibile date suficiente și justificări adecvate. LOEL este utilizată numai în absența NOEL astfel încât este necesar un factor suplimentar pentru ajustarea sau pentru compensarea lipsei uneiestimări a NOEL. De exemplu, utilizarea unui număr mare de animale într-un studiu poate spori gradul de certitudineNOEL. În general, valorile RfD reprezintă o doză de aproximativ 1000 de ori mari mare față de valoarea sub care nueste posibil să se observe un efect advers (NOEL) la animale.

Figura 2 Curbele doza - răspuns