RECETOX, Masaryk University, Brno, CR
holoubek@recetox.muni.cz; http://recetox.muni.cz
Ivan Holoubek
Chemie životního prostředí III
Vybrané typy environmentálních polutantů
(04/02)
Persistentní organické polutanty (POPs)
Persistentní, bioakumulativní a toxické látky (PBTs)
Persistentní toxické látky PTS
Modelování osudu a distribuce
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
2
PBTs - výskyt v prostředí
W
A
OP
Objemová koncentrace v
rovnováze
OP >> W > A
Objem environmentálních fází
A > W >> OP
Environmentální koncentrace
A  W  OP
KOA ~ 108
KOW ~ 106
KAW ~ 10-2
K= f(T)
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
3
Výskyt:
 Vyšší koncentrace v okolí zdrojů
 Klesá s rostoucí vzdáleností  výsledek zřeďování, disperze,
degradace (PCDDs)
(SOLUTION OF POLLUTION IS DILUTION)
 Vyšší koncentrace PBTs daleko od zdrojů:
- severní polární oblasti (PCBs, DDTs)
- vyšší hladiny v organismech Eskymáků
- PBTs ve vegetaci - vyšší hladiny na severu než v místech původního použití
- a-HCH - nárůst koncentrací podél pacifického pobřeží - od tropů k pólu
- vyšší koncentrace ve vyšších nadmořských výškách
PBTs - výskyt v prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
4
Srovnání hladin POPs v
arktickém ekosystému
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
5
Transport POPs mimo EMEP region
Látka
Tok mimo, %
roční emise
B[a]P 30
PCBs 50
PCDD/Fs 60
g-HCH 75
HCB 80
HCB
80%
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
6
Jaké je vysvětlení vysokých koncentrací a z toho plynoucí vysoké
expozice ?
(1) Vlivy rovnovážného rozdělení
(2) Vlivy rychlých fázových změn
(3) Dynamické a kinetické vlivy
PBTs – dálkový transport
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
7
PBTs - rovnovážné rozdělení
(1) Vlivy rovnovážného rozdělení
Fáze 1
C1 = Z1 * f1
Fáze 2
C2 = Z2 * f2
rovnováha
f1 = f2
Fáze ale mají různé hodnoty Z
pak
Z1 > Z2
C1 > C2
Fáze s vyšší Z má vyšší C Z = f(T)
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
8
PBTs - rychlé fázové změny
(2) Vlivy rychlých fázových změn
m = V * C
= V * Z * f
Když: mpo = mpřed
a: Vpo ,< Vpřed
a/nebo: Zpo < Zpřed
pak: fpo > fpřed
a: Cpo > Cpřed
m =
V * Z * f
před po
X
Žádné nebo
zanedbatelné
ztráty
Změna fázového
složení, nárůst T,
snížení V, malé
ztráty, f roste
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
9
(2) Vlivy rychlých fázových změn
 Bioobohacování v GIT
 Sedimentace biogenních částic ve vodních ekosystémech
 Metamorfóza sněhu
 Rychlá mobilizace lipidických tkání
PBTs - rychlé fázové změny
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
10
PBTs - dynamické vlivy
(3) Dynamické a kinetické vlivy
C = Z * f
Dynamické vlivy vedoucí ke zvýšeným hladinám (advektivní
transportní procesy)
Ndo = Ddo * fdo
Nven = Dven * f
Dv >> Dvně
Nv >> Nvně
pak:
C = Z * f ….je vysoká
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
11
PBTs - kinetické vlivy
(3) Kinetické vlivy - základní principy vedoucí k vysokým
vstupům a nízkým výstupům
C = Z * f
 Princip „nálevky“ (funneling) - látka je z větší oblasti
soustředěna v malé lokalitě,
 Princip filtrace (filtering) - látka dispergovaná v tekoucím
mediu prochází porézním mediem a je oddělena,
 Princip pumpy (pumping) - látka je aktivně transportována
z jednoho místa do druhého proti odporu,
 Princip záchytu (trapping) - látka je přinášena na místa,
odkud se může dostat jen s obtížemi,
 Princip zachování (preserving) - látka je přinášena na
místo, kde je snížena schopnost reagovat (degradace).
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
12
PBTs - kinetické vlivy - příklady
 Vzrůst depozice atmosférických kontaminantů v oblastech
s vysokými srážkovými úhrny:
Dálkový transport do určitých oblastí (funnelling) - depozice plynů a
aerosolů (pumping) - průnik vegetací a půdou (filtering) - záchyt
vegetací a půdou (trapping)
 Biogenní fokusace:
Kumulace v organismech, jejich migrace a rozšíření do jiných oblastí
(pumping - funnelilng )
 Jezera, povodí, sedimenty:
Kumulace látek v sedimentech (funneling,
trapping, preserving) - sedimenty hlavní
rezervoáry PBTs
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
13
PBTs - dynamické vlivy - organismus
Organismus
Příjem potravou
Příjem z A/W
Metabolismus
Vylučování
Zřeďování růstem
Přenos na potomstvo
Další ztráty
Filtering - povrch těla, žábry, membrány
Pumping - GIT
Preserving - omezený metabolismus - kumulace v lipidické fázi
Trapping - záchyt mateřským organismem - přenos na
potomstvo - plod, vajíčka, mateřské mléko
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
14
PBTs - fokusace v čase
Dynamické účinky v prostoru a čase
Dlouhé časové období Krátké časové období
Ct =
Zt * ft
Dočasný
rezervoár
Cr =
Zr * fr
Recipient
Ndo = Ddo * fdo
Nven = Dven * fven
Prostorová a časová fokusace prostřednictvím arktického ledu:
Velké oblasti v Arktice kde led vzniká (Kara, Laptěvovo moře) a relativně malé, kde taje
(Barentsovo moře, Buffinův záliv) - silné efekty:
„funneling“ - dálkový přenos - studená kondenzace, sibiřské řeky, Pacific +
„trapping“ - nízká T - nízký výpar - (depozice > kondenzace), velmi dlouhá doba zdržení,
velmi stabilní vertikální stratifikace, malá primární produkce, bioobohacování
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
15
PBTs - lesní půdy
Zvýšené hladiny PBTs v lesních půdách
Vlivy rovnovážných rozdělení - lipidické kutikuly listů a
jehličí mají vysoké hodnoty Z pro PBTs - záchyt.
Dynamické vlivy - transfer PBTs z atmosféry do půd je ovlivňován několika dílčími
kinetickými procesy:
- filtering - záchyt (g) a (s) PBTs korunami stromů,
- pumping - sezónní opad a splach korun a kmenů stromů transportuje PBTs
zachycené nadzemní částí do půdy,
- trapping - ztráty PBTs v půdách jsou omezené, lesní půdy jsou obecně méně
„aktivní“ než zemědělské; povrchový splach a vymývání pod korunami stromů
jsou omezeny díky ztrátám vody intercepcí a evapotranspirací.
Vlivy rychlých fázových změn - po opadu - během přeměny čerstvých listů na surový
humus dochází k redukci objemu a rozklad opadu snižuje zádrž PBTs koncentrace
v surovém humusu mohou být až 10-krát vyšší než v jehličí na
stejném místě.
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
16
Výpočet celkové persistence
Celková globální persistence:
t = S fi * Vi * ZBi / S fi (DRi + DLi)
Multisložková distribuce a tím i
hodnota t jsou řízeny:
 Fyzikálně-chemickými
vlastnostmi,
 Velikostí emisí,
 Environmentálními
charakteristikami
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
17
Celková persistence závisí na fyzikálně-chemických vlastnostech,
jež mohou být vyjádřeny log KAW a log KOW
Výpočet celkové persistence
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
18
Lineární aditivita celkové persistence:
t = fair * tair + fwater * twater + fsoil* tsoil
Výpočet celkové persistence
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
19
Výpočet potenciálu dálkového transportu
Charakteristická cestovní
vzdálenost:
Koncentrace v pohybující se fázi
(např. vzduchu) klesá na e-1
nebo 37 % počáteční hodnoty
díky degradaci v pohybující se
fázi a transferu do stacionární
fáze (půda, voda)
Předpoklady:
 Ustálený stav mezi pohybující se a stacionární fází
 Nedochází k disperzi
 Bezesměrný advektivní transport
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
20
Maximální transportní vzdálenost
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
21
Výpočet potenciálu dálkového transportu
Použitím multisložkového modelu (EQC) pro určení
charakteristické transportní vzdálenosti v ovzduší a ve vodě
Transportní vzdálenost
ve vzduchu a ve vodě
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
22
Vztah mezi charakteristickou transportní vzdáleností
a celkovou persistencí
Transportní vzdálenost v pohybující se fázi M:
LM = u * MM / NRtot
Celková persistence:
t = Mtot / NRtot
pak:
LM = u * MM * t / Mtot
LM je vzdálenost, kterou urazí molekula během environmentální
doby zdržení (u * t) násobená částí hmoty v pohybující se
složce (MM / Mtot)
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
23
Vliv teploty na transportní vzdálenost v ovzduší
Pokud je t < 550 dnů, pak Lair vždy roste s klesající teplotou
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
24
Všeobecný přístup k hodnocení potenciálů k LRT
Regionální přístupy k hodnocení LRT
Spatially Unresolved Regional Box Models
Spatially Resolved Regional Box Models
Highly Resolved, Meteorology-Based Regional Transport
Models
Globální přístupy k hodnocení LRT
Spatially Resolved Global Box Models
Highly Resolved, Meteorology-Based Global Transport
Models
Klasifikace LRT hodnoticích modelů
Frank Wania
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
25
Ovzduší
Povrch
CTD
Směr větru
Vzdálenost od zdroje
koncentrace
2000
4000
6000
8000
8 28 52 101 118 153 180 194
CTD for PCBs
in km
Všeobecné přístupy k hodnocení LRT potenciálu
Jednoduché multisložkové
modely mohou počítat potenciál
k dálkovému transportu
Relativní velikost každého
indikátoru umožní rozdělení,
srovnání a zařazení různých PBTs
s ohledem na jejich LRT potenciál
Frank Wania
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
26
Regionální a globální modely PBTs osudu a transportu
Vzrůst “realismu”
Vzrůst požadavků na data (emise, prostředí)
Spatially Unresolved
Box Models
Spatially Resolved
Box Models
NE:
vzrůst spolehlivosti
vzrůst vyvratitelnosti nebo schopnost k hodnocení
Ovzduší
Povrch
x
Highly Resolved,
Meteorology-Based
Transport Models
Frank Wania
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
27
POPCYCLING-Baltic – schéma modelu
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
28
Gaseous phase Aerosol phase
Emissions
Advection and diffusion
Partitioning
Gas Exchange Wet
deposition
Dry
deposition
of aerosol
Underlying surface
Soil: convective fluxes,
diffusion,
partitioning.
Sea: transport by currents,
turbulent diffusion,
sedimentation.
Atmosphere
Degradation
Vegetation: defoliation
Out of the
region
Pover and LRTP
evaluation for
new substances
Long-term
trends and
projections
Concentration
and deposition
fields
Country-to-cell
matrix
Output information
Emissions
Meteorological and
geophysical data
POP physicalchemical
properties
Input information
EMEP MSC East Model distribuce POPs
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
29
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Cílem vytváření modelů osudu a transportu látek v prostředí je
získat nástroj pro účinné předpovídání koncentrací těchto
látek v jednotlivých složkách prostředí, při zachování jeho
strukturních a dynamických charakteristik, ve vztahu k
předpokládanému zdroji těchto látek.
Na základě hodnocení osudu, distribuce a procesů bioakumulace
látek umožňují modelové systémy provádět odhady zdrojů
expozice a potenciálních expozičních koncentrací.
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
30
Kvantifikace expozice je jedním z pilířů pro hodnocení
zdravotních a ekologických rizik a navazující řízení rizik.
Předpokladem pro správnost získaných výstupů z modelů je
použití dostatečného množství relevantních informací pro
vytvoření systému, který je dostatečně blízký objektivní
realitě, a o vstupujícím množství a vlastnostech studované
látky.
Modely pro odhady na úrovních: individuum  globální úroveň
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
31
Základní rozdělení modelů:
1. Rozdělení dle velikosti
2. Rozdělení dle rovnováhy
Globální Fugacitní model globální distribuce CFCs, HCHs
Regionální Fugacitní modely distribuce mezi oceány,
státy
PCBs, OCPs,
PCDDs/Fs
Lokální Osud látek v ekosystémech (rybník,
řeka); okolí zdroje
PCBs, HCB
Rovnovážné Statická rovnováha koncentrací ve složkách
Nerovnovážné Koncentrace se v čase mění
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
32
Základní rozdělení modelů:
3. Rozdělení dle složek prostředí
Biotické Bioakumulace
Abiotické Studium chování v abiotických složkách prostředí
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
33
Vlastnosti látky
Vstupní
množství
Modelový systém
Vlastnosti systému
Tok ze
systému
Výstupní
informace
Vstupní
informace
Cíl prováděného odhadu
 Jaké jsou koncentrace v jednotlivých složkách prostředí?
 Jaké byly nebo jsou vstupy ze zdroje?
 Jak snížit vstupy pro dosažení poklesu na určitou koncentraci
v prostředí?
Distribuce v
systému
Transformace
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
34
Přehled modelů
Modelování distribuce a osudu látek
Vodní prostředí
Modelování bioakumulace ve vodním
prostředí
Toxikokinetické modely
Bioenergetické bioakumulační
modely
Fyziologické toxikokinetické
modely
Modely biomagnifikace
Terestrické prostředí
Modely pro osud a
biodostupnost ve vzduchu
Modely pro osud a
biodostupnost v půdě
Distribuce vzduch – rostliny
Modely pro vyšší úrovně
trofických řetězců
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
35
Modelování distribuce a osudu látek
Kvantitativní odhad přechodů mezi složkami v čase a
distribuce látek v různých složkách prostředí (hodnocení ve
stacionárním stavu)
Vstupní informace zahrnují:
 Údaje o látce (zdroje, množství na vstupu, cesta vstupu,……..)
 Údaje o vlastnostech látky (fyzikální, chemické a environmentální
vlastnosti)  chování látky při fyzikálně-chemických a biologických
procesech
 Údaje o systému - modelové prostředí (fyzikální a chemické
vlastnosti, charakteristika biotické složky)
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
36
Modelování distribuce a osudu látek
Dílčí složky vodního prostředí:
Voda
Suspendované částice ve vodním sloupci
Sediment
Biota
 Distribuce a osud hydrofobních látek je závislý zejména na zdroji, transportu a
transformaci organického uhlíku (sorbent)
 Distribuce látek mezi pevnou a vodnou fázi
 Osud méně hydrofóbních látek, rozpustných ve vodě, je ovlivňován procesy
jako je biodegradace, hydrolýza a fotolýza
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
37
Modelování bioakumulace ve vodním prostředí
 Umožňují predikovat koncentrace v biotě na základě koncentrací ve
vodě, suspendovaných částicích a sedimentu
 Využívány jsou biokoncentrační modely a biota – sediment akumulační
modely – jednoduché rozdělovací modely
 Složitější alternativu představují toxikokinetické modely
Toxikokinetické modely
 Popisují bioakumulaci, distribuci a metabolismus látek v organismu
 Zahrnují spektrum rychlostních konstant (příjem, eliminace,
metabolická transformace)
 Bioakumulace je výsledkem rychlosti příjmu z prostředí (různé cesty) a
eliminace (metabolická transformace, vyloučení, reprodukce….)
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
38
Toxikokinetické modely
 Zahrnují možnost odhadu i procesu biomagnifikace
 Vhodné pro odhad bioakumulace látek s Kow 2 – 8,5 a látek, které jsou v
organismu metabolizovány
 Pro látky s Kow 2 – 5 vykazují shodné výsledky jako rozdělovací modely
(BCF, BAF)
Bioenergentické bioakumulační modely
 Oproti toxikokinetickým modelům zahrnují fyziologické charakteristiky
organismu (morfologie žáber) a podíly vodné, lipidické a nelipidické
frakce těla organismu (ryby, ptáci, mořští savci)
 Odhady sezónních fluktuací bioakumulace OCs v rybách v závislosti na
obsahu tuku
 Přenos OCs z matky na potomka při procesu kojení
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
39
Fyziologické toxikokinetické modely
 Umožňují provádět odhady distribuce a bioakumulace látek v
jednotlivých orgánech
 Vhodný nástroj pro hodnocení látek, které se absorbují do určitých
orgánů (metabolická transformace)
 Vhodné pro hodnocení OCs, které mají nízké Kow a jsou rychle
eliminovány či metabolizovány
 Vyžadují specifické parametry jako je průtok krve, velikosti
jednotlivých orgánů, rozdělovací koeficienty krevní tkáň - orgán
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
40
Biomagnifikační modely
 Umožňují provádět odhady bioakumulace na základě trofických
vztahů v potravních řetězcích
 Při odhadu jsou využívány rychlostní konstanty pro příjem z vody,
příjem z potravy, vylučování žábry, přenos při reprodukci, exkrementy,
ředění v důsledku růstu na základě hmotnosti, obsahu tuku a Kow
 Vliv sezónní a věkové variability vybraných parametrů
 Specifické parametry jako rozdělovací koeficient voda – řasy (log Kow,
obsah tuku)
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
41
Modely pro terestrické prostředí
Méně rozvinuté než pro vodní prostředí
Složky prostředí
 Vzduch
 Půda
 Vegetace
 Živočichové
Přednostní studium dílčích přechodů mezi složkami než
kombinace všech procesů
CemoS (Chemical Exposure Modeling System)
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
42
Modely pro osud a biodostupnost ve vzduchu
 OCs vstupují do atmosféry v důsledku spalovacích procesů a volatilizace
z nejrůznějších povrchů (kontinuální, diskontinuální)
 Distribuce látek mezi plynnou a pevnou fázi
 Dynamická proměna koncentrací v důsledku proudění vzdušných mas a
změn teploty
 Odstraňování z atmosféry probíhá v důsledku záchytu vegetací, suchou a
mokrou depozicí (PCDDs/Fs, PCBs)  vstup do dalších složek
prostředí
Atmospheric transport-and-deposition models
Photochemical Oxidant Acid Deposition Models
Long-range transport models
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
43
Modely pro osud a biodostupnost v půdě
 Ústřední roli pro osud OCs hraje obsah organického uhlíku
 Vstupy do půdy zahnují přechody z atmosféry, plánované aplikace,
nepřímé aplikace (kontaminace v důsledku použití odpadních kalů)
 Transformační procesy zahrnují zejména biodegradaci a hydrolýzu
(fotolýza jen ve svrchní vrstvě)
 Volatilizace OCs z půdy je určována vlastnostmi látky (tenze par, Koc) a
vlastnostmi půdního prostředí (půdní typ a druh, vlhkost, teplota)
 Vytěkání látek s nízkou hodnotou Henryho konstanty (HLC) je určující
hraniční vrstva vzduchu a evaporace (dobře rozpustné ve vodě), pro látky
s vysokou HLC je rozhodující půda
 Transport v půdním prostředí je určován pohybem půdní vody
 Dále povrchovým odnosem půdních částic (vodní a větrná eroze)
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
44
Modely pro osud a biodostupnost v půdě
 OCs (méně lipofilní) mohou dále vstupovat do kořenů rostlin
(distribuce do jednotlivých orgánů)
 Vstup OCs z půdy do organismů a potravních řetězců (bioakumulace
PCDDs/Fs v kuřatech)
 Vývoj modelů je omezen doposud na topickou úroveň
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
45
Model distribuce vzduch - rostlina
 Významným faktorem pro přechod OCs do rostlin je vosková vrstva na
povrchu listů (záchyt látek v plynné fázi i látek vázaných na částice) 
transport do vnitřních pletiv či revolatizace
 Rozhodujícím pro příjem je vedle vlastností látek i fyziologie rostlin a
doba expozice
 Přechod z rostlin do dalších složek prostředí (půda, potravní řetězec)
 Pro kvantifikaci odhadů přechodu OCs ze vzduchu do rostlin byly
vyvinuty biokoncentrační faktory (BCF) a modely vstupu látek v
důsledku depozice částic na povrch listů
 Přechodové koeficienty do jedlých částí rostlin pro PCDDs/Fs a další
lipofilní látky jsou odhadovány na úrovni TEF  0,001
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
46
Modely pro vyšší úrovně trofických řetězců
 Modelovým příkladem je kontaminace kravského mléka
OCs
 Vstupy pro OCs zahrnují kontaminace krmiva z atmosféry,
při skladování a požití půdních částic
 Pro dioxiny byly provedeny odhady přechodových
koeficientů pastva – mléko (3,5 pro 2,3,7,8-TCDD až 0,1 pro
OCDD)
 Pro hodnocení bioakumulace jsou doporučovány
fyziologické toxikokinetické modely
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
47
Příklad koncenpčního schématu modelu
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
48
Název
modelu
Reference Média Látky Vstupní data Typ modelu
Level I D. Mackay (1991) Vzduch, voda,
půda, sediment,
suspendovaný
sediment, ryby,
aerosoly
Vlastnosti látek
a prostředí,
emise
Regionální
Level II D. Mackay (1991) Vlastnosti látek
a prostředí,
emise
Regionální
Level III D. Mackay (2001) Vlastnosti látek
a prostředí,
emise
Regionální
CalTox T. McKone (1993) Vzduch, voda,
sediment,
3 půdní vrstvy,
vegetace
Regionální
ChemCAN CEMC, Kanada Vzduch, sladká
voda, sediment,
ryby, půda,
vegetace, pobřežní
vody
Regionální
data, vlastnosti
látek, emisní
data
Regionální pro
Kanadu, (24
regionů)
Level III model
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
49
Název
modelu
Reference Média Látky Vstupní data Typ modelu
Soil Model A. Di Guardo et al.
(1994)
Různé typy půd,
vzduch
Pesticidy Vlastnosti látek a
půd, dávka
Reakce a
degradace látek v
půdě
TaPL3 A. Beyer et al. (2000) Vzduch, voda,
půda, sediment
Vlastnosti látek a
prostředí
EVN-BETR K. Jones, A. Sweetman,
Velká Británie
Vzduch, vegetace,
půda, povrchové
vody, sediment,
pobřežní vody
PCBs, PAHs,
PCDD/Fs, PBDEs,
OCs
Environmentální
charakteristika
Evropy, vlastnosti
látek, kontaminace
Pro celý evropský
kontinent
(54 regionů)
ELPOS M. Matthies, Německo Vzduch, voda 65 pesticidů,
21 POPs,
23 prům. chemikálií
Level III
vícesložkový
model
HYSPLIT 4 P. Bartlett, USA Atmosféra POPs, HCB, PCBs,
dioxiny
Meteorologická
data, vlastnosti
látek
Model
atmosférického
transportu
ChemRange M. Scheringer (1996) Půda, povrch
oceánů, troposféra
Nepolární organické
látky, těžké kovy
Vlastnosti látek a
prostředí
Globální model
MSCE-POP Viktor Shatalov, MSC-E Atmosféra, půda,
mořská voda,
vegetace, sediment
PAHs, HCHs, PCBs,
HCB, PCDD/Fs
Fyz-
chem.vlastnosti,
meteorologická
data, geofyzikální
data, emise
Regionální a
hemisferický
model
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
50
Nejistoty modelových odhadů
 Analýza nejistot – součást modelových odhadů
 Jaká je únosná míra nejistoty?
 Screening x detailní studie
 Osud v jedné komponentě x více komponent
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
51
Nejistoty modelových odhadů
 Vstupní data – kvantifikace emisí a jejich prostorově-časová
charakterizace
 Fyzikálně-chemická data – omezené zdroje informací (validita údajů)
 Data o transformaci v prostředí – údaje o rychlosti transformací (místně
specifické podmínky), obecná znalost dějů (př. nepřímá fotolýza)
 Data o procesech – znalost rozdělovacích koeficientů (sníh – okolí,
atmosféra – rostlina,…)
 Data o prostředí – údaje o fyzikálních a chemických vlastnostech
prostředí (dynamika parametrů)
 Hodnocení pro komplexní směsi (odpady) – heterogenita vlastností
(nutné provádět extrapolace z typického zástupce ve směsi)
 Validace výstupů z modelů – cross-validace (kalibrační data), srovnání s
objektivní realitou
Modelování osudu a transportu organochlorových látek v
prostředí
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
52
All models are wrong…some are usefull
Solution of pollution is not dilution