Nástroje sledování kvality životního prostředí a dostupné informační systémy na globální a evropské úrovni Seminář: E-2000, 28.dubna 2021 Ing. Kateřina Šebková, Ph.D, Richard Hůlek, Jana Borůvková, Jiří Kalina a další kolegyně a kolegové z výzkumné infrastruktury RECETOX - datové služby cíl monitoringu (ochrana zdraví nebo ŽP, plnění legislativy - EU nebo globální - rozdíly) výběr látek, které sledujeme (velkoobjemová výroba, chemické vlastnosti perzistence, toxicita, PBT…, politická prioritizace) kde sledujeme (podle zdrojů, fyzikálně chemických vlastností látek, expozičních cest) působení látek na člověka - externí vs. interní (propojení expozice a zdraví, které tkáně jsou důležité) dostupnost vzorkovacích a analytických metod, jejich omezení/variabilita/přesnost hodnocení rizik a modelování (dostupnost dat, náklady na monitoring) propojení stavu životního prostředí a kvality zdraví - externí i interní expozice (plnění cílů, strategií, politik či legislativních závazků) Sledování kvality prostředí a zdraví Mezinárodní úmluvy - globální monitorovací plány a programy - cíl: ochrana životního prostředí a zdraví mezinárodní monitorovací programy - jednotný způsob sběru informací (snadná harmonizace, všichni dělají stejně) EU - Evropská iniciativa k lidskému biomonitoringu (HBM4EU) - pokus o jednotné nastavení na EU úrovni národní úroveň - různé na úrovni jednotlivých institucí = veliká různorodost a potíže při zpracovávání dat z různých zdrojů. Role vědy v procesu zpřístupňování dat je významná (a nezastupitelná?) Příklady Jaké informace se o látkách v prostředí sbírají? “všechno” versus “je třeba si vybrat” - náklady podle zadání volíme “co” a “kde” tj. indikátor matrici Článek 16 • ukládá vyhodnotit změnu - jak se mění stav životního prostředí globálně (znečištění POPs) v čase: • zda se od posledního sledování odstranily či snížily úniky POPs z výroby a použití, z nezáměrné výroby a z nespotřebovaných odpadních zásob a odpadů • informace musejí být harmonizované, porovnatelné a validované = požadavky na globální sledování POPs = celosvětový monitoring Zadání: Vyhodnocování účinnosti (Stockholmské) úmluvy (čl.16) Kde a co? Skupina expertů/vědců připravila jednotné POKYNY: první verze Guidance Document on the Global Monitoring Plan for POPs (2007) (UNEP/POPS/COP.3/INF/14) - pravidelně se aktualizuje, nejnovější UNEP/POPS/COP.9/INF/36 Technické návody ohledně Sběru-nastavení monitorovací sítě, vzorkování, chemického zpracování/analýz, a zpracování data a informací - úložiště, databáze, statistika - reaguje na požadavky ve článku 16 = zajišťuje sjednocení postupů, abychom mohli připravit výsledné zprávy a vyhodnotit trendy = zvyšuje srovnatelnost a soudržnost/platnost dat pro hodnocení účinnosti úmluvy • ochrana ŽP a zdraví (cíl úmluvy) • Pozaďové lokality • změna v čase - frekvence sledování • hlavní matrice (3) volné ovzduší mateřské mléko/krev (WHO - spolupráce) voda (jen PFOs) - využití již existujících nástrojů/programů! V případě, že nejsou, doplňují se: - POKYNY k vzorkování - Standardní operační postupy - harmonizace, sladění, opakovatelnost, snižování chyb Sledování POPs v prostředí/POPs monitoring Jak se informace o látkách sbírají? WEOG GRULAC Africa CEEC Asia and Pacific aktivní vzorkování: volné ovzduší high volume active sampler PS1 Thermo and Digitel DH-77 (2011) active sampling in Czech Republic (10/1988) low volume active sampler MVS-6 (Sven-Leckel) - active sampling in Africa Ghana and Kenya since 2014 Jak se informace o látkách sbírají? WEOG GRULAC Africa CEEC Asia and Pacific PUF = polyurethane foam Sběr vzorku mateřského mléka • dle protokolu WHO (2007) • odevzdává se směsný vzorek = 50 individuálních (matka prvorodička, 1 dítě)/ na 10 mil lidí • vzorek se analyzuje v Německu - CVUA, Freiburg (protokol studie) • 1x za 5 let • data v … excelu?, v instituci? publikace ve vědeckých časopisech (zpoždění)… bezpečnost/citlivost údajů, ale také aktualizace/opravy dat… • hodnota/význam monitoringu s časem roste (nejen prostředky vynaloženými, ale množstvím informací, jež získáme a můžeme využít) WHO/UNEP monitoring of human milk pooled samples Jak se informace o látkách sbírají? WEOG GRULAC Africa CEEC Asia and Pacific pasivní vzorkování: voda PCB 153 Concentration[ng.g-1offat] Year of monitoring 0 100 200 300 400 500 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 0 100 200 300 400 500 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 75 th percentile 25 th percentile median 75 th percentile 25 th percentile median y = 254.7 - 7.7*x HCB Concentration[ng.g-1offat] Year of monitoring 0 200 400 600 800 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 0 200 400 600 800 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 75 th percentile 25 th percentile median 75 th percentile 25 th percentile median y = 328.7 – 23.2*x Long-term monitoring of human milk in the Czech RepublicDlouhodobý monitoring mateřského mléka v ČR individuální vzorky 0 200 400 600 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 Concentration[ng.g-1offat] Year of monitoring 0 200 400 600 800 1000 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 Concentration[ng.g-1offat] Year of monitoring Age specific comparisonfor the oldest and youngest mothers Age up to 19 y. Age 35 y. Age up to 19 y. Age 35 y. Age up to 19 y. Age 35 y. Age up to 19 y. Age 35 y. HCBPCB 153 PCB 153 Concentration[ng.g-1offat] Year of monitoring 0 100 200 300 400 500 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 0 100 200 300 400 500 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 75 th percentile 25 th percentile median 75 th percentile 25 th percentile median y = 254.7 - 7.7*x HCB Concentration[ng.g-1offat] Year of monitoring 0 200 400 600 800 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 0 200 400 600 800 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 75 th percentile 25 th percentile median 75 th percentile 25 th percentile median y = 328.7 – 23.2*x Long-term monitoring of human milk in the Czech RepublicDlouhodobý monitoring mateřského mléka v ČR individuální vzorky + porovnání expozice/věk matky 0 200 400 600 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 Concentration[ng.g-1offat] Year of monitoring 0 200 400 600 800 1000 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 Concentration[ng.g-1offat] Year of monitoring Age specific comparisonfor the oldest and youngest mothers Age up to 19 y. Age 35 y. Age up to 19 y. Age 35 y. Age up to 19 y. Age 35 y. Age up to 19 y. Age 35 y. HCBPCB 153 PCB 153 Concentration[ng.g-1offat] Year of monitoring 0 100 200 300 400 500 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 0 100 200 300 400 500 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 75 th percentile 25 th percentile median 75 th percentile 25 th percentile median y = 254.7 - 7.7*x HCB Concentration[ng.g-1offat] Year of monitoring 0 200 400 600 800 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 0 200 400 600 800 1994 1996 1998 2000 2002 2005 2007 2009 75 th percentile 25 th percentile median 75 th percentile 25 th percentile median y = 328.7 – 23.2*x Long-term monitoring of human milk in the Czech Republic RISK = 1 - exp (-CDI * SF) MOTHER DIET (CDI) Chronic Daily Intake in/exhalation outflux MILK Backward calculation of CDI Biomonitoring Human Health RISK Assessment Model for accumulation of POPs (Trapp et al. 2008) Dlouhodobý monitoring - interpretace dat/výsledků 28 Long-term monitoring of human milk in the Czech Republic • since 1994 • 9 regions DDTPCB 153 Gama-HCH HCB Breast Milk POPs PCB28 PCB52 PCB101 PCB118 PCB138 PCB153 PCB180 HCB alfaHCH betaHCH gamaHCH DDT DDE DDD Dlouhodobý monitoring - interpretace dat/výsledků Výstupy z měření koncentrací látek v prostředí - vzduch • Age of mothers • Weight, height (BMI) • Occupation exposure risk • Smoking • Medication • Diet and fish consumption • Period of lactation time Long-term monitoring of human milk in the Czech RepublicDlouhodobý monitoring - interpretace dat/výsledků Mezinárodní úmluvy - globální monitorovací plány a programy - cíl: ochrana životního prostředí a zdraví - účel: chceme vědět, zda přijatá globální opatření/omezení/zákazy fungují a prostředí a zdraví lépe chráníme (je tam méně zakázaných látek) - chceme znát stav a změny v čase EU - Evropská iniciativa k lidskému biomonitoringu (HBM4EU) - chceme harmonizace postupů a srovnatelnost dat a doplnit chybějící data - pro jednotnou interpretaci na úrovni EU, použití při hodnocení rizik národní úroveň - mnoho zapojených institucí a orgánů - národní legislativa, odpovědné instituce, inspekce Umíme/víme jak interpretovat data z různých zdrojů, či jak je alespoň současně zobrazit? Jsou vůbec veřejně dostupná? Jak? jsme ve 21.století - “text mining”, image mining, big data, AI - ale také tlaky na open science, FAIR data a v souladu s “právo na informace produkované za peníze daňových poplatníků” necílená analýza (NTS), směsi, jak vůbec data zpracovávat, máme dost výkonné počítače - jeden výsledek NTS se počítá dny/týdny? ROLE VĚDY JE NEZASTUPITELNÁ : POMÁHÁME SDÍLET, POROZUMĚT A ZNÁT. Současné výzvy Informační a databázové systémy pro podporu monitorovacích aktivit Životní cyklus DATABÁZOVÉHO SYSTÉMU: ̶Sběr dat z různých zdrojů ̶Harmonizace datových sad ̶Sdílení výsledků ̶Srozumitelná prezentace Informační a databázové systémy pro podporu monitorovacích aktivit ̶5 globálních regionů (ROG) ̶35 monitorovacích sítí ̶4 matrice ̶120 parametrů ̶110 zemí ̶633 lokalit + mořské plavby Sběr – zdroje dat v rámci GMP Sběr dat – kampaně GMP GMP 1 GMP 2 GMP 3 Cíl: identifikace trendů koncentrací chem. látek • Matrice: Vzduch – aktivní monitoring • Chemická látka: suma 6PCB • Lokalita: Košetice EMEP Zdroj: GMP2 CEE Monitoring Report http://www.pops.int/Implementation/GlobalMonitoringPlan/MonitoringReports/tabid/525/Default.aspx Mapa trendů – srovnání lokalit • Matrice: Vzduch • Chemická látka: HCB Legenda: • Zelená – klesající trend • Červená – rostoucí trend • Modrá – statisticky nevýznamný trend • Šedá – Trend nelze detekovat • Matrice: Vzduch • Chemická látka: gHCB • Časový rozsah: 1996-2014 Legenda: • Zelená – klesající trend • Červená – rostoucí trend • Modrá – statisticky nevýznamný trend • Šedá – Trend nelze detekovat GMP DWH: Data Management Console • Webová aplikace • Autentizace oprávněných uživatelů • Pro: Poskytovatele dat, data manažery, členy regionálních skupin, sekretariát • Dávkové importy dat • Automatické validace • Správa metadat • Databáze propojená s vizualizacemi ̶Sjednocení postupů při měření a chemické analýze ̶Metadatový popis získání dat ̶Definice minimální datové věty (povinné metadatové prvky) ̶Ontologie – mapování číselníků a deskriptorů Harmonizace dat I. ̶Identifikace překryvů v datových sadách z různých zdrojů ̶Korekce již reportovaných dat ̶Sjednocení metodických postupů ̶Agregace dat ̶Algoritmy pro identifikaci a kvantifikaci trendů Harmonizace dat II. GMP Data Warehouse ̶Geografické rozložení vzorkovacích míst ̶Dostupnost dat ̶ V čase – od kdy do kdy a v jakých intervalech ̶ Pro jednotlivé chemické látky ̶ Pro jednotlivé lokality ̶Sumární statistika ̶Identifikace a kvalifikace trendů Prezentace dat Ukázka - prohlížeč dat: www.pops-gmp.org ̶Oficiální nástroj Stockholmské úmluvy ̶Specifické zaměření (matrice, chemické látky, typ lokalit) ̶Pouze agregovaná data – nižší „rozlišení“ ̶Striktní proces sběru a validace ̶Definovaný životní cyklus 6-ti letých kampaní sběru dat VÝSLEDEK = GMP Data Warehouse www.pops-gmp.org ̶Repositář vědeckých dat ̶Širší záběr – široké spektrum sledovaných matric ̶Primární data – vhodné pro další analytické zpracování ̶Databáze, on-line vizualizace Výsledek: GENASIS www.genasis.cz MONET: Světový monitoring www.genasis.muni.czVstupy do databázového systému Máte otázky k dnešnímu tématu? Děkuji za pozornost!