Polusi Kimia dan Entitas Baru Lainnya

 

 

1. Mendefinisikan dan Mengukur Ruang Eksploitasi yang Aman

Rockstrom dkk. [1] mencantumkan 'polusi kimia' sebagai salah satu batas yang dampak lanjutannya dapat mengikis ketahanan ekosistem, berdasarkan konsep bahwa Bumi memiliki kapasitas asimilatif yang terbatas. Mereka menafsirkan polusi kimia untuk memasukkan bahan kimia yang persisten serta dapat terurai secara hayati dan berpendapat bahwa perlu untuk mengambil pendekatan kehati-hatian tetapi tidak menunjukkan bagaimana menentukan batas. Steffen dkk. [2] memperluas definisi Planetary Boundaries (PB) atau batasan planet bumi untuk mencakup semua 'entitas baru' yang dilepaskan ke lingkungan termasuk juga bentuk kehidupan yang dimodifikasi seperti Genetically Modified Organisms (GMOs). Di sini kita fokus pada polusi kimia, karena lebih baik didefinisikan dalam kebijakan dan regulasi manajemen [3].

 

Emisi kimia antropogenik mempengaruhi beberapa batas planet, dari proses fisikokimia yang berkaitan dengan perubahan iklim, penipisan ozon dan pengasaman laut hingga efek ekotoksikologi terhadap keanekaragaman hayati [1]. Mungkin juga ada efek potensial lainnya yang belum diketahui pada proses sistem Bumi [4]. Mengingat penggunaan bahan kimia yang tersebar luas dan tersebar di masyarakat, dampak toksikologi campuran bahan kimia pada ekosistem telah mendapat perhatian dalam konsep PB sejak tahun 2012 [5]. Sementara dampak ekotoksikologi bahan kimia adalah salah satu komponen dari batasan integritas biosfer, variabilitas masalah yang besar, terjadinya efek ekotoksik dan keunggulan bahan kimia dalam perdagangan dan peraturan menunjukkan bahwa batas yang berbeda untuk polusi kimia harus dipertahankan untuk secara efektif melindungi pelanggaran batas keanekaragaman hayati, dan juga dapat memberikan wawasan berharga untuk PB lainnya.

 

'Mendefinisikan dan mengukur ruang' memiliki sejarah panjang untuk batas ini [6] dan kompleksitas ruang lingkup kimia telah menyebabkan berbagai kebijakan protektif dan kuratif, seperti yang baru-baru ini diulas oleh Geiser [3]. Sejak bukti efek samping bahan kimia pada satwa liar pertama kali menjadi jelas kepada publik antara tahun 1940-an dan 1960-an, pembuat kebijakan mengeksplorasi perangkat peraturan untuk pengelolaan bahan kimia berdasarkan risiko daripada paradigma berbasis efek (kemudian diringkas dalam misalnya, US NRC [7]). Akibatnya, batasan didefinisikan sedemikian rupa sehingga konsentrasi lingkungan tidak membahayakan integritas struktural atau fungsional ekosistem, ditentukan dari studi toksisitas laboratorium untuk senyawa individu dengan rangkaian spesies uji. Pendekatan manajemen kimia berbasis risiko telah diterapkan di berbagai yurisdiksi (misalnya, negara tunggal, UE, OECD) sejak 1980-an [8-10] dengan tanggung jawab yang meningkat ditempatkan pada industri [11]. Kebijakan protektif jenis ini menetapkan batas aman yang melindungi ekosistem dari efek buruk bahan kimia tunggal. Jenis kimia tertentu mendapat perhatian ekstra, terkait dengan perilaku lingkungan dan sifat ekotoksikologinya. Kegigihan lingkungan adalah salah satu sifat yang dianggap memiliki relevansi tinggi karena potensi efek warisan, dan peraturan global telah diterapkan sebagai kerangka tata kelola pencegahan untuk senyawa persisten (Konvensi Stockholm tentang Polutan Organik Persisten).

 

Untuk mengatasi polusi kimia dalam konsep PB, diperlukan pengukuran tekanan kimia yang komprehensif, serupa dengan metrik setara CO₂ (CO_2e) untuk mengumpulkan gas rumah kaca untuk PB perubahan iklim. Metrik yang diusulkan untuk dampak campuran adalah 'tekanan toksik campuran', yang menyatakan fraksi spesies yang terpengaruh oleh campuran [12]. Spesies dan ekosistem terkena campuran bahan kimia yang dapat bertindak aditif, sinergis atau antagonis pada spesies dan ekosistem [13]. Orang dkk. [4], MacLeod dkk. [14] dan Diamond dkk. [15] menyoroti beberapa tantangan ilmiah utama dalam menetapkan batas planet untuk polusi kimia, termasuk sejumlah besar bahan kimia komersial, keragaman siklus hidup terkait, dan hubungan kompleks antara emisi, paparan, dan efek buruk lintas spesies, ekosistem, dan mungkin proses skala planet. Alat skrining kimia komparatif berbasis siklus hidup sederhana, seperti GreenScreen [16] tidak membahas beban lingkungan yang sebenarnya atau batas ekotoksisitas. Indikator stres ekotoksikologi agregat telah diusulkan untuk melengkapi pendekatan berbasis risiko kimia tunggal untuk mengelola bahan kimia di lingkungan [17,18]. Kami mengakui bahwa pendekatan tersebut tidak konsisten dengan rekomendasi kami untuk menilai integritas biosfer. Namun, jika kita ingin organisasi mengelola polusi kimia, ini mungkin pendekatan yang paling efektif; itu kompatibel dengan sistem peraturan yang berlaku di beberapa daerah untuk mengelola kualitas air dan untuk menetapkan batas-batas lokal untuk polusi kimia.

 

2. Kepraktisan Penerapan Indikator Polusi Kimia

Dua indikator polusi kimia agregat telah diusulkan baru-baru ini, berdasarkan sekitar data input dasar yang sama (data paparan dan ekotoksisitas), model dan konsep. Yang pertama adalah metodologi jejak kimia [17], yang memperluas metode 'Jejak Air Abu-abu' yang lebih sederhana [19] dan metode Volume Pengenceran Kritis yang digunakan dalam penilaian dampak siklus hidup untuk ekolabel di UE. Metode ini telah dijelaskan sebagai perluasan penilaian risiko konvensional untuk memasukkan efek campuran dalam skenario lingkungan yang representatif. Untuk lingkup geografis dan ruang kimia tertentu yang dipertimbangkan meliputi: pendugaan volume emisi bahan kimia; estimasi konsentrasi lingkungan menggunakan sifat fisiko-kimia dan lingkungan sebagai masukan untuk model nasib multi-media; pengumpulan data ekotoksisitas untuk menentukan Distribusi Sensitivitas Spesies [10]; derivasi (campuran) tekanan toksik (mis., Fraksi spesies yang berpotensi terkena dampak multi-zat, msPAF) untuk mengukur toksisitas campuran bahan kimia yang dihasilkan, mengakui mode aksi yang serupa dan tidak serupa di seluruh bahan kimia [12.20.21]; kuantifikasi batas tekanan ekotoksikologi yang dapat diterima, yang dinyatakan sebagai tingkat tekanan toksik campuran tanpa efek keanekaragaman hayati; dan akhirnya perumusan hasil sebagai jejak keseluruhan. Zijp dkk. [17] mengadopsi nilai ambang ekotoksikologi untuk pemaparan kumpulan spesies, yang diterapkan dalam Arahan Kerangka Air UE dan AS, bahwa tidak lebih dari 5% spesies mengalami efek kronis tingkat rendah, yang dalam praktik regulasi diasumsikan mewakili batas ruang operasi yang aman untuk bahan kimia. Metrik terakhir memberikan ukuran kuantitatif dari ruang lingkungan (misalnya, volume air) yang diperlukan untuk mencairkan emisi dari aktivitas manusia ke konsentrasi sehingga dampaknya lebih kecil dari ambang batas (batas) tekanan ekotoksikologi yang telah ditentukan sebelumnya.

 

Metodologi jejak kimia kedua dikembangkan oleh Bjørn et al. [18] menggunakan versi modifikasi dari model konsensus ilmiah global UNEP-SETAC untuk mengkarakterisasi dampak ekotoksikologi bahan kimia di LCA, USEtox [22.23]. Kedua pendekatan secara konseptual serupa dalam kombinasi elemen dari penilaian paparan dan efek dan definisi batas. USEtox, menggunakan model aditif sederhana untuk ekotoksisitas campuran. Perbedaan utama menyangkut desain model terkait siklus hidup kimia dan pengukuran terkait tekanan toksik akhir, yang dinyatakan di sini dalam PAF•m³ •tahun, yang secara eksplisit berkaitan dengan dampak pada integritas biosfer, yang mencerminkan fraksi spesies yang terpengaruh dalam ekosistem yang disebabkan oleh emisi kimia selama interval waktu menjadi volume air.

 

Pengalaman awal dengan metodologi jejak kimia telah menyoroti tantangan utama yang melekat dalam operasionalisasi batas polusi kimia, termasuk tingkat tinggi diferensiasi spasial dan temporal yang diperlukan untuk secara memadai memperhitungkan dampak ekotoksikologi dalam jejak kimia, terutama untuk bahan kimia beracun berumur pendek [18] . Model dan data yang tersedia saat ini memungkinkan untuk menilai konsentrasi lingkungan dan data ekotoksisitas untuk analisis jejak kaki dari hampir 2000 senyawa yang kaya akan data, dengan ekspansi cepat pada jumlah bahan kimia dalam proses yang sedang berlangsung [24,25]. Biasanya sejumlah terbatas bahan kimia muncul untuk menentukan tingkat dampak terhadap keanekaragaman hayati di suatu wilayah [26]. Bukti praktis, oleh karena itu, menunjukkan bahwa banyak bahan kimia dapat disaring, mengingat potensinya yang terbatas untuk berkontribusi terhadap pelanggaran batas tekanan kimia yang aman [22].

 

3. Penelitian Lebih Lanjut

Pendekatan jejak bahan kimia memerlukan evaluasi dan penyempurnaan lebih lanjut, termasuk: meningkatkan pengetahuan tentang penggunaan komersial dan pelepasan bahan kimia; menilai tingkat keterpaparan menggunakan model multi-media yang diselesaikan secara spasial dan temporal; dan mengurangi ketidakpastian yang terkait dengan perkiraan toksisitas kimia melalui pemahaman yang lebih baik tentang cara kerjanya dan toksisitas campuran dalam ekosistem multi-tekanan yang realistis. Namun, keseimbangan perlu dicapai antara peningkatan kualitas data dan peningkatan permintaan data. Salah satu fungsi utama dari alat saat ini mungkin adalah penyaringan dan penentuan prioritas [22].

 

Batas-batas lokal atau regional perlu ditetapkan untuk lanskap atau daerah aliran sungai, seperti untuk penggunaan air, bersama-sama dengan penelitian lebih lanjut tentang penetapan batas berdasarkan gangguan dan/atau perubahan fungsi dan layanan ekosistem yang sebenarnya (sebagai lawan dari kebijakan sewenang-wenang tujuan) dan tentang bagaimana menggabungkan efek stres dari tingkat lokal atau regional hingga tingkat planet. Kaitan dengan integritas biosfer dan penggunaan air (kelangkaan) sangat penting, mengingat kontribusi bahan kimia untuk mempengaruhi integritas biosfer, dan mempertimbangkan peran volume air dan pengenceran dalam menentukan risiko kimia: kelangkaan air memperburuk paparan dan dengan demikian risiko. Dalam mendefinisikan batas, penelitian juga harus fokus pada kerentanan ekosistem yang terpapar [5.27] menggabungkan konsep Distribusi Kerentanan Ekosistem [28], di mana penting apakah campuran mempengaruhi jaring makanan secara umum, atau secara khusus terutama melalui kelompok fungsional yang sensitif [29].

 

Daftar Pustaka.

1. Rockström, J.; Steffen, W.; Noone, K.; Persson, A.; Chapin, F.S.; Lambin, E.F.; Lenton, T.M.; Scheffer, M.; Folke, C.; Schellnhuber, H.J.; et al. A safe operating space for humanity. Nature 2009, 461, 472–475. [CrossRef] [PubMed]

2. Steffen, W.; Richardson, K.; Rockström, J.; Cornell, S.E.; Fetzer, I.; Bennett, E.M.; Biggs, R.; Carpenter, S.R.; de Vries, W.; de Wit, C.A.; et al. Planetary

3. Geiser, K. Chemicals without Harm. Policies for a Sustainable World; MIT Press: Cambridge, MA, USA, 2015.

4. Persson, L.M.; Breitholtz, M.; Cousins, I.T.; de Wit, C.A.; MacLeod, M.; McLachlan, M.S. Confronting unknown planetary boundary threats from chemical pollution. Environ. Sci. Technol. 2013, 47, 12619–12622. [CrossRef] [PubMed]

5. Zijp, M.C.; Posthuma, L. Towards a Boundary or Footprint for Chemical Pollution; Society of Environmental Toxicology and Chemistry: Berlin, German, 2012.

6. Posthuma, L.; Bjørn, A.; Zijp, M.C.; Birkved, M.; Diamond, M.L.; Hauschild, M.Z.; Huijbregts, M.A.J.; Mulder, C.; van de Meent, D. Chemical footprints—Thin boundaries support environmental quality management. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 13025–13026. [CrossRef] [PubMed]

7. U.S. NRC. Risk Assessment in the Federal Government: Managing the Process; The National Academies Press: Washington, DC, USA, 1983.

8. Stephan, C.E.; Mount, D.I.; Hansen, D.J.; Gentile, J.H.; Chapman, G.A.; Brungs, W.A. Guidelines for Deriving Numerical National Water Quality Criteria for the Protection of Aquatic Organisms and Their Uses; United States Environmental Protection Agency: Duluth MN, USA, 1985.

9. Van Straalen, N.M.; Denneman, C.A.J. Ecotoxicological evaluation of soil quality criteria. Ecotoxicol. Environ. Saf. 1989, 18, 241–251. [CrossRef]

10. Posthuma, L.; Suter, G.W.I.; Traas, T.P. Species Sensitivity Distributions in Ecotoxicology; CRC-Press: Boca Raton, FL, USA, 2002.

11. European Commission (EC). Regulation (EC) No 1907/2006 of the European Parliament and of the Council of 18 December 2006 Concerning the Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (REACH); European Commission: Brussels, Belgium, 2006.

12. De Zwart, D.; Posthuma, L. Complex mixture toxicity for single and multiple species: Proposed methodologies. Environ. Toxicol. Chem. 2005, 24, 2665–2676. [CrossRef] [PubMed]

13. Scientific Committee on Health and Environmental Risks; Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks; Scientific Committee on Consumer Safety. Opinion on the Toxicity and Assessment of Chemical Mixtures; European Commission: Brussels, Belgium, 2012; Available online: http://ec.europa.eu/ health//sites/health/files/scientific_committees/environmental_risks/docs/scher_o_155.pdf (accessed on 14 December 2016).

14. MacLeod, M.; Breitholtz, M.; Cousins, I.T.; deWit, C.A.; Persson, L.M.; Rudén, C.; McLachlan, M.S. Identifying chemicals that are planetary boundary threats. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 11057–11063. [CrossRef] [PubMed]

15. Diamond, M.; de Wit, C.A.; Molander, S.; Scheringer, M.; Backhaus, T.; Arvidsson, R.; Bergman, Å.; Hauschild, M.; Holoubek, I.; Lohmann, R.; et al. Exploring the planetary boundary for chemical pollution. Environ. Int. 2015, 78, 8–15. [CrossRef] [PubMed]

16. GreenScreen Chemicals Website. The GreenScreen Method. Available online: http://www. greenscreenchemicals.org/method (accessed on 14 December 2016).

17. Zijp, M.C.; Posthuma, L.; van de Meent, D. Definition and applications of a versatile chemical pollution footprint methodology. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 10588–10597. [CrossRef] [PubMed]

18. Bjørn, A.; Diamond, M.; Birkved, M.; Hauschild, M.Z. Chemical footprint method for improved communication of freshwater ecotoxicity impacts in the context of ecological limits. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 13253–13262. [CrossRef] [PubMed]

19. Hoekstra, A.Y.; Chapagain, A.K.; Aldaya, M.M.; Mekonnen, M.M. Water Footprint Manual. State of the Art 2009; Water Footprint Network: Enschede, The Netherlands, 2009; Available online: http://waterfootprint. org/media/downloads/WaterFootprintManual2009.pdf (accessed on 14 December 2016).

20. Posthuma, L.; de Zwart, D. Predicted effects of toxicant mixtures are confirmed by changes in fish species assemblages in Ohio, USA, rivers. Environ. Toxicol. Chem. 2006, 25, 1094–1105. [CrossRef] [PubMed]

21. Posthuma, L.; de Zwart, D. Predicted mixture toxic pressure relates to observed fraction of benthic macrofauna species impacted by contaminant mixtures. Environ. Toxicol. Chem. 2012, 31, 2175–2188. [CrossRef] [PubMed]

22. Rosenbaum, R.K.; Bachmann, T.M.; Gold, L.S.; Huijbregts, M.A.J.; Jolliet, O.; Juraske, R.; Koehler, A.; Larsen, H.F.; MacLeod, M.; Margni, M.; et al. USEtox—The UNEP-SETAC toxicity model: Recommended characterisation factors for human toxicity and freshwater ecotoxicity in life cycle impact assessment. Int. J. Life Cycle Assess. 2008, 13, 532–546. [CrossRef]

23. USEtox 2.0 Website. Available online: http://www.usetox.org (accessed on 14 December 2016).

24. Müller, N.; de Zwart, D.; Hauschild, M.; Kijko, G.; Fantke, P. Exploring REACH as a potential data source for characterizing ecotoxicity in life cycle assessment. Environ. Toxicol. Chem. 2016. [CrossRef] [PubMed]

25. Posthuma, L.; de Zwart, D.; Osté, L.; van der Oost, R.; Postma, J. Water System Analysis with the Ecological Key Factor ‘Toxicity’. Part 1: System, Underpinning and Applications; STOWA Report; Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer: Amersfoort, The Netherlands, 2016.

26. Backhaus, T.; Karlsson, M. Screening level mixture risk assessment of pharmaceuticals in STP effluents. Water Res. 2014, 49, 157–165. [CrossRef] [PubMed]

27. Sala, S.; Goralczyk, M. Chemical footprint: A methodological framework for bridging life cycle assessment and planetary boundaries for chemical pollution. Integr. Environ. Assess. Manag. 2013, 9, 623–632. [CrossRef] [PubMed]

28. Posthuma, L.; Bjørn, A.; Zijp, M.C.; Birkved, M.; Diamond, M.L.; Hauschild, M.Z.; Huijbregts, M.A.J.; Mulder, C.; van de Meent, D. Beyond safe operating space: Finding chemical footprinting feasible. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 6057–6059. [CrossRef] [PubMed]

29. Mulder, C.; Boit, A.; Mori, S.; Vonk, J.A.; Dyer, S.D.; Faggiano, L.; Geisen, S.; González, A.L.; Kaspari, M.; Lavorel, S.; et al. Distributional (in)congruence of biodiversity-ecosystem functioning. Adv. Ecol. Res. 2012, 46, 1–88.

 

Sumber:

Roland Clift, Sarah Sim,Henry King, Jonathan L. Chenoweth, Ian Christie, et al. 2017.  The Challenges of Applying Planetary Boundaries as a Basis for Strategic Decision-Making in Companies with Global Supply Chains. Sustainability 2017, 9, 279; doi:10.3390/su9020279.