Kemikaalien ympäristökohtalon mallintaminen

Abstract

Ympäristö ja ihmiset altistuvat suurelle määrälle erilaisia antropogeenisia haitta-aineita. Vaikka useiden ongelmallisten kemikaalien vaikutuksia on jo onnistuttu rajaamaan, uusia riskitekijöitä ilmenee tekniikan ja seurantamenetelmien kehittyessä. Suorien mittausten lisäksi ympäristön haitta-ainepitoisuuksia voidaan selvittää laskennallisesti mallintamalla. Mallinnus on lähtökohtaisesti nopea menetelmä ja mahdollistaa parhaimmillaan suurtenkin aineistojen läpikäynnin hyvin vähäisellä vaivalla. Toisaalta tulevaisuutta ja vielä toteutumattomia tilanteita voidaan arvioida ainoastaan laskennallisesti. Mackayn fugasiteettiperiaatteeseen pohjautuvat jakaumamallit ovat yleisesti käytetty ympäristökohtalomallityyppi. FATEMOD on eräs tällainen malli, joka on kehitetty varsinkin Suomen olosuhteisiin.

Erikoistyössä FATEMOD-mallista toteutettiin uusi, aiempia jakaumamalleja tarkempien ympäristöjen kuvaamisen mahdollistava versio, joka soveltuu myös yhdisteiden muuntumisketjujen tarkastelemiseen. Tiettävästi toteutettu malli on ensimmäinen nämä ominaisuudet sisältävä fugasiteettiperiaatteen mukainen jakaumamalli. Mallista pyrittiin kehittämään helposti mahdollisimman moneen tilanteeseen laajennettava ja sovellettava. Mallin ominaisuuksia ja käyttömahdollisuuksia on esitelty erilaisissa ideaalisissa tilanteissa sekä sovellettu Pohjois-Päijänteen alueella tehtyjen lääkeaine- ja organotinamittausten tuloksiin.

Uudet ominaisuudet vaikuttavat mallinnusten perusteella olevan tärkeitä esimerkiksi lääkeaineita tutkittaessa. Perinteisten jakaumamallien mukaiset tulokset eroavat selvästi ympäristöstä mitatuista pitoisuuksista, mutta yhdisteiden muuntumisen huomioiminen sekä tarkempien ympäristöjen käyttäminen voi parantaa mallinnustulosten ja mittausten vastaavuutta merkittävästi. Malli soveltuu myös perusrungoksi erilaisille jatkokehityssuunnille. Eräitä mahdollisia kehitettäviä ominaisuuksia ovat Mackayn neljännen tason mukainen ajallisuus, tutkittavien yhdisteiden fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien laskennallisen arvioinnin liittäminen kiinteästi malliin sekä tulosten automaattiset herkkyys- ja virhelähdeanalyysit.