Analysis of the influence of site-specific parameters in the calculation of characterization factors associated with chemical substances using the USEtox model

Abstract

A investigação ambiental relacionada com ações militares tem-se centrado na monitorização de contaminantes provenientes do treino militar e na eliminação de munições. É importante dar mais um passo e utilizar esta informação para avaliar os impactes ambientais e toxicológicos dessa contaminação, numa perspetiva de ciclo de vida para evitar problemas inesperados. A metodologia de avaliação do ciclo de vida (ACV) pode ser utilizada para avaliar quantitativamente os impactes ambientais associados às munições. Um tema que é necessário ter em consideração ao abordar a metodologia de ACV aplicada à utilização de munições, são as características específicas do local de emissão. Estas podem influenciar, em grande escala, os problemas ambientais, principalmente os impactes toxicológicos, associados à utilização de munições e, por conseguinte, é um tema que requer atenção cuidada. O objetivo desta tese é demonstrar a importância da avaliação dos impactes ambientais de munições, tendo em conta as características ambientais específicas do local de emissão. Para o efeito, é realizada uma avaliação e comparação dos impactes nos ecossistemas e na saúde humana, associados à utilização de munições em diferentes regiões do mundo, de forma a identificar a causa da variação potencial desses impactes. O modelo USEtox é utilizado para avaliar os impactes toxicológicos para as várias regiões: Europa; Norte da Europa e Norte do Canadá; Ásia Central; Sudeste Asiático; Oceânia; África; EUA e Canadá do Sul; e América Latina em que são analisados os fatores de destino, fator de ingestão, fatores de efeito e impactes toxicológicos. A partir dos principais resultados desta tese, concluiu-se que, de facto, as características específicas do local influenciam os resultados apresentados para as substâncias escolhidas numa escala visível. Características ambientais como a taxa de precipitação, influenciam a persistência de substâncias no solo, reduzindo este valor. Por outro lado, aumenta a sua persistência em compartimentos aquáticos, como água doce e água do mar; o aumento do valor da área do solo revelou aumentar a persistência de substâncias nos compartimentos terrestres; a população humana tem uma influência enorme na exposição a todas as substâncias; os parâmetros associados às taxas de ingestão baseadas na produção, tais como o consumo de peixe e produtos agrícolas provenientes de produção acima ou abaixo do solo, influenciam a quantidade consumida de uma determinada substância e são, por conseguinte, parâmetros que conduzirão a diferentes resultados do fator de ingestão, dependendo do local de emissão. As conclusões retiradas podem ajudar na concessão de decisões adaptadas e apoiadas, a fim de compreender como as características ambientais influenciam a magnitude dos impactes causados pela utilização das munições.

Environmental research related with military actions has been focused on the monitoring of contaminants from live-fire training and munitions disposal. It is important to take a further step and use this information to assess the environmental and toxicological impacts of this contamination, in a life-cycle perspective to avoid unexpected problems. The Life-Cycle Assessment (LCA) methodology can be employed to quantitatively assess the environmental impacts associated with munitions. One issue that is necessary to consider when addressing the LCA methodology applied to the use of ammunition, is the site-specific parameters of the emission site. These can influence on a large scale the environmental burdens, mainly toxicological impacts, associated with the use of ammunition and, therefore, it is a topic needs to be addressed. The aim of this thesis is to demonstrate the importance of assessing environmental impacts of ammunitions, taking into account the site-specific environmental parameters of the emission site. For that purpose, an evaluation and comparison of the impact on ecosystems and human health associated with the use of ammunition in different regions of the world is performed, in order to identify the cause of the potential variation of those impacts. The USEtox model is used to assess the toxicological impacts for the various regions: Europe; Northern Europe and Northern Canada; Central Asia; Southeast Asia; Oceania; Africa; USA and Southern Canada; and Latin America in which are analyzed the fate factors, intake factor, effect factors and toxicological impacts.From the main results of this thesis, it was concluded that, in fact, site-specific parameters influence on a visible scale the results presented for the selected substances. Environmental parameters such as rain rate, influence the persistence of substances in soil, reducing this value. On the other hand, increases their persistence in aquatic compartments such as fresh water and sea water and contributes to the migration of substances to these compartments; the increase in the value of the land area revealed to increase the persistence of substances in soil compartments; the human population has a huge influence on exposure to all substances; the parameters associated with production based-intake rates such as the consumption of fish and agricultural products from above or below-ground production influence the amount consumed of a given substance and are, therefore, parameters that will lead to different results of intake factor, depending on the place of emission.The conclusions drawn can aid in providing tailored and supported decisions in order to understand how site-specific parameters influence the magnitude of the impacts caused by the use of ammunitions in different regions.