• No results found

Manag.

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Manag."

Copied!
25
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

  

 

M

Towa

Manag

L

rds a 

geme

Land P

Frame

nt of C

Positio

 

 

October 2

 

 

 

 

     

ework

Conta

on Pa

2009 

   

k for t

amina

per 

the 

ted 

(2)

Contents Page

1

 

Introduction 

1

 

1.1  Background  1  1.2  Guiding Principles  1  1.3  Legislative Requirements – The Implications Of The National Environmental Management: Waste Act, The National Environmental Management Act, And The National Water Act  2  1.4  Towards Practical Implementation  7 

2

 

Framework Development Proposals 

7

  2.1  Methodology for Deriving Soil Screening Levels  7  2.2  Reporting Norms and Standards for Contaminated Land  8 

3

 

Determination of Preliminary Soil Screening Levels for Assessment of Contaminated Land and Protection of the Water 

Resource – A Test Case 

12

 

3.1  Preliminary Notes on a Proposed Model for Derivation and Use of Soil Screening Values  12  3.2  Technical Basis for Calculation of Screening VALUES  14 

4

 

Application of Site Specific Quantitative Risk Assessment 

19

 

4.1  Approach and Applicability  19  4.2  Example  19 

5

 

Way Forward 

23

 

(3)

1 Introduction 

1.1 BACKGROUND 

The  National  Environmental  Management:  Waste  Act  of  2008,  clearly  identifies  the status and risk of contaminated sites and provides a legislative mechanism for  remediation activities to be instigated and controlled.   A national framework is  required  to  provide  norms  and  standards  for  the  authorisation  and  practical  implementation of remediation activities in compliance with the Waste Act.  Due  to  various  factors,  including  the  high  cost  involved  in  remediation  interventions,  it  is  essential  that  a  holistic  and  generic  risk‐based  approach  be  adopted that is founded on international best practice, to address remediation in  a  uniform  manner,  irrespective  of  the  sector  of  occurrence  to  safeguard  both  human health and the natural environment. 

This  report  and  its  attached  technical  appendices  introduces  proposals  for  a  national  framework  for  the  management  of  contaminated  land  in  South  Africa.   The  report  is  intended  to  stimulate  discussion  with  a  range  of  stakeholders  in  order to formulate a set of norms and standards which can be used to effectively  implement  the  contaminated  land  clauses  in  the  Waste  Act  in  a  fair  and  reasonable  manner  which  is  consistent  throughout  the  country  and  is  based  on  recognised international practice. 

The framework proposals  are  based on  a review of international  practice in the  developed countries of the world and the emergence of remediation policy from  developing  countries,  and  an  assessment  of  alternative  approaches  and  methodologies  that  may  find  application  in  the  development  of  a  South  African  remediation framework.            1.2 GUIDING PRINCIPLES  In terms of the general background to South African environmental legislation the  guiding  principles  for  the  development  of  a  framework  for  the  management  of  contaminated land can be summarised broadly as follows:  

Duty of care to prevent pollution ‐ A successful remediation framework should be  strongly  proactive  to  prevent  pollution  before  actual  harm  has  occurred  and  be  reactive  to  remediate  damage  to  acceptable  levels  of  risk  consistent  with  intended use of the land and associated water resources based on safeguarding  the risks to human health and to the environment.   

Use  of  a  risk‐averse  approach  ‐  It  is  accepted  international  practice  that  both  source control measures and remediation activities related to control of pollution  risk  should  be  based  on  risk‐based  approaches  that  are  simple  and  generic  and  have  a  wide  range  of  applications  for  commonly  occurring  situations  that  may  give rise to a pollution risk.   

Apply  the  Precautionary  Principle  and  assess  uncertainty  in  all  assumptions  ‐  The remediation strategy should be based on a risk‐averse approach and follow  the Precautionary Principle by taking reasonable measures to prevent significant  harm  even  if  this  precedes  the  existence  of  a  proven  causal  link  between  pollution and the receptor.  The burden of proof shall always be on the potential  polluter. 

(4)

Best  Practicable  Environmental  Option  ‐  Remediation  objectives  should  be  the  outcome  of  a  systematic  consultative  and  decision‐making  procedure  that  emphasises the protection of the environment.  The option selected must provide  the  most  benefit  or  least  damage  to  the  environment  as  a  whole  at  acceptable  cost in the long term as well as the short term. This is a holistic approach in that  reduction  of  pollution  in  one  medium  does  not  take  place  at  the  expense  of  another. 

The emphasis is on long term solutions so that there should be no bad legacy for  future generations in terms of unreasonable risk or costs.  

Polluter Pays Principle ‐ The ‘polluter pays principle’ holds that the individual or  organisation  causing  the  pollution  is  liable  for  any  costs  involved  in  its  remediation.   In this situation it is important to identify the responsible parties  and  to  allocate  costs  in  a  fair  and  proportionate  manner.    Remediation  costs  should be limited to those costs needed to avoid unacceptable risk.  Abandoned  (orphan)  sites  requiring  remediation  will  require  financial  intervention  from  central government. 

Facilitating  co‐operative  governance  ‐  Environmental  legislation  in  South  Africa  has  developed  along  sectoral  lines,  it  is  incumbent  on  all  sectors  of  national,  regional  and  local  government  to  implement  regulatory  activities  in  a  co‐ ordinated  manner  by  a  process  of  co‐operative  governance.  The  successful  implementation of environmental legislation will require a committed effort from  all tiers of government and co‐operation from industry towards proper integrated  environmental management. 

Public  Involvement  ‐  Remediation  activities  will  require  involvement  of  key  stakeholders  and  Interested  and  Affected  Parties  as  a  successful  remediation  outcome  must  have  public  acceptability.  All  management  decisions  should  be  fully documented and justified.  In this way the transparency of the process will  be maintained and public confidence will be enhanced. 

Determining  future  land  use  and  associated  water  use  objectives  will  establish  reasonable measures for site closures and remediation. Reaching these objectives  will indicate the end‐point for remediation.  1.3 LEGISLATIVE REQUIREMENTS – THE IMPLICATIONS OF THE NATIONAL  ENVIRONMENTAL MANAGEMENT: WASTE ACT, THE NATIONAL ENVIRONMENTAL  MANAGEMENT ACT, AND THE NATIONAL WATER ACT  The national framework for the management of contaminated land has to comply  with  existing  functional  and  legislative  requirements.  The  Waste  Act  contains  clauses  which  deal  specifically  with  contaminated  land,  and  require  supporting  technical guidance.  It is also important to note that there are clauses within the  National  Environmental  Management  Act  and  the  National  Water  Act  which  concern the prevention of pollution that may apply in certain contaminated land  situations,  which  would  also  benefit  from the development  of  consistent  norms  and standards. 

The  key  legislative  clauses  that  inform  the  practical  components  of  the  framework are outlined below: 

1.3.1 National Environmental Management: Waste Act (2008) 

1.3.2  Chapter 4 Part 8 of the Waste Act deals with Contaminated Land. 

  Section 36 deals with the identification and notification of investigations areas.  36(1)  The Minister or the MEC in respect of an area which affects the relevant 

province  may  after  consultation  with  the  Minister  of  Water  Affairs  and  any other organ of state concerned, by notice in the Gazette, identify as  investigation areas: 

(a)  land  on  which  high‐risk  activities  have  taken  place,  or  are  taking  place  that are likely, to result in land contamination: 

(b)   land  that  the  Minister  or  MEC,  as  the  case  may  be,  on  reasonable  grounds   believes to be contaminated. 

   

(5)

  And furthermore. 

(6)  Despite subsection (1), the Minister or MEC may issue a written notice to a  particular  person  identifying  specific  land  as  an  investigation  area  if  the  Minister or MEC on reasonable grounds believes that the land is or is likely  to be contained.  

Section 37 deals with the consequences of identification and notification of  investigation areas.  The aim is to investigate whether the land has been  contaminated,  and  if  contamination  has  occurred  whether  the  contamination presents a significant risk of harm.  37 (2) (a) A site assessment report must comply with any directions that may have  been published or given by the Minister or MEC in a notice contemplated in  section 36 (1) or (6) and must at least include information on whether the  investigation area is contaminated.  (b)   Where the findings of the site assessment report are that the investigation  area  is  contaminated,  the  site  assessment  report  must  at  least  contain  information on whether‐ 

(i)   the contamination has impacted on the environment; 

(ii)  the  substances  present  in  or  on  the  land  are  toxic,  persistent  or  bioaccumulative or are in large quantities or high concentrations or occur in  combinations;  (iii)   there are exposure pathways available to the substances;  (iv)  the uses of the land and land adjoining increases or is likely to increase the  risk to health or the environment;  (v)  the substances have migrated or are likely to migrate from the land;  (vi)   the  acceptable  exposure  for  human  and  environmental  receptors  in  that 

environment have been exceeded 

(vii)   any applicable standards have been exceeded: and  

(viii)  the  area  should  be  remediate  or  any  other  measures  should  be  taken  to  manage or neutralise the risk. 

 

 

Consideration of site assessment reports 

38.(1)  On  receipt  of  a  site  assessment  report  contemplated  in  section  37,  the  Minister or MEC, …. may decide that – 

(a)   the  investigation  area  is  contaminated,  presents  a  risk  to  health  or  the  environment, and must be remediated urgently. 

(b)   the  investigation  area  is  contaminated,  presents  a  risk  to  health  or  the  environment and must be remediated within a specified period:  

(c)   the investigation area is contaminated and does not present an immediate  risk,  but  that  measures  are  required  to  address  the  monitoring  and  management of that risk, 

or (d) the investigation area is not contaminated.   

Orders to remediate contaminated land 

39  (1)  A  remediation  order  issued  in  terms  of  section  38(2)  or  an  order  issued  under section 38(3) must describe, to the extent that is applicable– 

(a)   the person who is responsible for undertaking the remediation;  (b)   the land to which the order applies; 

(c)   the nature of the contamination; 

(d)   the  measures  that  must  be  taken  to  remediate  the  land  or  the  standards  that  must be complied with when remediating the land;  (e)   the period within which the order must be complied with;   (f)   whether any limitations in respect of the use of the land are imposed  (g)   the measures that must be taken to monitor or manage the risk; and   (f)   any other  prescribed matter.   

(6)

Transfer of remediation sites 

40 (1) No person may transfer contaminated  land without informing the person to whom  the land is to be transferred to that the land  is  contaminated  and,  in  the  case  of  a  remediation  site,  without  notifying  the  Minister  or  MEC,  and  complying  with  any  conditions that are specified by the Minister  or MEC as the case may be.  1.3.3 National Environmental Management Act  The duty of care and remediation of environmental damage is defined in Section  28 of the Act;  1)  Every person who causes, has caused or may cause significant pollution or  degradation  of  the  environment  must  take  reasonable  measures  to  prevent  such  pollution  or  degradation  from  occurring,  continuing  or  recurring,  or,  in  so  far  as  such  harm  to  the  environment  is  authorised  by  law or cannot reasonably be avoided or stopped and rectify such pollution  or degradation of the environment. 

2)   Without  limiting  the  generality  of  the  duty  in  subsection  (1),  the  persons  on  whom  subsection  (1)  imposes  an  obligation  to  take  reasonable  measures, include an owner of land or premises, a person in control of land  or  premises  or  a  person  who  has  a  right  to  use  the  land  or  premises  on  which or in which‐ 

„ Any activity or process is or was performed or undertaken: or 

„ Any other situation exists, 

„ which  causes,  has  caused  or  is  likely  to  cause  significant  pollution  or  degradation of the environment. 

   

3)   The measures required in terms of subsection (1) may include measures to – 

„ investigate, assess and evaluate the impact on the environment; 

„ inform  and educate employees about the  environmental risks of their  work and the manner in which their tasks must be performed in order  to  avoid  causing  significant  pollution  or  degradation  of  the  environment; 

„ cease,  modify  or  control  any  act, activity  or  process  causing pollution  or degradation; 

„ contain  or  prevent  the  movement  of  pollutants  or  the  causant  of  degradation; 

„ eliminate any source of the pollution or degradation; or 

„ remedy the effects of the pollution or degradation.  

It is important to note the above clauses are of a general environmental nature  and  do  not  refer  specifically  to  protection  of  the  water  resource.    Also  it  is  important to define the term ‘significant pollution’, as this is the key to enforcing  actions that are prescribed in subsequent clauses in Section 28 of the Act.   The EIA regulations were revised in Government Notice no R 385, 21 April 2006.   For the first time activities given rise to legacy pollution and the responsibilities  for addressing the status of contaminated land prior to re‐zoning and transfer of  land  were  formally  listed  as  activities  which  may  not  commence  without  environmental authorisation from the competent authority. 

Section  21[23]  The  decommissioning  of  existing  facilities  or  infrastructure,  other  than  facilities  or  infrastructure  that  commenced  under  an  environmental  authorisation issued in terms of EIA Regulations, 2006 made under Section 24(5)  of the Act and published in Government Notice No R385 of 2006  

….(c)  industrial  activities  where  the  facility  or  the  land  on  which  it  is  located  is  contaminated or has the potential to be contaminated by any material which may  place a restriction on the potential re‐use of the site for a different purpose. 

(7)

....in  respect  of  which  the  investigation,  assessment  and  communication  of  the  potential  impact  of  the  activities  must  follow  the  procedure  as  described  in  Regulations  22  to  26  of  the  EIA  Regulations  of  2006  promulgated  in  terms  of  Section 24(5) of the Act. 

1.3.4 The National Water Act 

The National Water Act, Act 36 of 1998 recognises that the aim of water resource  management  is  to  achieve  sustainable  use  of  water  for  the  benefit  of  all  users.   Protection  of  the  quality  of  the  water  resources  is  necessary  to  ensure  sustainability of the resource.  It recognises the need for integrated management  of the resource, and where appropriate delegate the management functions to a  regional or catchment level so as to enable everyone to participate.  Revisions to the Act are being proposed at present.  Section 1 of the Act defines the term ‘pollution’:  (xv) ‘pollution’ means the direct or indirect alteration of the physical, chemical or  biological properties of a water resource so as to make it‐ 

„ less  fit  for  any  beneficial  purpose  for  which  it  may  reasonably  be  expected to be used; or  „ harmful or potentially harmful‐  (aa)   to the welfare, health or safety of human beings;  (bb)   to any aquatic or non‐aqueous organisms;  (cc)   to the resource quality;  (dd)   to property 

Section  19  –  Pollution  Prevention,  deals  with  the  situation  where  pollution  of  a  water resource occurs or might occur as a result of activities on land. This Section  is very similar in language and intent to the clauses of NEMA discussed above.   

Section 19 of the NWA is being amended to read as follows:  

19(1)  An  owner  of  land,  a  person  in  control  of  land  or  any  person  who  was  responsible  for  the  land  or  a  person  who  occupies  or  uses  the  land  on  which –   

(a) any activity or process is or was performed or undertaken; or   

(b) any other situation exists  

which  causes,  has  caused  or  is  likely  to  cause  pollution  of  a  water  resource,  must  take  all  reasonable  measures  to  prevent  any  such  pollution from occurring, continuing or recurring.  (2)   The measures referred to in subsection 1 may include measures to  (a)   Cease, modify or control any act or process causing the pollution  (b)   Comply with any prescribed waste standard or management practice  (c)   Contain or prevent the movement of pollutants  (d)   Eliminate any source of the pollution  (e)   Remedy the effects of the pollution 

(f)   Remedy  the  effects  of  any  disturbance  to  the  bed  and  banks  of  a  watercourse 

The  powers  of  enforcement  are  delegated  to  the  ‘Catchment  Management  Agency’  in  the  Act,  although  at  present  it  is  rare  to  see  enforcement  at  this  governance level when dealing with the remediation of significant pollution.   

(8)

Section 20 deals with Emergency Incidents. These are accidental incidents, such  as the spilling of hazardous substances that finds or may find its way into a water  resource.    The  responsibility  for  remedying  the  situation  rests  with  the  person  responsible for the incident or substance involved.  If there is failure to act, the  relevant  catchment  management  agency  may  take  the  necessary  steps  and  recover  the  costs  from  every  responsible  person.    The  same  polluter  pays  principle is also applied in Section 19, clauses 19 (4) to 19 (8). 

1.3.5 Guiding Principles 

In terms of South African environmental legislation the guiding principles for the  development of a framework for the management of contaminated land can be  summarised broadly as follows:  

Duty of care to prevent pollution ‐ A successful remediation framework  should 

be  strongly  proactive to  prevent  pollution  before actual  harm  has  occurred  and  be  reactive  to  remediate  damage  to  acceptable  levels  of  risk  consistent  with  intended use of the land and associated water resources based on safeguarding  the risks to human health and to the environment.   

Use of a generic, risk‐averse approach ‐ It is accepted international practice that 

both  source  control  measures  and  remediation  activities  related  to  control  of  pollution  risk  should  be  based  on  risk‐based  approaches  that  are  simple  and  generic and have a wide range of applications for commonly occurring situations  that may give rise to a pollution risk.   

Apply  the  Precautionary  Principle  and  assess  uncertainty  in  all  assumptions  ‐ 

The remediation strategy should be based on a risk‐averse approach and follow  the Precautionary Principle by taking reasonable measures to prevent significant  harm  even  if  this  precedes  the  existence  of  a  proven  causal  link  between  pollution and the receptor.  The burden of proof shall always be on the potential  polluter. 

Best  Practicable  Environmental  Option  ‐  Remediation  objectives  should  be  the 

outcome  of  a  systematic  consultative  and  decision‐making  procedure  that  emphasises the protection of the environment.  The option selected must provide 

the  most  benefit  or  least  damage  to  the  environment  as  a  whole  at  acceptable  cost in the long term as well as the short term. This is a holistic approach in that  reduction  of  pollution  in  one  medium  does  not  take  place  at  the  expense  of  another. 

The emphasis is on long term solutions so that there should be no bad legacy for  future generations in terms of unreasonable risk or costs.  

Polluter Pays Principle ‐ The ‘polluter pays principle’ holds that the individual or 

organisation  causing  the  pollution  is  liable  for  any  costs  involved  in  its  remediation.   In this situation it is important to identify the responsible parties  and  to  allocate  costs  in  a  fair  and  proportionate  manner.    Remediation  costs  should be limited to those costs needed to avoid unacceptable risk.  Abandoned  (orphan)  sites  requiring  remediation  will  require  financial  intervention  from  central government. 

Facilitating  co‐operative  governance  ‐  Environmental  legislation  in  South  Africa 

has  developed  along  sectoral  lines,  it  is  incumbent  on  all  sectors  of  national,  regional  and  local  government  to  implement  regulatory  activities  in  a  co‐ ordinated  manner  by  a  process  of  co‐operative  governance.  The  successful  implementation of environmental legislation will require a committed effort from  all tiers of government and co‐operation from industry towards proper integrated  environmental management. 

Public  Involvement  ‐  Remediation  activities  will  require  involvement  of  key 

stakeholders  and  Interested  and  Affected  Parties  as  a  successful  remediation  outcome  must  have  public  acceptability.  All  management  decisions  should  be  fully documented and justified.  In this way the transparency of the process will  be maintained and public confidence will be enhanced. 

Determining  future  land  use  and  associated  water  use  objectives  will  establish  reasonable measures for site closures and remediation. Reaching these objectives  will indicate the end‐point for remediation. 

   

(9)

1.4   TOWARDS PRACTICAL IMPLEMENTATION  

In  terms  of  evaluating  the  provisions  of  the  Waste  Act  and  other  applicable  environmental legislation in South Africa the essential elements required to allow  for practical implementation are of a functional and technical nature and should  include the following: 

„ a  decision‐supporting tool to  define  contaminated land  status that is land‐ use  based  and  considers  acceptable  risk  levels  based  on  conservative  ‘no‐ harm’ criteria for a full range of environmental exposure criteria and natural  background levels. 

„ a  phased  approach  to  investigation  and  reporting  that  defines  norms  of  technical  practice  with  minimum  requirements  to  ensure  the  quality  and  consistency of professional reports. 

„ a  site  specific  level  of reporting that includes  elements of  quantitative risk  assessment, statistically based quality objectives and is properly integrated  with site investigation and remediation planning. 

„ the  incorporation  of  socio‐economic  factors  into  decision‐making  and  procedures for communication of risk and benefits to relevant stakeholders.                     

2 Framework Development 

Proposals 

Priorities for the management of contaminated land are identified as follows: 

„ development  of  nationally  consistent  methods  and  numerical  values  that  protect  human  health  and  the  environment  which  can  be  implemented  as  standards and guidance as part of a universal national framework to enable  remediation of contaminated land. 

„ development  of  a  consistent  policy  on  future  land  use  for  contaminated  sites based on remediation objectives conforming to the above mentioned  standards. 

„ development  of  a  contaminated  land  register  to  enable  transparent  recording of remediation activities and current land status. 

2.1 METHODOLOGY FOR DERIVING SOIL SCREENING LEVELS 

It  has  been  identified  that  practical  implementation  of  the  contaminated  land  clauses of Part 8 of Waste Act cannot proceed without developing a standard with  supporting guidance for the derivation of soil screening levels, which can applied  at  a  preliminary  level  to  characterise  the  environmental  risks  posed  by  contaminated sites. 

Numerical criteria for priority contaminants of concern need to be determined so  that they can be used to define appropriate management actions.  The numerical  values  will  serve  as  points  of  compliance  for  authorisation  of  remediation  activities and can be applied as:  

„ conservative clean‐up targets 

„ inform management actions to reduce the potential for adverse effects 

(10)

Consequences  of  not  doing  this  –  continuing  uncertainty  about  the  most  appropriate criteria and method to apply in the assessment of contaminated land,  and as a result conflict on the definition of a contaminated site and requirement  for statutory remediation orders. 

It  is  acknowledged  that  although  the  use  of  soil  screening  values  is  common  in  international  practice  the  derivation  of  such  values  is  a  complex  process  and  depends  on  the  acceptability  of  certain  scientific  assumptions  used  in  the  development of standard equations used to model risk.   

The  development  of  soil  screening  values  to  protect  human  health  via  direct  exposures  routes  and  indirect  exposure  routes  is  the  key  starting  point.    The  incorporation  of  ecotoxicological  criteria  for  water  resource  protection  can  be  achieved.  It  may  however  be  difficult  to  assess  the  ecological  impact  of  contaminated  soils  at  a  simple  generic  level  and  this  is  perhaps  an  issue  that  is  best resolved by site specific risk assessment. 

The Waste Act and NEMA require land to be investigated if hazardous substances  are  likely  to  have  been  used  in  or  on  the  land.  Change  of  land‐use  for  future  development  and  property  transfer  are  triggering  clauses  for  environmental  authorisations.  Investigations  are  thus  required  to  assess  the  presence  and  quantify the risk posed by any hazardous substances on or in the land. 

Risk  assessment  criteria  are  thus  dependant  on  the  activity  patterns  of  human  receptors associated with particular land use categories.  Suggested possible land use categories for use in development of guidelines are:  „ Residential and Urban Parkland  „ Informal residential settlement  „ Commercial  „ Industrial       Residential and Urban Parkland: sites where the primary land use is residential in  formal housing with associated public open spaces for recreational use.   

Informal  residential  settlements:  sites  without  formal  housing,  where  open  ground  has  been  settled  without  the  construction  of  roads  and  paved  areas  of  hard standing and where houses may not have concrete floor slabs. 

Commercial: sites where the primary activity is related to commercial operations  and  occupancy  is  not  for  residential  purposes.    Offices  and  shopping  malls  are  examples of Commercial land use. 

Industrial: sites where the primary activity involves the production, manufacture,  construction, or assembly of goods. 

It  is  important  consider  adjoining  land  use  in  terms  of  defining  the  appropriate  soil  quality  guideline  as  the  migration  of  contaminants  may  contaminate  surrounding  areas  with  more  susceptible  land  uses.    For  example  the  off‐site  migration  of  dust  from  a  remediated  industrial  site  should  not  pose  any  unacceptable risk to nearby residential site. 

A  preliminary  model  for  the  derivation  of  soil  screening  levels  is  discussed  in  Section 3. 

2.2 REPORTING NORMS AND STANDARDS FOR CONTAMINATED LAND 

To  provide  a  clear  and  consistent  application  of  the  Waste  Act  a  reporting  structure  for  contaminated  land  has  to  be  developed.    The  commonly  encountered  international  practice  consists  of    three  distinct  reporting  phases  and progresses from Phase 1 desktop and site walkover assessments with limited  investigation and testing to a Phase 2 detailed invasive investigation and testing  to  a  comprehensive  Phase  3  report  with  a  risk  assessment  and  proposed  remediation plan.   

The  reporting  system  requires  norms  and  standards  of  practice  to  be  strictly  applied but also must retain flexibility to allow for decisions on the contaminated  status  of  sites  to  be  made  in  a  cost  effective  manner  and  in  a  reasonable 

(11)

timeframe.      Urgent  priority  works  may  require  that  the  phased  approach  to  reporting has to move forward in a concurrent single report.  2.2.1 Requirements for preliminary site evaluation – Phase 1 Contaminated Site  Assessments  A preliminary site evaluation would consider the following elements:  „ Site description – location and size  „ Nature and extent of contamination, contaminants of concern or historical  activities  that  may  be  sources  of  contamination.    List  all  past  and  present  activities at the site that involved the storage, production, use, treatment or  disposal of hazardous materials that could contaminate the site. 

„ Describe  the  current  condition  of  the  site  and  the  contents  and  results  of  any previous assessment reports.   „ Local topography and geology, drainage, surface cover, vegetation  „ Status of groundwater, approximate depth to water table  „ Proximity to surface water  „ Proximity to drinking water supplies  „ Annual rainfall and flood potential  „ Land and water use for the site and nearby areas  The reporting format can be developed in the form of a uniform checklist that can  be used for all applications to the Department of Environmental Affairs.  All data may not be available, or data may vary in terms of uncertainty, it is thus  important  to  recognise  gaps  in  the  knowledge  base  and  to  decide  whether  additional  data  must  be obtained on the  site characterisation.   This  may trigger  the commencement of Phase 2 Investigations. 

The  Phase  1  report  must  make  clear  recommendations  on  the  status  of  the  contamination  risk  posed  by  the  site.  If  a  complete  site  history  clearly 

demonstrates that the site activities do not pose a contamination threat then no  further  investigation  is  warranted  and  the  site  should  be  recommended  as  suitable for re‐use.  In most cases it is likely that some level of investigation will  be  required  to  provide  the  level  of  certainty  required  to  enable  property  re‐ development or transfer in compliance with the Waste Act.   A limited investigation of certain sub‐surface activities, for example underground  storage tanks, would be necessary to obtain a waiver on the contaminated status  of a site at a Phase 1 level of reporting.  This type of limited investigation of soil  and groundwater is already common practice for certain industries in South Africa  and should be reflected in the norms and standards approach.  2.2.2 Site Characterisation – Phase 2 Contaminated Site Investigations 

Phase  2  investigations  include  the  sampling  and  analysis  of  soil,  sediment,  groundwater  and  surface  water.      It  is  stressed  that  the  adequacy  of  the  investigation  must  be  related  to  the  site  specific  conditions  and  is  a  natural  progression  from  the  Phase  1  Site  Assessment.    It  is  a  focussed  and  designed  programme not a mandatory protocol, although for particular generic situations it  may be possible to develop applicable protocols to standardise good practice.                   

(12)

The Phase 2 reporting should give information on: 

„ the  type,  extent  and  level  of  contamination  anticipated  on  site  and  the  issues raised in previous reports.  

„ the  nature  of  samples  collected,  the  sampling  procedures  followed,  including field sampling quality assurance and quality control requirements. 

„ the  analyses  undertaken,  methodologies  used  and  laboratory  quality  assurance‐quality  control  procedures,  with  laboratory  certificates  and  appropriate accreditation listed. 

The report must also provide a fair and reasonable assessment of the following  issues: 

„ the  actual  extent  and  concentrations  in  all  appropriate  environmental  media on site based on verified test data.  „ any likely dispersal in air, surface water, groundwater, soil and dust from the  detected contaminants  „ any potential effects of contaminants on human health, the environment, or  building structures and property.  The report must make a clear statement regards the adequacy and completeness  of  all  information  used  in  the  assessment  and  list  any  further  studies  or  investigations that may be required to verify the status of the site and the risks  posed. 

The  findings  of  the  report  must  satisfy  the  requirements  of  Section  37  of  the  Waste  Act  and  determine  and  state  whether  or  not  the  following  triggering  clauses have been breached: 

A  site  assessment  report  must  comply  with  any  directions  that  may  have  been  published or given by the Minister or MEC in a notice contemplated in section 36  (1) or (6) and must at least include information on whether the investigation area  is contaminated. 

(b)  Where  the  findings  of  the  site  assessment  report  are  that  the  investigation  area  is  contaminated,  the  site  assessment  report  must  at  least contain information on whether‐ 

(i)  the contamination has impacted on the environment; 

(ii)  the  substances  present  in  or  on  the  land  are  toxic,  persistent  or  bioaccumulative or are in large quantities or high concentrations or  occur in combinations; 

(iii)   there are exposure pathways available to the substances; 

(iv)   the  uses  of  the  land  and  land  adjoining  increases  or  is  likely  to  increase the risk to health or the environment; 

(v)   the  substances  have  migrated  or  are  likely  to  migrate  from  the  land; 

(vi)   the acceptable exposure for human and environmental receptors in  that environment have been exceeded 

(vii)   any applicable standards have been exceeded: and  

(viii)  the  area  should  be  remediate  or  any  other  measures  should  be  taken to manage or neutralise the risk. 

The  report  must  reach  a  conclusion  as  to  whether  the  site  requires  clean‐up,  management, on‐going monitoring or a combination thereof. 

Owners  of  site  which  are  not  in  compliance  with  Section  37  will  be  required  to  submit comprehensive investigation reports with a remediation action plan. 

2.2.3 Phase 3 Remediation Plans 

The  Phase  3  report  should  include  elements  of  qualitative  or  quantitative  risk  assessment to determine site remediation objectives and propose a remediation  plan for the site. 

(13)

Where preliminary soil screening values are to be applied as clean‐up criteria the  assumptions on which those guidelines are based must be shown to apply to the  site and the surrounding conditions under investigation. 

When  the  site  conditions  are  not  consistent  with  the  assumptions  pertaining  to  the  generic  risk  profiles  used  to  develop  the  soil  screening  values  then  a  site‐ specific quantitative risk assessment should be undertaken. 

Examples include: 

„ Risk to critical ecological habitats 

„ Where  there  is  a  large  degree  of  uncertainty  associated  with  the  fate  and  behaviour of the contaminants 

„ If  the  contaminant  of  concern  poses  a  high  potential  risk  to  a  specific  receptor 

„ Where  there  is  a  significant  gap  in  the  toxicological  data‐base  related  to  contaminant mixtures or metabolites 

„ Where  there  are  multiples  sources  of  contaminants  or  exposure  pathways  not considered in the generic guidelines. 

In a situation where there are no generic guidelines for a specific contaminant a  quantitative  risk  assessment  may  be  appropriate,  alternatively  clean‐up  to  background levels may be an option.  The establishment of a final soil remediation objective for site remediation must  take consideration of technical feasibility, socio‐economic factors and overall risk  management strategies.    All management decisions should be fully documented and justified.  In this way  the transparency of the process will be maintained and public confidence in the  resulting decision will be enhanced.  The site remediation plan should be prepared as follows: 

„ Set  remediation  or  management  objectives  that  ensure  the  site  will  be  suitable  for  its  current  or  future  proposed  land‐use  and  will  pose  no 

unacceptable risk to human health or the environment, either on‐site or off‐ site. 

„ Document in detail all procedures to be adopted to achieve the remediation  objective.    Establish  safeguards  and  contingency  measures  for  safe  implementation of all remediation activities. 

„ Establish  a  record  of  activities  that  ensures  compliance  the  approved  remediation action plan. 

„ Obtain  the  relevant  approvals,  permits  or  licenses  required  by  regulatory  authorities  to  undertake  the  proposed  remediation  activities  in  terms  of  Section 20(b) of the Waste Act.                         

(14)

Figure 1: A phased approach for the assessment and remediation of  contaminated land                                             

3 Determination of Preliminary Soil 

Screening Levels for Assessment of 

Contaminated Land and Protection 

of the Water Resource – A Test 

Case 

3.1 PRELIMINARY NOTES ON A PROPOSED MODEL FOR DERIVATION AND USE OF SOIL  SCREENING VALUES  The soil screening values outlined below represent a test case for the preliminary  evaluation  of  a  proposed  methodology  developed  in  order  to  provide  a  set  of  simple  guidelines  for  a  first  tier  assessment  of  risk  associated  with  contaminated  land in a South African context. 

In  order  to  develop  the  methodology  it  was  decided  to  evaluate  eight  commonly  occurring  heavy  metals  and  metalloids  associated  with  a  variety  of  industrial  and  mining activities in South Africa.   

The principles applied to the development of the screening values are based on a  simple  risk  assessment  that  is  protective  of  human  health  in  terms  of  exposure  criteria  associated  with  land  use,  and  human  health  and  aquatic  ecosystem  considerations  associated  with  the  protection  of  the  water  resource  from  land  based contamination sources.  The screening values are internally consistent with  existing water quality guidance values published by DWA.   

The  model  proposes  three  series  of  risk‐exposure  equations  used  to  derive  a  soil  screening  level  which  is  protective  of  human  health  and  the  aquatic  ecosystem.   The  lowest  of  the  three  derived  concentrations  thus  defines  the  ‘acceptable‐risk’  scenario.   Phase III  Remediation Design & Implementation Control & Monitoring Long‐Term Stewardship Phase I  Desktop Study  Initial Investigations Preliminary Risk Assessment Phase II  Detailed Field Investigations  Risk Quantification  Remediation Strategy  Cost Analysis

(15)

Model  equations  are  typically  based  on  the  original  US  EPA  models  and  their  more  recent  derivatives,  particularly  the  Canadian  Environmental  Quality  Guidelines.  Key  assumptions  for  South  Africa  are  related  to  the  groundwater  pathway with typical rainfall, infiltration and recharge considerations applied.  In  addition  the  human  health  exposure  criteria  have  been  revised  to  take  into  account  the  activity  patterns  and  increased  risk  of  residents  of  informal  settlements.  This sensitive population group is very significant in Southern Africa  had  has  been  previously  overlooked  in  the  application  of  risk‐based  health  assessments in the past. 

The  use  of  existing  published  DWA  water  quality  guidelines  as  the  target  for  water quality used in the equations is to create internal harmonisation and is not  an  indication  of  our  unequivocal  acceptance  of  their  scientific  validity.    As  the  derived screening values for protection of the water resource are based on a back  calculation from a desired concentration in the receiving body of water, the soil  screening  values  can  be  modified  to  be  consistent  with  specific  water  quality  objectives derived for individual catchments on the basis of an integrated water  resource management approach that is flexible and adaptable to user needs.  The  screening  model  is  not  intended  to  be  a  stand  alone  series  of  regulatory  standards  for  deriving  clean‐up  targets.    We  strongly  advocate  the  use  of  site  specific  quantitative risk  assessment  within an overall framework of  holistic risk  assessment  that  is  ethically  based  and  takes  into  consideration  societal  values  and  practical  implementation.    A  first  tier  of  statistical  uncertainty  analysis  has  been applied to the assumptions and input data using a Monte Carlo simulation.   The  screening  values  can  be  considered  conservative  under  a  broad  range  of  assumptions,  however,  it  must  be  accepted  that  there  are  exposure  scenarios  that may not be adequately addressed by these screening values.  The use of the  soil screening values as an indication of a ‘safe’ or ‘clean’ site is thus valid in the  absence of a specific risk exposure scenario not covered in the generic equations  (for example, the screening lists are not fully protective of soil biota).    It is proposed that these preliminary screening lists are extended to cover more  compounds, particularly the commonly occurring hydrocarbons and other organic  compounds.  The recommended format for future development of the screening  lists is as a laminated pocket listing for easy reference together with a companion 

document  that  evaluates  the  contaminants  in  terms  of  their  sources,  chemical  properties,  natural  distribution  and  background  levels,  distribution  coefficients,  chemical  modifiers  in  soils  and  water,  human  health  toxicology  and  environmental risk.  

3.1.1  Proposed Preliminary Soil Screening Values 

3.1.2 Definition of Preliminary Soil Screening Values 

Level 1 Screening Values – soil quality values that are protective of both human 

health  and  ecotoxicological  risk  for  multi‐exposure  pathways,  inclusive  of  contaminant  migration  to  the  water  resource.  Level  1  Screening  Levels  are  applicable to all land‐uses, and thus represent an ‘acceptable‐risk’ situation with  no adverse effects on human health and the aquatic environment. 

Level 2 Screening Values – soil quality values that are protective of risk to human 

health in the absence of a water resource. Level 2 Screening Values are land‐use  specific  and  have  been  calculated  for  three  key  land‐uses  namely,  standard  residential, informal residential and commercial/industrial land‐uses. 

Equations  for  the  deriving  the  levels  and  input  parameters  are  discussed  in  Section 3.2. 

(16)

Table 1:  Proposed Preliminary Soil Screening Values 

Parameter  Units LEVEL 1 LEVEL 2

    All Land‐Uses  Protective of the  Water Resource  Standard  Residential  Commercial/  Industrial  Informal  Residential  Lead  mg/kg  114  228  5116  114  Copper  mg/kg  20  2347  52578  1173  Chromium (III)  %  5  10  *  5  Chromium (VI)  mg/kg  36  144  1836  36  Arsenic  mg/kg  10  19  426  10  Cadmium  mg/kg  16  32  711  16  Mercury  mg/kg  5.2  19  426  10  Zinc  mg/kg  310  19027  426307  9514  Nickel  mg/kg  634  1268  28420  634  * no limit   

It  is  noted  from  the  draft  calculated  screening  values  that  certain  metals  have  lower  values  based  on  protection  of  water  resource  (Level  1)  as  compared  to  human  health  (Level  2)  values.  This  is  due  to  the  fact  that  certain  metals  are  of  greater concern and toxicity to aquatic organisms whereas others are primarily a  human  health  concern.  Copper  is  a  prime  example  of  an  important  aquatic  ecotoxin. 

3.2 TECHNICAL BASIS FOR CALCULATION OF SCREENING VALUES 

3.2.1 Protection of Human Health 

Exposure Routes 

Soil Screening Values were calculated by determining dosages associated with the  following  direct  exposure  routes  –  accidental  soil  ingestion,  dust  inhalation  and  dermal  contact.  Indirect  exposure  via  ingestion  of  contaminated  water  is  addressed under Section 3.2.2 Protection of Water Resources. 

Exposure Parameters 

Exposure parameters used for dosage calculations are summarised below.   Exposure parameters for residential land‐use were based on a child as the most  sensitive  receptor  whilst  commercial/industrial  land‐use  was  based  on  adult  exposure. Exposures for child receptor under informal residential land‐use were  modified to account for increased dermal contact, ingestion and dust inhalation.  The  modifications  represent  preliminary  estimates  in  the  absence  of  specific  studies and data on activity patterns and exposures for informal land‐use settings  in South Africa. 

(17)

Table  2:  Input  parameters  for  derivation  of  Soil  Screening  Values  based  on  protection of human health   Parameter  (description / symbol / unit)      Standard  Residential  Informal  Residential  Commercial/  Industrial  Body Weight  BW  kg  15  15  70 

Averaging Time  AT  days  2190  2190  10950 

Exposure Frequency  EF  days/yr  365  365  100 

Exposure Duration  ED  yrs  6  6  30 

Ingestion Rate (soil)  IRs  mg/day  200  400  100 

Inhalation Rate (air)  IRa  m3/day  15  15  20 

Particulate Emission Factor  PEF  m3/kg  4.17E+09  1.04E+09  4.17E+09  Surface Area Exposed Skin  SA  cm2/day  365  730  5700  Soil to Skin Adherence Factor  AF  mg/cm2  1  1  0.14  Dermal Absorption Factor  (inorganics)  ABSi  ‐  0.1  0.1  0.1    Toxicological Parameters  Reference dosages (RfD) and Slope Factors (SF) for threshold and non‐threshold effects for  each  exposure  route  were  sourced  from  internationally  reviewed  databases  and  were  considered at the time of writing to be scientifically defensible and are summarised below.              Table 3: Reference Dosages and Slope Factors RfDo RfDi RfDd SFo SFi SFd  Lead  3.60 x 10‐3   100  3.6 x 10‐3   *  *  *  Copper  3.70 x  10‐2  100  3.7 x 10‐2  *  *  *  Cr(III)  1.50  100  1.50  *  *  *  Cr(VI)  3.00 x 10‐3   2.20 x 10‐6   3.00 x 10‐3   *  290  *  As  3.00 x 10‐4  100  3.00 x 10‐4  1.50  1.50  *  Cd  5.00 x 10‐4   100  5.00 x 10‐4  *  6.30  *  Hg  3.00 x 10‐4   8.60 x 10‐5   3.00 x 10‐4   *  *  *  Zn  3.00 x 10‐1  100  3.00 x 10‐1  *  *  *  Ni  2.00 x 10‐2   100  2.00 x 10‐2   *  8.40 x 10‐1   * 

* No accepted value available.

Acceptable soil values for combined direct exposure dosages were determined based on a  target  risk  of  1.0x10‐5  for  non‐threshold  substances  and  a  target  hazard  index  of  1  for  threshold substances. 

(18)

Calculation Method 

Soil  values  for  threshold  and  non‐threshold  effects  were  calculated  using  the  following formulae: 

„ Threshold contaminants 

C = (THIxBWxAT) / [EFxEDx((1/RfDo)x10E‐06x IRs) + ((1/RfDa)xIRax(1/PEF)) + 

((1/RfDd)xSAxAFxABSx10E‐06))] 

„ Non‐ threshold contaminants 

C = (TRxBWxAT) / [EFxEDx((SFox10E‐06x IRs) + (SFaxIRax(1/PEF) + (SFdxSAxAFxABSx10E‐06))] 

A typical worked example demonstrating the application of these calculations is  provided in Section 4.2.3.   The lowest soil value for threshold and non‐threshold effects was selected as the  Preliminary Soil Screening Value for each land‐use.  3.2.2  Protection of Water Resources  Exposure Routes 

Partitioning  of  contaminants  between  solid  and  liquid  phases  within  soils  may  result  in  impacts  to  groundwater  or  surface  water  resources  and  thereby  giving  rise  to  potential  human  health  risks  (ingestion  of  contaminated  water  via  the  drinking water supply if this from natural untreated surface water or groundwater  from  boreholes)  or  the  risk  of  adverse  impacts  on  the  aquatic  ecosystem.  Soil  Screening  Values  that  are  protective  of  these  potential  exposure  risks  were  calculated for protection of human health (ingestion of contaminated water) and  aquatic  ecosystem  health  based  on  a  two  phase  equilibrium  partitioning  and  dilution model.  

The  Soil  Screening  Values  represent  the  soil  values  required  to  achieve  DWAF  Water  Quality  Guideline  levels  for  aquatic  ecosystem  protection  and  domestic  water  use,  and  are  consistent  both  in  terms  of  method  of  derivation  and  acceptable risk level applied in development of the existing DWAF Water Quality  Guidelines. 

The derivation of equations to determine acceptable drinking water values is thus  redundant as the point of compliance is pre‐set at the existing national standards.   The  model  is  thus  linked  to  any  future  revisions  of  any  applicable  water  quality  standards applicable at either national or catchment level (for example receiving  water quality objectives in a regional catchment).  

Partition Coefficients 

There is currently insufficient information available to define partition coefficients  (Kd  values)  for  specific  soil  types  in  South  Africa.  Partition  coefficients  were 

therefore  sourced  from  the  international  literature,  primarily  from  broad  based  statistical  studies  of  Kd  values  undertaken  in  the  US  and  Canada.  The  Kd values 

that  were  used  for  calculation  purposes  were  selected  based  on  professional  judgement. Neutral (pH 7) soil conditions were assumed.  Dilution Factor  The Dilution Factor accounts for the effects of groundwater recharge on dilution  and mixing of the ‘partitioned’ phase. The DF was calculated using the following  formula; 

DF = [(B x K x i) + 1] / (R x L) 

Where:    DF   =   Dilution Factor         B   =   Effective mixing depth in aquifer     K   =   Saturated hydraulic conductivity     i   =   Hydraulic gradient     R  =   Recharge     L   =   Site length 
(19)

An  estimated  factor  of  50  was  determined  by  statistical  simulation  using  the  following  values and correlations; 

Table  4:  Assumed  parameters  for  simple  dilution  and  mixing  equation  for  contaminant release from soil to water resource 

Parameter    Min  Max Mode Distribution Correlations

Effective Mixing Depth in Aquifer B m  1  5  2  Triangular  ‐  Saturated Hydraulic Conductivity K m/yr  31.5  315000 3150  Triangular  i,R = ‐0.5  Hydraulic Gradient  i ‐  0.005  0.05  0.028  Triangular  K,R=‐0.5  Recharge  R m/yr  0.0001  0.135  0.065  Triangular  ‐  Site Length  L m  15  200  50  Triangular  i,R=‐0.8 

The  above  dilution  factor  does  not  account  for  attenuation  of  contaminants  within  the  saturated  zone.  For  the  purposes  of  preliminary  calculations  an  attenuation  factor  of  50  was applied for attenuation with the saturated zone.  

The combined dilution attenuation factor applied in the soil value calculations was 2500. It  should be noted that it was beyond the scope of these initial calculations to define generic  attenuation  relationships  in  the  saturated  zone.  Both  dilution  and  attenuation  relationships  require  detailed  research  to  define  appropriate  and  meaningful  values  for  South African conditions.                Calculation Method 

Y = Cw x Kd x DAF 

Where: 

Y   =   total  contaminant  concentration  in  soil  at  equilibrium  with 

     pore water at defined water quality standard  Cw   =   water quality standard (aquatic ecosystem / domestic drinking       water use guideline)  Kd   =   partition coefficient  DAF   =   dilution attenuation factor  Where the calculated soil values were lower than those calculated for direct human health  risks (Section 3.2.1 above) these values were then adopted as the Screening Level 1 values.     

(20)

Recommended Protocol for Assessment of Contamination Land 

Guidance on Use of Preliminary Soil Screening Values and Site 

Specific Risk Assessment  

SSV  1  –  Soil  Screening  Values  protective  of  human  health,  water  resources  and  the 

environment  SSV 2 – Soil Screening Values protective of human health by direct exposure based on land  use                                     

 

NO  YES  NO  NO YES No Further  Action Screening Values to be applied as Response Value:  • SSV1 to be applied if risk to water resources exists  • SSV 2 to be applied if no risk  to water resources exists  Develop Remediation and Management  Strategy No Further  Action Are results greater than the SSV 1 NO No Further  Action Are results greater than the SSV 2? YES  Potential Risk to Water Resource  • Is there current or potential future groundwater use on or within  1km of the site?  • Is there a permanent natural surface water course on or  adjacent to the site?  NO YES  • Is Site Specific Risk Assessment considered  necessary?    • Are exposure pathways and receptors inconsistent  with Soil Screening assumptions?  Risk Assessment  Report Derivation of  Site Specific Risk Value YES Are contaminant levels  greater than Site  Specific Risk Value? 
(21)

4 Application of Site Specific 

Quantitative Risk Assessment 

4.1 APPROACH AND APPLICABILITY 

The use of site specific forms of risk assessment is recognised as international best  practice as the deficiencies of simplistic generic assumptions used at preliminary  levels  of  assessment  may  provide  for  remediation  objectives  that  are  either  unrealistic  in  terms  of  the  actual  identified  exposure  pathways  or  fail  to  allow  sufficiently  for  the  assessment  of  risk  to  sensitive  or  non‐standard  receptors,  or  where the contaminants of concern are complex in nature and thus excluded from  preliminary screening lists. 

The  development  of  a  consistent  methodology  for  quantitative  risk  assessment  for contaminated land together with standard equations as a guidance measure is  an objective of the framework. 

To illustrate the concept a simple case example is presented below to explain the  principles involved in quantitative risk assessment. 

4.2 EXAMPLE 

The  simplified  example  is  based  on  a  real  site  in  South  Africa  and  concerns  an  assessment  of  the  human  health  risk  using  a  modification  of  a  US  EPA  protocol  and  is  associated  with  a  site  in  a  rural  area  that  was  contaminated  by  the  irrigation of tannery effluent.                  Site Information:  „ Soil contaminated by tannery effluent. Contaminants of concern chromium and  manganese.  „ Period from 1972 to 2000.  „ Volume of effluent discharged to land – 477 kl/day  „ Effluent characterised by elevated salts and chromium  „ Site geology consists of 0.7m of sandy clay underlain by 0.3m of ferricrete with  bedrock at 1.0m consisting of weathered mudstone and shale of the Beaufort  Group (Karoo Supergroup). 

„ No  groundwater  users  within  1  km  of  the  site.    Aquifer  is  classified  as  poor  quality, low yielding and insignificant as a potential water resource. 

Land use, exposure pathways and receptors 

„ Anticipated land use – cattle grazing and semi‐rural housing 

„ Important  to  consider  risk  posed  by  exposure  to  contaminants  through  ingestion of vegetables, milk and beef consumption from cattle grazed on the  land.  „ The resident in a semi‐rural housing area is expected to have a higher level of  direct contact with the soil than typical urban receptors.       

(22)

 Exposure pathways that have to be considered include the following:  „ Ingestion of contaminated soil  „ dermal contact with contaminated soil  „ ingestion of root vegetables grown in contaminated soils  „ ingestion of above‐ground vegetables grown in contaminated soils  „ dust inhalation 

A  range  of  receptors  are  relevant  for  the  site  including  child  and  adult  residents,  visitors,  workers  etc.  However,  an  individual  that  is  resident  on  the  site  from  childhood and throughout their adult lifetime will have the greatest exposure and  hence  potential  risk.  Calculation  of  risk  levels  and  remediation  goals  associated  with  such  a  ‘lifetime’  receptor  will  provide  the  most  conservative  assessment  for  the site. Provided risk levels are within acceptable levels for lifetime receptors, then  it  can  be  reasonably  assumed  that  risk  levels  for  other  receptors  are  well  within  acceptable limits. 

All  risk  calculations  undertaken  in  this  assessment  are  based  on  child  and  adult  additive  (lifetime)  receptor  scenarios.  Three  exposure  scenarios  have  been  considered as follows: 

„ Scenario  1:  typical  exposure  scenario  –  exposure  pathway  resulting  from 

selection  of  the  50  percentile  values  of  the  probability  distributions  for  individual  exposure  parameters.  This  scenario  provides  an  indication  of  the  exposure risk of an ‘average’ member of the general population. 

„ Scenario  2:  reasonable  maximum  exposure  (RME)  scenario  –  exposure 

pathway  resulting  from  selection  of  the  85‐95  percentile  values  of  the  probability  distributions  for  individual  exposure  parameters.  This  scenario  provides an indication of the exposure risk of the ‘maximum exposed individual’  of  the  population.  This  scenario  is  regarded  as  a  very  conservative  exposure  scenario. 

„ Scenario  3:  modified  reasonable  maximum  exposure  (RME)  scenario  –  the 

above  exposure  scenarios  are  based  on  research  of  exposure  factors 

undertaken  predominantly  within  the  US  population.  Whilst  these  factors  are  generally regarded as acceptable for use in risk assessments outside of the US,  it was considered necessary to consider a modified RME scenario for the South  African site which takes into account activity factors for a typical ‘low‐income,  semi‐rural’  population.  This  modified  RME,  whilst  considered  to  be  extremely  conservative, is intended to provide an added degree of confidence in the risk  assessment findings. 

The  exposure  parameters  for  each  of  the  above  scenarios  are  summarised  in  the  table  below.  Parameters  in  the  RME  and  modified  RME  scenarios  which  differ  from  the  ‘typical  exposure  scenario’  have  been  highlighted.  Key  parameters that have been changed in the modified RME Scenario include soil  ingestion rate for children, quantities of vegetables/crops that are grown on the  site  and  consumed,  and  the  fraction  of  vegetables/crops  consumed  that  are  grown on contaminated soil. In all cases the parameters have been modified so  as to increase the level of exposure.  

4.2.1 Toxicity Assessment 

The  toxicity  assessment  provides  a  quantitative  estimate  of  the  relationship  between  the  magnitude  and  type  of  exposure  and  the  severity  of  effects.  Parameters utilised in this assessment are summarised below.  Table 5: Parameters for Toxicity Assessment  Parameter  RfDo1  RfDd2  RfDi3  Cr(III)  1.5  1.5  *  Mn  0.14  *  1.4 x 10‐5  1. Oral Reference Dose. 2. Dermal Reference Dose. 3 Inhalation Reference Dose  * Not defined.  The toxicological data has been extracted from the following sources (i) USEPA’s Integrated  Risk  Information  System  (IRIS),  (iii)  ESEPA’s  Health  Effects  Summary  Tables  (HEAST),  (iii)  USEPA’s National Center for Environmental Assessment (NCEA). 

(23)

 

Table 6: Summary of Exposure Parameters 

Parameters  Units  Scenario 1 –

Typical Exposure Scenario 

Scenario 2 –

Reasonable Maximum Exposure (RME) 

Scenario 3 – Modified RME 

Child Adult Child  Adult Child Adult 

Body weight  kg  15  70  15  70  15  70  Lifetime  yrs  30  70  30  70  30  70  Ingestion of Soil        Soil Ingestion Rate  mg/yr  90  40  200  100  400  100  Exp. Frequency  events/yr  130  40  350  350  350  350  Exp. Duration  yrs  6.0  9.0  6.0  30  30  70  Soil Bioavailability   ‐  1.0  1.0  1.0  1.0  1.0  1.0  Dermal Contact with Soil        Skin Surface Area  cm2  6800  18400  72800  23000  7280  23000  Fraction Skin Exposed to Soil  ‐  0.13  0.11  0.55  0.25  0.55  0.25  Adherence Factor  mg/cm2  0.20  0.20  0.20  0.20  0.20  0.20  Exp. Frequency  events/yr  130  40  350  350  350  350  Exp. Duration  yrs  6.0  9.0  6.0  350  30  70  Ingestion of Vegetables/Crops        Root Veg. Ingestion Rate  g/day  48  88  48  88  75  350  Above ground Veg. Ingestion  g/day  56  127  56  127  75  350  Exp. Frequency  events/yr  350  350  350  350  350  350  Exp. Duration  years  6.0  9.0  6.0  9.0  30  70  Fraction grown in home garden  ‐  0.1  0.1  0.25  0.25  1.0  1.0  Vegetable Uptake Factor  ‐  6.00 x 10‐2  6.00 x 10‐2  6.00 x 10‐2  6.00 x 10‐2  6.00 x 10‐2  6.00 x 10‐2  Kd – Mn  kg/l  1000  1000  1000  1000  1000  1000  Kd – Cr(III)  kg/l  12000  12000  12000  12000  12000  12000  Dust Inhalation        Inhalation rate  m3/day  15  20  15  20  15  20  Exp. Time  hrs/day  12  12  12  12  12  12  Exp. Frequency  days/year  350  350  350  350  350  350  Particulate Emission Factor  m3/kg  1.32 x 109  1.32 x 109  1.32 x 109  1.32 x 109  1.32 x 109  1.32 x 109 

(24)

4.2.2 Determination of Human Health Risk  

4.2.3 Hazard Quotients 

The  Hazard  Quotient  (HQ)  is  the  ratio  of  exposure  to  toxicity  for  an  individual  pathway and contaminant. HQ values are used to assess risk of non‐carcinogenic  health  affects  associated  with  specific  exposure  scenarios  and  receptors.  HQ  values  <1  indicate  the  absence  of  adverse  health  effects  and  hence  acceptable  risk. HQ values > 1 indicate the potential for health effects and unacceptable risk,  and thus indicate the need for further investigation and/or remedial action.  The HQ values for the three exposure scenarios are summarised below. The total  HQ values are additive and include risk associated with child and adult exposure  to  both  contaminants  (Mn  and  CrIII)  and  for  all  exposure  routes  (ingestion,  dermal contact and inhalation).  

Table 7: Summary of Hazard Quotients (HQ)

* exposure routes considered include soil ingestion, dermal contact with soil, ingestion of root and above ground  vegetables and dust inhalation 

Receptor  Parameter Typical Exposure  Scenario  RME Scenario Modified RME  Scenari

References

Related documents