miljögifter i slam Mats Tysklind Kemiska institutionen Umeå universitet

Transkript

1 örekomst och trender av miljögifter i slam Mats Tysklind Kemiska institutionen Umeå universitet Mats.tysklind@chem.umu.se

2 Presentationen: Substanser löden ARV Avskiljning vs. Nedbrytning Tidstrender Slam jordsbruksmark & skogsmark Aspekter riskbedömning

3 Industry Hospitals Households ffices Traffic Sewage STP Public buildings Long range air transport Effluent Sludge Environment Schematic diagram of the mass flows of chemical substances derived from both internal and external milieus, via sewage systems to a sewage treatment plant (STP), then through effluent and sludge into the environment. 3

4 Molecular weight Water solubility H P Pentachlorophenol M w : PBDE 209 M w : CDD S w : Tris(2-chloroethyl) phosphate S w : Volatility Lipophilicity H N N NH H H 3 C 3 C CH 3 H 3 C Si H 3 C Si Si H 3 C Si H 3 C CH 3 CH 3 CH 3 Si CH 3 H 3 C P Ciprofloxacin Dodecamethyltetrasiloxane Tris(2-chloroethyl) phosphate H: H: 0.79 log K ow : 1.63 PBDE 209 log K ow : PCB 118 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 Di-(2-ethylhexyl) phthalate PBDE 47 K S Perfluorooctane sulfonate (PS) P Tris(1,3-dichloro-2-propyl) phosphate H CH 3 C 3 Si CH H 3 C 3 Si CH Si 3 H 3 C Si CH 3 H 3 C Si Si CH H 3 3 C H 3 C CH 3 Dodecamethylcyclohexasiloxane

5 Naturvårdsverket UmU och IVL screeningundersökning läkemedel (Dec. 2011)

6 Ulrika lofsson. Reningsprocesser i avloppsreningsverk - Slamkvalitet och reningseffektivitet av strukturellt varierande organiska föreningar. k h dl å Doktorsavhandling Umeå universitet 2012.

7 Avloppsreningsverken inte avsedda för att rena industri- och hushållskemikalier es 4 Screen Sand/fat Pre Primary Activated sludge Secondary A removal aeration B clarifier C treatment clarifier D G 30 min 45 min 1.5 h 1.8 h 3.6 h 10 h Thickener H 18 days Anaerobic digester E I Sludge silo 18 h Polymer Dewaterer J 2.5 h 20 min K Moving belt drier Thin layer drier A B C D E G H I J K Sampling location Raw sewage water Aerated effluent Primary effluent inal effluent Sludge, primary clarification Sludge, secondary clarification External sludge Raw sludge Digested sludge Dewatered (digested) sludge Pellet 7

8 Resultat nationella screnningen (NV) 2011 In ARV Ytvatten Ut ARV isk Mats Tysklind, VA-Kem 2011 = >200ng/l = ng/l = <20 ng/l

9 Mass flöde av antibiotika (Umeå ARV) N H N NH N H 2 N CH3 N NH 2 H 3C CH 3 9

10 Läkemedel detekterade i slam från fyra ARV (Skövde, Stockholm, Uppsala, Umeå). Rapport dec 2011

11 Avskiljningseffektivitet (RE) Effluent, tot RE (%) C Influent, tot C % Triclosan TBP TDCPP TBEP TPP EHDPP DEHP Ciprofloxacin PCB 77 PCB 105 PCB 118 PCB 156 PCB 167 PBDE 47 PBDE 99 MBT DBT Co Cu Ni Zn RE include mechanical, chemical and biological treatment 11

12 önskade ämnen i slam a n = 3 STPs b n = 2 STPs log Conc. (µg kg 1 d.w.) Metals Phthalates PCAs Siloxanes a Biocides Qs 4 NP Triclosan TCs b Pesticides BHT Ps PAHs PBDEs TCs L imonene b NSAIDs b CPs Adipates b I PCBs PCBz PCs WH PCBs PCDD/s Group of compounds 12

13 Anaerob rötning % Triclosan TBP TDCPP TBEP TPP EHDPP DEHP Ciprofloxacin PCB 77 PCB 105 PCB 118 PCB 156 PCB 167 PBDE 47 PBDE 99 MBT DBT Co Cu Ni Zn >100% means higher concentration in dewatered digested sludge than in primary sludge 13

14 Generellt ARV ARV har generellt högre avskiljningseffektivitet för s k hydrofoba ämnen (lipofila) än fallet för mer vattenlösliga (väntat) H Hög RE (>70%) norfloxacin, ciprofloxacin, triclosan, PBDE 47, EHDPP and DBT Lipophilic compounds CH 3 N N H N NH H N NH H 3 C H 3 C P Norfloxacin Ciprofloxacin Triclosan PBDE 47 EHDPP Låg RE trimethoprim, de flesta organofosfater och vissa metaler Water soluble compounds H 2 N N CH3 N NH 2 CH 3 H 3 C Trimethoprim P TDCPP CH 3 P CH 3 CH 3 TBEP 14

15 % Återfinning av substanser i slam relativ användningsvolymer i samhället Qs TCs 4-NP Triclosan Siloxanes PCAs PBDEs Metals Limone Biocides BHT PCBz Pesticides Ps Phthalat TCs NSAIDs Adip PCs PAHs ates 15

16 Tidstrender Conc. µg kg -1 d.w Norfloxacin PBDE 154 MD2M PBDE 209 Decamethyltetrasiloxane Hexabrominated diphenylether Decabrominated diphenylether lofsson et al

17 Tidstrender - Estimated years to see time-trends - Varies from 5 to 26 years Natural fluctuations variability between STPs/years Variations in the analytical determination (analytical uncertainty) 17 year TDCPPP PBDE PBDE PBDE HpCD CD MDMM PBDE 154 Cobalt Triclosan TBEP PDoDA PSA 124CBz 14CBz 999 Ciprofloxacin Norfloxacin 183 MBT DBT 2378-TCD HpCDDD MCCP MD2MM MD3MM 209 CDDD

18 rom source to exposure

19 Persistens (P) Bioackumulation (B) P (t½) Läkemedel lamskyddsmedel Klorfenolpreparat Dioxin - PCB PCs B (BC, log Kow) 19

20

21

22 rganiska ämnen i skogsgödslad rganiska ämnen i skogsgödslad mark

23

24

25

26 rom source to exposure

27 iskplasmamodellen ll (Hugget et al., 2003) Log P PEC/ MEC R i H k / Ratio: Human terap. konc./ iskplasma konc.

28 Results BC-studies Effekt ratio Levonogestrel: syntetisk progesteron p-piller uppmätt vatten 12 resp 8,5 ng/l effekter fisk ca 1 ng/l Levonorgestrel Haloperidol Risperidone Cilazapril Verapamil Ketoprofen Diltiazem Meclozine Memantine Sertraline Diclofenac Tramadol rphenadrine Ibuprofen xazepam Naproxen Carbamazepine Saf fety factor Effect ratio ick et al., 2010

29 Slutsatser Sammansättning och fördelning mellan slam/vatten generellt likartad hos alla ARV beroende av plats, storlek och anslutna verksamheter önskade ämnen från många diffusa källor snarare än tydliga punktkällor Dock, förekomst av perfluorerade ämnen varierar mellan olika ARV Textilindustri i kan påverka halter i slam Dock, ARV med högra andel hushållsavloppsvatten har högre halter triclosan Hushållens produkter är vikitiga för triklosan och andra ämnen förekomst i slam 29

30 Slutsatser fortsättning Tidsserieanalyser är möjliga för slam Tidstrender kan kopplas till användning i samhället Stora kunskaps luckor om organiska ämnens öde i markmiljön 30