Problem vid Analyser. - hur vet vi att reningen ger rätt effekt? av Jörgen Magnér (Forskare IVL)

Transkript

1 Problem vid Analyser - hur vet vi att reningen ger rätt effekt? av Jörgen Magnér (Forskare IVL)

2 Analyser av: Organiska miljögifter Luft, vatten, jord, slam, sediment, biota, blod & urin Metaller & Oorganiska ämnen Luft, vatten, jord, slam, sediment & biota Biologiska tester Analytiska Avdelningen Bakterier, växter, maskar, räkor, kräftor & fisk Mykologiska undersökningar (Mögel) Byggnadsmaterial, luft & textilier mm.

3 Källor till spridning av läkemedel i naturen Kommunalt avlopp Enskilda avlopp Reningsverk Sjukhus avlopp Utgående vatten Slam

4 Läkemedel är inte en homogen grupp av ämnen Bas Fosfat Syra

5 Fördelning av ämnen i naturen

6 Bestämning av reduceringsgraden av läkemedel i reningsverk Transformering/Metabolisering Jon-suppression och/eller förluster vid upparbetning

7 Uppmätt halt av läkemedel i vatten & slam 16 av 23 studerade läkemedel uppvisade högre halt i utgående än inkommande avloppsvatten Procent av sann halt i proverna (%) Inkommande Utgående 0 Diclofenac Furosemide Hydrochlorothiazide Ibuprofen Naproxen Ramipril Warfarin Atenolol Amlodipine Bisoprolol Carbamazepine Citalopram Fluoxetine Ketoprofen Metoprolol Oxazepam Paracetamol Propranolol Ranitidine Risperidone Sertralin Simvastatin Terbutaline Slam

8 Bestämning av reduceringsgraden av läkemedel i reningsverk Artefakter orsakade av den komplexa matrisen Loss to ion-suppression Percentage of true amount in sample (%) Loss in recovery Estimated amount Influent Effluent Sludge -50 *Isotopmärkta internstandarder för att kompensera för förluster!!!

9 Ozonanläggning för rening av läkemedelsrester Från pilot till fullskala Slamdagen, Robert Sehlén

10 Varför rena vatten från läkemedel? P-PILLER: Minskad fertilitet, könsbyte hos fisk & groddjur ANTIBIOTIKA: Utveckling av multiresistens ÅNGESTDÄMPANDE: Förändrat beteende i fisk SMÄRTSTILLANDE: Massdöd av gamar i Indien

11 Riskanalys. MEC/PNEC kvot utan ozonering Substans EC - Utgående vatten (µg/l) NOEC (µg/l) Säkerhetsmarginal Utsp Recipient EC/PNEC Kvot Metoprolol 3, Oxazepam 0,29 1, Estrone <0,023 0, ,3 Trimetoprim 0,15 0, ,9 Etinylestradiol <0,158 0, Estradiol <0,146 0, ,9 Propranolol 0,16 0, ,6 Levonorgestrel <0,432 0, ,5 Diklofenak 0,59 0, ,4 Karbamazepin 0, ,2 Fluoxetin 0,01 0, ,1 Amlodipin 0, ,1 Paracetamol 0, ,03 Caffeine 18, ,03 Erytromycin 0,09 10, ,03 Furosemid 0, ,02 Estriol <0,08 0, ,02 Naproxen 0, ,02 På EUkommissionens bevakningslista för prioriterade ämnen Blodtrycksmedicin Ångestdämpande/ antidepressiv Antibiotika Könshormoner

12 Övergripande processbild Pilot-scale oxidation & post-denitrification (from Baresel et al., 2015) Electricity Ozone generator Degassing unit Post-denitrification MBBR 1 MBBR 2 C Full-scale WWTP Pre-treatment Active sludge process O3 N2 Postdenitrification Posttreatment Recipient Stångån Sludge handling Sampling locations

13 Resultat Dygnsvariation av läkemedel efter biosteg

14 MEC/PNEC kvot vid dosen 5 mg Ozon/L HR MR LR Substans EC (µg/l) NOEC (µg/l) Säkerhetsfaktor Utspädning Recipient EC/PNEC Kvot Oxazepam 0,10 1, ,0 Metoprolol 0,25 1, ,5 Östron <0,023 0, ,13 Etinylöstradiol <0,158 0, ,07 Östradiol <0,146 0, ,05 Ciprofloxacin 0,009 0, ,03 Fluoxetin 0,002 0, ,03 Levonorgestrel <0,432 0, ,03 Trimetoprim 0,001 0, ,01 Ibuprofen 0, ,01 HR - Hög risk MR - Måttlig risk LR - Låg risk

15 Massflöde över Nykvarnsverket Totalt summerat massflöde 9 8

16 Massflöde över Nykvarnsverket Massflöde Propanolol

17 Massflöde över Nykvarnsverket Massflöde Atenolol ,25 0,23

18 Läkemedelsrester & dess öde vid slamhygienisering av Jörgen Magnér (Forskare IVL)

19 Läkemedelsrester i avloppsslam - effekter vid slamhygienisering Anaerobic digestion Thermal hydrolysis Pasteurization Advanced Oxidation DS 6% DS 25% Ammonia treatment Dry digestion Reference: Malmborg J, Magnér J. (2015) Pharmaceutical residues in sewage sludge: Effect of sanitization and anaerobic digestion. J Environ Manage. 153:1-10.

20 Läkemedel som ingick i studien 13 10

21 Result från studien

22 Andel läkemedelsrester i accept 100% 80% 60% 40% 86% 69% 44% 88% 31% 30% 78% 53% 20% 29% Syra Log Kow 4,06 0% 80% 34% 60% 51% 61% 17% 100% 98% 100% 100% 100% 100% 99% 96% 96% 94% 95% 100% 90% 100% 100% 95% 87% 95% 95% 96% 99% 89% 96% 100% 92% 93% 84% 92% 87% 87% 84% 76% 75% 81% 68% 74% 70% 62% 72% 94% 92% Syra Log Kow 3,72 70% 30% 52% 45% 94% 100% 86% 92% 100% 100% 97% 100% 99% 100% 100% 100% 88% 91% 84% 13% 30% Syra Log Kow 2,81 Bas Log Kow 1,23 18% 72% 77% Bas Log Kow 0,48 8% Centrifug Labbcentrifug skruvpress 1 skruvpress 2 Bas Log Kow 4,81

23 Läkemedelsrester och spridning av slam på åkermark av Jörgen Magnér (Forskare IVL)

24 Läkemedelsresters öde - vid spridning på åkermark Prover togs från Petersborgs gård, Skåne Slam Jord Markvatten (Lysimeter) Syfte: Om spridning av slam på åkermark bidrar väsentligt till spridning av läkemedelsrester till vatten och grundvatten Reference: Magnér J, Rosenqvist L, Rahmberg M, Graae L, Eliaeson K, Örtlund L, Fång J, Brorström-Lundén E. (2016) Fate of pharmaceutical residues - in sewage treatment and on farmland fertilized with sludge. IVL report B2284.

25 Läkemedel som ingick i studien 24

26 Resultat från studien Uppmätta halter av läkemedel i prover: Slam 15 av 24 läkemedel ( ng/g dw) Jord 4 of 24 läkemedel ( ng/g dw) Markvatten (Lysimeter) endast Caffeine återfanns i ett av proverna (69 ng/l) 110 Acidic pharmaceuticals 110 Basic & neutral pharmaceuticals Concentration remaning in soil (ng/g) Diclofenac Furosemide Hydrochlorothiazide Ibuprofen Naproxen Ramipril Warfarin Ketoprofen Paracetamol Number of column-volumes of water Concentration remaning in soil (ng/g) Atenolol Amlodipine Bisoprolol Caffeine Carbamazepine Citalopram Fluoxetine Metoprolol Oxazepam Propranolol Ranitidine Risperidone Sertralin Simvastatin Terbutaline Number of column-volumes of water

27 Slutsatser Slamspridning på åkermark utgör en försumbar del av de läkemedelsrester som återfinns i naturliga vatten. Resultatet från studien tyder på att de studerade läkemedlen fastläggs i jord för att med tiden brytas ned på plats.

28 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye. Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol. Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU). Påverkan på bakterier * Gullberg et al. 2011, PloS Pathogenes. Uppkomst av antibiotika resistenta gener vid miljömässigt relevanta nivåer.

29 Tack för er uppmärksamhet!