Miljögifter i slam och utgående vatten

Transkript

1 Miljögifter i slam och utgående vatten Mats Tysklind Kemiska institutionen Umeå universitet Mats.tysklind@chem.umu.se Seminarium: Slam och kretslopp - slam som produktionsresurs i svenskt jord- och skogsbruk? Stockholm, 27 ebruari 2013

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

3 Vision om uthålliga kretslopp

4 Vision om uthålliga kretslopp

5 Industry ospitals ouseholds 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. 5

6 Emissioner tidigare, idag och i framtiden? Klassiska emissioner Produkter

7 Några exempel Kemikalieflödet Tillsatser i livsmedel: Sukralos: ca 10% rening/avskiljning i ARV (2 verk) IVL Rapport B1769, Januari, 2008 Kemikalier i varor: Källa: KemI

8 Ex: omerade flamskyddsmedel P

9 Kemikalieflödet hot mot mark och vatten?? ARV Teckning: Malmö kommun Vad klarar våra ARV? Var tar olika ämnen vägen? Nedbrytning/avskiljning?

10 lika tunga (Molekylvikt) Vattenlöslighet P Pentachlorophenol M w : PBDE 209 M w : CDD S w : Tris(2-chloroethyl) phosphate S w : lyktighet ettlöslighet N Ciprofloxacin : N N 3 C 3 C C 3 3 C Si 3 C Si Si 3 C Si 3 C C 3 C 3 C 3 Si C 3 3 C Dodecamethyltetrasiloxane : 0.79 P Tris(2-chloroethyl) phosphate log K ow : 1.63 PBDE 209 log K ow : PCB 118 C 3 C 3 C 3 C 3 Di-(2-ethylhexyl) phthalate PBDE 47 K S Perfluorooctane sulfonate (PS) P Tris(1,3-dichloro-2-propyl) phosphate C 3 C 3 Si C 3 C 3 Si C Si 3 3 C Si C 3 3 C Si Si C C C C 3 Dodecamethylcyclohexasiloxane

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

12 Ulrika lofsson. Reningsprocesser i avloppsreningsverk - Slamkvalitet och reningseffektivitet av strukturellt varierande organiska föreningar. Doktorsavhandling Umeå universitet 2012.

13 Avloppsreningsverken inte avsedda för att rena industri- och hushållskemikalier! Screen Sand/fat Pre Primary Activated sludge Secondary A removal aeration B clarifier C treatment clarifier D G 10 h Thickener es 4 30 min 45 min 1.5 h 1.8 h 3.6 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 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

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

15 Mass flöde av antibiotika (Umeå ARV) N N N N 2 N C3 N N 2 3 C C 3

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

17 Avskiljningseffektivitet (RE) Effluent, tot RE (%) C Influent, tot C % Triclosan TBP TDCPP TBEP TPP EDPP DEP 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

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

19 Anaerob rötning Triclosan TBP TDCPP TBEP TPP EDPP DEP 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

20 Generellt ARV ARV har generellt högre avskiljningseffektivitet för s k hydrofoba ämnen (lipofila) än fallet för mer vattenlösliga (väntat) ög RE (>70%) norfloxacin, ciprofloxacin, triclosan, PBDE 47, EDPP and DBT Lipophilic compounds C 3 N N 3 C N N N N P Norfloxacin Ciprofloxacin Triclosan PBDE 47 EDPP 3 C Låg RE trimethoprim, de flesta organofosfater och vissa metaler Water soluble compounds N 2 N N N 2 3 C Trimethoprim C 3 C3 P TDCPP C 3 P C 3 C 3 TBEP 20

21 Qs TCs 4-NP Triclosan Siloxanes PCAs PBDEs Metals Limone Biocides BT PCBz Pesticides Ps Phthalates TCs NSAIDs PCs PAs Adipates % Återfinning av substanser i slam relativ användningsvolymer i samhället

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

23 rom source to exposure

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

25

26

27 rganiska ämnen i skogsgödslad mark

28

29

30

31 rom source to exposure

32 Läkemedel passerar ARV! g/vecka Nor fl Cip Sulf Trim Doxy Lindberg et al amp amoxpcv CefadMetroEryt Raw sewage inal effluent Sludge Stockholm enriksdal Göteborg Ryaverken Umeå Kalmar loda Källa: Aftonbladet

33 odin et al. Science 15 eb., Vol. 339, 2013

34 iskplasmamodellen (ugget et al., 2003) Log P PEC/ MEC Ratio: uman terap. konc./ iskplasma konc.

35 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 aloperidol Risperidone Cilazapril Verapamil Ketoprofen Diltiazem Meclozine Memantine Sertraline Diclofenac Tramadol rphenadrine Ibuprofen xazepam Naproxen Carbamazepine Safety factor Effect ratio ick et al., 2010

36 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 kan påverka halter i slam) - Dock, ARV med högra andel hushållsavloppsvatten har högre halter triclosan (ushållens produkter är vikitiga för triklosan och andra ämnen förekomst i slam) Tidsserieanalyser är möjliga för slam och tidstrender kan kopplas till användning i samhället Stora kunskapsluckor om organiska ämnens öde i markmiljön

37 Vision om uthålliga kretslopp