Problem vid Analyser - hur vet vi att reningen ger rätt effekt? av Jörgen Magnér (Forskare IVL)
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.
Källor till spridning av läkemedel i naturen Kommunalt avlopp Enskilda avlopp Reningsverk Sjukhus avlopp Utgående vatten Slam
Läkemedel är inte en homogen grupp av ämnen Bas Fosfat Syra
Fördelning av ämnen i naturen
Bestämning av reduceringsgraden av läkemedel i reningsverk Transformering/Metabolisering Jon-suppression och/eller förluster vid upparbetning
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 (%) 100 80 60 40 20 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
Bestämning av reduceringsgraden av läkemedel i reningsverk Artefakter orsakade av den komplexa matrisen Loss to ion-suppression Percentage of true amount in sample (%) 150 100 50 0 Loss in recovery Estimated amount Influent Effluent Sludge -50 *Isotopmärkta internstandarder för att kompensera för förluster!!!
Ozonanläggning för rening av läkemedelsrester Från pilot till fullskala Slamdagen, 2017-03-07 Robert Sehlén
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
Riskanalys. MEC/PNEC kvot utan ozonering Substans EC - Utgående vatten (µg/l) NOEC (µg/l) Säkerhetsmarginal Utsp Recipient EC/PNEC Kvot Metoprolol 3,80 1 50 27 7 Oxazepam 0,29 1,8 1 000 27 6 Estrone <0,023 0,008 100 27 2,3 Trimetoprim 0,15 0,29 100 27 1,9 Etinylestradiol <0,158 0,00003 10 27 1 Estradiol <0,146 0,0004 10 27 0,9 Propranolol 0,16 0,5 50 27 0,6 Levonorgestrel <0,432 0,0008 10 27 0,5 Diklofenak 0,59 0,5 10 27 0,4 Karbamazepin 0,59 1 10 27 0,2 Fluoxetin 0,01 0,029 10 27 0,1 Amlodipin 0,03 10 1 000 27 0,1 Paracetamol 0,28 30 100 27 0,03 Caffeine 18,69 1000 50 27 0,03 Erytromycin 0,09 10,3 100 27 0,03 Furosemid 0,95 142 100 27 0,02 Estriol <0,08 0,075 10 27 0,02 Naproxen 0,41 32 50 27 0,02 På EUkommissionens bevakningslista för prioriterade ämnen Blodtrycksmedicin Ångestdämpande/ antidepressiv Antibiotika Könshormoner
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
Resultat Dygnsvariation av läkemedel efter biosteg
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 1,8 1 000 27 2,0 Metoprolol 0,25 1,0 50 27 0,5 Östron <0,023 0,008 100 27 0,13 Etinylöstradiol <0,158 0,00003 10 27 0,07 Östradiol <0,146 0,0004 10 27 0,05 Ciprofloxacin 0,009 0,1 10 27 0,03 Fluoxetin 0,002 0,029 10 27 0,03 Levonorgestrel <0,432 0,0008 10 27 0,03 Trimetoprim 0,001 0,29 100 27 0,01 Ibuprofen 0,14 10 10 27 0,01 HR - Hög risk MR - Måttlig risk LR - Låg risk
Massflöde över Nykvarnsverket Totalt summerat massflöde 9 8
Massflöde över Nykvarnsverket Massflöde Propanolol 628 42 356 628 42 452 517 628 619
Massflöde över Nykvarnsverket Massflöde Atenolol 67 32 100 67 32 56 61 0,25 0,23
Läkemedelsrester & dess öde vid slamhygienisering av Jörgen Magnér (Forskare IVL)
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.
Läkemedel som ingick i studien 13 10
Result från studien
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
Läkemedelsrester och spridning av slam på åkermark av Jörgen Magnér (Forskare IVL)
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.
Läkemedel som ingick i studien 24
Resultat från studien Uppmätta halter av läkemedel i prover: Slam 15 av 24 läkemedel (1.9 1000 ng/g dw) Jord 4 of 24 läkemedel (0.4-4.9 ng/g dw) Markvatten (Lysimeter) endast Caffeine återfanns i ett av proverna (69 ng/l) 110 Acidic pharmaceuticals 110 Basic & neutral pharmaceuticals 100 100 Concentration remaning in soil (ng/g) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Diclofenac Furosemide Hydrochlorothiazide Ibuprofen Naproxen Ramipril Warfarin Ketoprofen Paracetamol 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Number of column-volumes of water Concentration remaning in soil (ng/g) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Atenolol Amlodipine Bisoprolol Caffeine Carbamazepine Citalopram Fluoxetine Metoprolol Oxazepam Propranolol Ranitidine Risperidone Sertralin Simvastatin Terbutaline 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Number of column-volumes of water
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.
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 0.1-1.0 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.
Tack för er uppmärksamhet!