Pesticider i grundvatten är ett aktuellt tema där SGU (Sveriges Geologiska Undersökning) pekat på behov av ökad kunskap. Från jordbruksländer med grundvattenförsörjning och långvarig pesticidanvändning, såsom Danmark och Nederländerna, finns att lära. Denna artikel från Danmark undersöker om sand i snabbfilter bidrar till pesticidavskiljning.
Av: Jörgen Hanaeus
Filtersand från tre danska grundvattenverk har samlats in och använts för att undersöka dess potential för att avskilja tillsatta pesticider. För bentazon undersöktes även kinetiken. Alla försök visade att filtren avskiljde utvalda pesticider, dock i varierande utsträckning.
Försöken visade även att verksamma processer var mikrobiell aktivitet men även abiotiska effekter, som adsorbtion. I olika proportioner för olika pesticider.
I Europa baseras 70 % av vattenförsörjningen på grundvatten. I Danmark detekterades 2010 pesticider eller deras metaboliter i 25 % av grundvattenbrunnarna. EU-direktivet säger att pesticidhalten samlad ska vara < 0,5 µg/l och att enskilda pesticidhalter ska vara < 0,1 µg/l.
Dessa halter överskreds i 4,5 % av aktiva dricksvattenbrunnar i Danmark.
Pesticiderna mecoprop (MCPP, fenoxisyra), bentazon, glyfosat (Roundup) och nedbrytningsprodukten p-nitrofenol (metabolit från insekticiden parathion som ej är tillåten i EU) fanns bland de 10 mest detekterade. Bentazon är legalt nyttjad i EU och har omfattande användning i Danmark med 39 ton såld kvantitet år 2010. Bentazon är svår att bryta ner i vattenlösning och transporteras därför enkelt i akvifärer.
Pesticider kan i allmänhet avskiljas med GAC, avancerad oxidation och membranteknik, men de danska grundvattenverken innehåller oftast luftning följd av snabbfiltrering. Biologiska filter har potential att bryta ner pesticider, men det baseras i regel på god tillgång av organiskt material, vilket inte är vanligt i grundvatten.
Försök
Försöken planerades för att ge svar på:
A) snabbsandfiltrens avskiljning av pesticiderna/metaboliterna MCPP, bentazon, glyfosat och p-nitrofenol
B) avskiljningskinetik för någon av ovanstående processer
C) huruvida avskild pesticid mineraliserades fullständigt.
Filtersand från tre danska grundvattenverk hämtades till fråga A); Islevbro, Själsö verk 1 och verk 2.
Sand från Själsö verk 2 användes för fråga B) och C). Benzonets eliminering följdes noggrant under 1 h, men experimentet fortsatte i sju dygn för att få svar på mineraliseringens framskridande. Särskilt kontrollerades syrehaltens inflytande; intensivt de första timmarna och därefter i två dagar.
Islevbro har 163 brunnar och producerar drygt 1000 m3/h. Alkaliniteten är ca 350 mg HCO3-/l och pH 7,5. Plattluftare. Genomsnittlig uppehållstid i snabbfiltren (tvåstegs) är 10,5 min och provsanden, 0,8-1,2 mm togs från andrafiltrets topplager.
Själsö har två separata verk, vardera med 400-1000 m3/h i kapacitet. Anaerobt grundvatten från 49 brunnar. Luftning i kaskadluftare. Filtersand 3,0-5,0 mm från förfiltrets topplager blandad med antracit användes i försöken. Uppehållstid i förfiltret är ca 90 min.
Verk 2 har också anaerobt vatten som luftas i INKA-luftare. Filtersand 3,0-5,0 mm från förfiltrets topplager användes även här. Uppehållstid i förfiltret: knappt en timme.
Doserade pesticider märktes med 14C-atomer. Organiska lösningsmedel för pesticiden strippades av. En dosering om ca 0,1 µg/l brukades. Utgående, filtrerat vatten användes och den från topplagren tagna filtersanden desinficerades med hypoklorit. I Islevbro testades även inkommande vatten till verket, men det skilde sig inte från det utgående avseende MCPP-reduktion.
Försöken utfördes i laboratoriemiljö; microcosms. Abiotiska kontroller genomfördes med autoklaverade (3 ggr) sandprover. pH var ca 7 under försöken. I microcosmerna doserades pesticid till halterna 0,03-2,4 µg/l. Vid provtagningen tillfördes syre naturligt. Vid syretesterna syrsattes proverna över natten.
Resultat
Alla filtren avskiljde delvis de tillsatta pesticiderna, antingen via abiotiska eller mikrobiella processer. MCPP minskade till 42-85%, benzon till 15-35 % glyfosat till 7-14 % och p-nitrofenol till 1-3 % av initiell koncentration.
Efter 6 dygn nådde 14CO2 produktionen 8-14 % för bentazonen, 42-43 % för glyfosatet och 7-10 % för p-nitrofenolen.
För Islevbro och Själsö 1 skedde avskiljningen delvis abiotiskt, troligen via sorption. För Själsö 2 dominerade den mikrobiellt betingade avskiljningen; ca 90 % för bentazon och p-nitrofenol. Tolkningen av Själsö 1 försvårades något av antracitmaterialet i filtret.
Bentazon studerades noggrannare i Själsö 2. Den mikrobiella nedbrytningen var snabb; till 35 % efter 20 min och till 12 % efter 60 min. Viss variation beroende på startnivån. En måttlig tillsats av syre ökade avskiljningshastigheten i rätt stor utsträckning. En jämförelse görs med nedbrytning i mark. En viss del av bentazonen (ca 10 %) förefaller svår att bryta ner.
Slutsatser
Avskiljningspotential för de fyra testade pesticiderna finns i vanliga danska grundvattenverk.
Verket Själsö 2 lyckades bäst och minskade bentazonkoncentrationen till mindre än 50 % inom 30 min för alla provade startvärden (0,1-2,4 µg/l). Mikrobiell nedbrytning som sedan försiggick upp till 7 dygn.
Syrekoncentrationen var klart viktig för nedbrytning av bentazon.
Om grundvattenkvalitet och dess analys kan man alltså lära mycket från Danmark. Däremot är filteruppbyggnad och vattenkvalitet i stort sämre beskrivna, vilket är synd då ämnet som sagt är mycket uppmärksammat och diskussionen om transformationer i filtermiljön för övrigt är innehållsrik.
Källa: Hedegaard, Mathilde, Albrechtsen, Hans-Jörgen (2014): “Microbial pesticide removal in rapid sand filters for drinking water treatment.” Water Research 48 pp 71-81.
Hela artikeln i Water Research finns att köpa här.
Författarna: DTU miljö, Danmarks tekniska universitet, Byggnad 113, DK-2800 Kungens Lyngby, Danmark. Korrespondens och kontakt: mjhe@env.dtu.dk
