I takt med att den analytiska kemin utvecklas, har möjligheten att detektera låga halter föroreningar också i dricksvatten vuxit. Kanske är detta främst en konsekvens av teknikutveckling, eller så är det tecken på att vårt hydrologiska kretslopp blir allt mer ansträngt genom allt större användning av svårnedbrytbara ämnen i samhället. I dricksvattenföreskrifterna finns några organiska lösningsmedel och bekämpningsmedelsrester listade med gränsvärden. I ramdirektivet för vatten finns listat 33 parameter eller parametergrupper, varav fyra är metaller (bly, kadmium, kvicksilver och nickel) och övriga huvudsakligen industriellt använda ämnen, som bekämpningsmedel och lösningsmedel. Andra huvudgrupper, som läkemedelsrester eller rester från konsumentprodukter är föremål för diskussion men inte reglerade ännu. På engelska brukar alla dessa ämnen som kan detekteras i låga halter benämnas micropollutants (mikroföroreningar).
Av: Kenneth M Persson
Den som levererar dricksvatten vill att vattnet skall vara hälsosamt och rent. Det innebär att förekomst av detekterbara mikroföroreningar i dricksvatten är ett problem. Det finns därför ett brett intresse hos dricksvattenproducenterna att använda beredningsmetoder som förmår att avskilja föroreningarna ned till halter under detektionsgränsen. Jin och Peldszus (2012) har grupperat och analyserat reningseffekten av olika vanligt förekommande beredningsmetoder i vattenverk. Syftet var att få en bättre förståelse av behandlingseffekten för strukturellt olika föreningar och att kunna välja kostnadseffektiv beredning. Det gäller att välja mikroföroreningar som är representativa för hela grupper av föroreningar med avseende på deras egenskaper i vattenrening som gäller fysiska, kemiska och biologiska processer för att ta bort föroreningar.
Därför spelar föroreningarnas fysikalisk-kemiska och strukturella egenskaper en viktig roll i hur de omsätts eller avskiljs i vattenverket. Strukturellt liknande föreningar förväntas uppföra sig ungefär lika i beredningsprocesserna (QSPR-modellen, engelska quantitative structure-property relationship). Därför bör urvalet av karaktäristiska ämnen göras ur en heterogen grupp för att få med många olika slags egenskaper från mikroföroreningar. Jin och Peldszus försökte hitta en liten uppsättning representativa mikroföroreningar för experimentella studier. De valde ut en grupp mikroföroreningar baserade på deras fysikalisk-kemiska och strukturella egenskaper som har betydelse för beredningen. De utgick nämligen från hur de olika beredningsprocesserna, såsom koagulering/flockning, oxidation, adsorption till aktivt kol och membranfiltrering, påverkar vattenkvaliteten.
Genom detta arbete valde de ut 182 mikroföroreningar (identifierad från litteraturen) och listade en mängd av dessa mikroföroreningars olika molekylära egenskaper (sammanlagt 22 olika, som vattenlöslighet, polaritet, antal hydroxidgrupper, molekyllängd osv). Med hjälp av multivariat dataanalys grupperades molekylerna i ett värdediagram, en PCA (eng. Principal Component Analysis), som används för att sammanfatta och visualisera information ur stora datamängder. Värdediagrammet analyserades därpå och mikroföroreningarna grupperades efter gemensamma egenskaper som presenterades i PCA:n. Eftersom värdediagrammet presenterar resultaten tvådimensionellt som vektorer vilka utgår från origo, kallade Jin och Peldszus sin gruppering för D-optimal lökgruppering. Det ser nämligen ut ungefär som ett tvärsnitt av en lök där olika skal bygger upp löken genom skikt på skikt.
Allt detta arbete syftade till att identifiera representativa molekyler vars avskiljning i de olika stegen kunde indikera vilken sammanlagd reningseffekt som kunde förväntas för just denna huvudgrupp (detta speciella lökskal).
I artikeln föreslår Jin och Peldszus två uppsättningar av 22 mikroföroreningar som kan indikera reningseffekten i vattenverket. Den första används för väletablerade beredningsprocesser (koagulering / flockning, oxidation, aktivt kol och membranfiltrering), medan den andra gruppen visar beredningseffekten av ozonbehandling och avancerad oxidation. Urvalet är begränsat men täcker in många olika molekylära egenskaper och olika beredningssteg.
Valda molekylära egenskaper för beredningsprocesser i vattenverk
Illustration ej längre tillgänglig.
HOMO = highest occupied molecular orbital energy (högsta använda energinivå i molekylorbital), LUMO=lowest unoccupied molecular orbital energy (lägsta tomma energinivå i molekylorbital);
Baserat på dessa analyser kunde de välja ut 22 ämnen för att utvärdera konventionell vattenrening, samt 22 ämnen för att utvärdera avancerad oxidation. Deras tabeller återges nedan:
Behandling enligt 1. (koagulering / flockning, oxidering, aktivkol och membranfiltrering)
Enoxacin
Primidon
Carazolol
Bezafibrat
Celestolid
Atrazin
Dietylftalat
Amoxicilin
Carbadox
Kanelsyra
Trifluralin
α- Endosulfan
17α etinylestradiol
Tetracyklin
Azatioprin
Iomeprol
Fenol
γ HCH
Pyren
Di(2-etylhexyl)ftalat
Androsteron
Ketaprofen
Behandling enligt 2 (oxidationsprocesser)
Meticillin
Triklosan
Gemfibrozil
Klofibrinsyra
Dikofol
Equilenin
Butylhydroxianisol
Dicamba
Trifluralin
Butylbensylftalat
Di (2-etylhexyl)ftalat
Testosteron
Tetracyklin
Metformin
Fenoterol
Iomeprol
Fenol
Tris(kloretyl)fosfat
Hexaklorbensen
Benso [a] pyren
Tri (2-butoxietyl)-fosfat
Metoxiklor
De två listorna med förslag till parametrar att undersöka gör ingen miljö- eller hälsomässig analys av vattenkvalitet, utan kan ses som förslag till kemiska indikatorer att använda för att se vilken beredningseffekt. Just på så sätt bör reningen kunna kontrolleras genom löpande utvärdering av hur mycket dessa ämnen avskiljs. Vidare kan en ny, tidigare okänd parameter, placeras på rätt plats i lökskalet i värdediagrammet och reningseffekten i vattenverket bedömas ganska snabbt. Metodiken påminner litet grand om utvärderingen av mikrobiella barriärer sorterat på olika huvudgrupper – protozoer, bakterier och virus. Det gäller att placera in sina ämnen på rätt ställe, varefter kvalificerade bedömningar av olika beredningseffekter kan göras.
Denna typ av listor och grupperingar är mycket värdefull för att öka förståelsen om reningseffekter i vattenverk. Genom att välja ut ett begränsat antal parametrar kan antalet analyser ökas och reningseffekten dokumenteras bättre. Speciellt i labskala och vid FoU kan vatten spikas med föroreningar och reningseffekten utvärderas. Det bör också vara möjligt att kommunicera resultaten med andra, speciellt miljö- och hälsoskyddsansvariga, när en ny alarmerande molekyl dyker upp i dricksvattnet. Att kunna visa hur många logreduktioner eller kanske snarare percentilreduktioner som mitt vattenverk har för denna molekylgrupp styrker argumentationen och stärker moralen på vattenverket (om det är höga siffror; annars måste man fundera på annan rening).
Källa: Xiaohui Jin, Sigrid Peldszus: Selection of representative emerging micropollutants for drinking water treatment studies: A systematic approach. Science of the Total Environment 414 (2012) 653–663
Artikeln från Science of teh Total Enviroment finns att köpa hos utgivaren här.
