En kombination av sandfilter och manganese greensand kan fungera som adsorbent för radionuklider i dricksvattnet.
Av: Kenneth M Persson
Den 28 november 2015 konsoliderades reglerna om radioaktiva ämnen i dricksvatten i Sverige genom att Livsmedelsverket bland annat kompletterade Dricksvattenföreskrifterna med parametervärden (summan av flera olika radionuklider i vatten) för tritium, total alfaaktivitet och total betaaktivitet. Skulle total-alfaaktivitet överstiga 0,1 Bq/l eller total-betaaktivitet överstiga 1,0 Bq/l behöver specifika radionuklider mätas. Naturliga radionuklider som då måste mätas är Uran-234, Uran-238, Radium-226 och Polonium-210 för alfaaktivitet. Motsvarande radionuklider för betaaktivitet är Radium -228 och Bly -210. Om tritium-värdet överskrids eller om misstankar föreligger att artificiella radionuklider förekommer måste Strålsäkerhetsmyndigheten kontaktas. De svarar på epostadressen dricksvatten@ssm.se. Vid överskridande behöver vattnet renas från radioaktivitet.
Livsmedelsverket har tagit fram en läsvärd vägledning till radioaktivitet i dricksvatten. Den är daterad 2016-10-01 och finns att läsa på verkets hemsidan livsmedelsverket.se.
Det som är haken för dem som bereder dricksvatten är dels att hitta ackrediterade laboratorier som kan göra analyser enligt dricksvattenföreskrifterna och än mer att hitta vettiga tekniska lösningar på reningstekniker för att ta bort de radioaktiva ämnena om de förekommer i förhöjda halter. Det är alfastrålning och betastrålning som är utmaningen. Dessa kommer från radioaktiva ämnen som sönderfaller med en viss statistisk frekvens. För att ta bort radioaktiviteten måste ämnena tas bort från vattnet. Ädelgasen radon kan drivas bort med ett överskott av luft. Övriga ämnen förekommer i löst form som joner och behöver tas bort på annat sätt. Vissa selektiva jonbytare kan fungera, liksom vissa täta membran, speciellt omvänd osmosmembran, för att avskilja uran. Hur gör man med radium?
I en intressant artikel i Chemosphere redogör Baeza och medförfattare (2017) för hur en kombination av sandfilter och manganese greensand (grönsand, glaukonitsandsten med hög halt mangan) kan fungera som adsorpbent för radium-226. I ett tre-mediafilter med kiselsand på botten och toppen och grönsand mellan kiselsandlagren kunder 96-98% av allt radium-226 adsorberas från vattenlösningar med destillerat vatten och i ett naturligt grundvatten från Spanien med en total mineralhalt (total dissolved solids, TDS) om 744 mg/l och ett pH på 7,8. Adsorptionen går snabbare vid lägre pH:n och lägre TDS. Förhållandet mellan filtermassa och vatten var 1: 1600 (g:ml) under hela försöket. Grönsanden innehöll 78 viktprocent mangandioxid, 6,2 viktprocent järn(III)oxid, 5,2 viktprocent kiseldioxid och 3,1 viktprocent aluminiumoxid.
Mekanismen beskrivs i artikeln som att radiumjonen Ra2+ vid aktuellt pH binder till ytan på MnO2-kornen, brunstenskornen, i grönsanden. Eftersom radium-226 har en halveringstid på 1602 år finns den kvar mycket länge som källa till radioaktivitet. Enligt författarna verkade grönsanden kunna adsorbera snart sagt allt radium i vattnet utan att nå mättnadsgrad, mest för att radium också vid förhöjda halter ändå förekommer i så ringa omfattning, i storleksordningen pikogram per liter, eller 10-12 g/l. Uran kunde adsorberas till järnoxidkorn, vilka finns i lägre halt i grönsanden. Efter ungefär 60-90 bäddvolymer vatten var järnoxidkornen mättade med uran, vilket inte sågs alls för radium till brunstenskornen. Fortfarande efter 1 000 bäddvolymer var radiumadsorptionen hög och stabil.
Författarna undersökte hur fort adsorptionen av radium skedde till grönsand. Denna studie visade att förloppet följde en andra ordningens kinetik, beroende av grönsandsyta, radiumhalt och kontakttid. Den största begränsningen av grönsandsmetoden visade sig här; adsorptionstiden var lång vid pH på 7,8 eller i klartext 600-800 minuter (10 – 14 timmar). Vid pH omkring 6 skedde dock adsorptionen nästan momentant och inom 10 minuter. Som en jämförelse kan nämnas att ett vanligt snabbsandfilter har en kontakttid på några eller flera minuter, medan ett långsamfilter kan ha en kontakttid på timmar upp mot dygn.
För att använda grönsandsmetoden för att avskilja radium från vatten behövs därför långsmala reaktorer, fyllda med grönsand, som vattnet sakta får perkolera genom under kanske ett halvt dygn. Det behövs inga stora volymer grönsand eftersom mängden radium som behöver avskiljas är så liten. Däremot krävs långa uppehållstider. Det är under alla omständigheter viktigt att fler metoder som fungerar för att avskilja radionukleider från vatten redovisas och testas, så att de vattenverk där problem finns kan få möjlighet att förbättra vattenkvaliteten och leverera ett tjänligt vatten också vad avser radioaktivitet.
Källa: A. Baeza, A. Salas, J. Guillén, A. Muñoz-Serrano, M.Á. Ontalba-Salamanca och M.C. Jiménez-Ramos (2017): Removal [of] naturally occurring radionuclides from drinking water using a filter specifically designed for Drinking Water Treatment Plants. Chemosphere 167 107-113
