För att skydda byggda ytor från angrepp av mikroorganismer tillsätts olika biocider som kan följa med vattnet vid regntillfällen. Elva biocider har uppmätts i ett danskt förortsområde, Silkeborg, i samband med tolv regntillfällen under drygt ett halvår.
Av: Jörgen Hanaeus
Biocider tillsätts färg eller puts för att skydda byggda ytor som fasader och tak, från mikroorganismangrepp. Biociderna kan mobiliseras vid regntillfällen och transporteras till yt- eller grundvattenrecipienter. Elva utvalda biocider har analyserats i dagvatten från ett villaområde i Danmark vid tolv regntillfällen och i samband med haltbestämningar har man försökt finna mönster i biocidtillförseln till vattnet. Ofta var denna jämn under regnet, men vid något tillfälle fanns en first flush-effekt eller en last flush-effekt i regnhändelsen.
Bakgrund
Alger, svampar och bakterier kan angripa fasader och andra byggnadsytor. Det är därför vanligt att blanda in biocider i täckande material som målarfärg och putsbruk.
Triaziner och phenylureas används som algicider; isothiazolinoner som baktericider och carbamater som fungicider. Några produkter har endast syftet att skydda täckningen tills denna är applicerad på byggnaden (”in-can preservative”). De kan bestå av blandningar av upp till åtta biocider och ger ett biocidinnehåll i puts och färg av 0,5-1 %. Biocidtillsatsen i putsbruk är 0,1-2 g/kg vilket motsvarar 0,3-4 g/m2 väggyta.
Vidare används triazoler som fungicider på trämaterial.
Litteraturen på området har fokuserat på lakning av biocider utgående från jämviktsberäkningar mellan faser och på mätningar med idealiserade, ofta forcerade vädersituationer i laboratoriemiljöer.
Regn driver biocider till ytvatten och grundvatten. Ytvattenpåverkan är åtskilligt snabbare och valdes till försöken.
Burkhardt och medarbetare (EAWAG) citeras ofta i artikeln och de har påpekat att biocidemissioner kan förväntas ge halter i ytvattnet som överstiger europeisk standard för pesticider i dricksvatten (<100 ng/L för enskild pesticid och <500 ng/L för samlat pesticidinnehåll) med upp till 10 ggr. Kraven finns inte på biocider för ytskyddande ändamål trots att samma produkt kan ha begränsningskrav vid användning som herbicid i lantbruket.
Bedömda nolleffektnivåer för biociderna är ett antal ng/L, t ex 13 ng/L för octylisothiazolinone och 34 ng/L för terbutryn och carbendazin.
Försök
Tanken var att utföra täta vattenanalyser i samband med regn för att urlakningsdynamiken skulle kunna följas i ett bostadsområde i utkanten av Silkeborg i Danmark med 140 enfamiljshus på 21,5 ha (hårdgjort:7,1 ha, varav 30 % trafikytor). Den totala fasadytan bestämdes genom vandring och fotograferande till 24 000 m2. Ca 5 % av fasadytan var putsbruk och målarfärg; 20 % var målat trä och 75 % var tegel. Max 25 % biocidhållande yta, alltså.
22 % av fasaderna dränerade till hårdgjorda ytor, men bara en mindre andel av dessa ytor var kopplade till dagvattenledningen (duplikatsystem) och efter jämförelse med ett liknande bostadsområde bedömdes ca 5 % av totala fasadytan dränera till dagvattenledningen. Denna mynnade i en dagvattendamm efter en ledningslängd på mellan 100 och 1040 m. Rinntiden bedömdes vara 15-20 min för en vanlig regnhändelse. Flödet mättes kontinuerligt i en byggnad 10 m uppströms dammen. Prov togs automatiskt på varje 5 m3 som passerade, men flöden < 3 l/s försummades.
Totalt passerade ca 9 000 m3 under mätperioden oktober 2011-Juni 2012, varav ca 3 000 m3 provtogs. Den högsta regnintensiteten var 4,3 mm/h. 191 prov från 11 regnhändelser analyserades.
Analysförfarandet beskrivs i detalj och detektionsgränsen anges vara 1 ng/L. Teoretisk ansats för massflödet M var för ett ämne (en biocid):
M = CC*CS *IRain*U
där CC är en områdesrelaterad konstant och CS är en ämnesspecifik konstant som inkluderar fasadytan med ämnet och frigörelsemekanismen. IRain är regnintensiteten och U är vindhastigheten. Genom att avsätta uppmätt massflöde (ämnesmassa i prov/regntid) mot produkten av regnintensitet och vindhastighet erhålls värden på produkten CC*CS för ett ämne.
Resultat
I median- och medelvärdesberäkningen avlägsnades ett fåtal uppmätta koncentrationer som avvek från medianen med mer än ca 2 tiopotenser. Dessa behandlades för sig (peak events).
Höga medianvärden uppmättes för carbendazim och terbutryn med 42 resp 52 ng/L, men peakvärden på 306 resp 1 840 ng/L förekom också. Diuron, isoproturon, iodocarb och mecoprop hade mediankoncentrationer på 2-7 ng/L men återfanns inte i samtliga prover.
Ett par biocider; methylisothiazolinone och benzoisothiazolinone återfanns bara vid något regn, men då med rätt höga värden vilket indikerar transport i/som partiklar.
Mellan regnhändelserna var biocidkoncentrationerna i dagvattenledningen under detektionsnivån, vilket pekar mot att halterna i grundvattnet var låga.
Massflödena bestämdes också individuellt för varje ämne och regntillfälle och låg mellan nollemission och 76 mg/händelse (terbutryn). Dessa massflöden var vanligen av jämförbar storlek för de lika regnhändelserna; dock fanns undantag. Extremvärdena var ämnesspecifika, dvs ett ämne kunde ge högt värde vid ett regn, medan övriga ämnen gav normala värden.
Terbutryn gav i genomsnitt ca 8 mg/regnhändelse, men toppvärden på över 70 mg förekom alltså. Carbendazim, 7 mg, och methylisothiazolinone, 1,6 mg, var de ämnen som visade genomsnittliga värden > 1 mg/händelse; övriga låg <1 mg men högre extremvärden förekom.
Ungefär var 10:e händelse gav ett extremt värde, storlek 10 ggr större än det normala, varför alltså peakhändelserna bidrog med lika mycket massflöde som normalhändelserna.
Man undersökte om längden av den torrperiod som föregick en regnhändelse var viktig, men svaret blev nej. Likaså hade regnets tid ringa inflytande på massflödet, liksom vindriktningen vid regn. Däremot korrelerade produkten av regnintensitet och vindhastighet med massflödet för hälften av ämnena.
Produkterna CC*CS var av lika storlek, ca 0,5, för terbutryn och carbendazim, vilket alltså antyder att de emitterades likformigt. De förekom i färg och puts, medan propiconazole och tebuconazole, som användes till träskydd hade värden på CC*CS av 0,08 resp 0,03.
Ingen first-flusheffekt noterades för något ämne i 5 av 12 regn, utan där var emissionens koncentration jämn över hela regntiden. För 3 av 12 regn återfanns dock en first-flusheffekt för terbutryn, methylisothiazolinone, cybutryn och diuron, medan övriga ämnen inte reagerade så i dessa regn.
Före cybutryn noterades också en post-flush effekt i två regn; dvs halten steg mot slutet av regnet.
Slutsatser
Variationer i koncentration mellan biociderna har sin grund i olka applikationsformer och emissionsformer. De konstant emitterade ämnena terbutryn, carbendazim, isoproturon, diuron, tebuconazole, propiconazole och mecroprop detekterades i de flesta prover. De förefaller läcka ut långsamt till omgivningen. I motsats till dessa detekterades benzoisothiazolinone, och methylisothiazolinone bara i några av proven vid några av regnhändelserna.
Biocidemissioner bedömdes vara ett fenomen, som inte bara finns i vissa citykärnor, utan också pågår kontinuerligt i förortsområden. Det innebär att de med tiden riskerar att nå även grundvattnet.
Det är fel att fokusera enbart på first-flusheffekter vid biocidemissioner.
Källa: Bollman,U.a), Vollertsen, J.b), Carmeliet, J.c) & Bester, K.a) (2014): Dynamics of biocide emissions from buildings in a suburban stormwater catchment – Concentrations, mass loads and emission. Water Research 56, pp 66-76.
Hela artikeln i Water Research finns här.
Författarna:
a) Department of Environmental Science, Aarhus University, Frederiksborgvej 399, 4000 Roskilde, Danmark.
b) Department of Civil Engineering, Aalborg University, Sohngaardsholmsvej 57, 9000 Aalborg, Danmark.
c) Empa, Laboratory for Building Science and Technology, Ueberlandstrasse 129, CH-8600 Duebendorf, Schweiz
Korrespondens och kontakt: Kai Bester , e-mail: kb@dmu.dk , tel +45 87158552.
