En undersökning av förekomst av organiska mikroföroreningar (OMP – organic micro pollutants) i Göta älv och hur effektiv avskiljningen är i vattenverken längs älven.
Av: Thor Wahlberg
Ett stort antal organiska mikroföroreningar (163 stycken) från ett flertal grupper av ämnen (farmaka, bekämpningsmedel, brandskyddsmedel, ftalater, tillsatser, droger och PFAS-ämnen*) har undersökts i vattenprover från Göta älv. Provtagningen omfattade rå- och dricksvatten från sju vattenverk. I ett av verken togs vattenprover från 6 olika filter med granulerat aktiverat kol (GAC), med olika ålder på kolet.
Totalt hittades 27 stycken ämnen i dricksvattenprover med halter som varierade från <1 ng/l till 54 ng/l. Påverkan från verksamhet längs älven kunde visas med hjälp av totala koncentrationer, från utloppet från Vänern ned till Göteborg, där halter av summerade halter av OMP ökade från 65 ng/l till 120 ng/l. Avskiljningen var högre i de vattenverk som tillämpade filtrering genom GAC (4 vv) eller konstgjord infiltration (1 vv). Avskiljningsgraden låg i medeltal på 60 % respektive 65 %. För vattenverken utan GAC eller infiltration låg avskiljningen i medeltal på 38%. Avskiljningen påverkades starkt av GAC-filtrens gångtid. Med en ålder av 12 månader och nyligen pålagt GAC (ca 10% av volymen) var avskiljningsgraden 92 %. För ett GAC med en ålder av 5 år och 11 månader var avskiljningen i snitt 34 %. När GAC blir mättat kommer genombrott av upptagna ämnen att ske i ordningen DOC (Dissolved Organic Carbon), mest humus- och fulvosyror och därefter PFAS.
Det är av stor betydelse att skydda ytvatten från kemiska föroreningar. Användningen av syntetiska organiska ämnen är stort. Vattenverk med kemisk fällning och snabbsandfiltrering avskiljer inte OMP i någon högre grad. GAC kan förbättra avskiljningen men det är inte alltid fallet utan den minskar snabbt med tiden främst beroende på förekomsten av DOC (i kalla vatten med stor andel skog och tunna jordtäcken är halterna DOC mellan 4 och 15 mg C/l). Vilka är då källorna för OMP? Främst avloppsreningsverk, sjukhus, lakvatten och industrier. Denna studie är den första som utvärderar avskiljningen av OMP med GAC filter i vattenverk.
Material och Metodik
Totalt togs 24 vattenprov, 12 l var, ett från Vänerns utlopp, ett från Göta älv och från råvattenintag och utgående dricksvatten från sju vattenverk (Vänersborg, Trollhättan, Lilla Edet, Kungälv, Alelyckan, Mölndal och Lackarebäck). I Lackarebäcks vv togs prov i filtrat från 6 olika kolfilter.
Resultat och diskussioner.
OMP med högst koncentration i älvsvattnet var i fallande ordning; Koffein (23 – 54 ng/l), Lidokain (9,5 – 13 ng/l), Karbamazepin (5,2 – 13 ng/l) och Metoprolol (4,5 – 9,5 ng/l). Dessa och ytterligare några ämnen, bl.a. Diklofenak, ökade i koncentration från Vänersborg till Alelyckan. Detta stämmer väl med andra motsvarande undersökningar. Avloppsreningsverken är den huvudsakliga källan i detta fall. Ett ämne som uppvisade en konstant koncentration längs älven är summa PFAS vilket visar att PFAS-ämnen har andra vägar i miljön. Jämfört med Mälaren har Göta älv högre total halt av OMP. För 19 ämnen som återfanns i undersökningar från Mälaren och Göta älv så var totalkoncentrationen 40 +/- 1,1 ng/l i Mälaren och 74 +/-15 ng/l i Göta älv. De ämnen som hade högre koncentrationer i Mälaren var PFAS med en koncentration på 5,7 +/- 0,1 ng/l jämfört med 1,4 – 1,9 ng/l i Göta älv. Jämfört med en viktig vattentäkt i Europa var de högsta koncentrationerna mer frekventa i floden Rhen jämfört med i Göta älv.
Avskiljningen i vattenverken längs Göta älv (7 stycken) grupperas efter vilka beredningssteg de har. Ett vattenverk hade (när undersökningen genomfördes) konstgjord infiltration. Tre vattenverk har GAC-filter utöver kemisk fällning och fyra vattenverk konventionell flockulering, sedimentering och filtrering eller kemisk fällning i uppströmsfilter/kontinuerliga filter . Värden under detektionsgränsen <1 ng/l räknas med halva halten. Avskiljningen beräknades i procent som koncentration i dricksvatten delat med koncentration i råvattnet. En avskiljningsgrad på >80 % anses som en rimlig fungerande kemisk barriär. Konstgjord infiltration visade >80 % avskiljning för 10 ämnen. För vattenverk med GAC var motsvarande siffra 7 ämnen. För övriga vattenverk var det endast ett ämne avskiljdes >80%. Summan av PFAS avskiljdes inte i något vattenverk >80 %. Dessa resultat indikerar att konstgjord infiltration avskiljer mest undantaget summa PFAS som kräver ny GAC eller mer avancerad beredning.
I ett av vattenverken gjordes en jämförelse av hur det aktiverade kolets ålder påverkar avskiljningen av OMP. I verket finns 6 kolfilter med varierande ålder på kolet. Avskiljningsgraden för PFAS-ämnen var betydligt lägre än för övriga OMP. Ämnena delades därför in två grupper; PFAS-ämnen och icke PFAS-ämnen. Även avskiljningsgraden av DOC beräknades separat, utifrån analyser. Avskiljningen minskade med kolets ålder för bägge grupperna. För kol med åldern 12 månader var avskiljningsgraden i snitt 92 %. För kol med åldern 15 månader var den i snitt 90 % för icke PFAS- ämnen. Men bara 46 % och 34 % för icke-PFAS ämnen och kol med åldern 54 respektive 71 månader. För PFAS-ämnen var avskiljningen ännu lägre 23 % för 54 månader gammalt kol och 5,4 % för 71 månader gammalt kol. För DOC visades en likande trend men med lägre avskiljning och snabbare genombrott än för PFAS och icke PFAS-ämnen. Några av kolfiltren toppas periodvis med nytt GAC och den omräknade justerade åldern återspeglade inte fullt ut kolets genomsnittliga ålder beroende på att de också hade toppats längre tillbaka i tiden. För PFAS-ämnen så finns det ett samband där korta kolkedjor har sämre avskiljning än långa i GAC p.g.a. lägre hydrofobicitet.
Slutsatser
De sju vattenverken har olika typer av beredning för att avskilja OMP. Med GAC filter i beredningen ökade avskiljningsgraden markant. Studien visar vikten av att ersätta eller toppa upp med ett lager nytt kol. DOC uppvisade det snabbaste genombrottet, dvs när utgående halter är högre än inkommande. Tydligt var att tillsats av ett lager nytt GAC i ett filter med äldre kol ökade avskiljningsgraden för DOC och PFAS markant.
Att förutsäga avskiljningsgraden för OMP, speciellt PFAS, är komplext och specifikt för varje vattenverksprocess. Många vattenverk lutar sig emot fastställda scheman för byte av kol vilket kan inträffa senare än genombrott av olika ämnen. Regelbundna mätningar av OMP efter varje filter för att följa avskiljningsgraden är kostsamt. Genombrott av DOC inträffar före genombrott av OMP och är därmed inte någon bra indikator. Det återstår att ta fram analysmetoder för att förutsäga genombrott av OMP på ett praktiskt och kostnadseffektivt sätt.
*) PFAS (poly- och perfluorerade alkylsubstanser) är ett samlingsnamn för en stor grupp ämnen. De förekommer inte naturligt, utan började framställas i mitten av 1900-talet på grund av sina speciella kemiska egenskaper. Det finns över 4 000 olika ämnen i PFAS-gruppen. De mest kända substanserna kallas PFOS och PFOA.
Källa: Rikard Tröger, Stephan J.Köhler, Vera Franke, Olof Bergstedt and Karin Wiberg. A case study of organic micropollutants in a major Swedish water source – Removal efficiency in seven drinking water treatment plants and influence of operational age of granulated active carbon filters. Science of the Total Environment (article in press).
