Förändring av östrogen effekt och koncentration av organiska mikroföroreningar över olika processteg i ett avloppsreningsverk. En studie vid ett avloppsreningsverk med biologisk rening och UV-desinfektion visade att en betydande minskning (> 92 %) av den östrogena aktiviteten kunde uppnås även om avskiljningen organiska mikroföroreningar med hormonstörande funktioner var ofullständig.
Av: Bengt Andersson
Hormonstörande ämnen (EDC) samt rester av läkemedel och hygienprodukter (organiska mikroföroreningar, OMP) finns i utgående avloppsvatten från konventionella kommunala avloppsreningsverk, vars utsläpp till omgivningen utgör en betydande källa med stor negativ påverkan. Dessutom adsorberas många av dessa ämnen till slammet i reningsverket och om slammet används som gödning kan ämnena tillföras jordbruksmarken.
EDC påverkar det endokrina systemet både hos människa och djurliv vid mycket låga koncentrationer. Många OMP är dessutom persistenta och biologiskt aktiva med erkända hormonstörande funktioner. Effekten av OMP på det endokrina systemet är olika för olika ämnen och för att skapa en helhetssyn erfordras någon form av bioassay för bestämning av den samlade östrogena effekten.
Syftet med refererad studie var att koppla en minskad koncentration av EDC och OMP och förändringen av den östrogena effekten över olika processteg (inklusive anaerob rötning) vid ett konventionellt avloppsreningsverk genom att bestämma avskiljningen av 10 olika EDC och OMP och förändringen av den östrogena effekten.
Genomförande
Försöken utfördes vid ett avloppsreningsverk i Nya Zeeland belastat med mer än 100000 p.e. utan anslutning av några större industrier. Verket var uppbyggt med fingaller och försedimentering, en aktivtslamanläggning med anoxiska och aeroba zoner samt filtrering och UV-desinfektion. Avskilt slam behandlades genom anaerob rötning.
Prov togs från inkommande vatten och vatten efter varje reningssteg samt före och efter rötning. Analyser gjordes av 4 östrogener (estron (E1), 17b-estradiol (E2), östriol (E3) och 17a-etylnylestradiol (EE2)) samt av karbamazepin (CBZ, mot epilepsi), sulfametoxazol (SMX, antibiotika), oxybenzone (OBZ, solskyddsmedel), 4-nonylfenol (4-NP, tensid) och bisfenol A (BPA, hårdgörare i plaster). Analyserna gjordes med hjälp av vätskekromatografi.
Flera olika in-vitro metoder för bestämning av den östrogen aktiviteten har utvecklats. I refererad studie användes YES (Yeast Estrogen Screen), som bygger på utnyttjande av genetiskt modifierade jästceller med gener från mänskliga hormoner. Vid screeningen inkluderades samtliga ämnen med östrogen aktivitet och resultatet uttrycktes i estradiol-ekvivalenter (EEq, ng/l).
Resultat
Bestämning av avskiljningen av OMP över olika reningssteg visade att 4-NP avskildes fullständigt genom förbehandlingen. Genom biologisk rening kunde östrogenerna avskiljas med cirka 75 %, TCS med 88 % och OBZ fullständigt. Ingen reduktion av BPA uppnåddes, vilket var förvånande eftersom BPA vanligtvis avskiljs vid biologisk rening. Mera väntat var att ingen avskiljning av SMX och CBZ uppnåddes. Genom UV-behandling avskildes östrogenerna och TCS fullständigt och CBZ med omkring 56 % medan avskiljningen av BPA och SMX var försumbar.
Samtliga studerade OMP utom SMX var hydrofoba, vilket innebar att de hade en stark benägenhet att adsorberas till slampartiklarna. Detta kunde inte ses vad gäller 4-NP, vilket troligen berodde på den låga koncentrationen i inkommande avloppsvatten. Genom anaerob rötning skedde en så gott som fullständig reduktion av östrogenerna, OBZ och SMX medan BPA, CBZ och TCS inte påverkades alls.
Bioassay genom YES visade att den östrogena aktiviteten i inkommande avloppsvatten uppgick till 65 +/- 10 ng EEq/l och aktiviteten ökade något efter förbehandlingen till 80 +/- 12 ng/l, vilket låg inom de statistiska variationerna i data. Efter biologisk rening hade aktiviteten minskat till 48 +/- 6 ng/l och efter filtrering/UV-behandling till 5 +/- 2 ng/l, vilket var av samma storleksordning som för kontrollen med avjoniserat vatten (1 ng/l). Den procentuella minskningen av den östrogena aktiviteten över hela reningsverket uppgick till 92,3 %, där minskning uppgick till 40 % över den biologiska reningen och till 89.6 % över UV-behandlingen. Även om avskiljningen av BPA, CBZ och SMX var låg hade detta inte någon signifikant påverkan på den östrogena effekten.
Även om flera OMP hamnade i slammet återfanns endast 3 av de 10 OMP i det rötade slammet. Även om halterna var påtagliga med 120 mg BPA/kg TS, 17 mg CBZ/kg TS och 856 mg TCS/kg TS låg de i det lägre spektrat av halter redovisade vid internationella studier. YES kunde inte utföras för slam eftersom slam kan vara toxiskt för jäst.
Slutsatser
Provtagning och analys av 10 olika organiska mikroföroreningar samt bioassay av den östrogena aktiviteten efter varje processteg i ett avloppsreningsverk visade att
- endast 4-NF avskildes över förbehandlingen men det medförde ingen minskning av den östrogena effekten
- genom biologisk behandling avskildes OBZ fullständigt och östrogener och TCS partiellt, vilket innebar en minskning av den östrogena aktiviteten från 80 till 48 ng/l, en minskning med 40 %
- genom UV-behandling avskildes östrogener och TCS fullständigt medan BPA, SMX och CBZ inte påverkades i någon större utsträckning. Den östrogena effekten minskade från 48 till 5 ng/l, en minskning med omkring 90 %
- en fullständig nedbrytning av östrogenerna, OBZ och SMX uppnåddes genom anaerob rötning av slammet medan ingen nedbrytning uppnåddes av BPA, TCS och CBZ
- en analys av enskilda OMP var inte tillräcklig för att utvärdera förändringen i östrogen aktivitet och en komplettering med en bioassay var nödvändig
Källa N. J. Lin Chen, S. Ravindran, S. Swift, N. Singhal. Changes in estrogenicity and micropollutant concentrations across unit processes in a biological wastewater treatment system. Water Science & Technology, 77.6, 2018, pp 1673 – 1682.
