Problem vid Analyser - hur vet vi att reningen ger rätt effekt?

av

Jörgen Magnér (Forskare IVL)

Analyser av: Organiska miljögifter

Luft, vatten, jord, slam, sediment, biota, blod & urin

Metaller & Oorganiska ämnen

Luft, vatten, jord, slam, sediment & biota

Biologiska tester

Bakterier, växter, maskar, räkor, kräftor & fisk

Mykologiska undersökningar (Mögel)

Byggnadsmaterial, luft & textilier mm.

Analytiska Avdelningen

Källor till spridning av läkemedel i naturen

Utgående vatten

Slam

Enskilda avlopp Kommunalt avlopp

Sjukhus avlopp

Reningsverk

Läkemedel är inte en homogen grupp av ämnen

Bas

Fosfat

Syra

Fördelning av ämnen i naturen

Bestämning av reduceringsgraden av läkemedel i reningsverk Transformering/Metabolisering

Jon-suppression och/eller förluster vid upparbetning

Uppmätt halt av läkemedel i vatten & slam 16 av 23 studerade läkemedel uppvisade högre halt i utgående än inkommande avloppsvatten

0

20

40

60

80

100

Dicl

ofen

ac

Furo

sem

ide

Hydr

ochl

orot

hiaz

ide

Ibup

rofe

n

Nap

roxe

n

Ram

ipril

War

farin

Aten

olol

Amlo

dipi

ne

Biso

prol

ol

Carb

amaz

epin

e

Cita

lopr

am

Fluo

xetin

e

Keto

prof

en

Met

opro

lol

Oxa

zepa

m

Para

ceta

mol

Prop

rano

lol

Rani

tidin

e

Risp

erid

one

Sert

ralin

Sim

vast

atin

Terb

utal

ine

Proc

ent a

v sa

nn h

alt i

pro

vern

a (%

)

Inkommande

Utgående

Slam

Artefakter orsakade av den komplexa matrisen

Bestämning av reduceringsgraden av läkemedel i reningsverk

-50

0

50

100

150

Influ

ent

Efflu

ent

Slud

ge

Perc

enta

ge o

f tru

e am

ount

in sa

mpl

e (%

)

Loss to ion-suppression

Loss in recovery

Estimated amount

*Isotopmärkta internstandarder för att kompensera för förluster!!!

Ozonanläggning för rening av läkemedelsrester Från pilot till fullskala Slamdagen, 2017-03-07 Robert Sehlén

Varför rena vatten från läkemedel?

P-PILLER: Minskad fertilitet, könsbyte hos fisk & groddjur

ÅNGESTDÄMPANDE: Förändrat beteende i

fisk SMÄRTSTILLANDE: Massdöd av gamar i

Indien

ANTIBIOTIKA: Utveckling av multiresistens

Riskanalys. MEC/PNEC kvot utan ozonering

SubstansEC - Utgående vatten (µg/L)

NOEC (µg/L)

Säkerhets-marginal

Utsp Recipient

EC/PNECKvot

Metoprolol 3,80 1 50 27 7Substans

EC - Utgående vatten (µg/L)

NOEC (µg/L)

Säkerhets-marginal

Utsp Recipient

EC/PNECKvot

Metoprolol 3,80 1 50 27 7Oxazepam 0,29 1,8 1 000 27 6Estrone <0,023 0,008 100 27 2,3Trimetoprim 0,15 0,29 100 27 1,9Etinylestradiol <0,158 0,00003 10 27 1Estradiol <0,146 0,0004 10 27 0,9Propranolol 0,16 0,5 50 27 0,6Levonorgestrel <0,432 0,0008 10 27 0,5Diklofenak 0,59 0,5 10 27 0,4Karbamazepin 0,59 1 10 27 0,2Fluoxetin 0,01 0,029 10 27 0,1Amlodipin 0,03 10 1 000 27 0,1Paracetamol 0,28 30 100 27 0,03Caffeine 18,69 1000 50 27 0,03Erytromycin 0,09 10,3 100 27 0,03Furosemid 0,95 142 100 27 0,02Estriol <0,08 0,075 10 27 0,02Naproxen 0,41 32 50 27 0,02

Blodtrycksmedicin

Ångestdämpande/ antidepressiv

Antibiotika

Könshormoner

På EU-kommissionens bevakningslista för prioriterade ämnen

Övergripande processbild

Ozone generator

N2

O3

Pre-treatment Active sludge process

Post-denitrification

Post-treatment

Sludge handling

Post-denitrificationMBBR 1 MBBR 2Degassing

unitElectricity

Sampling locations

Full-scale WWTP

Pilot-scale oxidation & post-denitrification

C

Reci

pien

t Stå

ngån

(from Baresel et al., 2015)

Dygnsvariation av läkemedel efter biosteg

Resultat

MEC/PNEC kvot vid dosen 5 mg Ozon/L

Substans

EC (µg/L)

NOEC (µg/L)

Säkerhets-faktor

Utspädning Recipient

EC/PNEC Kvot

HR

Oxazepam 0,10 1,8 1 000 27 2,0

MR

Metoprolol 0,25 1,0 50 27 0,5 Östron <0,023 0,008 100 27 0,13

LR

Etinylöstradiol <0,158 0,00003 10 27 0,07 Östradiol <0,146 0,0004 10 27 0,05 Ciprofloxacin 0,009 0,1 10 27 0,03 Fluoxetin 0,002 0,029 10 27 0,03 Levonorgestrel <0,432 0,0008 10 27 0,03 Trimetoprim 0,001 0,29 100 27 0,01 Ibuprofen 0,14 10 10 27 0,01 HR - Hög risk MR - Måttlig risk LR - Låg risk

Massflöde över Nykvarnsverket Totalt summerat massflöde

9 8

Massflöde över Nykvarnsverket Massflöde Propanolol

628 42

517

42 628

452

356

619 628

Massflöde över Nykvarnsverket Massflöde Atenolol

67 32

61

32 67

56

100

0,23 0,25

Läkemedelsrester & dess öde vid

slamhygienisering av

Jörgen Magnér (Forskare IVL)

Läkemedelsrester i avloppsslam - effekter vid slamhygienisering

Reference: Malmborg J, Magnér J. (2015) Pharmaceutical residues in sewage sludge: Effect of sanitization and anaerobic digestion. J Environ Manage. 153:1-10.

Anaerobic digestion Thermal hydrolysis Pasteurization Advanced Oxidation

DS 6% DS 25% Ammonia treatment Dry digestion

Läkemedel som ingick i studien

13

10

Result från studien

Andel läkemedelsrester i accept

69%

31%

53%

34%

51%

87% 94%

30%

100% 98%

45%

68%

100% 100%

13%

76%

84%

100% 96%

18%

89%

100% 95%

8%

44%

17%

52%

90% 96%

30%

62%

75%

99%

86%

30%

78%

60%

95% 92%

70%

93%

100%

84%

95%

87%

100% 100%

87% 81%

95% 96% 99% 92%

96% 100%

74% 72%

88%

29%

80%

61%

94% 92%

70%

94% 100%

86% 92% 88%

100% 100% 91%

84% 97% 100% 99% 100% 100% 100%

72% 77%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Centrifug Labbcentrifug skruvpress 1 skruvpress 2

Syra Log Kow 4,06

Syra Log Kow 3,72

Syra Log Kow 2,81

Bas Log Kow 0,48

Bas Log Kow 4,81

Bas Log Kow 1,23

Läkemedelsrester och spridning av slam på

åkermark av

Jörgen Magnér (Forskare IVL)

Prover togs från Petersborgs gård, Skåne

Slam

Jord

Markvatten (Lysimeter)

Läkemedelsresters öde - vid spridning på åkermark

Reference: Magnér J, Rosenqvist L, Rahmberg M, Graae L, Eliaeson K, Örtlund L, Fång J, Brorström-Lundén E. (2016) Fate of pharmaceutical residues - in sewage treatment and on farmland fertilized with sludge. IVL report B2284.

Syfte: Om spridning av slam på åkermark bidrar väsentligt till spridning av läkemedelsrester till vatten och grundvatten

Läkemedel som ingick i studien

24

Resultat från studien

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Conc

entr

atio

n re

man

ing

in so

il (n

g/g)

Number of column-volumes of water

Acidic pharmaceuticals

DiclofenacFurosemideHydrochlorothiazideIbuprofenNaproxenRamiprilWarfarinKetoprofenParacetamol

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Conc

entr

atio

n re

man

ing

in so

il (n

g/g)

Number of column-volumes of water

Basic & neutral pharmaceuticals

AtenololAmlodipineBisoprololCaffeineCarbamazepineCitalopramFluoxetineMetoprololOxazepamPropranololRanitidineRisperidoneSertralinSimvastatinTerbutaline

Uppmätta halter av läkemedel i prover: Slam – 15 av 24 läkemedel (1.9 – 1000 ng/g dw) Jord – 4 of 24 läkemedel (0.4-4.9 ng/g dw) Markvatten (Lysimeter) – endast Caffeine återfanns i ett av proverna (69 ng/L)

Slutsatser Slamspridning på åkermark utgör en försumbar del av de läkemedelsrester som återfinns i naturliga vatten. Resultatet från studien tyder på att de studerade läkemedlen fastläggs i jord för att med tiden brytas ned på plats.

Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother.

Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp.

Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter.

Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol.

Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI.

Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye . Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013).

Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol.

Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU).

Påverkan på bakterier * Gullberg et al. 2011, PloS Pathogenes.

Uppkomst av antibiotika resistenta gener vid miljömässigt relevanta nivåer.

Läkemedlens öde i naturen

Tack för er uppmärksamhet !