Micropollutants such as pharmaceuticals, hormones and phenolic utility chemicals in sewagewater are considered to be an emerging problem because of increased use and observed adverse effects in the environment. The study provides knowledge on the removal efficiency ofmicropollutantswith a range of physical and chemical properties in three commercially available onsitewastewater treatment facilities (OWTFs), tested on influent wastewater collected from 2500 person equivalents in Bildchen, Germany. A longer hydraulic retention time would in theory be expected to have a positive effect, and this study presents results for three different OWTFs in full-scale comparable tests under natural conditions. A range of 24 different pharmaceuticals, five phenols and three hormoneswere analyzed. Flow-proportional consecutive sampling was performed in order to determine the removal efficiency. Twenty-eight substances were detected in the effluent wastewater out of 32 substances included. Average effluent concentrations of Simvastatin, Estrone, Estradiol and Ethinylestradiolwere above the indicative critical-effect concentration of pharmacological effect on fish in all facilities. Average effluent concentrations of both Diclofenac and Estradiol were higher than the Environmental Quality Standards applied in Sweden (190–240 times and 9–35 times respectively). The removal efficiency of micropollutantswas high for substanceswith high logKow,whichenhance the adsorption and removal with sludge. Low removal was observed for substances with low logKow and acidic characteristics, and for substances with stabilizing elements of the chemical structure. Facilities that use activated sludge processes removed hormones more efficiently than facilities using trickling filter treatment technique. Moreover, longer hydraulic retention time increased the removal of pharmaceuticals, hormones, turbidity and total nitrogen. Removal of Caffeine, Ibuprofen, Estrone, Naproxen and Estradiol,was strongly correlated to the sludge and particles removal. Thus, the efficiency of the tested OWTFs could be improved by adjusting the technical methods and increasing the hydraulic retention time.
This report shows result of a screening study on selected pharmaceuticals and hormones.
Läkemedel är viktiga för hälsa och ökat välbefinnande i vårt dagliga liv. Läkemedel ger många fördelar såsom förbättrad livskvalitet, och efterfrågan kommer sannolikt att öka i framtiden på grund av en växande åldrande befolkning, kroniska livsstilssjukdomar, expanderande tillväxtmarknader samt framsteg inom den medicinska forskningen. Tyvärr innebär en ökad användning av läkemedel även en ökad belastning på miljön. Konsumtionen av mediciner bland befolkningen utgör den största spridningen av läkemedelsrester till miljön. Läkemedel som inte bryts ner helt i kroppen utsöndras, antingen som metaboliter eller i oförändrad form, via urin och avföring och hamnar i våra reningsverk. I reningsverken kan läkemedelsresterna antingen brytas ner, fastläggas i slammet eller hamna i sjöar, vattendrag och i kustvatten via det renade utgående avloppsvattnet. Utvärderingen av reningseffektiviteten av olika reningstekniker baseras vanligtvis på analyser av koncentration av läkemedelsrester. Det finns dock svårigheter med analysmetoderna då läkemedel utgör en heterogen grupp av ämnen, med stor variation i fysikaliska och kemiska egenskaper. Variationen kräver användandet av generella metoder för provberedning och analys. Påverkan från komplexa matriser, så som avloppsvatten, riskerar att försämra återvinningen av läkemedel vid provupparbetningen samt påverka signalen vid analys på instrument. Till exempel kan den höga halten av andra föreningar i inkommande avloppsvattnet störa analysen så att vissa läkemedel observeras vid lägre koncentrationer i det orenade vattnet än i det mer rena utgående avloppsvattnet. En annan orsak till att halter av läkemedel uppmäts som lägre i inkommande än utgående avloppsvatten kan vara att vissa läkemedel som metaboliseras i människokroppen återfår sin ursprungliga struktur i reningsverksprocessen och därmed uppmäts i större utsträckning i utgående avloppsvatten. Matriseffekter försämrar även detektionsgränserna av östrogena hormoner så att det med dagens analysmetoder är svårt att bestämma deras förekomst i avloppsvatten. Vissa antibiotika interagerar med fria joner från matrisen och bildar kelatkomplex, vilket ger försämrad återvinning och detektion. Då behovet är stort att kunna bedöma reningseffektivitet i avloppsreningsverk och koncentration av ämnen i avloppsvatten som kan påverka miljön har fokus för studien varit att utveckla och utvärdera förbättrade metoder för kvantitativ bestämning av läkemedelsrester i avloppsvatten. Användandet av en generell metod för provberedning och analys av läkemedel i komplexa matriser, så som avloppsvatten, gör det svårt att skilja läkedelssubstanserna från övrigt organiskt material i matrisen. Generella analysmetoder kan dock användas för att få en översiktlig bild av förekommande ämnen och halter i avloppsvatten samt för jämförelser av reningseffektivitet mellan olika reningstekniker eller olika reningsverk. I arbeten där utvärdering av reningseffektiviteten i ett avloppsreningsverk av enskilda ämnen eller halten av enskilda ämnen i utgående avloppsvatten är avgörande, kan t.ex. märkta internstandarder för respektive ämne eller metoder anpassade till enskilda ämnens kemiska fysikaliska egenskaper användas vid analys för att minimera matriseffekter. Resultaten visade att jon-suppression, dvs. nedtryckning av signalen vid analys på grund av konkurrens med koeluerande organiskt material i matrisen, var den viktigaste orsaken till den observerade ökningen i koncentration av läkemedelsrester från inkommande till utgående avloppsvatten. Resultaten visar en genomsnittlig jon-suppression på 56 % för de studerade läkemedlen i inkommande och 33 % i utgående avloppsvatten. Förluster i återvinning orsakat av konkurrens med annat organiskt material i matrisen vid provberedning alternativt omvandling av metaboliter av läkemedelsrester i avloppsvatten var av underordnad betydelse för flertalet ämnen. Risperidon och Fluoxetine visade stor påverkan av behandling avseende omvandlingsprodukter inklusive metaboliter. Utvecklingen av känsligare metod för kvantifiering av östrogena hormoner i utgående avloppsvatten resulterade i haltbestämningar under ng/L, med en kvantifieringsgräns (LOQ; S/N=10) för17-β-östradiol på 0,6 ng/L, östrone på 0,4 ng/L och 17-α-etinylöstradiol på 0,4 ng/L. Studien visade även att en tillsats av EDTA-Na2 till vattenprov innan upparbetning ökade återvinningen av merparten av de studerade antibiotika, och gav även ökad återvinning för de övriga studerade läkemedlen.
Plockanalys innebär en metodisk eftersortering av avfall. I projektet gjorde vi uppdelning i olika produktgrupper och utefter potential för återanvändning. Avfallet samlades in från två återvinningscentraler, höst och vår, från fyra olika insamlingsfraktioner. Mätning med XRF-skanner av drygt 300 produkter utfördes vid plockanalyserna, varav 30 produkter även analyserades på laboratorium. Farliga ämnen hittades i många produkter, men i små mängder.
Pharmaceutical products constitute a fundamental part of modern medicine and are in many cases crucial for health and wellbeing in our everyday life. However, the benefits from pharmaceutical come with drawbacks for the environment. These chemicals are designed to have a biological effect, which they unfortunately also might have on other living organisms than humans. They are moreover also considered to be semi-persistent due to the continuous discharge from our society. These characteristics make them problematic if they end up in the environment. For the last ten years pharmaceutical companies on the Swedish market can choose to publish environmental information about their products on the public web-based portal www.fass.se. Prior to publication the environmental information is reviewed by an external part (IVL Swedish Environmental Research Institute). Within the context as third party reviewer, IVL also performs research to increase the knowledge of pharmaceuticals in the environment to improve the reviewing process. This report describes the Fass research study conducted in 2014 and 2015. The focus of this study was to investigate the distribution and removal of a selection of pharmaceuticals within a sewage treatment plant (STP) and their final fate in the environment. For unclear reasons residues of pharmaceuticals can be represented in higher concentration in the effluent wastewater compared to the influent, which limits correct conclusions to be drawn regarding their removal during sewage treatment. Several studies on matrix effects and metabolism were performed to test different hypothesis that could explain the phenomena and to be able to estimate the “true” concentrations of pharmaceuticals within a STP. A mass balance was also performed to further study the pharmaceutical distribution. To assess the dispersion and fate of pharmaceuticals in the environment a farmland fertilized with sludge from the investigated STP were studied. Soil and sludge samples were analyzed as well as soil water collected by lysimeter techniques. In addition laboratory based soil sorption tests of the farmland soil exposed to pharmaceutical and sewage sludge were also performed. The result of the study showed that analytical interferences (ion-suppression) due to competition with co-eluting matrix components during instrumental analysis was the main contributor to the observed increase in concentration of pharmaceuticals from influent to effluent wastewater, with an average ion-suppression of 49% in influent wastewater and 35% in effluent wastewater of the investigated pharmaceuticals.
Rodenticides are biocidal products that are used in order to control rats and mice. This screening study aims at investigating whether chemical substances belonging to the group anticoagulant rodenticides can be detected in Swedish non-target biota, and to investigate if the levels are different compared with the results from a previous study. The levels of anticoagulant rodenticides detected in the present screening study are similar to those found in earlier studies in Sweden and elsewhere. The literature indicates that toxic effects can occur in birds at levels > 100 ng/g (liver) whereas the level > 200 ng/g has been proposed to be a threshold level in foxes. Some individuals of raptors (n =2) and several foxes (n = 7) exceed these levels in the present study. These data suggest that anticoagulant rodenticides that are transferred in the food web may cause secondary toxicity in non-target mammals and birds in Sweden. However, no pathology has been performed for the individuals of the present study that can confirm any concentration-effect relationship or reason for mortality.