Haitallisien kuluttajakemikaalien poistuminen jätevesistä. Ympäristökemia K2016 Anna Mikola TkT D Sc (Tech)

Transkriptio

1 Haitallisien kuluttajakemikaalien poistuminen jätevesistä Ympäristökemia K2016 Anna Mikola TkT D Sc (Tech)

2 Sisältö Mitkä kuluttajakemikaalit? Miksi aineet ovat haitallisia ympäristössä? Aineiden analysointi Päätyminen ympäristöön Puhdistusmenetelmät Mitä tulevaisuudessa?

3 Pharmaceuticals in waters LUT

4 Pharmaceuticals in waters LUT

5 HAITTA-AINEET (PRIORITEETTIAINEET) Aineita, joilla on todettu olevan haitallisia vaikutuksia hyvin alhaisissa pitoisuuksissa (ng/l tai µg/l) Yleisesti Torjunta-aineet Lääkeaineet Hygieniatuotteet Hormonit Pintakäsittelyaineet Raskasmetallit jne Usein hyvin pysyviä, kertyviä ja myrkyllisiä yhdisteitä Vaikutukset Vaikutukset keskushermostoon Hormonitoiminnan häiriöitä, vaikutukset hedelmällisyyteen Karsinogeeniset vaikutukset Akuutit oireet iholla, silmissä ja limakalvoilla

6 Haitalliset ja vaaralliset aineet (direktiivistä) alakloori antraseeni atratsiini bentseeni bromatut difenyyli-eetterit [5] kadmium ja kadmium-yhdisteet hiilitetra-kloridi C10-13-kloorialkaanit klorfenvinfossi klorpyrifossi (klorpyrifossi-etyyli) syklodieeni-torjunta-aineet: aldriini dieldriini endriini isodriini kokonais- DDT [7] para-para-ddt [7] 1,2-dikloori-etaani dikloorimetaani di(2-etyyliheksyyli) ftalaatti (DEHP) diuroni endosulfaani fluoranteeni heksakloori-bentseeni heksakloori-butadieeni heksakloori-sykloheksaani isoproturoni lyijy ja lyijy-yhdisteet elohopea ja elohopea-yhdisteet naftaleeni nikkeli ja nikkeliyhdisteet nonyylifenoli (4-nonyyli-fenoli) [8] oktyylifenoli ((4-(1,1,3,3- tetrametyyli-butyyli)-fenoli)) pentakloori-bentseeni pentakloori-fenoli polyaromaattiset hiilivedyt (PAH) bentso(a)pyreeni bentso(b)-fluoranteeni bentso(k)-fluoranteeni bentso(g,h,i)-peryleeni Indeno (1,2,3-cd)pyreeni simatsiini tetrakloorieteeni (tetrakloorietyleeni) trikloorieteeni (trikloori-etyleeni) tributyyli-tinayhdisteet (tributyylitina-kationi trikloori-bentseenit trikloori-metaani (kloroformi) trifluraliini

7 Uudet prioriteettiaineet, asetus voimaan vuoden 2015 lopussa - Komissio teettänyt laajat taustaselvitykset vesiympäristölle haitallisista aineista. - Seuraavat aineet lisättiin prioriteettiaineiden listalle: dikofoli, PFOS, kinoksifeeni, dioksiinit ja dioksiinin kaltaiset yhdisteet, aklonifeeni, bifenoksi, subytriini, sypermetsiini, diklorvossi, HBCDD, heptakloori ja heptaklooriepoksidi ja terbutryyni - Vaatimukset voimaan vuoden 2018 lopulla TARKKAILULISTA!! Jatkossa komissio laatii kahden vuoden välein kymmenen aineen tarkkailtavien aineiden luettelon, jonka aineita jäsenmaiden tulee vesistössä tarkkailla. Ensimmäinen tarkkailulista laadittiin mennessä.

8 Tarkkailulistan aineet Pharmaceuticals in waters LUT

9 Haitalliset aineet (kansallisesti valitut) Klooribentseeni 1,2-diklooribentseeni 1,4-diklooribentseeni bentsyylibutyyliftalaatti (BBP) 2 dibutyyliftalaatti (DBP) Resorsinoli (1,3-bentseenidioli) (bentsotiatsoli-2-yylitio) metyylitiosyanaatti (TCMTB) bentsotiatsoli-2-tioli (di(bentsotiatsoli-2-yyli)disulfidin (CAS ) hajoamistuote) bronopoli (2-bromi-2-nitropropaani-1,3-diol) dimetoaatti MCPA (4-kloori-2-metyylifenoksietikka-happo) metamitroni (4-amino-3-metyyli-6-fenyyli-1,2,4-triarsiini-5-oni) prokloratsi (N-propyyli-N-[2-(2,4,6-trikloorifenoksi)etyyli]-1H-imidatsoli-1-karboksamidi) Etyleenitiourea (mankotsebin (CAS ) hajoamistuote) tribenuroni-metyyli (metyyli-2-(3-(4-metoksi-6-metyyli-1,3,5-triatsiini-2-yyli)3-metyyliureidosulfonyyli)bentsoaatti) AJANKOHTAISTA!!! SYKE:n vaarallisten aineiden asetuksen 12 :n nojalla laatimassa suunnitelmassa esitettiin keväällä 2015 kansallisten ympäristönlaatunormien asettamista kolmelle uudelle aineelle eli bisfenoli A:lle, triasulfuronille ja atsoksistrobiinille. MUTTA hallituksen linjaus että kansallisesti ei aseteta kireämpiä vaatimuksia eikä uusia kansallisia aineita otettu asetukseen

10 Orgaanisten haitta-aineiden analysointi - Solid Phase Extraction (SPE) - Yhdisteen konsentrointi - Muiden mahdollisesti häiritsevien yhdisteiden poistaminen/vähentäminen - Nestekromatografia - Erotetaan eri yhdisteet toisistaan - Massaspektrometria (M/S) Vieno, 2007 Pharmaceuticals in waters LUT

11 Analysointiin liittyviä ongelmia - Iso määrä erilaisia yhdisteitä - Iso määrä hajoamistuotteita - Standardisoitujen näytteenotto- ja analyysimenetelmien puuttuminen - Vesi- ja lietefaasi pitäisi huomioida - Suuret vaihtelut pitoisuuksissa jätevesissä näytteenotto - Yleensä hyvin pienet pitoisuudet - Analyysien virhe yleensä % - Analyysikustannukset korkeat 11

12 Esimerkki metaboliasta: Naprokseeni Vieno, 2007 Laitoksen nimi

13 Missä haitta-aineita on? elektroniikka maalit lelut pehmeä pvc tekstiilit puhdistusaineet kasvinsuojeluaineet kosmetiikka lääkkeet amalgaami Jne.

14 14

15 Mistä haitta-aineet päätyvät Itämereen? Vesilaitoksesta riippumaton Lähteet: Puhdistamon kautta Teollisuus Palvelutoiminta Hygieniatuotteet Puhdistusaineet Virtsa/uloste Huuhtouma Pk-sektori Kotitaloudet Maatalous Jv-puhdistamo Huuhtouma Muu ihmistoiminta Itämeri Korroosiotuotteet Maaperä Ilmalaskeuma

16 Mistä haitta-aineet päätyvät vesistöön? Copper Mercury Lead Town centre 22% Runoff 2% Industry 3% Runoff 5% Industry 6% Domestic 19% Light industry 3% Runoff 33% Industry 4% Domestic 40% Light industry 12% Domestic 61% Town centre 67% Town centre 9% Light industry 14% DEHP Town centre 21% Light industry 2% Runoff 11% Copper Industry 2% Domestic 64% Chlorofor m Light industry 10% Town centre 17% Mercury Runoff 2% Industry 0% Domestic 71% Light industry 0% Town centre 15% Lead Runoff 1% Industry 0% PeBDE Domestic 84% TetraCE Runoff 0% DEHP Domestic 2% Light industry 0% Industry 1% NPEs Runoff 10% Industry 6% Chloroform Domestic 12% Light industry 2% LAS Town centre 16% Light industry 1% Runoff 1% PeBDE Industry 1% x` x` Town centre 97% Tetrachloroethene Town centre 70% NPEs LAS Domestic 81% Lähde: Thornton, Atkins

17 Lääkkeiden käyttö Suomessa - 16 % kasvua välillä Suomessa käytössä noin 900 erilaista vaikuttavaa lääkeainetta - Noin 3000 maailmanlaajuisesti Finnish Medicines Agency,

18 Ehkäisypillereiden käyttö Yleisimmin käytetyt lääkkeet ovat: Keskushermostoon vaikuttavat lääkkeet Ruoansulatukseen ja aineenvaihduntaan vaikuttavat lääkkeet Sydänlääkkeet Antibiootit Tulehduskipulääkket Betasalpaajat Laitoksen nimi

19 Masennuslääkkeiden käyttö Tulehduskipulääkkeiden käyttö Laitoksen nimi Finnish Medicines Agency, 2011

20 Lääkeaineet jätevesissä? Havaitaan jätevesissä Suomessa14 ainetta:0.02 µg/l 30 µg/l Kansallinen selvitys Aineet muuntuvat ihmiskehossa sekä alkuperäistä yhdistettä ja hajoamistuotteita poistuu Metabolia: 0-99% Suurin osa lääkeaineista poistuu virtsan mukana Lääkeaineiden välillä suuria eroja vesiliukoisuudessa Nakada et al T 20

21 Lääkeaineet jätevesissä, luonnonvesissä ja juomavesissä Besse, 2007 ; Garric, 2005 ; Heberer, 1997 ; Loos, 2009 ; Miège, 2009 ; Onema, 2009 ; Sacher, 2001 ; Soulier, 2011 ; Togola, 2008 ; Wiegel, 2004) 21

22 Miten pääsyä vesistöön yritetään vähentää? Lainsäädäntö Yleisiä kieltoja (Ympäristönsuojelulaki ja asetus) - Viemäriin laitettavat aineet - Ympäristön pilaaminen Vna 1308/2015 Valtioneuvoston asetus vesiympäristölle vaarallisista ja haitallisista aineista Vnp 112/1997 Valtioneuvoston päätös hammashoidon amalgaamipitoisista jätevesistä ja jätteistä REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) Teollisuuslaitosten ympäristöluvat Teollisuusjätevesisopimukset Standardit, ohjeet Valistus, Media Lähde: Toivikko, VVY

23 Aineisiin liittyviä epäsuoria rajoituksia Vna 1308/2015 Valtioneuvoston asetus vesiympäristölle vaarallisista ja haitallisista aineista (alkup. 2006, muutos 868/2010 VN) Vesipuitedirektiivin/prioriteettiaine direktiivin nojalla asetetut ympäristönlaatunormit (=EQS) 45:lle aineelle/aineryhmälle - Pitoisuus, jota vesistössä ei saa ylittää - Vuoden keskiarvo, maksimiarvo - Sekoittumisvyöhyke purkuputken ympärillä - Joillekin aineille asetettu eliöstö- EQS (ahven tai silakka), joka Suomessa ratifioitu ensisijaisesti Lannoitevalmistelaki 539/2006 MMM:n asetus 12/2007 Vnp 282/1994 puhdistamolietteen käytöstä maanviljelyksessä Tulossa lietedirektiivi Lähde: Toivikko, VVY

24 Miksi jätevettä puhdistetaan? Perinteisesti ajateltuna poistettavat aineet: Kiintoaine Orgaaninen aine Ravinteet (fosfori ja typpi) Mutta jätevedessä on myös mm. Taudinaiheuttajia (=patogeenit) Orgaanisia haitta-aineita (triklosaani, bisfenoli-a, ) Lääkejäämiä Metalleja (nikkeli, lyijy, kupari, sinkki, elohopea, kadmium,..) Eli lähes kaikkea sitä, mitä yhdyskunnissa käytetään Puhdistamoja ei ole suunniteltu alun perin poistamaan näitä aineita mitä tehdä?

25 Nykyinen jätevedenpuhdistusprosessi Pharmaceuticals in waters LUT

26 Lääkeaineiden poistuminen nykyiset puhdistusprosessit Vieno, 2007 Laitoksen nimi

27 Muita toimia lääkeaineiden ympäristöhaittojen vähentämiseksi - Sveitsissä vaatimukset suurten ja keskisuurten jätevedenpuhdistamoiden käsittelyprosessin täydentämisestä lääkeaineiden poistamiseksi - Alueellisesti lähdetty toteuttamaan puhdistusta mm. Saksassa ja Ranskassa - Hankkeita sairaalajätevesien erilliskäsittelystä - Ruotsissa käytössä ns. Green label lääkkeille, jonka avulla lääkärit ja potilaat voivat valita vähemmän haitallisia lääkkeitä 27

28 Puhdistustehoon vaikuttavat asiat - Lämpötila - Hapetus-pelkistys - potentiaali - Hydraulinen viipymä ja lieteikä - Nitrifikaatio - Lääkeaineen ominaisuudet Nakada et al

29 Aineiden poistaminen uusia tekniikoita - Hapetusprosessit - Otsonointi - Muut hapetusprosessit - +UV - Adsorptio - Aktiivihiili - Muut adsorbentit - Kalvobioreaktori - Ioninvaihto - Kalvosuodatus - Entsymaattinen hajotus - Elektrokemiallisen menetelmät - Näiden yhdistelmät 29

30 Haitta-aineiden poistuminen eri menetelmillä Lääkeaineet Ibuprofeeni Hormonit Sulfametoksiatsoli Diklofenaakki Karbamatsepiini Bisfenoli-A UV, aurinko Aktiiviliete, MBR Sorptio Hapetus AOP Suodatus PAC, GAC, maasuodatus otsoni UV+H2O2. O3+UV jne. RO, nano Mekanismi Fotolyysi Biohajoaminen Menetelmät Kuluttajakemikaalit Teollisuus yms. kemikaalit Triklosaani Keinotekoiset makeutusaineet EHMC PFOS AMPA??? Kadmium Alkyylifenolit?? BDE HBCD?????? DEHP??? TBT?? 30

31 Pohdittavaksi Miten haitallisten kemikaalien pääsy ympäristöön voitaisiin välttää? 31

32 Kiitos! Kysymyksiä?