Ympäristöanalytiikan uudet sovellukset vesistöjen vierasaineiden määrityksessä Joonas Jernberg, FM Lahden tiedepäivä 27.11.2012 27.11.2012 1
Esimerkkejä kemikaalien käytöstä torjunta-aineet 27.11.2012 2
Esimerkkejä kemikaalien käytöstä : lääkeaineet ja kosmetiikka 27.11.2012 3
Esimerkkejä kemikaalien käytöstä : palonestoaineet ja teollisuuskemikaalit 27.11.2012 4
Ympäristön kemikalisoituminen Määritelmä: lisääntyvä kemikaalien käyttö ja siitä seuraava ympäristön saastuminen Suomen Ympäristökeskus (SYKE): Maailmassa on tällä hetkellä käytössä noin 100 000 kemikaalia ja uusia kehitetään markkinoille jatkuvasti. Suomeen tuodaan tai täällä valmistetaan lähes 30 000 valmistetta, jotka sisältävät vaaralliseksi luokiteltua ainetta. Nämä valmisteet sisältävät yli 5 000 vaaralliseksi luokiteltua eri ainetta. 27.11.2012 5
Ennuste kemikaalien valmistusmääristä BRIICS-maat: Brasilia Venäjä Intia Indonesia Kiina Etelä-Afrikka ROW: muut maat Lähde: OECD Organisation for Economic Co-operation and Development 2012: Environmental Outlook to 2050 27.11.2012 6
Kemikalisoitumisen dilemma Kemikaalien käyttö on keskeinen osa länsimaista hyvinvointiyhteiskuntaa. Kemikaalien käytöllä on saavutettu kiistattomia hyötyjä liittyen (esim. terveyteen & turvallisuuteen) mutta myös elämän mukavuuteen ja miellyttävyyteen. Käyttöön liittyy kuitenkin myös haittoja. Miten saavutetaan tasapaino hyötyjen ja haittojen välillä ja kuka sen voi määrittää? HUOM. Kaikki kemikaalit eivät ole haitallisia - osa on elämälle välttämättömiä ja suurella osalla on myös luonnollisia lähteitä 27.11.2012 7
Miksi tutkimustuloksia ei ole saatavilla? Ei ole olemassa yhtä universaalia menetelmää, jolla voitaisiin analysoida kerralla kaikki yhdisteet tutkimus on hidasta Yhdisteiden pitoisuudet ovat pieniä (ng/l g/l) vaaditaan herkkiä, moderneja laitteistoja Analyysien suunnittelu on haastavaa osaava henkilöstö Tarvike-, kemikaali- ja laitekustannukset ovat korkeita riittävä rahoitus Kemikaalien yhteisvaikutusten ekotoksikologinen tutkiminen on erittäin vaikeaa 27.11.2012 8
Orgaanisten yhdisteiden tunnistus - analyysivaiheet 1. Näytteenotto 2. Näytteen esikäsittely 3. Näytekomponenttien analyyttinen erotus kaasu- ja nestekromatografia 4. Näytekomponenttien mittaus massaspektrometria 5. Tulosten käsittely ja tulkinta spektrikirjastot tarkka massa alkuainekoostumus 6. Tunnistuksen varmistus malliaine 27.11.2012 9
Vesinäytteiden analyysi Näytteen esikäsittely on analyysin aikaa vievin työvaihe. Esikäsittelyn yleiset työvaiheet: suodatus, ph:n säätö, uutto Näytteiden analysointi Instrumenttianalyyttiset tekniikat: kromatografia, massaspektrometria 27.11.2012 10
Jätevesinäytteen kromatogrammi Massat: 100-1000 Massa 268.1912 ± 0.030 mda Metoprololi (beetasalpaaja) J. Nurmi, J. Pellinen J. Chromatogr. A 1218 (2011) 6712. 27.11.2012 11
Vesinäytteistä tunnistettuja yhdisteitä Samples b Compound Use of compound ID a WW RW ST1 ST2 Tetraacetyletlenediamine Bleaching agent - x x - - Tris(2-chloroethyl)phosphate Flame retardant x x x - x Tris(2-chloroisopropyl)phosphate Flame retardant x x x - x Tris(1,3-dichloroisopropyl)phosphate Flame retardant x x x - - Ethanol, 2-butoxy-, 1,1',1''-phosphate Flame retardant x x x x - Triphenylphosphate Flame retardant x x x x - 4-Oxoisophorone Personal care product - x x x x N,N-Diethyltoluamide Personal care product - x x - - Galaxolide Personal care product x x x - - Triethylphosphate Plasticiser x x x x x Tri-isobutylphosphate Plasticiser x x x x x Tri-n-butylphosphate Plasticiser x x x x x Triethylcitrate Plasticiser - x x x - N-butyl-benzenesulphoamide Plasticiser - x x x x Bisphenol A Plasticiser x x x x x Tributylacetylcitrate Plasticiser - - - - x 2-(Methylthio)benzothiazole Rubber component - x x x x 2(3H)-Benzothiazolone Rubber component - x - x x a Tunnistus varmistettu malliaineella. b WW: puhdistettu jätevesi, RW: Porvoonjoki, ST: hulevesi 27.11.2012 12
Tunnistettujen yhdisteiden rakenteita 27.11.2012 13
Kemikaalipitoisuuksia Suomesta - jätevesinäyte J. Nurmi, J. Pellinen J. Chromatogr. A 1218 (2011) 6712. 27.11.2012 14
Kemikaalipitoisuuksia Intiasta Mitatut pitoisuudet ovat 100-700 000 kertaa korkeampia kuin Suomessa (Nurmi 2011) Yhdessä päivässä ympäristöön päätyvän Ciprofloxacin lääkkeen määrä on noin 45 kg, joka vastaa Ruotsin koko väestön viiden päivän keskikulutusta. Rahallinen arvo n. 100 000. Larsson et al. J. Hazard. Mater. 148 (2007) 751. 27.11.2012 15
Johtopäätökset Kemikaalien käyttö on osa arkipäiväistä elämää. Käytön seurauksena kemikaaleja päätyy jatkuvasti ympäristöön. Yhdisteiden pitoisuuksia voidaan määrittää ympäristöanalytiikan menetelmillä. Päijät-Hämeen alueelta tutkituista näytteistä tunnistettiin useita orgaanisia yhdisteitä. Mitatut pitoisuudet olivat kuitenkin melko pieniä. 27.11.2012 16
Kiitos mielenkiinnostanne! Puhdistettu jätevesi virtaa Porvoonjokeen Ali-Juhakkalassa Lahdessa. 27.11.2012 17