Stor förekomst av PFAS i biofilter för dagvattenrening
Forskare inom VA-teknik vid Luleå tekniska universitet har i samarbete med forskare vid Ohio State University och byggföretaget NCC genomfört en stor undersökning av förekomst, koncentration och utbredning av PFAS i urbana biofilteranläggningar för rening av dagvatten. Den här typen av reningsanläggning ökar över hela världen i samband med att nya industri- och bostadsområden planeras i våra städer, och frågan om underhåll blir allt viktigare.
– Vi har hittat betydande mängder PFAS i de flesta biofilteranläggningar som vi har studerat. Till skillnad från till exempel metaller som fångas upp relativt högt upp i biofilteranläggningarna, så var PFAS spridd oregelbundet i samtliga filterlager genom reningsanläggningarna, även längst ner i filtermaterial som sällan byts ut vid underhåll. De här resultaten kan få stor betydelse för förståelse av reningsprocesser och framtida drift och underhåll av biofilteranläggningar, säger Ali Beryani, doktorand inom VA-teknik vid Luleå tekniska universitet.
Studien är publicerad i den högt ansedda tidskriften Environmental Science & Technology som ges ut av ACS (American Chemical Society). Occurrence, Concentration, and Distribution of 35 PFASs and Their Precursors Retained in 20 Stormwater Biofilters
Reningsanläggningar med dagvattenbiofilter ökar över hela världen, inte minst i Sverige, där vi nu har tusentals sådana anläggningar, så intresset för hur drift och underhåll ska bedrivas av anläggningarna ökar. Dessa biofilter har ju som uppgift att filtrera olika föroreningar, men trollar inte bort dem. Föroreningarna stannar kvar i reningsfiltren som måste underhållas och bytas ut. Biofiltren har en konstruktion som bygger på samma princip världen över. Därför är den här studiens resultat applicerbart i de flesta länder.
Ytterst få vetenskapliga långtidsstudier är gjorda på biofilteranläggningar i världen, och inte på ett så stort antal i urban miljö som i den här studien. Forskarna har undersökt 20 biofilteranläggningar som har varit i bruk i 8–16 år, i Ohio, Michigan och Kentucky. I USA finns möjligheten till en sådan långtidsstudie eftersom landet är föregångare inom biofilteranläggningar för rening av dagvatten. Att dessutom undersöka förekomst och koncentration av 35 PFAS och deras prekursorer (kemiska PFAS-föreningar som genom en kemisk reaktion kan ge upphov till en annan PFAS-förening som enklare kan analyseras) i anläggningarna, gör studien unik. Inga kända punktkällor för PFAS-utsläpp fanns i avrinningsområdena till reningsanläggningarna som ingick i studien. Uppmätt PFAS kom därför med vanligt urbant dagvatten.
I biofilteranläggningar filtreras dagvattnet genom filtermaterial som huvudsakligen består av jord- och/eller sandlager som kan vara upp till en meter tjockt. I botten ligger dränering som samlar upp det renade vattnet som sedan släpps till ledningsnät och vidare ut till sjöar och andra vattendrag. Utan biofilter avleds orenat dagvattnet direkt till samma vatten där vi badar, fiskar och tar vårt dricksvatten. På de flesta metaller fungerar biofilter oftast väldigt bra. Anläggningarna är däremot inte byggda för att rena vatten från PFAS, eftersom förekomsten av PFAS i dagvatten uppmärksammats först på senare år. Idag vet man dock att PFAS finns i dagvatten och därmed också i dessa reningsanläggningar. Men hur är förekomst, koncentration och utbredning av PFAS i biofiltren?
När det gäller föroreningar som metaller från till exempel vägtrafik ser forskarna i studien att den största mängden hamnar högst upp, i de översta tio centimetrarna av filtermaterialet, vilket var väntat. Det skulle kunna betyda att det räcker med att ta bort dessa tio centimeter när man underhåller anläggningen och byter reningslager, för att kunna behålla 90 procent av biofilrets funktion. Men PFAS uppvisar ett annat mönster. Forskarna i studien har sett att det finns en betydande mängd PFAS i biofiltren och att PFAS fördelas mycket mer ojämnt i filtermaterialet än andra föroreningar. PFAS förekommer i samtliga lager, även längst ner. Många av PFAS-ämnena är mer vattenlösliga, så kallade hydrofila föroreningar. Dessa absorberas inte lika lätt eller inte alls av filtermaterialet. I studien har forskarna även använt en ny metod för den här typen av studier, TOP Assay oxidation, för att påvisa olika och fler typer av det mycket höga antalet PFAS föroreningar.
– I de biofilteranläggningar vi undersökt hittade vi både kortkedjiga och långkedjiga PFAS i sedimenten. Långkedjiga PFAS är särskilt oroande på grund av deras mycket långa halveringstid, högre toxicitet samt risken för bioackumulering. Däremot är de kortkedjiga molekylerna mindre giftiga men mer lättlösliga och rörliga i vattenmiljöer, säger Ali Beryani.
Från byggföretaget NCC har industridoktoranden Robert Furén medverkat i studien, inte minst eftersom drift och underhåll av biofilteranläggningar får allt större betydelse i och med att antalet reningsanläggningar av den typen ökar, när nya detaljplaner tas fram i våra städer.
– Det översta lagret i en biofilteranläggning brukar idag tas bort i samband med större underhåll för att återställa infiltration och minska risk för läckage och spridning av föroreningar. Vår studie indikerar att det på lång sikt inte räcker med att bara ta bort det här övre lagret med tanke på förekomsten av mer lättlösliga organiska ämnen, till exempel vissa PFAS. Resultaten visar även på vikten av att deponera sand och jordlager från biofilteranläggningarna på ett säkert sätt, säger Robert Furén.
Förekomsten av PFAS i samhället är ett stort problem med skadliga effekter på miljö och människors hälsa. PFAS bryts ned mycket långsamt och är så kallade ”evighetskemikalier”. Men även deras höga löslighet och rörlighet i vattenmiljöer bidrar till att de cirkulerar länge i vattenmiljöer. Flera stater i Amerika och även EU har listat ett antal PFAS som man vill förbjuda eller begränsa. Trots detta kommer dessa ämnen att hittas i miljön lång tid framöver på grund av deras långsamma nedbrytning.
Studien finansierades av Naturvårdsverket, Vinnova genom Drizzle, Svenska byggbranschens utvecklingsfond, SBUF, samt NCC.
Kontakt: Ali Beryani, doktorand inom VA-teknik vid Luleå tekniska universitet, ali.beryani@ltu.se, 0730- 56 37 53, Robert Furén, industridoktorand NCC inom VA-teknik vid Luleå tekniska universitet, robert.furen@associated.ltu.se, 0708-18 19 87