Teknisk rapport: Renseteknologier for nye pesticidrester på vandværker – DMS og metabolitter fra alachlor og dimethachlor

Pesticidrester påvises meget udbredt i det danske grundvand, hvor de seneste undersøgelser har påvist fund i ca. halvdelen af alle aktive indvindingsboringer i den almene vandforsyning. Pesticidrester findes ikke blot hyppigt men også flere gange i koncentrationer over kvalitetskravet. Dette udfordrer den danske vandforsyning, der traditionelt set er baseret på få vandbehandlingstrin, og som ikke er designet til at fjerne pesticidrester fra grundvandet. I takt med de seneste års udrulning af massescreeninger og udvikling af nye analysemetoder bliver grundvandet undersøgt for stadigt flere stoffer. Flere af de hyppigst fundne pesticidrester i grundvandet er først for nyligt blevet tilføjet den obligatoriske kontrol. Og der foreligger derfor meget begrænset viden om stofferne i branchen.

Formålet med dette projekt var at etablere et samlet overblik over samt at evaluere relevante renseteknologier for seks nye pesticidmetabolitter (N,N-dimethylsulfamid (DMS), alachlor ESA, alachlor OA, dimethachlor ESA (CGA 354742), dimethachlor CGA 369873 og dimethachlor CGA 373464), og således give den danske vandforsyning en faglig platform for at kunne håndtere de nye forureninger. Projektet har udarbejdet dette overblik både gennem indsamling af viden fra litteraturen og ved udførelse af nye eksperimentelle undersøgelser. Projektet har indsamlet eksisterende viden i et litteraturstudie af international videnskabelig litteratur og erfaringsopsamlinger fra forskellige danske undersøgelser. De eksperimentelle undersøgelser i projektet har omfattet laboratorieforsøg og pilotundersøgelser af renseteknologier herunder granulært aktivt kul (GAC) og avanceret oxidations processer (AOP) med UV/H₂O₂.

Litteraturstudiet viste, at der foreligger meget begrænset viden om mulighederne for at fjerne de nye pesticidmetabolitter med tilgængelige renseteknologier. Specielt nedbrydningsprodukterne til dimethachlor er slet ikke beskrevet i videnskabelig litteratur. På baggrund af den tilgængelige viden forventes det ikke, at de nye pesticidmetabolitter (primært DMS og metabolitter fra alachlor) kan fjernes via adsorption til traditionelt GAC. Da producenterne løbende udvikler og markedsføre nye adsorbenter, kan det dog ikke udelukkes, at stofferne kan fjernes via adsorption til andre produkter herunder μGAC og resiner.

Laboratorieforsøg estimerede adsorptionskoefficienter og Kd-værdier, for de 6 nye pesticidrester og tre forskellige GAC-typer. Resultaterne viste, at pesticidresternes evne til at adsorbere til GAC rangere således: DMS ≤ CGA 373464 (gl.) < CGA 369873 < alachlor OA ≤ dimethachlor ESA < alachlor ESA. Undersøgelserne viste dermed, at DMS og CGA metabolitterne til dimethachlor ikke forventes at kunne fjernes økonomisk effektivt via adsorption til traditionelt aktivt kul. Yderligere adsorptionsforsøg med forskellige nye kultyper og resiner viste, at DMS potentielt kan fjernes bedre med PAC og μGAC. En resin viste desuden gode adsorptionsegenskaber for af rense DMS, men denne er imidlertid udgået fra leverandøren. Kolonneforsøg viste, at resiner ikke fjerner DMS bedre end traditionelt GAC, og derfor er resiner heller ikke relevant for håndtering af DMS i grundvand. Da μGAC har vist potentiale for større adsorption af DMS, vil det være relevant at undersøge i pilotskala, hvor et design som fluidiseret bed reaktor kan medfører hydrauliske fordele.

Pilotundersøgelser af en avanceret oxidationsproces (AOP) med UV/H₂O₂ blev udført på fire forskellige lokaliteter, for at afdække renseteknologiens robusthed overfor forskellige pesticidrester og vandkvaliteter. Resultaterne viste, at AOP (UV/H₂O₂) renseteknologien i det undersøgte koncentrationsniveau kan fjerne både DMS, alachlor ESA og dimethachlor ESA. Optimering af H₂O₂ og UV dosering viste, at vandkvaliteten har betydning for processen, og at doseringen afhænger af hvilken pesticidrest, der skal fjernes. DMS var den pesticidrest, der krævede den højeste dosis, og dimethachlor ESA var den pesticidrest, der krævede den laveste dosis for en tiltrækkelig fjernelse (75 % af indløbskoncentrationen på 0,1 μg/L). Undersøgelserne af AOP (UV/H2O2) renseteknologien identificerede en række afledte effekter. Overordnet set steg indholdet af let omsætteligt organisk stof (AOC), hvilket kan medføre mikrobiologisk eftervækst. Der blev samtidigt påvist dannelse af kendte stoffer som ammonium, nitrit og nitrosaminer. Non-target screening påviste endvidere dannelse af en række forskellige transformationsprodukter. AOP (UV/H₂O₂) renseteknologien kan derfor ikke ”stå alene”, da drikkevandskravene ikke er opfyldt efter behandlingen, og en efterfølgende vandbehandling er derfor nødvendig. På denne baggrund anbefales det at undersøge om biologisk aktive kulfiltre (BAC) som efterpolering kan være en løsning i forbindelse med AOP (UV/H₂O₂) renseteknologien.

Det samlede overblik over renseteknologier til nye pesticidrester viste, at der ikke er identificeret en enkelt renseteknologi, som er eksperimentelt undersøgt og dokumenteret til at kunne fjerne alle de aktuelle pesticidrester kosteffektivt. GAC er den mest undersøgte renseteknologi, men den er ikke en oplagt løsning til at fjerne alle pesticidrester herunder DMS og dimethachlor CGA 373464 (gl.), der har lave adsorptionsegenskaber med eksperimentelt målte K_d-værdier ≤ 7.600 L/kg, hvorfor de ikke forventes at kunne fjernes kosteffektivt med GAC. Overblikket viste også, at nye renseteknologier som RO-membranfiltrering og AOP (UV/H2O₂) forventes at kunne fjerne alle pesticidrester men, at håndtering fx spildevand og efterpolering bør undersøges nærmere. Der mangler fortsat meget viden om mange af de afledte effekter ved og omkostninger herunder økonomi, bæredygtighed og arbejdsmiljø samt standardisering og indsamling af dokumentation for at opnå en fyldestgørende vurdering af renseteknologierne for de nye pesticidrester.