VUDP-Slutrapport: Renseteknologier for nye pesticidrester (DMS og metabolitter fra alachlor og dimethachlor) på vandværker

Peter Lysholm Tüchsen, Anne H. Thomsen, Manuela Schliemann-Haug, Liselotte Clausen, Mathilde J. Hedegaard, Martin Bymose, Louise Aahauge, Rasmus Boe-Hansen, Hans-Jørgen Albrechtsen

Research output: Book/ReportReportResearch

33 Downloads (Pure)

Abstract

Pesticidrester i grundvandet udgør et stigende problem for den danske vandforsyningsbranche. I flere forsyninger er der spor af pesticidrester i mere end 90% af det drikkevand, der ender hos forbrugeren. Pesticidrester findes ikke blot hyppigt men også flere gange i koncentrationer over kvalitetskravet. Traditionelt er den danske vandforsyning baseret på simpel vandbehandling med iltning og sandfiltrering og ikke designet til at fjerne pesticidrester fra grundvandet. I takt med de seneste års massescreeninger og udvikling af nye analysemetoder i laboratorierne bliver grundvandet undersøgt for stadigt flere stoffer. Flere af de hyppigst fundne pesticidrester i grundvandet er først for nylig blevet tilføjet den obligatoriske kontrol. Og der foreligger derfor meget begrænset viden om stofferne i branchen.

Formålet med dette projekt var 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 avancerede oxidations processer (AOP) med UV/H2O2.

I løbet af projektperioden kom det frem at dimethachlor CGA 373464 ikke var entydigt navngivet. Det stof, som i bekendtgørelsen var navngivet CGA 373464, viste sig i stedet at være [(2,6-dimethylphenyl)(2-sulfoacetyl)amino]acetic acid, mens den korrekte kemiske navn for CGA 373464 er [(2,6-dimethyl-phenyl)-methoxycarbonylmethylcarbamoyl]methanesulfonic acid. Efterfølgende vil der i rapporten derfor skelnes mellem den gamle CGA 373464(gl) og den korrekte CGA 373464.

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 ikke udelukkes, at stofferne kan fjernes via adsorption til andre produkter herunder μGAC, PAC 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 rangerer 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. En resin viste desuden gode adsorptionsegenskaber for at fjerne DMS, men denne er imidlertid udgået fra leverandøren. Kolonneforsøg viste, at DMS ikke kan fjernes mere effektivt med de valgte resiner end med traditionelt GAC. Flere test med resiner er imidlertid nødvendige for at kunne vurdere om resiner er relevant til håndtering af DMS-forurenet grundvand.

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-renseteknologien (UV/H2O2) kan nedbryde både DMS, alachlor ESA og dimethachlor ESA. Den optimale dosering af H2O2 og UV afhænger af vandets kemiske sammensætning, og af hvilken pesticidrest, der skal fjernes. DMS var den pesticidrest, der krævede den højeste dosis og dimethachlor ESA var sammenlignet den pesticidrest, der krævede den laveste dosering for en tilstrækkelig nedbrydning (75 % af indløbskoncentrationen på 0,1 μg/L). Undersøgelserne af AOP-renseteknologien identificerede en række afledte biprodukter. Overordnet set dannes let omsætteligt organisk stof (AOC), hvilket kan medføre mikrobiologisk eftervækst. Der blev samtidig påvist dannelse af en række kendte stoffer herunder ammonium, nitrit og nitrosaminer. Non-target screening påviste desuden dannelse af en række forskellige transformationsprodukter. Det kan derfor konkluderes, at metoden ikke kan stå alene, men at den kræver en efterpolering af det behandlede vand. På denne baggrund anbefales det at undersøge, om biologisk aktive kulfiltre (BAC) som efterpolering kan være en løsning i forbindelse med AOP-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 omkostningseffektivt. GAC er den mest undersøgte renseteknologi, men den er ikke en oplagt løsning til at fjerne alle pesticidrester. DMS og CGA 373464(gl) har fx lave adsorptionsegenskaber og eksperimentelt målte Kd-værdier ≤ 7.600 L/kg, og dermed 100 x lavere rensningseffektivitet end BAM, hvorfor de ikke forventes at kunne fjernes omkostningseffektivt med GAC. Resultaterne viser også, at nye renseteknologier som fx AOP (UV/H2O2) kan fjerne flere af de undersøgte stoffer, men at håndtering af transformations- og biprodukter bør undersøges nærmere. Der mangler fortsat meget viden om mange af de afledte effekter og omkostninger herunder økonomi, bæredygtighed og arbejdsmiljø samt standardisering og indsamling af dokumentation for at opnå en fyldestgørende sammenligning af renseteknologierne for de nye pesticidrester.
Original languageDanish
Place of PublicationSkanderborg
PublisherDansk Vand- og Spildevandsforening - DANVA
Number of pages21
Publication statusPublished - 2023

Bibliographical note

Projekt ID: 14.2020

Cite this