Jorden filtrerer nogle nye forurenende stoffer fra, før den når grundvandet

Der er betydelig usikkerhed omkring nye forurenende stoffer i akvatiske økosystemer og grundvand, og en nylig Penn State-undersøgelse af forbindelser fra lægemidler og produkter til personlig pleje tilføjede ikke meget klarhed. Men det gav indsigt i transporten af ​​kemikalierne, ifølge forskere fra Landbrugshøjskolen.

Forskningen, som blev udført på Penn State Wastewater Treatment Plant og Uuniversity's Living Filter, analyserede skæbnen for syv nye forurenende stoffer:acetaminophen, ampicillin, koffein, naproxen, ofloxacin, sulfamethoxazol, og trimethoprim.

Undersøgelsens mål var at spore disse forbindelser gennem spildevandsrensningsanlægget og i sidste ende til brøndene ved det levende filter for at vurdere anlæggets fjernelseseffektivitet og evnen af ​​det levende filters jordprofil til at give yderligere behandling af de forbindelser, der forblev i spildevand.

En gang om ugen fra oktober 2016 til marts i år, 24-timers kompositprøver blev indsamlet efter hver behandlingsproces gennem anlægget. Vandprøver blev indsamlet månedligt fra 14 grundvandsboringer ved Living Filter. Resultaterne af forskningen - selv om de på ingen måde var afgørende - var tankevækkende og nyttige, ifølge Heather Gall, adjunkt i landbrugs- og biologisk teknik.

"Undersøgelsen var unik ved, at den gav et øjebliksbillede af jord, der fungerede som et biogeokemisk filter for at fjerne nogle nye forurenende stoffer, " sagde Gall, som præsenterede resultaterne ved det årlige møde i American Society of Agricultural and Biological Engineers, i Spokane, Washington.

"Penn State var det ideelle sted at se på bevægelsen af ​​lægemidler fra spildevand til grundvand, fordi universitetet har sprøjtevandet alt dets rensede spildevand på næsten 600 acres af landbrugs- og skovbevokset jord kendt som Living Filter siden begyndelsen af ​​1980'erne, " sagde Gall. "Og nærliggende brønde giver os mulighed for at se på koncentrationer af de kemikalier, der nåede det relativt dybe grundvand på tværs af stedet."

Generelt, Gall forklarede, undersøgelsen afslørede, at spildevandsrensningsanlægget effektivt fjernede acetaminophen og koffein og udviste sæsonbestemt variation i fjernelseseffektiviteten af ​​de andre forbindelser. Anlæggets aktive slamkomponent var det mest effektive trin til at reducere forureningskoncentrationerne. Koncentrationerne i grundvandet var typisk mindst én størrelsesorden lavere end koncentrationerne i renseanlæggets spildevand, tyder på, at jorden generelt fungerede som et effektivt biogeokemisk filter, undtagen under snesmeltningsbegivenheder.

Feltarbejde for undersøgelsen - som blev udført af ledende forsker Brittany Ayers, på det tidspunkt en bachelor i Penn State Schreyer Honors College - blev udført under forskellige vejrforhold, som påvirkede, hvordan renseanlægget håndterede de kemiske forbindelser, Gall bemærkede. Mikrober i behandlingsprocessen, som nedbryder og fjerner forureningen, syntes ikke at være så effektiv under kulden, vinterforhold.

Lave temperaturer syntes ikke at påvirke jordens evne til at filtrere forurenende stoffer ud; imidlertid, kraftig nedbør og betydelige snesmeltningshændelser reducerede fjernelse, hvilket betyder, at der blev observeret højere koncentrationer i brøndene efter disse hændelser.

"Det interessante ved dette projekt var, at disse prøver primært blev taget i de kolde måneder, og vi ser ikke ofte feltundersøgelser udført om vinteren. Men det skete, fordi forskningsprojektet var en del af den studerendes æresafhandling, og udført i forårssemesteret, "Sagde Gall." Så vi så påvirkningen af ​​kolde forhold, fryse-tø-cyklusser, og tung, langvarig regn."

Studiet af nye forurenende stoffer er vigtigt, fordi folk bruger en lang række kemikalier i deres hverdag, herunder receptpligtig medicin, håndkøbsmedicin og produkter til personlig pleje. Kemikalierne i disse produkter kommer ind i spildevandsstrømmen og fjernes ikke fuldstændigt af spildevandsrensningsanlæg, hvilket får disse kemikalier og deres metabolitter til at forblive i det behandlede spildevand.

Mens disse forbindelser anses for at være vandforurenende, de er endnu ikke reguleret af nogen vandkvalitetsstandarder. De er blevet fundet i overfladevand, grundvand, spildevand og endda drikkevand - dog de langsigtede konsekvenser for ikke-målarter såsom akvatiske dyreliv og menneskers sundhed er stort set ukendte.

Det menes generelt, at disse forbindelser har nået vandmiljøet, så længe de har været kommercielt brugt, men kun i løbet af det sidste årti eller deromkring er miljøforskning blevet udført i vid udstrækning, og bekymringer over lægemidlers virkninger i vandområder er blevet rejst.

Fremskridt inden for teknologi og analytisk kemi har sænket grænserne for detektion, giver mulighed for påvisning af disse kemikalier i koncentrationer så lave som dele pr. milliard og dele pr. billion. Relativt lave koncentrationer vides at påvirke fisk og padder.