Fordeling av PAH mellom vann og partikkelfraksjon: konsekvenser for driftsrutiner Ian J. Allan, Kine Bæk, Merete Grung, Sondre Meland $,, Steven G. O Connell #, Kim A. Anderson #, Sissel B. Ranneklev Norsk institutt for vannforskning, Oslo, Norge $ Statens Vegvesen, Oslo, Norge Norges miljø- og biovitenskapelige universitet, Ås, Norge # Oregon State University, Corvallis, United States 1
Partikkelbundet organiske forurensninger «Naturlige» kilder for avrenning til det akvatiske miljøet Avrenninger fra urbane områder og overflate erosjon (for eksempel veier og andre asfalterte områder). Tørt og vått nedfall Snøsmelting Avrenning grunnet menneskelig aktivitet Utslipp av tunellvaskevann Snøsmelteanlegg 2
Tilgjengeligheten av forurensninger Sorpsjonen avhenger av type partikler Sot og svart karbon (black carbon) medfører Høy sediment-vann fordelingskoefisien (K oc S) Lav tilgjengelighet av forurensningen for organismer Vanskelig å beregne bioakkumulasjonspotenialet Urbane partikler inneholder ofte en kompleks og variert blanding av organisk karbon. Den beste måten å vurdere tilgjengeligheten av forurensinger er å måle tilgjengeligheten. 3
Tilgjengelighet av forurensninger Hvordan måler vi tilgjengeligheten av forurensinger Reichenberg & Mayer (2006) Two complementary sides of bioavailability: accessibility and chemical activity of organic contaminants in sediments and soils. Environmental Toxicology and Chemistry, 25, 1239-1245. 4
Metode partikler Analysert for: -Total PAH EPA 16 -Rock-Eval -partikkelstørelse Silikon Water Bestemmelse av PAH 16 EPA i silikonen Sodium azide 4-6 ukers risting(150 rpm) Silikonen var skiftet hver 2. uke 3 ulike såpekonsentrasjoner for tunellvaskevann 5
Prøvene i studiet 6
Total konsentrasjon av PAH i partikler PAH PAH concentration (ng g -1 dry weight) A B D F G H J Naphthalene 140 99 10 10 79 130 580 Acenapthylene 57 48 3.7 5 57 60 19 Acenaphthene 21 20 3.6 2.7 190 37 400 Fluorene 74 68 8.5 9.3 410 110 77 Dibenzothiophene 55 46 8.3 5.6 220 46 47 Phenanthrene 1000 760 120 110 4100 920 420 Anthracene 96 76 10 12 1500 75 63 Fluoranthene 1100 950 130 100 5000 950 430 Pyrene 2000 1900 210 180 4100 1300 220 Benz[a]anthracene 140 110 26 16 2000 200 7.2 Chrysene 280 200 52 31 1700 340 58 Benzo[b/j]fluoranthene 400 300 71 54 2200 560 40 Benzo[k]fluoranthene 57 43 12 8.7 780 130 12 Benzo[e]pyrene 610 450 110 83 1200 570 19 Benzo[a]pyrene 150 160 30 27 1400 260 3.6 Perylene 190 160 34 26 450 170 <2 Indeno[1,2,3-cd]pyrene 170 130 19 17 830 230 4.2 Dibenzo[ah]anthracene 74 64 13 11 250 82 <2 Benzo[ghi]perylene 930 660 88 71 1100 630 5.7 16 US EPA PAHs 6689 5588 807 665 25696 6014 2342 A B D F G H J Nordby tunnel wash Granfoss tunnel wash Nordby tunnel sweeper Granfoss tunnel sweeper Alna River SPM Snowmelting plant SPM Oslofjord sediment Analysen av filtrert vannprøve (fra tunell) <LOQ (0,002-0,01 μl/l) 7
Partikkelstørrelse, organisk karbon (TOC) og ildfast karbon (refractory carbon, RC). 10 Volume (%) 8 6 4 2 A (Tunnel wash) B (Tunnel wash) D (Sweeper) F (Sweeper) G (Alna SPM) H (Snowmelter effluent) J (Oslofjord sediment) % RC % TOC RC/TOC A 3.82 9.4 0.41 B 3.12 8.4 0.37 D 0.78 1.3 0.60 F 0.37 1.0 0.37 G 3.00 4.7 0.64 H 3.98 8.6 0.46 J 0.2* 0 0.1 1 10 100 1000 Particle size (µm) 8 A B D F G H J Nordby tunnel wash Granfoss tunnel wash Nordby tunnel sweeper Granfoss tunnel sweeper Alna River SPM Snowmelting plant SPM Oslofjord sediment
PAH tilgjengeligheten i de 7 partikkelfraksjonen 120 PAH fraction extracted (%) 100 80 60 40 20 0 Naphthalene Acenaphthylene Acenaphthene Fluorene Dibenzothiophene Phenanthrene Anthracene Fluoranthene Pyrene Benz[a]anthracene Chrysene Benzo[b/j]fluoranthene Benzo[k]fluoranthene Beno[e]pyrene Benzo[a]pyrene Perylene Indeno[1,2,3-cd]pyrene A B D H G H J Dibenzo[ah]anthracene benzo[ghi]perylene 9 A B D F G H J Nordby tunnel wash Granfoss tunnel wash Nordby tunnel sweeper Granfoss tunnel sweeper Alna River SPM Snowmelting plant SPM Oslofjord sediment
Effekten av såpe Ingen effekt for de mest hydrofile PAHene Økt effekt for de mer hydrofobe PAHene Ingen tydelig effekt avhengig av såpekonsentrasjonenen Verdiene viser at silikonmengdene ikke var en begrensende faktor. C extractable (with detergent) / C extractable C extractable (with detergent) / C extractable 8 6 4 2 0 8 6 4 2 0 Sample A 0.5 % 3 % 6 % Sample B Naphthalene Acenaphthylene Acenaphthene Fluorene Dibenzothiophene Phenanthrene 0.5 % 3 % 6 % Anthracene Fluoranthene Pyrene Benz[a]anthracene Chrysene Benzo[b/j]fluoranthene Benzo[k]fluoranthene X Data Naphthalene Acenaphthylene Acenaphthene Fluorene Dibenzothiophene Phenanthrene Anthracene Fluoranthene Pyrene Benz[a]anthracene Chrysene Benzo[b/j]fluoranthene Benzo[k]fluoranthene X Data Beno[e]pyrene Benzo[a]pyrene Perylene Indeno[1,2,3-cd]pyrene dibenzo[ah]anthracene benzo[ghi]perylene Beno[e]pyrene Benzo[a]pyrene Perylene Indeno[1,2,3-cd]pyrene dibenzo[ah]anthracene benzo[ghi]perylene 10
Oppsummering De ulike urbane partikkelfraksjonene hadde omtrent lik tilgjengelighet av PAH Økt hydrofobisitet medførte lavere tilgjengelighet Vår test vil i en del tilfeller overestimere tilgjengeligheten (6 uker). Kornfordeling forklarer store deler av de ulike PAH konsentrasjonen mellom partiklene fra sopebilen og de finkornede partiklene fra vannfasen Såpe økte tilgjengeligheten av de mest hydrofobe PAH partiklene i tunellvaskevann. Dette bør tas hensyn til i behandlingen av vaskevannet. 11
Takk Støtte fra Statens Veivesen (NORWAT) NCC for bruken av partikkelfraksjon fra snøsmelting Sigurd Øxnevad (NIVA) for sedimentprøven fra Oslofjorden Harry Veld (Deltares, NL) for Rock-Eval analyses 12