Deutsch
Francais
Nederlands
Svenska
Norsk
Dansk
Suomi
Espanol
Italiano
Portugues
Magyar
Polski
Cestina
Русский
Bromerte flammehemmere (BFRs) er kjemiske forbindelser som inneholder brom, et halogen som gir dem sine karakteristiske flammehemmende egenskaper. Disse stoffene har blitt utbredt i produkter som elektronikk, møbler, tekstiler og byggevarer. De har vist seg å være svært stabile, noe som gjør dem effektive som brannhemmere, men samtidig betyr dette at de er svært persistente i miljøet og vanskelig nedbrytbare. Kommersielt tilgjengelige oktabromerte diphenyletere (octaBDE) som DE-79 og Bromkal 79-8DE, er et eksempel på slike forbindelser. De består av flere kongener, hvorav BDE-153 og BDE-209 er blant de vanligste, og inneholder opptil 79 % brom.
BFRs er ikke bare begrenset til bruksområder i industrien, men har også funnet veien inn i miljøet på ulike måter. De har blitt oppdaget i jord, vann, luft, innendørs støv, planter, fisk, fugler og til og med mennesker. Bruken av BFRs i husholdningsprodukter som møbler og elektronikk, samt utslipp fra fabrikker som produserer flammehemmere, er noen av hovedkildene til forurensning. For eksempel har fabrikker som jobber med tetrabrombisfenol A (TBBPA) og tekstilindustri utslipp som fører til høye nivåer av både PBDEs og HBCDD i nærliggende vassdrag. Dette er et globalt problem, da nivåene av PBDEer er betydelig høyere i forurensede områder i USA sammenlignet med Europa, og i utviklingsland med e-avfallsresirkulering kan nivåene være ekstremt høye.
Forurensningen forårsaket av BFRs er alarmerende, og flere studier har påvist deres tilstedeværelse i ulike miljøer. I et nylig funn ble BFRs påvist i 100 % av prøvene av brystmelk i USA, noe som indikerer en svært utbredt forurensning. I tillegg ble det oppdaget høye konsentrasjoner av PBDEs i alt fra matvarer som fisk og kjøtt til husholdningsstøv, med nivåene i støv innendørs som er 15–20 ganger høyere enn i utendørs luft. Dette skyldes at BFRs frigjøres fra materialene de er innebygd i, som møbler og tekstiler.
Miljøbelastningen fra BFRs er nå ikke bare et problem i urbane og industrielle områder, men også i avsidesliggende regioner, som for eksempel de polare områdene. I en studie ble det funnet BFRs i leveren og spekkvevet til unge havert-pupper i den nordvestlige atlantiske regionen. Dette er et tydelig tegn på at BFRs har en lang transportrekkevidde og kan akkumuleres i økosystemer langt unna deres opprinnelige kilder. Siden disse forbindelsene har en høy evne til bioakkumulering, utgjør de en alvorlig trussel mot både akvatiske og terrestriske næringskjeder. BFRs har vist seg å akkumulere i forskjellige deler av planter, for eksempel i røttene, og det har også blitt påvist at de kan overføres fra mor til egg i dyr som slanger og frosker.
Den vanskelige nedbrytbarheten til BFRs gjør at de forblir i miljøet i mange år, og de kan påvirkes av både abiotiske og biotiske faktorer. For eksempel kan de gjennomgå fotodegradering, kjemiske reaksjoner eller høytemperaturindusert nedbrytning, avhengig av miljøforholdene. Studier har også vist at BFRs kan gjennomgå debromering, spesielt i organismer som fisk, og kan overføres til neste generasjon.
BFRs’ tilstedeværelse og akkumulasjon i miljøet er et resultat av deres ekstreme stabilitet og mangel på nedbrytning. I urbane jordprøver har det blitt rapportert at volatiliteten til BFRs avtar over tid, ettersom de binder seg sterkt til jordpartikler. Dette gir en indikasjon på at BFRs vil forbli i miljøet i lang tid, noe som skaper et vedvarende problem for økosystemer og menneskers helse.
Som et resultat av den store miljøbelastningen fra BFRs er menneskelig eksponering nærmest uunngåelig. Eksponeringen kan skje gjennom direkte kontakt med BFR-utslipp, hudkontakt eller inntak av mat og vann som er forurenset med disse forbindelsene. Derfor er det viktig å forstå både omfanget av BFR-forurensning og deres langsiktige effekter på helse og miljø, ettersom de utgjør en potensiell trussel på tvers av ulike organismer og økosystemer.
Hvordan permeable reaktive barrierer og bioremediering kan håndtere klorerte løsemidler i forurensede områder
Permeable reaktive barrierer (PRB) har fått økt oppmerksomhet som en kostnadseffektiv og økonomisk levedyktig teknologi for in situ-remediering av forurensede områder. Denne teknologien har vært i kontinuerlig utvikling siden den første forskningen ble utført ved Borden-stedet i Canada (O’Hannesin og Gillham, 1998). PRB-design involverer installasjon av en uigjennomtrengelig barrierevegg nedenfor et forurensningsplume, slik at vannstrømmen blir omdirigert gjennom en tilstøtende permeabel eller semi-permeabel behandlingsenhet. Innenfor den reaktive barrieren behandles de målrettede forurensningene, og etter passering fortsetter det behandlede grunnvannet å flyte langs sitt naturlige gradient. Når vannet strømmer gjennom barrieren, via hydrauliske gradienter, blir PRB-er også kjent som passive behandlingsvegger.
En fordel med PRB er at de krever lite eller ingen mekaniske systemer, noe som gjør dem til en lavvedlikeholdsbehandling med betydelig reduksjon i langsiktige driftskostnader, og dermed senker de samlede kostnadene for remediering. Den permeable midten i barrieren kan utformes for å målrette spesifikke forurensninger gjennom mekanismer som sorpsjon, utfelling, bioremediering eller abiotisk nedbrytning. PRB-er er spesielt godt egnet for forurensningsplumer med lave til moderate konsentrasjoner av oppløste stoffer.
I tilfeller der forurensningsplumen er smal, kan det installeres en permeabel reaktiv grøft, som har samme bredde som plumen, i stedet for å bruke en uigjennomtrengelig barrierevegg for å omdirigere strømmen. Når de er riktig designet og overvåket, tilbyr PRB-er en passiv, lavvedlikehold og kostnadseffektiv løsning for remediering.
DNAPL-er (dense non-aqueous phase liquids) som karbon-tetrachlorid, PCE (tetrachloreten), TCE (trikloreten) og 1,1,1-triklor-etan, er vanlige klorerte organiske forurensninger som ofte finnes i jord og grunnvann. Disse forbindelsene er karakterisert ved et dobbelt karbonbinding og inneholder minst ett kloratom i stedet for et hydrogenatom. Mikroorganismer har evnen til å nedbryte disse klorerte organiske forbindelsene via forskjellige metabolske veier, både aerobe og anaerobe. Når det gjelder bioremediering av DNAPL-forurensninger, er anaerob deklorering en primær mekanisme. Dette betyr at mikroorganismene under anaerobe forhold kan redusere de klorerte organiske forbindelsene til mindre giftige forbindelser.
For behandling av DNAPL-er gjennom in situ bioremediering (ISB) er hovedmålene å øke fjerninghastigheten, redusere levetiden til forurensningsplumen og senke masselastningen i kildesonen. Anaerobe prosesser anses som en primær mekanisme for fjerning av DNAPL-er gjennom ISB. Det finnes to hovedtilnærminger: passiv levering av langsomt frigjørende elektron-donorer som vegetabilske oljer, og aktiv levering av løselige donorstoffer som laktat og melasse, som kan transporteres mer effektivt til målsonene og stimulere bioremedieringsprosessen.
En annen viktig teknikk for bioremediering er biostimulering, som innebærer å stimulere de naturlige mikroorganismene i jord eller vann til å nedbryte forurensninger raskere. Dette kan gjøres på flere måter: ved å tilføre organiske eller uorganiske næringsstoffer som karbonkilder, ved å modifisere miljøfaktorer som pH, temperatur og oksygeninnhold, eller ved å fremme den såkalte kometabolismen ved å tilføre lett nedbrytbare forbindelser som fremmer nedbrytningen av mer komplekse forurensninger. Biostimulering er en effektiv teknikk for raskt å forbedre mikrobiell aktivitet og få bort farlige forurensninger fra miljøet.
En annen tilnærming til bioremediering er bioaugmentering, der spesifikke mikroorganismearter tilsettes for å øke nedbrytningen av forurensninger. Valget av mikroorganismer er avgjørende for effektiviteten, da de må kunne overleve i de eksisterende miljøforholdene og samtidig nedbryte målforsømmelsene effektivt. Bioaugmentering kan være en svært effektiv metode for å fremskynde nedbrytningen, men det er også utfordringer knyttet til å sikre at de introduserte mikroorganismene overlever og ikke blir hemmet av de naturlige mikroorganismene i området.
Bruken av molekylærbioteknologi har også åpnet nye muligheter for å forstå og forbedre bioremedieringsprosesser. Ved hjelp av høyhastighets sekvenseringsteknologier kan vi i dag karakterisere mikrobiell sammensetning på et mye mer detaljert nivå enn tidligere, noe som gir innsikt i hvilke mikroorganismer som er mest effektive for nedbrytning av klorerte løsemidler og andre forurensninger.
Viktige faktorer som må vurderes ved valg av remedieringsteknologi, inkluderer typen forurensning, mengden forurensning, miljøforholdene på stedet og de økonomiske og logistiske kravene. Permeable reaktive barrierer, in situ bioremediering, biostimulering og bioaugmentering er alle viktige verktøy, men valget av hvilken som skal brukes, må baseres på en grundig vurdering av de spesifikke forholdene på forurensningsstedet. Forskning og utvikling på dette feltet fortsetter å gi nye innsikter som kan forbedre både effektiviteten og kostnadene ved bioremedieringsprosesser.