Hvordan PFAS påvirker miljøet og menneskers helse: Kilder, spredning og risiko

PFAS, eller per- og polyfluoralkylstoffer, er et problematisk miljø- og helsefenomen som har fått økt oppmerksomhet de siste årene. Disse stoffene, kjent for sin høye stabilitet og motstand mot nedbrytning, har funnet veien inn i nesten alle aspekter av vårt daglige liv, fra forbrukerprodukter til industrielle prosesser. I denne sammenhengen er det viktig å forstå hvordan PFAS spres i miljøet, hvordan de akkumuleres og hvordan de påvirker både økosystemer og mennesker.

En av hovedkildene til PFAS-forurensning er bruken av skum til brannslukking, spesielt AFFF (Aqueous Film-Forming Foam). Under lagring, transport eller håndtering av slike kjemikalier, kan PFAS lekke ut og påvirke omkringliggende områder, inkludert jord, sedimenter og overflatevann. Slike utslipp kan forurense drikkevannskilder, som kan ha alvorlige konsekvenser for både økosystemer og mennesker (Bolan et al., 2021; Leeson et al., 2021).

En annen betydelig kilde til PFAS i miljøet er forbrukerprodukter som tekstiler, kosmetikk, matemballasje og elektronikk. Disse produktene benytter PFAS på grunn av deres unike egenskaper, som å være både hydrofobe og hydrofile, noe som gjør dem motstandsdyktige mot vann, olje og flekker. I kosmetikk og personlig pleieprodukter brukes PFAS som stabilisatorer, emulgatorer og viskositetskontrollere for å gi produkter høyere holdbarhet og bedre ytelse. Når disse produktene kastes etter bruk, havner de ofte i deponier eller behandles gjennom avløpssystemer, og PFAS kan da slippes ut i miljøet (Glüge et al., 2020; Kemi, 2015).

Deponier og avfallshåndteringsanlegg er også betydelige kilder til PFAS-forurensning. Når avfall, både fast og flytende, deponeres, kan det dannes lakvatn som inneholder PFAS. Under visse forhold kan PFAS, som fluorotelomer-baserte stoffer, omdannes til mer stabile perfluoroalkylsyrer (PFAAs). Disse stoffene kan lekkes ut i grunnvannet eller gjennom avløpssystemer, og dermed komme inn i vannforsyninger (Buck et al., 2011; Masoner et al., 2020). Avfallsbehandlingsanlegg som benytter forbrenning kan også produsere aske som inneholder PFAS, noe som ytterligere kan bidra til forurensning i deponier (Yalan Liu et al., 2022).

Avløpsanlegg (WWTPs) spiller også en viktig rolle i PFAS-forurensning. Disse anleggene mottar store mengder PFAS-holdig lakvatn fra ulike kilder som industrielle prosesser og avfallsbehandling. Vanlige rensemetoder som aktivt karbon eller omvendt osmose er ikke tilstrekkelige for å fjerne PFAS fullstendig. Dermed kan disse stoffene slippes ut i overflatevann gjennom avløpsutslipp, lekkasjer eller til og med luftutslipp fra luftingsbassenger (Ahrens, 2011; Vo et al., 2020). Dette gjør avløpsanlegg til en stor kilde til PFAS-forurensning i akvatiske systemer.

PFAS er svært stabile og motstandsdyktige mot nedbrytning. Denne stabiliteten, sammen med deres evne til å akkumulere i miljøet og bevege seg gjennom ulike medier som vann og luft, gjør dem til en global trussel. PFAS har vist seg å være svært vanskelige å fjerne fra økosystemene, og de kan transporteres over store avstander, og dermed bidra til global forurensning (Brusseau, 2019; Sharifan et al., 2021).

I tillegg til de miljømessige konsekvensene, representerer PFAS en alvorlig risiko for menneskers helse. Studier har vist at PFAS kan påvirke alt fra dyrelivet til mennesker ved å forstyrre hormonelle systemer og immunfunksjoner. Videre kan PFAS ha en negativ innvirkning på fruktbarhet og utvikling, og det er bekymringer om at de kan bidra til kreft. Dette understreker viktigheten av å forstå hvordan PFAS sprer seg, hvilke konsekvenser de har på miljøet, og hvordan vi kan håndtere og redusere deres tilstedeværelse i vårt daglige liv.

Endtext

Hvordan håndtere perfluoralkylstoffer (PFAS) i vann: De viktigste tilnærmingene til behandling og fjerning

Perfluoralkylstoffer (PFAS) er en gruppe syntetiske kjemikalier som har blitt utbredt i miljøet på grunn av deres unike egenskaper, inkludert vann-, fett- og smussavstøtende evner. Disse stoffene, som inkluderer perfluorooctansulfonat (PFOS) og perfluorooctanoat (PFOA), har blitt brukt i en rekke produkter, fra brannslukningsskum til tekstiler og matemballasje. Imidlertid har deres langvarige tilstedeværelse i miljøet og deres potensielle toksisitet ført til økt bekymring for menneskers helse og økosystemer. Behandlingen og fjerningen av PFAS fra vann er derfor et kritisk tema i moderne miljøteknologi.

En av de mest fremtredende teknologiene for fjerning av PFAS fra vann er elektrooksidasjon, der spesifikke elektroder, som PbO2 (blydioxid) eller Ti4O7 (magnetisk fase titaniumnanopartikkel), brukes for å fremme mineralisering av PFAS. Denne metoden har vist seg å være effektiv for å bryte ned kjemikalier som PFOA, og gir en lovende vei for behandling av kontaminerte vannkilder. Elektrooksidasjon gir også muligheten til å behandle flere typer organiske forurensninger samtidig, og det er derfor blitt ansett som en potensiell løsning for flerfasede vannbehandlingssystemer.

En annen viktig tilnærming for å håndtere PFAS i vann er bruk av aktivert karbon eller biochar for adsorpsjon. Disse materialene har vist seg å ha en høy kapasitet for å binde PFAS-molekyler, og de kan brukes i vannrensingsprosesser for å redusere konsentrasjonene av disse stoffene i drikkevann. En kombinasjon av adsorpsjon med aktivert karbon og elektrooksidasjon gir et mer helhetlig og robust system som kan håndtere PFAS på en effektiv måte.

I tillegg til fysiske og kjemiske metoder er biologisk nedbrytning et annet lovende alternativ for behandling av PFAS. Selv om dette er et relativt nytt forskningsfelt, har enkelte bakteriestammer vist evnen til å bryte ned PFAS, og dette kan være en miljøvennlig løsning i fremtiden. Genetisk modifiserte organismer kan også være med på å akselerere nedbrytningen av disse kjemikaliene i spesifikke miljøer.

Det er viktig å merke seg at mens disse metodene har vist seg effektive i laboratoriestudier, er det fortsatt store utfordringer knyttet til skalering av teknologiene for å håndtere de store volumene av kontaminert vann i virkelige situasjoner. Flere faktorer, som vannets pH, temperatur, og mengde PFAS som er tilstede, påvirker effektiviteten av de ulike behandlingsmetodene. Videre er kostnadene forbundet med implementering av avanserte vannbehandlingssystemer fortsatt en betydelig utfordring som krever ytterligere forskning og utvikling.

I tillegg til teknologiske løsninger er det nødvendig med strengere reguleringer og overvåkning av PFAS-nivåer i miljøet. Effektive lovgivningstiltak og internasjonalt samarbeid er avgjørende for å redusere utslippene av disse kjemikaliene og forhindre ytterligere forurensning. Økt bevissthet og informasjonsdeling mellom forskere, industri, og myndigheter er også nødvendig for å takle denne globale utfordringen på en helhetlig måte.

Fremtidig forskning bør fokusere på å forbedre eksisterende behandlingsteknikker, spesielt med tanke på kostnadseffektivitet og skalerbarhet. Det er også viktig å utvikle mer bærekraftige alternativer til PFAS, og undersøke deres potensielle innvirkning på helse og miljø før de tas i bruk. Samtidig er det viktig å overvåke hvordan disse kjemikaliene akkumuleres i økosystemene og potensielt forårsaker langsiktige skader, selv etter at de er behandlet i vannforsyningene.

I denne konteksten er det også nødvendig å forstå de forskjellige undergruppene av PFAS, ettersom de varierer i både struktur og toksisitet. For eksempel er PFOS og PFOA de mest kjente, men det finnes også mange andre forbindelser med lignende egenskaper som kan være like farlige. Nyere forskning har begynt å fokusere på substitutter for PFAS, som for eksempel HFPO-DA (GenX), som har blitt introdusert som erstatning for PFOA. Det er viktig å vurdere hvorvidt disse nye stoffene er mindre skadelige eller om de presenterer egne risikoer som kan være minst like alvorlige.

Hvordan påvirker industrielle aktiviteter og utslipp miljøet med PAH-forurensning?

Myndighetene i New South Wales, Australia, overvåker nå over 60 tidligere gassverk, et vitnesbyrd om vedvarende bekymringer knyttet til forurensning etter slike anlegg. Koksproduksjon, som er sterkt knyttet til kullgassifisering, produserer fortsatt store mengder kulltjære globalt, med nesten 3 millioner tonn i 2021, ifølge FN-statistikk for 18 land. Denne produksjonen er nært knyttet til stål- og metallindustrien, som i Kina alene sto for 67 % av verdens koksproduksjon i 2018, drevet av økende behov i utviklingsland.

Studier viser ekstremt høye konsentrasjoner av polyaromatiske hydrokarboner (PAH) rundt koksverk og metallindustrianlegg, som i Tangshan, Kina, hvor nivåene i jordoverflaten kunne nå opptil 16 600 µg/kg tørrvekt og enda høyere underjordisk. Forurensningen omfatter et bredt spekter av PAH-forbindelser, inkludert foreldreforbindelser, alkyl-PAH, heterosykliske, nitro-, halogenerte og oksygenholdige PAH, med betydelig høyere nivåer enn i nærliggende boligområder eller bakgrunnsområder.

Forurensning er ikke begrenset til jord; avløpsvann fra koksanlegg i Guangdong viste PAH-konsentrasjoner fra noen hundre til flere tusen mikrogram per liter, mens veistøv og takstøv nær stålanlegg i Nord-Kina inneholdt målbare nivåer av PAH, noe som indikerer omfattende spredning i miljøet.

Også kraftverk og avfallsforbrenningsanlegg bidrar betydelig til PAH-forurensning. Jordprøver rundt et kullfyrt kraftverk i Sør-Afrika hadde PAH-nivåer opp til 61 mg/kg, og lignittkraftverk i Hellas viste forhøyede nivåer i et område på over 100 km i lengde. Aske fra varmeverk i Kina viste også høye PAH-konsentrasjoner. Studier av åpne forbrenningsplasser for elektronisk avfall i Vietnam, Filippinene og Ghana påviste høye nivåer av både foreldreforbindelser og halogenerte PAH, noe som understreker en global utfordring.

Oljeraffinerier og utslipp fra petroleumsindustrien representerer viktige punktkilder. Jordprøver fra slamplasser ved raffinerier i India viste høye nivåer av PAH, og suspenderte partikler i luft nær raffinerier i Sør-Korea viste konsentrasjoner av ulike PAH gjennom alle årstider. Uhell som oljeutslipp fra rørledninger fører til omfattende forurensning, illustrert ved et større utslipp i Dalian-bukten i Kina i 2010, hvor PAH-konsentrasjoner i sjøvann og sediment viste tydelige nedgangsmønstre med avstand fra utslippsstedet, noe som tydelig viser den langvarige effekten av slike hendelser.

Ved avfallshåndtering, inkludert avløpsrensing, deponier og losseplasser, påvises også PAH i varierende mengder. Avløpsvann fra renseanlegg i Beijing inneholdt ikke bare foreldreforbindelser, men også halogenerte og alkyl-PAH, som kan dannes under klorering i renseprosessene. Slamsamples fra flere renseanlegg i Kina viste et stort spenn i PAH-konsentrasjoner, mens jord i nærheten av søppelfyllinger i Polen og Nigeria inneholdt betydelige mengder PAH, noe som reflekterer lekkasjer og avrenning til nærliggende miljøer.

Det er viktig å forstå at PAH-forurensning ofte er kompleks og multifaktorielt knyttet til både industrielle prosesser og utilsiktede utslipp. De ulike PAH-forbindelsene varierer i toksisitet, persistens og mobilitet, og kan derfor ha forskjellige miljømessige og helsemessige konsekvenser avhengig av sammensetningen og konsentrasjonene. Forståelse av kildene, spredningsmekanismer og samspillet mellom ulike PAH-typer er avgjørende for å utvikle effektive overvåkings- og avbøtende tiltak.

Videre er det vesentlig å følge med på utviklingen i industriproduksjon og -praksis, ettersom økt etterspørsel etter stål, metaller og energi i vekstøkonomier kan føre til økte utslipp av PAH, til tross for økt miljøregulering i noen deler av verden. Samtidig kan klimaendringer og miljøforhold påvirke transport og nedbrytning av PAH i miljøet, noe som krever en helhetlig tilnærming til overvåking og forvaltning.

Hvordan oppfører PAH-forurensning seg i atmosfæren og globale vannsystemer?

Polycykliske aromatiske hydrokarboner (PAH) finnes i varierende konsentrasjoner i både atmosfæren og vannsystemer verden over. Data fra store elver som Tiber i Italia og Songhua i Kina viser betydelige variasjoner i konsentrasjon av PAH, avhengig av geografisk plassering, menneskelig aktivitet og lokale miljøforhold. I elver som Songhua og Yangtze i Kina er konsentrasjonene av PAH spesielt høye, noe som reflekterer landets industrielle aktivitet og befolkningstetthet. Samtidig viser innsjøer og elver i andre deler av Asia, som Ganges i India, lavere men fortsatt merkbare nivåer av PAH.

Molekylvekten til PAH er avgjørende for deres oppførsel i atmosfæren. Lettere PAH, som naftalen med to ringer, finnes i hovedsak i gassform, mens tyngre PAH med fem eller flere ringer hovedsakelig binder seg til partikler. PAH med tre til fem ringer har en mer dynamisk fordeling mellom gass og partikkel, som påvirkes av temperatur og dermed varierer med årstidene. I atmosfæren reagerer PAH med reaktive radikaler som hydroksyl (OH), nitrat (NO3) og ozon (O3), noe som kan føre til omdanning til mer toksiske oksy- og nitro-PAH-forbindelser.

Langsiktig overvåkning har vist at konsentrasjonene av PAH i byområder som Brisbane, Australia, har gått ned de siste tiårene, med en halveringstid på omtrent seks år. I USA har man også observert nedgang i urbane områder, men reduksjonen er mer moderat. Det er viktig å merke seg at nitro- og oxy-PAH, selv om de utgjør en mindre andel av totalt PAH-innhold, kan være mer giftige og har sannsynligvis delvis andre kilder, inkludert sekundær dannelse i atmosfæren.

Konsentrasjonsmålinger viser betydelige sesongvariasjoner og geografiske forskjeller, som blant annet påvirkes av monsunvindens retning og intensitet i Sør-Asia. PAH-partikler i atmosfæren finnes ofte i ultrafine partikler med aerodynamisk diameter fra 0,01 til 1 mikrometer, noe som gjør dem lette å inhalere og dermed helsefare for mennesker.

Det er essensielt å forstå at PAH-forekomsten i miljøet ikke bare er et resultat av direkte utslipp, men også av komplekse prosesser som langtransport, sesongmessige endringer, kjemiske reaksjoner og klimatiske forhold. Global oppvarming kan øke volatiliteten til bundne PAH i kaldere områder og dermed forsinke forventede reduksjoner. Derfor må tiltak for å redusere PAH-forurensning ta hensyn til både lokale utslippskilder og globale miljøprosesser.

Hva er farene ved polyaromatiske hydrokarboner (PAH) i miljøet?

Polyaromatiske hydrokarboner (PAH) er en gruppe av organiske kjemikalier som dannes ved ufullstendig forbrenning av organiske materialer som fossile brensler, tre, og biomasse. De finnes i miljøet i ulike former: fra luft og vann til jord og sedimenter. Deres tilstedeværelse i naturen er et resultat av både naturlige og menneskeskapte prosesser, men det er deres toksiske virkninger som har fått økt oppmerksomhet i økotoksikologi og miljøsikkerhet.

PAH-er er kjent for sin langsomme nedbrytning i miljøet og deres evne til å bioakkumulere i organismer. Dette betyr at de kan ha langsiktige, skadelige effekter på økosystemene og helsen til både dyr og mennesker. Spesielt kan de skade DNA og føre til kreft, da flere av disse forbindelsene er klassifisert som kreftfremkallende. Forurensning med PAH kan oppstå fra forskjellige kilder, som industrielle utslipp, bilutslipp, avfallshåndtering, og til og med fra bruken av produkter som asfalt og takbelegg, som inneholder høye nivåer av PAH.

Effektene av PAH på økosystemer er komplekse. Studier viser at disse forbindelsene kan forurense jord og sedimenter, noe som fører til endringer i sammensetningen av mikroorganismer og andre organismer i økosystemene. En rekke undersøkelser, som de som ble utført på kystområdene etter oljeutslipp i Dalian, viser hvordan PAH kan påvirke både dyrelivet i havet og den generelle helse til marint liv. Dette kan manifestere seg i alt fra redusert reproduksjonsevne til alvorlige genetiske skader som kan påvirke hele populasjoner.

Når det gjelder menneskelig eksponering, er PAH en kilde til bekymring, spesielt i urbane områder. I noen byer, for eksempel i Florida, har det blitt dokumentert at PAH finnes i jord på nivåer som overskrider de naturlige bakgrunnsverdiene. Dette kan føre til at mennesker som bor i disse områdene eller jobber utendørs, er mer utsatt for helseskader. PAH-er kan komme inn i kroppen via luft, vann eller mat, og det er også indikasjoner på at yrkesmessig eksponering kan føre til medfødte misdannelser som gastroschisis, som rapportert i noen studier.

Toksisiteten til PAH, særlig deres evne til å skade genetisk materiale og forårsake kreft, er en viktig faktor å vurdere i miljøvurderinger. Når PAH-er er bundet til partikler i luften eller i sedimenter, kan de tas opp av organismer og akkumulere i næringskjeden, noe som kan føre til alvorlige helseproblemer hos mennesker og dyr. For eksempel har effekten av PAH på øyeblikkelig utvikling hos fiskespecies, som i studier etter Deepwater Horizon oljeutslipp, vist seg å være skadelig for økologiske systemer.

For å håndtere forurensning fra PAH, er det viktig å forstå både kildene og hvordan de spres i miljøet. Effektive tiltak for å redusere eksponeringen for disse forbindelsene krever at man adresserer både de industrielle kildene til forurensning og de lokale kildene, som veiutslipp, parkeringstak og andre urbane aktiviteter. Det er også viktig å vurdere hvordan man kan remediere jord og vann som har blitt kontaminert, og hvilken rolle mikrobielle prosesser spiller i nedbrytningen av PAH.

Et annet sentralt aspekt er kunnskapen om bioakkumulering og hvordan PAH bindes til ulike materialer i naturen. Studier har vist at PAH binder seg til organisk materiale i jord, og kan forbli i økosystemer i lang tid. Dette understreker behovet for omfattende overvåkning av både miljø og helserisiko for å kunne tilpasse nødvendige miljøverntiltak.