Passiivikeräimien käyttö vesien haitta-aineseurannassa

Haitallisten aineiden pitoisuus vesistä määritetään pääsääntöisesti kertavesinäytteestä, joka antaa hetkellisen kuvan tutkittavien yhdisteiden pitoisuudesta tietyllä ajanhetkellä ja tietyssä paikassa. Passiivikeräimien käyttö tulee ajankohtaiseksi yleensä silloin, kun kertavesinäytteenotolla ei havaita tutkittavia yhdisteitä tai pitoisuudet ovat lähellä määritysrajaa. Erilaiset passiivikeräimet keräävät tarkasteltavaa yhdistettä tietyn pituisen ajan jakson, joka voi olla päivistä viikkoihin tai jopa kuukausiin, keräintyypistä ja altistusolosuhteista riippuen. Tuona aikana kertavesinäytteessä alle määritysrajan jääneet pitoisuudet konsentroituvat mitattavalle tasolle, jolloin voidaan osoittaa yhdisteen esiintyminen näytepaikalla. Passiivikeräimiä voi altistaa hyvin erilaisissa kohteissa kuten pintavesissä, järvi- ja jokivesissä, meri- ja murtovesissä, jätevesissä ja pohjavesissä. Keräimet keräävät tutkittavan yhdisteen liukoista osaa, jolloin niiden avulla määritettävä pitoisuus ei ole aivan suoraan vertailukelpoinen kertavesinäytteestä määritetyn kokonaispitoisuuden kanssa. Yhdisteiden raja-arvot ja ympäristölaatunormit perustuvat hetkellisen kertavesinäytteenoton tuloksiin, mutta passiivikeräimet voivat tarjota edustavamman kuvan vesistön tilasta ja osoittaa läsnä olevaksi yhdisteitä, joiden pitoisuus kertavesinäytteessä jää määritysrajan alle. Passiivikeräimet tarjoavat kertavesinäytteenottoon verrattuna erilaisen menetelmä haitallisten aineiden määritykseen vesistä. Erot eri näytteenottomenetelmien välillä eivät kuitenkaan ole ylitsepääsemättömiä eivätkä menetelmät ole toisiaan poissulkevia. Keräintulosten vertailu riskinarvioinnissa käytettyihin raja-arvoihin vaatii uudenlaisen ajattelu- ja toimintamallin, joka toteutuessaan voi tuoda hyvin paljon lisätietoa haitallisten yhdisteiden ympäristövaikutuksista. Tämä raportti esittelee passiivikeräinmenetelmän periaatteen sekä tavallisimmat passiivikeräintyypit ja niiden käytössä huomioitavia seikkoja. Passive sampling in monitoring harmful substances in aquatic environment Concentrations of harmful substances in water are mainly measured from grab water samples which give an instant chemical concentration at the certain moment of sampling. Passive sampling technique becomes applicable if the concentrations in grab samples remain below the detection limits. Passive samplers are deployed at the sampling site for a time period from days to weeks or even months, depending on the sampler type. During that time the trace concentrations can be enriched to measurable level which enables to indicate the presence of harmful substance at the study site. Passive samplers can be deployed at different locations, such as surface- and groundwaters, rivers, lakes, sea and brackish waters and waste waters. The samplers collect dissolved fraction of the chemical which differs from the total concentration determined from grab water samples. The environmental quality standards are based on instant grab water sample concentrations, but passive samplers can give more representative picture of the status of watercourse by revealing the presence of harmful substances which remain undetectable in grab water samples. Passive samplers provide different sampling technique for detecting harmful substances than grab water sampling. However, the differences are feasible, and the use of one sampling techniques does not exclude the other one. Risk assessment based on passive sampling results requires new way of thinking and new mode of action which can bring novel approach on assessing the environmental effects of harmful chemicals. This guideline provides general information about the passive sampling technique and presents most commonly used passive sampler types. Also, the issues considered at the sampler deployment are discussed

Lääkeaineiden ympäristöriskin arvioinnin epävarmuuslähteitä

Finnish summary. English summary. Tieteellinen kommentti.nonPeerReviewe

Perfluorattujen alkyyliyhdisteiden ympäristötutkimukset ja riskinarviointi

Tässä raportissa arvioidaan sammutusvaahtojen käytön seurauksena maaperään päässeiden per- ja polyfluorattujen alkyyliyhdisteiden (PFAS) ympäristökäyttäytymistä ja -riskejä neljällä paloharjoitusalueella (Kuopio, Joroinen, Joensuu ja Porvoo). Harjoitusalueiden ympäristötutkimuksissa ja niihin perustuvissa kohdearvioinneissa tarkastellaan erityisesti PFAS-yhdisteiden kulkeutumista ja siitä aiheutuvia riskejä vesiympäristölle ja pohjaveden käytölle. Hankkeen tulokset vahvistavat kansainvälisiin tutkimuksiin pohjautuvaa käsitystä PFAS-yhdisteiden esiintymisestä ja ympäristökäyttäytymisestä sammutusvaahtojen käyttökohteissa. Raportissa annetaan esimerkkejä ja yleisiä suosituksia mm. kohdetutkimuksissa ja riskinarvioinnissa sovellettavista menetelmistä sekä PFAS-yhdisteiden laboratoriomäärityksistä. Lisäksi raportissa esitetään arvio PFAS-yhdisteiden aiheuttamista riskeistä sekä suositukset tarvittavista jatkotoimista hankkeen tutkimuskohteissa

Mussel caging and the weight of evidence approach in the assessment of chemical contamination in coastal waters of Finland (Baltic Sea)

Contamination status of coastal areas of Finland (northern Baltic Sea) markedly affected by anthropogenic activities (harbors, shipyards and maritime activity, industry, municipal and agricultural inputs, legacy contamination) was assessed for the first time using the weight of evidence (WOE) approach. The key element of the study was the caging (transplantation) of Baltic mussels (Mytilus trossulus) for the measurement of tissue accumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and applying a suite of biomarkers of biological effects of contaminants. Additional variables included in the assessment were trace metals in seawater, macrozoobenthos, near-bottom oxygen levels and eutrophication indicators. The chemical parameters were supported by passive sampling of PAHs and organotins at the study sites. The integrated approach combining all the line of evidence (LOE) variables into the WOE showed separation of some sites as more affected by hazardous substances than others, with the most contaminated areas found around harbor and ship yard areas. The contaminant levels measured in the different matrices were not alarmingly high at none of the areas compared to many other areas within or outside the Baltic Sea under more heavy anthropogenic impact, rarely exceeding any given threshold values for Good Environmental Status of the EU Marine Strategy Framework Directive. However, significant biological effects were recorded in mussels in the most contaminated sites, signifying that the combined effects caused by the contaminants and other environmental factors are disturbing the health of marine organisms in the area. The results of this successful combined application based on the mussel transplantation method and the WOE approach are highly encouraging for further trials in developing the monitoring of chemical contamination in the Baltic Sea

Lääkeaineet lääketeollisuuden ympäristöluvissa

Lääkkeiden valmistus ja maahantuonti ovat luvanvaraisia ja tarkasti säänneltyjä toimia. Kun lääkevalmisteelle haetaan myyntilupaa EU:n alueella, täytyy sille tehdä ympäristöriskinarviointi. Lisäksi lääkkeitä valmistavien tehtaiden sekä niiden raaka-ainevalmistajien tulee noudattaa EU:n määrittelemiä hyviä valmistustapoja (GMP, Good Manufacturing Practices). Nämä mekanismit eivät nykyään kuitenkaan ota huomioon lääkkeen valmistusketjussa ympäristöön kohdistuvia päästöjä. Lääketeollisuudesta ympäristöön aiheutuvien päästöjen sääntely riippuu kansallisesta ympäristölainsäädännöstä ja sen toimeenpanosta. Lääkeaineita voi päätyä ympäristöön lääkkeiden elinkaaren kaikissa vaiheissa, aina valmistuksesta alkaen. Lääketeollisuudesta aiheutuvat päästöt oletetaan länsimaissa yleisesti vähäisiksi, mutta esimerkiksi Suomessa lääkeaineiden päästötietoja ei ole julkaistu. Tässä selvityksessä käytiin läpi 13 Suomessa toimivan lääkkeitä tai lääkeaineita valmistavan laitoksen ympäristölupapäätökset ja tarkasteltiin erityisesti, miten jätevesien ja jätteiden sisältämät lääkeainepäästöt on huomioitu luvissa ja niissä annetuissa ympäristölupamääräyksissä. Ympäristölupapäätöksistä tehtyjen havaintojen perusteella lääketeollisuus on harvoin velvoitettu tarkkailemaan toimintansa lääkeainepäästöjä tai päästöjen aiheuttamia vaikutuksia. Tästä huolimatta teollisuuden on ympäristönsuojelulain 6 §:n mukaan oltava selvillä toimintansa ympäristövaikutuksista ja 7 §:n mukaisesti rajattava toiminnasta ympäristöön ja viemäriverkostoon aiheutuvat päästöt mahdollisimman vähäisiksi. Lähes kaikkien tarkasteltujen laitosten jätevedet johdetaan esikäsittelyn tai haitallisimpien jakeiden erotuksen jälkeen kunnalliseen viemäriverkostoon. Kolmessa uusimmassa lupapäätöksessä jätevesien sisältämät lääkeainepäästöt otettiin yksiselitteisesti huomioon. Havaintojen perusteella tunnistettiin parhaita nykyisin käytössä olevia lupamääräyksiä ja annettiin suosituksia siitä, miten lääkeainepäästöjä voitaisiin entisestään ehkäistä. Erityisen tärkeäksi nähtiin lääkeaineiden päästöarvioiden parantaminen ja jäteveden biotestaamisen sekä raja-arvojen käytön laajentaminen

A preliminary study on the ecotoxic potency of wastewater treatment plant sludge combining passive sampling and bioassays

Highlights • The passive samplers collected bioavail able and bioaccessible chemicals from the WWTP sludge samples. • The sampler extracts were acutely and chronically toxic to water flea. • The sampler extracts were cytotoxic and genotoxic. • The sludge treatment such as composting and digesting diminished the toxicity. • Effect-based methods should be part of the risk assessment of sludge recycling.Sewage sludge is an inevitable byproduct produced in wastewater treatment. Reusing nutrient-rich sludge will diminish the amount of waste ending in soil dumping areas and will promote circular economy. However, during sewage treatment process, several potentially harmful organic chemicals are retained in sludge, but proving the safety of processed sludge will promote its more extensive use in agriculture and landscaping. Environmental risk assessment of sludge requires new methods of characterizing its suitability for various circu lar economy applications. Bioavailable and bioaccessible fractions are key variables indicating leaching, transport, and bioaccumulation capacity. Also, sludge treatments have a significant effect on chemical status and resulting environmental risks. In this study, the concentrations of polyaromatic hydrocarbons (PAHs), triclosan (TCS), triclocarban (TCC), methyl triclosan (mTCS), and selected active pharmaceutical ingredients (APIs) were deter mined in different sludge treatments and fractions. Passive samplers were used to characterize the bioavailable and bioaccessible fractions, and the sampler extracts along the sludge and filtrate samples were utilized in the bioassays. The TCS and PAH concentrations did not decrease as the sludge was digested, but the contents diminished after composting. Also, mTCS concentration decreased after composting. The API concentrations were lower in digested sludge than in secondary sludge. Digested sludge was toxic for Aliivibrio fischeri, but after composting, toxicity was not observed. However, for Daphnia magna, passive sampler extracts of all sludge treatments were either acutely (immobility) or chronically (reproduction) toxic. Secondary and digested sludge sampler extracts were cytotoxic, and secondary sludge ex tract was also genotoxic. The measured chemical concentration levels did not explain the toxicity of the samples based on the reported toxicity thresholds. Bioassays and sampler extracts detecting bioavailable and bioaccessible contaminants in sludge are complementing tools for chemical analyses. Harmonization of these methodswill help establish scientifically sound regulative thresholds for the use of sludge in circular economy applications

Passive sampling in monitoring of nonylphenol ethoxylates and nonylphenol in aquatic environments

The present practices for determining the concentration levels of various pollutants are in many respects insufficient and for this reason, there is an urgent need especially to develop more cost-effective sampling methods. In this study, a novel passive sampling tool (the Chemcatcher®) for monitoring nonylphenol ethoxylates (NPEOs) and nonylphenol (NP) in aqueous media was tested. These environmentally harmful substances have been widely used in different household and industrial applications and they affect aquatic ecosystems, for example, by acting as endocrine disrupting compounds. The highest accumulation of NPEOs and NP in laboratory-scale tests was obtained when using an SDB-XC (standard styrene-divinyl benzene) Empore disk as a receiving phase (adsorbent) of the passive sampler. The accumulation of these compounds was then field tested by this technique for two or four weeks at two sampling sites which had received effluents from e.g. the pulp and paper industry for decades. In addition, the samplers were exposed in seawater conditions, although in these cases the results were, mainly due to a too long sampling time period, only approximate. In all cases, NPEOs and NP were analysed by high-performance liquid chromatography coupled with an electrospray ionisation mass spectrometry (HPLC/ESI-MS). These compounds were also separated from water samples using solid phase extraction (SPE) pretreatment which showed to be a useful tool for this purpose. It could be concluded that passive sampling with Chemcatcher® offers an effective technique suitable for monitoring NPEOs and NP in watercourses. However, more accurate data (e.g., obtained by LC/MSMS) on various contaminants are still needed for further method development

Passiivinäytteenotto pilaantuneiden pohjavesialueiden tutkimisessa ja seurannassa. PASSIIVI-hankkeen -loppuraportti

Hankkeen tavoitteena oli tutkia ja kehittää passiivinäytteenoton edellytyksiä pilaantuneen maaperän ja pohjaveden kestävässä riskienhallinnassa. Hankkeessa tutkittiin passiivikeräinten käyttämistä pilaantuneen pohjaveden seurantamenetelmänä ja verrattiin tällä tavoin tuotettavaa tietoa kertavesinäytteenotolla mitattuihin pitoisuuksiin. Hankkeen kaksi tutkimuskohdetta sijaitsivat kemialliselta tilaltaan huonoiksi luokitelluilla pohjavesialueilla, joissa pilaantuneisuuden oli aiheuttanut teollinen toiminta. Pääasialliset haitta-aineet maaperässä ja pohjavedessä olivat klooratut liuottimet tri- ja tetrakloorieteeni. Hankkeessa käytettiin kahta markkinoilla olevaa passiivikeräintä ja tutkittiin oman keräimen kehittämismahdollisuuksia. Keräimien avulla arvioitiin haitta-ainepitoisuuksia ja massavirtoja leviämän eri osa-alueilla ennen aktiivisia kunnostustoimenpiteitä sekä niiden jälkeen. Hankkeen loppuraportti sisältää tutkijoille, konsulteille ja viranomaisille suunnattua menetelmien ohjeistusta, jossa käsitellään passiivinäytteenottoa ja sen toteutuksessa sekä tulosten tulkinnassa huomioitavia seikkoja

Monitoring and modelling of butyltin compounds in Finnish inland lake

In this study we measured the total concentration of BTCs using grab water sampling, dissolved concentration with passive samplers, and particle-bound fraction with sedimentation traps in a Finnish inland lake. The sampling was conducted from May to September over two study years. In grab water samples the average concentration of MBT at sampling sites varied between 4.8 and 13 ng L−1, DBT 0.9–2.4 ng L−1, and TBT 0.4–0.8 ng L−1 during the first study year and 0.6–1.1 ng L−1, DBT 0.5–2.2 ng L−1 and TBT < LOD-0.7 ng L−1 during the second year. The average BTC concentrations determined with passive samplers varied between 0.08 and 0.53 ng L−1 for MBT, 0.10–0.14 ng L−1 for DBT and 0.05–0.07 ng L−1 for TBT during the first study year and 0.03–0.05 ng L−1 for MBT, 0.02–0.05 ng L−1 for DBT and TBT 0.007–0.013 ng L−1 during the second year. The average BTC concentrations measured in sedimented particles collected with sedimentation traps were between 1.5 and 9.0 ng L−1 for MBT, 0.61–22 ng L−1 for DBT and 0.05–1.8 ng L−1 for TBT during the first study year and 3.0–12 ng L−1 for MBT, 1.7–9.8 ng L−1 for DBT and TBT 0.4–1.2 ng L−1 during the second year. The differences between sampling techniques and the detected BTCs were obvious, e.g., tributyltin (TBT) was detected only in 4%–24% of the grab samples, 50% of the sedimentation traps, and 93% of passive samplers. The BTC concentrations measured with grab and passive sampling suggested hydrological differences between the study years. This was confirmed with flow velocity measurements. However, the annual difference was not observed in BTC concentrations measured in settled particles which suggest that only the dissolved BTC fraction varied. The extreme value analysis suggested that grab sampling and sedimentation trap sampling results contain more extreme peak values than passive sampling. However, all high concentrations are not automatically extreme values but indicates that BTCs are present in surface water in trace concentrations despite not being detected with all sampling techniques