U saradnji sa istraživačima sa Državnog univerziteta u Ohaju i švedskom građevinskom kompanijom NCC, istraživači u Urban Vater Engineering na Tehnološkom univerzitetu Lulea sproveli su sveobuhvatnu studiju o pojavi, koncentraciji i distribuciji PFAS u gradskim biofilterskim objektima koji tretiraju atmosferske vode.
Ova vrsta postrojenja za tretman se sve više primenjuje širom sveta kada se planiraju nova industrijska i stambena urbana područja. Shodno tome, pitanje održavanja postaje sve važnije.
„Pronašli smo značajne količine PFAS u većini biofilterskih objekata koje smo proučavali. Za razliku od, na primer, metala zarobljenih visoko u postrojenjima za biofiltere, PFAS je bio neravnomerno raspoređen u svim slojevima filtera, čak i na samom dnu filter materijali, koji se retko zamenjuju.
„Ovi rezultati mogu imati veliki uticaj na razumevanje procesa tretmana i budućeg rada i održavanja postrojenja za biofiltere“, kaže Ali Berjani, doktorant u Urbanističkom inženjerstvu vode na Tehnološkom univerzitetu Lulea.
Studija je objavljena u časopisu Nauka o životnoj sredini i tehnologija.
Relativno malo naučnih dugoročnih studija je sprovedeno na gradskim biofilterskim objektima širom sveta, a broj analiziranih objekata nije bio tako visok kao u ovoj studiji. Istraživači su proučavali 20 biofilterskih objekata u Ohaju, Mičigenu i Kentakiju, SAD, koji su u funkciji već duže vreme, između osam i 16 godina.
Sjedinjene Američke Države pružaju priliku za sprovođenje takvih studija jer je ova zemlja preteča kada je u pitanju implementacija biofiltera za tretman atmosferskih voda. Štaviše, analiza pojave i koncentracije 35 PFAS i njihovih prekursora (hemijska jedinjenja PFAS koja hemijskom reakcijom mogu da proizvedu druga PFAS jedinjenja koja je lakše analizirati) u objektima čini studiju jedinstvenom.
Broj biofilterskih postrojenja za prečišćavanje atmosferskih voda raste širom sveta, ne samo u Švedskoj gde postoje hiljade ovakvih objekata, što znači da raste i interesovanje za način rada i održavanja.
Svrha ovih biofiltera je da hvataju različite zagađivače, ali ih biofilteri ne eliminišu. Umesto toga, većina zagađivača se akumulira u filterima za tretman, kojima je potrebno održavanje i zamena filterskog materijala.
Dizajn biofiltera se zasniva na istom principu širom sveta. Stoga su rezultati ove studije primenljivi u većini zemalja. Nije bilo poznatih izvora emisije PFAS u slivnim područjima objekata za tretman koji su uključeni u studiju. Izmereni PFAS potiču iz redovnih gradskih oborinskih voda.
U objektima za biofiltere, atmosferska voda se filtrira kroz filterske materijale koji se u osnovi sastoje od sloja zemlje i/ili peska koji može biti debeo do 1 metar (približno 2,5–3 stope). Na dnu se nalazi drenažni sistem koji sakuplja prečišćenu vodu koja se zatim ispušta u sistem atmosferske kanalizacije i nakon toga u prijemne vode.
Bez takvog tretmana, neobrađena oborinska voda se direktno ispušta u ista vodena tela gde se kupamo i pecamo i koristimo je kao snabdevanje pijaćom vodom.
Biofilteri za atmosferske vode efikasno uklanjaju većinu metala. Objekti, pak, nisu izgrađeni za uklanjanje PFAS, jer se pojava PFAS-a u atmosferskim vodama primećuje tek poslednjih godina. Danas, međutim, znamo da ima PFAS u atmosferskim vodama, a samim tim iu ovim objektima za tretman. Ali kako izgleda pojava, koncentracija i distribucija PFAS u biofilterima?
Što se tiče zagađivača kao što su metali iz drumskog saobraćaja, istraživači su u studiji pokazali da se najveća količina nalazi u gornjem sloju, odnosno otprilike u gornjih 10 centimetara filterskog materijala, kako se i očekivalo. Ovo sugeriše da je zamena ovih 10 centimetara prilikom održavanja objekta dovoljna da se ponovo uspostavi većina funkcije biofiltera.
Ali PFAS pokazuju drugačiji obrazac. Istraživači su u studiji primetili da su PFAS raspoređeni mnogo neravnomernije u materijalu filtera nego drugi zagađivači. Mnogi PFAS su rastvorljiviji u vodi, takođe poznati kao hidrofilni zagađivači. Stoga ih materijal filtera ne apsorbuje tako lako ili uopšte ne apsorbuje.
U studiji, istraživači su koristili novu metodu za ovu vrstu studije, TOP Assai oksidaciju, da identifikuju različite i više tipova veoma velikog broja PFAS.
„U postrojenjima za biofiltere koje smo proučavali, pronašli smo i kratkolančane i dugolančane PFAS u sedimentima. Dugolančani PFAS predstavljaju posebnu zabrinutost zbog njihovog veoma dugog poluživota, veće toksičnosti i rizika od bioakumulacije, dok su molekuli kratkog lanca manje toksični, ali su rastvorljiviji i pokretniji u vodenim sredinama“, kaže Berijani.
Pojava PFAS-a u društvu predstavlja veliku zabrinutost zbog njihovog štetnog uticaja na životnu sredinu i zdravlje ljudi. PFAS se veoma sporo razgrađuju i stoga se nazivaju „zauvek hemikalije“.
Njihova visoka rastvorljivost i pokretljivost u vodenim sredinama doprinose njihovoj dugotrajnoj cirkulaciji u vodenim sredinama. Nekoliko država u Americi, a takođe i u EU, navelo je neke PFAS kao zabranjene ili ograničene za upotrebu. Uprkos tome, ove supstance će se dugo vremena nalaziti u životnoj sredini zbog njihove spore degradacije.
Robert Furen, student industrijskih doktorskih studija građevinske kompanije NCC, učestvovao je u studiji, ne samo zato što će rad i održavanje biofilterskih objekata biti sve važniji, jer se broj ovakvih prečistača povećava kada se izrađuju novi urbanistički planovi.
„Danas se gornji sloj u postrojenju za biofiltere zamenjuje tokom održavanja kako bi se povratile stope infiltracije i smanjio rizik od curenja zagađujućih materija. Naša studija pokazuje da na duge staze nije dovoljno jednostavno ukloniti ovaj gornji sloj, uzimajući u obzir Uzmite u obzir pojavu rastvorljivijih organskih supstanci, na primer određenih PFAS-a, rezultati pokazuju važnost deponovanja peska i slojeva zemlje iz postrojenja za biofiltere na siguran način“, kaže Furen.
