VÍZGAZDÁLKODÁS ÉS SZENNYVIZEK
3.2 3.5
Hormonok és hormonhatású vegyületek a szennyvízben és természetes vizekben – hatásaik, mennyiségi meghatározásuk és eltávolításuk Tárgyszavak: vízminőség; hormon; szennyvíz; vegyület; vízkezelés; hormonhatású vegyület.
Definíciók és elnevezés, hatások az élő szervezetre A termékeiket a véráramba juttató belső elválasztású mirigyek (pajzsmirigy, mellékvese, hasnyálmirigy, a petefészekben levő sárgatest, a férfi heréi stb. és a mindezek működését magasabb szintről összehangoló hipofízis), valamint az általuk termelt hormonok alkotják az élő szervezet egészét befolyásoló, bonyolult kölcsönhatásokkal átszőtt endokrin rendszert. Az alacsonyabb és magasabb rendű organizmusok endokrin rendszerének kényes működési egyensúlyát idegen anyagok megzavarhatják, teljesen fel is boríthatják. A hormonokat ugyanis a véráram szállítja a célsejtekhez, ahol a receptorhoz kötődve azt aktiválják, majd számos faktorral reagálva jelzések sorozatát („szignálkaszkád”) indítják el. A hormonreceptorokat a rájuk kapcsolódó idegen anyag rendellenesen aktiválja vagy blokkolja. A hormonegyensúlyra ható vegyületeknek sem meghatározása, sem elnevezése nemzetközileg nem egységes. Az USA Nemzeti Kutatótanácsának meghatározása szerint a hormonhatású anyagok az endokrin rendszerre ható ágensek összessége, tekintet nélkül a kiváltott hatásuk biológiai vagy egészségi vonatkozására, illetve működésére. Az endokrin rendszerbe súlyosan beavatkozó, azt megbontó vegyi anyagok angol nyelvű szakirodalomban elterjedt neve „endocrine disrupting chemicals”, EDC-s. Ezektől eltérő módon hatnak a női nemi hormonok egyik típusának, az ösztrogéneknek a működését utánzó, és ezáltal gátló vegyületek, amelyek az endokrin aktivitású anyagok legna-
gyobb csoportját alkotják. Nevük a német szakirodalomban az EAS (endokrin aktive stoffe) rövidítést kapta. Az EDC-k definícióján élénken vitatkozó tudományos világ nagyobb része megegyezik az endokrin diszruptív (megbontó, működésmegszakító) effektusok három fő fajtájában, ezek: – az ösztrogén és – az androgén jellegű hatás, amely a természetes hormon funkcióját gátolja vagy utánozza, valamint – a tiroid hormonhatás, amely közvetlenül vagy közvetve zavarja a pajzsmirigy működését. Akár az EDC, akár az EAS hatóanyagcsoport tagjai a szervezetbe jutva megváltoztatják az egyén és utódai növekedésének, fejlődésének és szaporodásának módját és pályáját. A hormonális szabályozásra gyakorolt hatások megnyilvánulhatnak – szervek és testrészek rendellenes fejlődésében, – tumorok, különösen nemiszervdaganatok kiváltásában vagy fokozott növekedésében, – a tanuló-, koncentráló- és emlékezőképesség csökkenésében, valamint – szervezetek fejlődésének (pl. rovarok átalakulásának) késleltetésében, gyorsításában vagy megszakításában.
Hatások emberre és állatokra – viták, problémák A közvéleményben az ivóvízben található EDC-khez kötődő, felfelbukkanó aggályok jellemzően az ismeretlentől való félelmek kategóriájába tartoznak. Ma ugyanis még nincs jele ivóvízben nyomokban található ECD-k emberre gyakorolt hatásának. Az egyes vízi állatokon kimutatott tünetek nem vihetők át az emberi egészség ártalmára, mivel ezen állatok expozíciója állandó, az emberé gyakorlatilag a megivott vízre korlátozódik. A vízben levő ösztrogének káros hatását pedig a szakemberek egy része teljesen kizárja, mivel az ivóvízben mérhető igen kis koncentrációjukat az egyes élelmiszerekre jellemző értékek bőven meghaladják. Ezzel szemben vadon élő állatokon az elmúlt 70 év folyamán kétségtelenül kimutatták környezeti ösztrogének ártalmát. Egy 2004. évi közlemény szerint mára mintegy 200-ra nőtt az endokrin rendszer működését zavaró, vagy ilyen tulajdonsággal „alaposan gyanúsítható” vegyületek száma. Az EDC-expozíció hatásainak pontos meghatározása az élő szervezetekre nagyon nehéz, mivel
– a környezeti expozíció alacsony szintű, – az endokrin rendszer megbontásának következményei olykor csak finoman érzékelhetők, végül – gyakran csak évek múltán jelentkeznek. Arról sem szabad megfeledkezni, hogy az EDC-szennyezés kutatása kezdeti szakaszában van, az eredmények értékelése és a levonható tanulságok annyira változhatnak, amilyen mértékben bővül az adatbázis és fejlődnek az analitikai módszerek.
Hormonhatású vegyületek fajtái és előfordulásai A hormonhatású anyagok skálája kémiai értelemben igen széles, gyógyszerek, növényvédő szerek, tenzidek, lánggátlók stb. és ezek bomlástermékei, valamint klasszikus toxinok, pl. dioxinok és egyes nehézfémek tartoznak közéjük. Környezetünkben szinte megszámlálhatatlanok az ipari, mezőgazdasági és háztartási szerek és hatóanyagok fajtái és termékcsoportjai, amelyek között szintén kimutathatók az EDC-k egyre növekedő számban hívva fel magukra a figyelmet (1. ábra). Kiemelkedő jelentőségű a gyógyszerek, tisztító- és testápolószerek (PPCP) nagy készítménycsaládja.
növényvédő szerek
ember- és állatgyógyászati hatóanyagok pl. fájdalomcsillapítók, koleszterincsökkentők, béta-blokkolók, antibiotikumok
szintetikus hormonok, pl. etinilösztradiol
pl. DDT, lindán, emitrol, vindazolin
pl. szimazin, diuron, bentazon, glifoszát
az endokrin rendszer megbontói (EDC-k), természetes hormonok pl. ösztradiol, pl. ösztron biszfenol-A, nonil-fenol, ftalátok, dioxinok ipari
vegyszerek
pl. NTA, EDTA
1. ábra Különféle forrásokból származó EDC-k
Az ember- és állatgyógyászat hormonkészítményei – valamely természetes hormonnal megegyező molekulák, – azok hasonló felépítésű származékai és – más kémiai szerkezetű anyagok. Az ösztrogén hatású hormonokra jellemző szteránvázas vagy más kémiai szerkezetű vegyületek azért képeznek kiemelt csoportot, mert az állatokon észlelt tüneteket nagyrészt ezeknek tulajdonítják, bár szórványos eredmények alapján az androgén és a pajzsmirigyhormon-funkcióba való külső beavatkozás biológiai jelentősége hasonló vagy nagyobb is lehet, mint az ösztrogénhatás szimulálása, ill. gátlása. A természetes hormonokétól eltérő szerkezetű „idegen”, azaz xenoösztrogének (2. ábra) bár a hormonreceptorokhoz kötődnek, gerincesekre a természetes hormonoknál 1000-szer-10 000-szer kevésbé hatnak. Más fajok, így a puhatestűek pl. biszfenol-A-ra érzékenyebben reagálnak.
biszfenol-A, BPA
nonil-fenol, NP tercier elágazású oldallánc: terc.–NP/OP
oktil-fenol, OP 4-tert-NP/-OP 4-n-NP, iso-NP
nonil-fenol-polietoxilát, NpaEO
2. ábra Ösztrogén hatású vegyületek
Ösztrogén hatású fenolszármazékok A biszfenol-A-t (BPA) főként polikarbonát műanyagokká és epoxigyantákká, 10%-ban speciális vegyszerekké, pl. a lánggátló tetrabróm-
biszfenollá dolgozzák fel. A biszfenol-A világtermelése gyors emelkedésével ma eléri a 2,5 Mt-t. Polikarbonátokból CD-ROM-ok, ablak- és szemüvegek, elektromos és elektronikai készülékek szekrényei készülnek. Az epoxigyanták enyvek, lakkok, bevonatok alapanyagai. A 4-terc.-oktil-fenol (OP) és elágazó nonil-fenolok (NF) keverékei, elsősorban polietoxilátjaik, mikrobiális átalakítási termékeikként jelentősek, amelyek mint anionos tenzidek számos tisztítószer komponensei. Mivel sem az OP, sem az NP-k anaerob körülmények közt nem bomlanak le, a tisztított szennyvizet befogadó és a szennyvíziszappal kezelt talajból való szivárgás által elért élővizekben gyakori az OP- és NPfeldúsulás. A két vegyület (-csoport) ösztrogén hatásán kívül mérgező is, ezért ökológiai besorolásuk „vizet veszélyeztető”. A nagy német gyártó cégek 1986-ban vállalták, hogy 2001-ig fokozatósan kivonják háztartási tisztító- és mosószereik összetételéből a nonil-fenol-polietoxilátokat, aminek következtében koncentrációjuk szennyvízben, szennyvíziszapban és élővizekben, nagymértékben csökkent. 2005-től az EU is csak kivételesen és csak zárt rendszerben engedélyezi használatukat. A hasonló tulajdonságokkal bíró oktil-fenol-polietoxilátok mint az előbbiek kísérői legfeljebb 10%-ot érhetnek fel. Az élő szervezetek leginkább a vízhasználat ciklusának szennyezése útján vannak kitéve EDC-k hatásának, amelyek a takarmányozási műveletekkel, valamint a szennyvíztisztítókból kifolyó vízzel kerülnek élővízrendszerekbe. Az utóbbiakból azáltal, hogy a tisztítóműveket nem tervezték sem a tisztító-ápolószerek nagy termékcsoport, sem természetesen EDC-k eltávolítására. A szennyvíznek a tisztítóműben nem teljesen lebontott anyagai közül a vízoldhatók a kifolyó „tisztított” áramba, onnan közvetlenül a befogadó élővízbe a vízben kevésbé oldódók, a szennyvíziszapba, onnan a talajerő-pótlással, szivárgás útján szintén felszíni vízbe vagy talajvízbe jutnak. A szennyvíz ártalmas anyagai tehát közvetlenül vagy közvetve veszélyeztetik a vízi szervezeteket, vagy ezek fogyasztóit. A szennyvíztisztítóból kifolyó víz EDC-inek további sorsát kutató szerzők legújabban (2004) – korábbi eredményeknek ellentmondva – arra a következtetésre jutottak, hogy a környezetben fellelhető ösztrogének közül – in vitro legnagyobb hatású két természetes hormon, az ösztron és az ösztradiol, – in vivo pedig egy szintetikus ösztrogén, a fogamzásgátlók egyik komponense, az etinil-ösztradiol, valamint két alkil-fenol: az oktilés a nonil-fenol fejti ki a legnagyobb hatást.
Papírfajták EDC-tartalmának vizsgálata A Berlini Műszaki Egyetem (TU) kutatói meghatározták BPA, OP, NP, valamint egy és két etoxicsoportot tartalmazó nonil-fenil-etoxilát (NP1EO, NP2EO) koncentrációját – többféle frakciót (napilapokat, képes újságokat, hullámpapírt, reklámanyagot, katalógusokat) tartalmazó papírhulladékban, – 100%-osan hulladékból előállított WC-papírfajtákban és – különböző alapanyagú (lucfenyő, erdeifenyő, eukaliptusz) cellulózban. A kommunális (ill. háztartási) szennyvízbe többek közt papírhulladékkal jutnak az EDC-csoport tagjai, mint feldolgozási vagy papírgyártási segédanyagok és adalékok. A szennyezés 75%-a toalettpapírhoz köthető. Az ún. termopapír színelőhívóként kb. 16% biszfenol-A-t tartalmaz, amely a papírhulladék hasznosításakor, a nyomdafestéktől való megtisztítás során tenzidekkel együtt kerül a papírciklusba. A német kutatók a fagyasztva szárított papírmintákat Soxhlet-készülékben, metanollal extrahálták és az extraktumokat gázkromatográfiás szétválasztásnak vetették alá. Ehhez helyettesítő standardként származékokat: deutériumot tartalmazó BPA-t (BPA-α16) és egyenes oldalláncú 4-nonil-fenolt (4-n-NP) alkalmaztak. Ezek visszaigazolását egy-egy mintában mint a minta és a kalibráló standard kromatogramjában található csúcsok átlagos területének viszonyát számították ki, és az egyes mintákra 76,4 és 122,0% közötti értéket találtak.
Papírvizsgálati eredmények – toalettpapír A vizsgált EAS-csoportbeli vegyületek mindegyikét kimutatták a WCpapírokban, részben tetemes koncentrációban (1. táblázat). A három WC-papírfajtában mért koncentrációk alapján (3. ábra) Németország szennyvizeibe ebből az egy forrásból évente összesen – 1,2 t OP, – 99,0 t NP-egyenérték (NP NP1EO és NP2EO összegéből mólalapon számolva) és – 15,8 t BPA jut. Egy 2000. évi közlemény 80-100%-ban hulladék feldolgozásával gyártott konyhai törlőpapír mintákban átlagosan – 6,2 mg/kg BPA-, – 0,27 mg/kg OP- és – 0,07 mg/kg NP-koncentrációról,
nonil-fenol biszfenol-A oktil-fenol, OP
papírminták 3
papírminták 2
papírminták 1
0
10
20 30 40 50 60 koncentráció, mg/kg száraz anyag
70
80
3. ábra Xenoösztrogén-koncentrációk toalettpapír-fajtákban 1. táblázat Xenoösztrogének koncentrációja papír- és cellulózmintákban A minta jele és jellemzése Toalettpapír TP1 egyrétegű krepp TP2 kétrétegű vékony TP3 háromrétegű vékony Papírhulladék AltP1 barna hullámpapír AltP2 reklámmellékletek AltP3 képeslapok AltP4 katalógus AltP5 napilap AltP6 ingyenes reklámújság AltP7 színes karton Cellulóz Cell1 jegenye+erdei fenyő Cell2 eukaliptusz Cell3 jegenyefenyő
Koncentráció, mg/kg száraz anyag OP
NP
NP1EO
NP2EO
BPA
2,2 5,1 n.d.
68,9 67,5 14,3
11,6 31,1 10,0
74,0 428 57,3
45,5 46,1 3,2
0,09 0,03 0,06 0,09 0,03 0,03 0,04 n.d. n.d. n.d.
0,70 0,48 0,40 1,01 0,96 0,92 0,74 n.d. n.d. 0,04
n.d = nem detektálható n.m = nem meghatározva n.q = kimutatható, de mennyiségileg nem határozható meg
n.m. n.m. n.m. n.m n.m. n.m. n.m.
n.m. n.m. n.m. n.m. n.m. n.m. n.m.
n.q. n.d. 0,06
n.d. n.d. 0,16
4,23 1,32 0,21 0,09 3,24 2,56 5,10 n.q. n.q. n.q.
tehát az utóbbi két EAS esetében a táblázatban közölteknél lényegesen kisebb értékekről számol be. Ennek az lehet a magyarázata, hogy az OP és az NP a gyártás, ill. feldolgozás folyamán kerül a papírba, a BPA pedig kizárólag a kiindulási anyagból származik. Eszerint a törlőpapír OPés NP-terhelése főként attól függ, hogy az egyes hulladékfeldolgozók hajlandók-e helyettesíteni az NPmEO-tenzideket, a BPA-koncentráció pedig a felhasznált papírhulladékban levő BPA-tól.
Egyéb papírhulladékok A papírhulladékok valamennyi fajtájában találtak OP-t, NP-t és BPA-t, de a toalettpapírokhoz képest sokkal kisebb, 0,03 és 5,1 mg/kgos koncentrációban (4. ábra), csupán néhány BPA-koncentráció érte el a legkevésbé terhelt TP3-ét. Az OP-koncentrációk alig haladták meg a kimutathatóság határát.
koncentráció, mg/kg száraz anyag
6 5
csomagolás
grafikai papír bioszfenol-A nonil-fenol
4 3 2 1 0 papírhulladék- papírhulladék- papírhulladék- papírhulladék- papírhulladék- papírhulladék- papírhulladékminták 7 minták 1 minták 5 minták 6 minták 2 minták 3 minták 4
4. ábra Xenoösztrogén-koncentrációk papírhulladék-fajtákban A legnagyobb BPA-terhelésű kemény- és kartonpapírból nem kell nyomdafestéket eltávolítani, vagyis elmarad egy valószínűleg BPA-t is kivonó lépés. A csomagolóanyagok előállításánál ezen kívül gyári színtelenítő és szennyvíziszap is kerül a ciklusba, így akár meg is nőhet a BPA-töménység.
Cellulóz A vizsgált cellulózfajtákban csak kivételesen mutattak ki hormonhatású vegyületeket. Ez megegyezik az idézett korábbi vizsgálatsorozat azon adataival, amelyek szerint hulladékot nem tartalmazó papírfajtákban mért OP-, NP- és BPA-koncentráció mind a 11-ben kisebb volt 0,7, 1,5, ill. 0,1 mg/kg-nál.
Ajánlások A viszgálati eredmények alapján a hulladékból gyártott WC-papír képezi a kommunális szennyvíz és a szennyvíztisztítási iszap hormonhatású vegyületekkel való terhelésének fő forrását. A biszfenil-A valószínűleg lényegében a termopapír újrahasznosítása útján kerül a papírgyártás és -használat ciklusába, tehát ezt a terméket lehetőleg – BPA nélkül kellene gyártani, – a papírciklusból ki kellene zárni, de legalább – nem volna szabad más papírhulladékkal együtt bevinni az újrahasznosítási vonalba. Az is megállapítható, hogy a papírhulladék nonil-fenol- és oktil-fenol-terhelése ezek etoxilátjainak bizonyos termékekben tenzidként való alkalmazásával függ össze.
Hormonhatású anyagok kivonása szennyvízből és tisztítóműben kezelt vízből Az EDC-ket vízből nem lehet teljesen eltávolítani, csak koncentrációjukat csökkenteni, az egy vegyületből eltávolított mennyiség pedig gyakorlatilag az alkalmazott elemzési módszer finomságától függ. Ugyancsak a gyakorlat szempontjából a „jó eltávolításnak” csupán a mérgező koncentráció (nem feltétlenül a kimutathatósági határ) alá kell mennie. Ez azt jelenti, hogy az EDC-k (és más szennyezők) szennyvízből való kivonásának mértékét alapvetően – töménységük a tisztítóműben kezelt szennyvízben, – a kezelő lépések során bekövetkező hígítás és – az érintett organizmusok határozzák meg. Az EDC-kivonásra alkalmas eljárások: – fejlett oxidációs módszerek, – ózonkezelés, – adszorpció aktív szénen,
– fordított ozmózis és – nanoszűrés. Ezek hatékony, de költséges technikák, emellett veszélyes melléktermékek és töményen szennyezett, ezért speciális kezelést igénylő mellékáramok keletkezését vonják maguk után. Az USA néhány nyugati szövetségi államának közműveiben már kipróbálták az EDC-k eltávolításának ezeket a high-tech lehetőségeit, elsősorban a szennyvíz ivóvízként újrahasználható áramaiból. Jóllehet ezek az eljárások biztonsággal megvédik a lakosságot az EDCszennyezésk (egyelőre bizonytalan) veszélyeitől, a vadállatoknak nem nyújtanak védelmet a tisztított víz általi EDC-expozíció bizonyított ártalmai ellen. A probléma megoldása csak a tisztítóművek elfolyásának kezelésére még hatékonyabb és gazdaságos módszerek kidolgozása lehet. A ma rendelkezésre álló, műszakilag igényes kivonó technológiák kiválasztása és bármelyikük alkalmazása előtt meg kell vizsgálni – a szilárd részek visszatartási idejének (solids retention time, SRT), – a hidraulikai visszatartási időnek (hydraulic retention time, HRT), valamint – a hőmérsékletnek és egyéb paramétereknek a hatását az EDC-eltávolítás mértékére, ill. ütemére. Elképzelhető, hogy a biológiai lebontó folyamatot elfogadható áron lehet optimálni a szennyvíz EDC-koncentrációjának erőteljes csökkentésére.
A szennyvízkezelés hatása az EDC-kre A szennyvízkezelés EDC-kre gyakorolt hatásait ezideig kizárólag ösztrogéneken tanulmányozták. Több szerző közöl adatokat a hatóanyagoknak a tisztítóműveket elhagyó vízben mért koncentrációjáról, amelyek gyakran nem érték el a kimutathatóság határát (2. táblázat). A különböző eredetű adatok összehasonlítása azonban nem lehet szabatos, mivel a szerzők nem ismertetnek részletesen minden, az EDC-eltávolítást befolyásoló tényezőt, így a kezelés körülményeit és célját (HRT, SRT, biológiai tápanyagelvonás (biological nutrient removal, BNR). A biológiai tisztítást végző berendezésekben a csepegtető szűrő a szennyvíz EDC- és PPCP-tartalmának csökkentését tekintve kevésbé hatékony, mint az eleveniszap. Pl. derítésen és primer szűrésen átesett szennyvizet, a továbbiakban eleveniszapos kezelés és szűrés után ösz-
szehasonlítva az előbbi tisztított vízében jóval kisebb mikroszennyezőkoncentrációkat mértek. 2. táblázat Szennyvíztisztítók elfolyó vizében mért ösztrogénkoncentrációk (adatok a szakirodalomból gyűjtve) A mérés helye
A minták Koncentráció, ng/l száma Ösztradiol
Ösztriol
Etinil-ösztradiol
30
2,5-82 (9,3)
0,44-3,3 (1,0)
0,43-18
6
<0,4-47 (4,5)
<0,1-5,0) (
0,2-7,5 (
Németország
16
Kanada
10
Egyesült Királyság
21
1,4-76 (9,9)
2,7-48 (6,9)
5
–
0,48-3,7 (0,9)
Olaszország Hollandia
USA
Zárójelben a középérték LD = detection limit = kimutatási határ
Az EDC-eltávolításban kiemelkedő jelentőségű a hidraulikai és a szilárdanyag-visszatartás. A hosszú HRT ugyanis „kivárja” a biológiai lebontást. Az európai eleveniszapok HRT-értéke 4-14 óra, a csepegtető szűrőrendszereké legfeljebb 1 óra. Ugyanakkor egy 2004-ben közölt, rögzítettágyas reaktorban észlelt 35 perces HRT-ből arra lehet következtetni, hogy a sikeres eltávolítás titka a hosszú idő alatt felépült biofilm, a HRT nem annyira fontos tényező. A hosszabb SRT az eleveniszap biodegradáló és szorpciós képességét azáltal fokozza, hogy megengedi az EDC-khez alkalmazkodó, speciálisabb mikrobapopuláció kifejődését, továbbá hogy befolyásolja a pelyhes csapadéktömörülések hidrofób és hidrofil tulajdonságait, valamint szorbensként való működésüket. Meglevő eleveniszapos szennyvíztisztítókban, amelyekben az SRT növelése helyi adottságokkal összefüggő vagy financiális akadályokba ütközik, célszerű áttérni
– membrános bioreaktorra vagy – a beépített rögzített filmes eleveniszapos rendszerre (integrated fixed-film activated sludge, IFAS). A mikroszűrő membránok EDC-eltávolításra való alkalmasságát sok kutató vitatja, ezzel szemben az idézett 2004. évi közlemény szerint a membránnal visszatartott, szemcsés anyagon adszorbeált EDC által a tisztított szennyvíz EDC-koncentrációja tetemesen csökken. A membrános bioreaktorban a hagyományos eleveniszapos rendszerhez képest lényegesen nagyobb ösztron- és ösztradiol-lebontásról számolnak be, ami a 11 helyett 30 napos tartózkodási időnek és a pelyhes tömörülések kisebb méretének köszönhető (5. ábra). vegyület a tisztított vízben 1400
koncentráció, mg/l
1200 1000 800 600 400 200
biológiai tápanyag-eltávolítás
gemfibrozil
triklozán
diklofenak
ibuprofen
naproxen
DEET
karbamazepin
dilantin
meprobamát
pentoxifillin
fluoxetin
szulfametoxazole
eritromicin - H2O
kaffein
acetaminofen
trimetoprin
hidrokodon
0
membrán-bioreaktor
5. ábra Potenciális hormonhatású vegyületek eltávolítása két biológiai fokozatú szennyvízkezelő rendszerben
Költségszámítás Szennyvíztisztítókban a fokozott EDC-kivonás különféle módját lehet fontolóra venni (3. táblázat). A legegyszerűbb nagyobb SRT érdeké-
ben a meglevő eleveniszap teljesítőképességének megnövelése, amihez nem kell új engedély sem. Ha erőteljesebb tisztításra van szükség, tercier kezelési technológiák közül lehet választani, a felsoroltak közül jók a tapasztalatok az intenzív oxidáló vagy szűrőfokozatokkal. 3. táblázat Különböző módszerű EDC-kivonás költsége 38 700 m /l-es szennyvízkezelőben 3
Technológia
IFAS2 UI/Peroxid Peroxone MF/RO3 MF/RO+UI/peroxid
Költség, M USD Berendezés
Felépítés
2–3 4–6 4–6 10–37 21–43
4–9 12.30 12.40 48–185 63–215
Évi üzem és karbantartás
Leírás1 amortizálódás
1,1–1,8 1,5–3,0 2,2–3,7 3,0–5,5
4–9 24.50 29–75 73–228 98–279
20 évre és 5,875%-os kamatra számítva Beépített fixrétegű eleveniszapos rendszer 3 Mikroszűrés/eltávolítás 1 2
Oxidációs melléktermékek, rugalmas tervezés Valamennyi szennyvíz-fertőtlenítésre ma használatos módszernek vannak melléktermékei, amelyek szintén potenciális EDC-k. Az a tény, hogy a szennyvíztisztítóból elfolyó vízben a fertőtlenítés melléktermékei más EDC-knél rendszerint nagyobb koncentrációban vannak jelen, voltaképpen az oxidatív EDC-kivonás növelése ellen szól, mivel több mellékterméket produkál, de a fertőtlenítési melléktermék-képződést csökkenteni lehet a fejlett technológiák egyikének – leginkább szűrés utáni oxidálásnak – a tisztítóláncba való beiktatásával. A hosszabb távú tervezésnek figyelembe kell vennie a jövőben várható EDC-szabályozást, ehhez újszerű szennyvizkezelő technológiák lehetőségét kell beépíteni a meglevő műszaki keretekbe (6. ábra). A tervezés során biztosítani kell a bővítéshez szükséges teret, de csak a hidraulikai profilon belül. Minden szennyvíztisztító üzem működési feltételei és kezelt szennyvizének jellemzői egyediek, így a költséghatékonyan
megvalósítható EDC-kivonó koncepció a telephelyre jellemző és nagy mértékben függ a helyigénytől, a melléktermék-probléma megoldásától és a meglevő berendezéshez való alkalmazkodástól. A tervezésnek előnyben kell részesítenie olyan eljárásokat és irányítási stratégiákat, amelyek az EDC-eltávolítás mellett más vízminőségi célok megvalósítására is alkalmasak, a befektetésnek tehát az egyetlen, sok bizonytalansággal terhelt EDC-kérdés kiadásainál többet kell fedeznie.
szűrés előzetes/ elsődleges kezelés
biológiai kezelés
derítés
fertőtlenítő módszerek
UI
peroxid/ ózon
biológiai szűrés
ózon
biológiai szűrés
gázkromatográfia
UI
MEGLEVŐ RENDSZER biológiai kezelés
derítés
szűrés
derítés
szűrés
levétel szűrőről
előzetes/ elsődleges kezelés
membrános műveletek előzetes/ elsődleges kezelés
biológiai kezelés
membránszűrés
kidobott szűrők
6. ábra Meglevő szennyvíztisztító átalakítása rugalmas működésre
Szabályozás, felmérések Az EDC-k mint sokrétű hatásokat előidéző anyagok megjelenését hulladékon, szennyvízen át természeti közegekben, ennek beláthatatlan
következményeivel az Európai Bizottság 2001-es kiadású Fehér Könyve „potenciális globális problémaként” ítéli meg. Az USA Környezetvédelmi Hivatala (EPA) a biztonságos ivóvíz kritériumait szabályozó törvényre támaszkodva megadja néhány lehetséges EDC (DDT, dioxin, kadmium, ólom, higany) megengedhető koncentrációját, de ez a meghatározás az anyagok hosszú távú rákkeltő hatásán alapult. Az endokrin rendszerbe való beavatkozás speciális szempontja csak az 1996 óta hatályos élelmiszerminőség-védelmi törvényben (Food Quality Protection Act) jelent meg. Az EPA kidolgozott egy szűrőprogramot és végrehajtására 1998-ban felállított egy vizsgálati és felügyeleti szervet („Endocrine Disruptor Screening and Testing Advisory Committee”), amely az EDC-kkel kapcsolatban javasolja – mind embere, mind vadon élő állatokra gyakorolt hatások figyelembevételét, – ösztrogén, androgén és tiroid (pajzsmirigy-hormon)hatások vizsgálatát, – 87 000-re becsült vegyi anyagot érintő terv kidolgozását, végül – egyedi vegyszereken kívül hat speciális keverékből álló osztály felállítását. 2001-ben megalakult egy munkacsoport az endokrin rendszer befolyásolását értékelő, az EDC-k tesztelésére alkalmas standard módszerek kidolgozására, amelynek segítségével azonosíthatók a szűrőprogram keretében az EPA definíciója szerinti EDC-k. Az USA Földrajzi Felügyelő Hatósága 1999 és 2000 folyamán 30 szövetségi állam 139 folyóvizéből vett mintákon elvégezte az első országos felmérést az PPCP-családhoz tartozó 95 vegyi anyag okozta szenynyezésekről. A 2000-ben közzétett kiértékelés a PPCP-k széles körű elterjedtségéről tanúskodik. Folyamatban vannak egyes kiválasztott vegyületek toxikológiailag veszélyes szintjét és ésszerű szabályozásukat megállapító vizsgálatok, továbbá előkészületben van a perklorát mint az országban első endokrin szennyező toxikológiai referenciadózisának meghatározása. Az EPA előirányozta az atrazin és más endokrin rendszert zavaró hatású, triazin alapú növényvédő szernek ilyen értelmű szabályozását is. Kalifornia, még nagyobb elővigyázatosságot tanúsítva, tervbe vette az EDC- és PPCP-vegyületekre vonatkozó szabályrendszer kidolgozását az ivóvíz ismételt használatára, kötelezve az érintetteket monitoringprogramok fenntartására. Az előrelátó intézkedések sorában több európai ország és Japán is megkezdte egyes feltételezett EDC-k kiiktatását, ill. használatuk korlátozását.
Tanulságok, kilátások Összegzésül érdemes felhívni rá a figyelmet, hogy amennyiben a hatóságok valóban bevezetik az EDC-kre előirányzott „ultra alacsony” koncentrációhatárokat, betartásukhoz roppant költséges technológiákat kell használni. Mivel pedig a nyomokban található EDC-k eltávolítása a szennyvízből még ezekkel is igen nehéz, célszerű volna nagyobb hangsúlyt fektetni a megelőzésükre, vagyis az EDC-k gondjának legalább egy részét a szennyvízkezelő közművekről áthárítani az iparra, a mezőgazdaságra és a lakosságra. A részletesen ismertetett papíripari vizsgálat kapcsán példaként említhető, hogy a jövőben feltétlenül tisztázni kellene a papírhulladékfajtákban kimutatott hormonhatású vegyületek (nagyrészt szintetikumok) eloszlását és megmaradását a papír termelési és használati ciklusában, továbbá e vegyületek jelentőségét a hulladékkomposztálásban. A szennyvíz, az ivóvíz és az élővizek EDC-szennyezésének kezelése tehát sok más környezetszennyezési problémával közös kérdéseket vet fel – Vállalják a szennyvízkezelő üzemek vizeink teljes megtisztításának felelősségét? – Hajlandók a szintetikus vegyi anyagok gyártói biológiailag jobban lebontható termékeket előállítani? – Óhajt-e a lakosság jelentősebb szerepet vállalni a környezetszennyezés megelőzésében, különös tekintettel a gyógyszerek, tisztító- és ápolószerek termékcsaládjának használatára? – Vajon lehet-e számítani az ipari, valamint a földművelési és állattartási műveletek szigorúbb szabályzására? Összeállította: Dr. Boros Tiborné Scruggs, C.; Hunter, G. stb.: EDCs in the wastewater: what’s the next step. = Water Environment and Technology, 17. k. 3. sz. 2005. p. 24–31. Gehring, M.; Tennhardt, L. stb.: Altpapier als Quelle für hormonell wirksame Schadstoffe in Abwasser und Klärschlamm. = Müll und Abfall, 37. k. 1. sz. 2005. p. 33–38.
