В исследовании, которое проводилось на очистных сооружениях штата Пенсильвания и «Живом фильтре» Университета, была проанализирована судьба семи возникающих загрязняющих веществ: ацетаминофена, ампициллина, кофеина, напроксена, офлоксацина, сульфаметоксазола и триметоприма.
Цель исследования состояла в том, чтобы отследить эти соединения через очистные сооружения сточных вод и, в конечном итоге, до колодцев в Живом фильтре, чтобы оценить эффективность удаления растений и способность профиля почвы Живого фильтра обеспечивать дальнейшую очистку соединений, которые сохраняются в сточные воды.
Один раз в неделю с октября 2016 года по март этого года 24-часовые композитные пробы отбирались после каждого процесса обработки на заводе. Пробы воды отбирались ежемесячно из 14 скважин подземных вод на «Живом фильтре». По словам Хизер Галл, доцента кафедры сельскохозяйственной и биологической инженерии, результаты исследования, хотя и неубедительные, были полезны и полезны.
«Исследование было уникальным в том смысле, что оно предоставило снимок почвы, действующей как биогеохимический фильтр для удаления некоторых появляющихся загрязняющих веществ», – сказал Галл, представивший результаты на ежегодном собрании Американского общества инженеров сельского хозяйства и биологии в Спокане, штат Вашингтон.
«Штат Пенсильвания был идеальным местом для наблюдения за перемещением фармацевтических препаратов из сточных вод в грунтовые, потому что с начала 1980-х Университет орошал все очищенные сточные воды почти на 600 акров сельскохозяйственных и засаженных деревьями земель, известных как Живой фильтр», сказал Галл. "А близлежащие колодцы позволяют нам наблюдать за концентрацией химических веществ, которые достигли относительно глубоких грунтовых вод по всему участку."
В целом, объяснил Галл, исследование показало, что очистные сооружения эффективно удаляют ацетаминофен и кофеин и демонстрируют сезонные колебания эффективности удаления других соединений.
Компонент активного ила установки был наиболее эффективным шагом для снижения концентрации загрязняющих веществ. Концентрации в грунтовых водах, как правило, были по крайней мере на порядок ниже, чем концентрации в сточных водах очистных сооружений, что позволяет предположить, что почва в целом действовала как эффективный биогеохимический фильтр, за исключением случаев таяния снегов.
Полевые работы для исследования, которое проводила ведущий исследователь Бриттани Эйерс, в то время студентка Penn State Schreyer Honors College, проводились в различных погодных условиях, которые повлияли на то, как очистная установка справляется с химическими соединениями. Галл отметил.
Микробы в процессе обработки, которые разрушают и удаляют загрязнения, оказались не столь эффективными в холодных зимних условиях.
Низкие температуры, по-видимому, не повлияли на способность почвы отфильтровывать загрязнители; однако сильные осадки и значительное таяние снега уменьшили вынос, а это означает, что после этих событий в скважинах наблюдались более высокие концентрации.
«Что было интересно в этом проекте, так это то, что эти образцы в основном были взяты в холодные месяцы, и мы не часто видим, как полевые исследования проводятся зимой.
Но это произошло потому, что исследовательский проект был частью дипломной работы студента и был выполнен в течение весеннего семестра », – сказал Галл. "Таким образом, мы увидели влияние холода, циклов замораживания-оттаивания и проливных, продолжительных дождей."
Изучение возникающих загрязнителей важно, потому что люди используют в повседневной жизни самые разные химические вещества, в том числе лекарства, отпускаемые по рецепту, безрецептурные лекарства и средства личной гигиены.
Химические вещества в этих продуктах попадают в поток сточных вод и не удаляются полностью очистными сооружениями, в результате чего эти химические вещества и их метаболиты сохраняются в очищенных сточных водах.
Хотя эти соединения считаются загрязнителями воды, они еще не регулируются никакими стандартами качества воды. Они были обнаружены в поверхностных водах, грунтовых водах, сточных водах и даже в питьевой воде, однако долгосрочные последствия для нецелевых видов, таких как водные дикие животные и здоровье человека, в значительной степени неизвестны.
Обычно считается, что эти соединения попадают в водную среду до тех пор, пока они коммерчески используются, но только в течение последнего десятилетия или около того были широко проведены экологические исследования, и возникла обеспокоенность по поводу воздействия фармацевтических препаратов на водные объекты.
Достижения в области технологий и аналитической химии снизили пределы обнаружения, что позволило обнаруживать эти химические вещества при концентрациях от частей на миллиард и частей на триллион. Известно, что относительно низкие концентрации влияют на рыб и земноводных.