Kontaminace kalů z čistíren odpadních vod farmaky

Kristýna Kuntová

Bachelor's thesis

The Sewage Sludge Contamination by Pharmaceuticals

Anotácia:

Téma, které nese tato bakalářské práce je v poslední době velmi aktuální. Farmaka se nově sledují v čistírenských kalech, je proto nesmírně důležité, aby byla tato problematika studována a monitorována. V této práci je zpracována literární rešerše, která se věnuje zprvu nastínění úplných počátků budování kanalizace až po současnou situaci. Dále se věnuje samotné odpadní vodě, jejímu složení a konkrétním druhům a taktéž čištění odpadních vod. Právě čištění odpadní vody má velký význam. Dělí se na několik stupňů, přičemž každý stupeň má svou úlohu a obsahuje různá zařízení. V oblasti odpadních vod jsou také důležité ukazatele znečištění vody, například biochemická a chemická spotřeba kyslíku, nebo stanovení veškerých látek organických či anorganických. S čištěním souvisí i samotné čistírny, kterým je v práci taktéž věnována pozornost. Ty produkují čistírenský kal, který může být bohatým zdrojem živin a organických látek, ale bohužel je více či méně kontaminován rizikovými prvky a sloučeninami. Kaly mají různé využití. Při aplikacích na zemědělskou půdu je naprosto nezbytné dodržovat vyhlášku č. 437/2016 Sb, která stanovuje podmínky, za kterých může být kal aplikován na zemědělskou půdu, stanovuje maximální hodnoty koncentrací rizikových prvků a dalších látek v kalech. K nově sledovaných kontaminantům patří i farmaka, která se dostávají do životního prostředí a jsou tudíž předmětem mnoha studií, včetně této práce. Farmak, jež kontaminují odpadní vody je nepřeberné množství. Z tohoto důvodu bylo zvoleno 6 látek, na které se práce zaměřuje. V experimentální části bylo záměrem těchto 6 látek prokázat ve vzorcích čistírenského kalu. Celý experiment probíhal na půdě České zemědělské univerzity a pro stanovení byla zvolena metoda extrakce. Výsledky měření byly zaznamenány a porovnány s výsledky jiných autorů. Ve vlastním výzkumu bylo prokázáno všech 6 vybraných farmak. Karbamazepin byl stanoven ve všech sledovaných vzorcích kalů. Nejvyšší průměrná koncentrace karbamazepinu byla v kalech pocházejících z velkých čistíren odpadních vod (59,167 ng/g) a nejnižší průměrná koncentrace z malých čistíren (40,899 ng/g). Podobné koncentrace byly zjištěny jinými autory v Brazílii a Francii. Ve městě Rio Grande se naměřené koncentrace pohybovaly v rozmezí 10,2 – 23,8 ng/g. Ve Francii kolem 34 – 39 ng/g. Naopak v Číně byly koncentrace nižší (1,8 – 2,4 ng/g). Na Slovensku byly koncentrace karbamazepinu v tomto porovnání nejvyšší (86 ng/g) a byl zjištěn u všech sledovaných vzorků. Diklofenak byl nalezen pouze u třech sledovaných vzorků. V kalech, které byly odebrány z velkých čistíren, byl diklofenak pod limitem kvantifikace. Ve středních čistírnách ho bylo nejvíce. Jeho průměrné koncentrace činily 43,255 ng/g. Naměřené koncentrace v Brazílii byly 25 – 60,6 ng/g, ve Francii 24 – 140 ng/g, v Číně 7 ng/g a ve Španělsku 93 – 238 ng/g. V testovaných vzorcích ze Slovenska byl diklofenak prokázán ve všech sledovaných kalech a nalezen s nejvyšší koncentrací (330 ng/g). Propranololem byly nejvíce kontaminovány kaly ze středních čistíren s průměrnou koncentrací 2218 ng/g. Naopak nejméně kaly z velkých čistíren (358,33 ng/g). V Indii a Brazílii byly zjištěné hodnoty podstatně nižší (46 – 54 ng/g, 61,2 – 94,3 ng/g). Větší rozptyl byl pak u kalů ve Francii. Tam koncentrace kolísaly v rozmezí 82 – 849 ng/g. Výsledky ze Slovenska byly v rámci propranololu pod limitem kvantifikace.Co se sulfamethoxazolu týče, nejvyšší průměrné koncentrace byly objeveny v kalech ze středních čistíren (5006,95 ng/g), nejnižší z velkých čistíren (715,589 ng/g). Koncentrace této látky b

Anotácia:

yla na Slovensku pod limitem kvantifikace.Tramadolem byly nejvíce znečištěny kaly ze středních čistíren s průměrnou koncentrací 132,6 ng/g a nejméně kaly z malých čistíren (49,001 ng/g). Medián koncentrací na Slovensku byl 20 ng/g.Poslední sledovanou látkou byl venlafaxin, který byl nejvíce obsažen v kalech z velkých čistíren (99,982 ng/g) a nejmenší průměrná koncentrace byla ze středních čistíren (35,437 ng/g). U kalů ze Slovenska byl venlafaxin prokázán u všech sledovaných kalů s mediánem koncentrací 44 ng/g.

Abstract:

The topic of this bachelor thesis has become very relevant lately. Drugs are now being monitored in sewage sludge and it is therefore extremely important that this issue be studied and monitored.In this thesis, a literature research is processed, which is first devoted to outline the very beginnings of sewerage to the development into the current state. It also deals with the wastewater itself, its composition and its specific types, as well as wastewater treatment. Wastewater treatment is of great importance. It is divided into several stages where each stage has its own purpose and includes different devices. In regard with dealing with wastewater, indicators of water pollution such as biochemical and chemical oxygen demand or the determination of all organic and inorganic substances, are of high importance.The treatment plants themselves are crutial in relation to waste water cleaning. Those are subject of this work as well. These are related to sewage sludge, which can be, on one hand, a rich source of nutrients and organic matter as well as more or less contaminated with risk elements, on the other. Sludges have various means of usage. When applying to agricultural land, it is absolutely necessary to comply with Decree No. 437/2016 Coll., which sets the conditions under which sludge can be applied to agricultural land, sets maximum values for concentration of risk elements in sludge and much more. This work i salso focused on drugs that enter the environment and are therefore the subject of many studies, this work included. The pharmaceuticals that contaminate wastewater exists in a variety of kinds. Based on that, 6 substances were chosen fo be further assesed in this work.In the experimental part, the intention was to prove the presence of chosen substances in sewage sludge samples. The whole experiment took place on the premises of the Czech University of Life Sciences and the extraction method was chosen as the testing method. The measurement results were recorded and compared with the results of other authors.Carbamazepine was detected in all monitored sludge samples. The highest average concentration of carbamazepine was in sludges from large wastewater treatment plants (59.167 ng/g) and the lowest average concentration found in sludges from small treatment plants (40.8985 ng/g). Similar concentration levels have been found by other authors in Brazil and France. In the city of Rio Grande, the measured concentrations ranged from 10.2 ng/g to 23.8 ng/g. In France around 34 ng/g – 39 ng/g. In contrast, the concentration levels in China were lower (1.8 ng/g – 2.4 ng/g). In Slovakia, carbamazepine concentration levels were the highest in this comparison (86 ng/g) and the result has been similar throughout all monitored samples.Diclofenac was only found in three monitored samples. In sludges collected from large treatment plants, diclofenac was below the limit of quantification. It was present at highest levels in sludges from medium treatment plants. Its average concentration was 43.2545 ng/g. The concentration levels indicated in Brazil were 25 ng/g – 60.6 ng/g, in France 24 ng/g – 140 ng/g, in China 7 ng/g and in Spain 93 g/g – 238 ng/g. The presence of Diclofenac has been detected in all samples from Slovakia while the highest concentration level was 330 ng/g.Propranolol was detected at highest levels in sludges from medium size treatment plants with an average concentration of 2218.026 ng/g. On the contrary, the least significant amount of Propranolol was detected in sludges from large treatment plants (358.333 ng/g). In India and Brazil, the values found were significantly lower (46-54 ng/g, 61.2-94.3 ng/g). The greatest inconsistency of Propranolol in sludge in was measured in France where the concentrations varied in the range of 82 - 849 ng/g. The results from Slovakia were below the limit of quantificationRegarding sulfamethoxazole, the highest average concentration was found in sludges from medium tr

Abstract:

eatment plants (5006.984 ng/g), the lowest concentration was measured in sludges from large treatment plants (715.604 ng/g). The concentration of this substance was below the limit of quantification in Slovakia.Presence of Tramadol was measured at highest levels in sludges from medium size treatment plants with an average concentration of 132.5995 ng/g. Smallest amount was measured in sludges from small treatment plants with an average concentration of 49.001 ng/g. The median concentration in Slovakia was 20 ng/g.The last substance monitored was venlafaxine, which was present in highest concentration in sludge from large treatment plants (99.9805 ng/g) and the lowest average concentration was measured in sludge from medium treatment plants (35.4365 ng/g). In the case of sludge from Slovakia, venlafaxine was detected in all monitored sludge samples with a medium concentration of 44 ng/g.

Kľúčové slová

Farmaka, Čistírenské kaly, Odpadní vody

Keywords

Sewage sludge, Waste water, Pharmaceuticals

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 7. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: prof. Ing. Pavel Tlustoš, CSc. dr. h. c.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / odbor:
Public Administration in Agriculture and Landscape Management / Public Administration in Agriculture and Landscape