uu.seUppsala University Publications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Calibration and Application of Passive Sampling in Drinking Water for Perfluoroalkyl Substances
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences. Sveriges Lantbruksuniversitet.
2015 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Kalibrering och tillämpning av passiv provtagning i dricksvatten för perfluoroalkylsubstanser (Swedish)
Abstract [en]

Perfluoroalkyl substances (PFASs) are global environmental contaminants and a need for monitoring levels has arisen due to their persistency and their ability to bioaccumulate. One relatively novel method of monitoring for both long and short time intervals and generating time-weighted average (TWA) concentrations is passive sampling for which no power, maintenance and supervision is required. The polar organic compound integrative sampler (POCIS) with a weak anion exchange (WAX) sorbent and the POCIS with a hydrophilic-lipophilic balance (HLB) adsorbent were calibrated for PFASs in a laboratory uptake experiment, and applied at a drinking water treatment plant (DWTP) in Stockholm, Sweden.

 

In the calibration study, all of the 14 studied PFASs were taken up by both passive samplers. Two and three out of the 14 studied PFASs had reached equilibrium after 28 days using POCIS WAX (PFBA and PFTeDA) and POCIS HLB (PFBA, PFPeA and PFTeDA), respectively. The sampling rate (Rs), which is the extracted water in liters per day, ranged between 0.003 and 0.10 L day-1 for the POCIS WAX and between 0.00052 and 0.13 L day-1 for the POCIS HLB. In general, Rs increased with increasing perfluorocarbon chain-length (C4 to C8) and for a perfluorocarbon chain-length longer than C8, Rs decreased with increasing perfluorocarbon chain-length (C8 to C13) for both passive samplers. FOSA had the highest Rs-value (0.10 and 0.13 L day-1) for both POCIS WAX and POCIS HLB, respectively. The POCIS WAX had a higher uptake for the short-chained PFASs PFBA (134 ng after 28 days), PFPeA (410 ng) and PFHxA (834 ng), compared to the POCIS HLB (0.5 ng, 58 ng, and 373 ng, respectively). For all other compounds, the accumulated amounts in the POCIS HLB were in the same range as in the POCIS WAX.

 

The application of the passive samplers at the DWTP showed that both passive samplers could detect ultra-trace (pg to ng L-1) levels of PFASs. A comparison of the TWA concentration showed that the two passive samplers had a good linear correlation (R2 = 0.63), but the TWA concentrations derived by POCIS WAX was approximately 40% higher compared to POCIS HLB. A comparison between the passive samplers and the grab samples did not show a correlation (R2 = 0.24 for POCIS WAX and R2 = 0.10 for POCIS HLB). The application also included a comparison of the removal efficiency in the conventional DWTP and a pilot plant with additional treatments steps of granulated activated carbon (GAC) and nanofiltration (NF). For the full-scale DWTP the average removal efficiency was 32% and high removal efficiency was observed for PFBA (81%). For the pilot plant, the removal efficiency was 100% for all the detected PFASs in the raw water.

Abstract [sv]

Perfluoroalkylsubstanser (PFAS) har blivit uppmärksammade som globala miljöföroreningar, och ett behov av att övervaka dessa ämnens förekomst i miljön har uppkommit på grund av hög persistens i kombination med hög förmåga att bioackumulera. En relativt ny metod för tidsintegrerad provtagning är så kallad passiv provtagning. En adsorbent placeras i fält och ackumulerar PFAS från vattnet. Tillgång till elektricitet behövs inte, och behov av övervakning och underhåll är minimalt. I denna studie kalibrerades en så kallad ’polar organic compound integrative sampler’ (POCIS) för mätning av PFAS genom upptagsexperiment med två olika adsorbenter: en svag anjons adsorbent (WAX) och en hydrofil-lipofil balanserad adsorbent (HLB). Metodiken tillämpades sedan på vatten från ett dricksvattenverk i Stockholm, Sverige.

 

Upptagsexperimenten utfördes med 14 PFAS och samtliga togs upp av båda adsorbenterna. Två respektive tre av de studerade PFAS uppnådde jämvikt efter 28 dagar för WAX (PFBS och PFTeDA) samt HLB (PFBA, PFPeA och PFTeDA). Upptagshastigheten (Rs), det vill säga den volym som extraheras per dag, varierade mellan 0,003 och 0,1 L dag-1 för WAX och mellan 0,00052 och 0,13 L dag-1 för HLB. Generellt ökade Rs med en ökande längd på kedjan av perfluorerade kol upp till C8, för att sedan avta med ökande kedjelängd. FOSA hade det högsta Rs-värdet (0,10 och 0,13 L dag-1) för både WAX och HLB. WAX hade ett högre upptag (upp till 134, 410 och 834 ng) för PFAS med kort perfluorerad kolkedja (PFBA, PFPeA respektive PFHxA) jämfört med HLB (upp till 0,5, 58, och 373 ng). Den ackumulerade mängden för alla andra PFAS överensstämde väl mellan de båda provtagarna.

 

Mätning av PFAS halter i dricksvattenverket med hjälp av POCIS WAX och POCIS HLB visade att även PFAS kunde detekteras även vid miljörelevanta halter. En jämförelse mellan de båda passiva provtagarna visade på ett linjärt samband (R2 = 0,63), men där POCIS WAX hade en tendens att överskatta koncentrationen med ca 40%. En jämförelse mellan de passiva provtagarna och traditionell uppsamlingsprovtagning visade på låg överrensstämmelse (R2 = 0.24 för POCIS WAX och 0.10 för POCIS HLB). Vid tillämpningen gjordes även en beräkning för reningseffektiviteten av PFAS i dricksvattenverket och i en pilotanläggning där ytterligare rening med granulerat aktivt kol (GAC) och nanofiltration (NF) används. I dricksvattenverket var den genomsnittliga reningen 32%, med den högsta reningseffektiviteten för PFBA (81%). I pilotanläggningen var reningen 100% för alla upptäckta PFAS i råvattnet.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 49 p.
Series
UPTEC W, ISSN 1401-5765 ; W15003
Keyword [en]
Perfluoroalkyl substances (PFASs), passive sampling, Polar organic compound integrative sampler (POCIS), sampling rate, calibration, application, drinking water
Keyword [sv]
Perfluoroalkylsubstanser (PFAS), passiv provtagning, Polar organic compound integrative sampler (POCIS), provtagningsshastighet, kalibrering, tillämpning
National Category
Water Treatment Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-244536OAI: oai:DiVA.org:uu-244536DiVA: diva2:789129
Educational program
Master Programme in Environmental and Water Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-01-13 Created: 2015-02-17 Last updated: 2016-01-13Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1581 kB)247 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1581 kBChecksum SHA-512
82246f0d9b51f28d04d7850334d9f274cf1f08a09ee93e6d72c6e810232fd95fdb2873491ed4abfa14dd5ad012786072c9fddbac7952e2df7f253e224588fc8c
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Earth Sciences
Water TreatmentEngineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 247 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 379 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf