Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorArp, Hans Peter
dc.contributor.advisorAsimakopoulos, Alexandros
dc.contributor.advisorCastro Varela, Gabriela
dc.contributor.advisorBatey, Frank
dc.contributor.authorYu, Guanhua
dc.date.accessioned2021-09-28T18:30:30Z
dc.date.available2021-09-28T18:30:30Z
dc.date.issued2021
dc.identifierno.ntnu:inspera:77798201:56489525
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2785489
dc.descriptionFull text not available
dc.description.abstractOrganofosforetestere (OPEs) er en gruppe fosforholdige forbindelser som ofte blir brukt som flammehemmere eller tilsetningstoffer. På grunn av de verdensomspennende restriksjonene for polybrominerte difenyl etere, som et alternativ, har bruken av OPEs økt betydelig de siste to tiårene. Ettersom store mengder OPEs slipper ut i miljøet, gir det betydelig bekymring for innvirkningene på miljø og menneskers helse. Urban slam er en av de viktigste kildene til OPEs i miljøet. Imidlertid er miljøskjebnen til OPEs i slam fremdeles ukjent. For å øke kunnskapen om OPEs i slam, utviklet denne avhandlingen en ny analytisk metodikk for påvisning og identifisering av OPEs i slamprøver. Prøvepreparatet brukte matrise fast-fase dispersjon teknikk med 5 mL aceton og 5% vann deaktivert Florisil. De fleste OPEs viste utvinningene mellom 80% -120% og matriseeffekten rundt 100%. Ved å bruke denne metoden ble fordelingsmønsteret for OPEs i flere forskjellige typer slamprøver fra 4 avløpsrenseanlegg i Norge målt. ΣOPEs ble rangert 385-2674 ng/g dw i alle slamprøver. TBOEP (varierte 97-1692 ng/g dw), etterfulgt av TCiPP (varierte 74-444 ng/g dw) var dominerende i alle slamprøver. Høyeste OPEs-forurensning ble oppdaget i Renseanlegget nær transport- og industriområdet, og nivåene holdt seg stabile mellom desember 2020 og februar 2021. Fjerning av OPEs ved forskjellige behandlingsteknologier ble også oppdaget i oppgaven. Anaerob fordøyelse viste den begrensede fjerningseffektiviteten for OPEs, som var mellom 6-37% for ΣOPEs og under 50% for 12 OPEs. Flere OPEs viste til og med den negative fjerningseffektiviteten. Imidlertid kan fjerningseffektiviteten forbedres ved å tilsette termisk hydrolyse eller tilsetningstrinn for kalk før eller etter fordøyelsen. Varmebehandlingsteknologiene viste mer effektiv for fjerning av OPEs fra slamprøver. Selv om de fleste OPEs holdt seg stabile under 100 ℃ forbrenning i 4 timer, ble de fjernet i stor grad under høy temperatur på 300 ℃ (fjerningseffektivitet på ΣOPEs = 97%). En annen pyrolyse med varmebehandlingsteknologi viste enda bedre fjerningsevne, hvor 99% av ΣOPEs ble fjernet. To metabolitter 3OH-TBOEP og BBOEHEPB av TBOEP ble funnet i de ubehandlede slamprøvene. Konsentrasjonen av metabolitter var nært knyttet til konsentrasjonen av deres foreldre OPE presentert i slamprøven, og BBOEHEP var mer dominerende enn 3OH-TBOEP. Til slutt antydet miljørisikovurderingen ingen uakseptabel miljørisiko i jord etter slamgjødsling i Norge. Denne studien etablerte en enkel og rask analytisk metode som kan være et lovende verktøy for å bestemme OPEs i slam eller lignende matrise. Resultatene som ble presentert i denne studien kunne gi nyttig informasjon for bedre forståelse av fordelingen av OPEs i urent slam i Norge og skjebnen deres i annen slambehandlingsteknologi.
dc.description.abstractOrganophosphate esters (OPEs) are a group of phosphorus-containing compounds which are widely used as flame retardants or additives. Due to the worldwide restrictions on polybrominated diphenyl ethers, as an alternative, the use of OPEs has increased significantly in the last two decades. As large amount of OPEs are now released into the environment, it has raised the concern of their impacts on environmental and human health. Urban sewage sludge is one of the main sources of OPEs into the environment. However, the environmental fate of OPEs in sewage sludge still remains unknown. To increase the knowledge regarding the OPEs in sludge, this thesis developed a new analytical methodology for the detection and identification of OPEs in sewage sludge samples. The sample preparation applied matrix solid-phase dispersion technique with 5 mL of acetone and 5% water deactivated Florisil. Most OPEs showed the recoveries between 80%-120% and matrix effect around 100%. By using this method, the distribution pattern of OPEs in several different types of sludge samples from 4 wastewater treatment plants in Norway was measured. ΣOPEs was ranged 385-2674 ng/g dw in all sludge samples. TBOEP (ranged 97-1692 ng/g dw), followed by TCiPP (ranged 74-444 ng/g dw) were predominant in all sludge samples. Highest OPEs contamination was detected in the WWTP closest to a transport and industrial area and the levels remained stable between December 2020 and February 2021. The removal of OPEs by different treatment technologies was studied in the thesis as well. Anaerobic digestion showed the limited removal efficiency for OPEs, which was between 6-37% for ΣOPEs and below 50% for 12 OPEs. Several OPEs even showed the negative removal efficiency. However, the removal efficiency might be improved by adding thermal hydrolysis or lime addition step before or after digestion. The heat treatment technologies showed greater effectiveness for removal of OPEs from sludge samples. Although most OPEs stayed stable under 100 ℃ of combustion for 4 hours, they were removed to a large extent under high temperature of 300 ℃ (removal efficiency of ΣOPEs=97%). Another heat treatment technology pyrolysis showed even better removal ability, where 99% of ΣOPEs were removed. Two metabolites 3OH-TBOEP and BBOEHEPB of TBOEP were found in the untreated sludge samples. The concentrations of metabolites were closely related to the concentration of their parent OPE presented in the sludge sample and BBOEHEP was more predominant than 3OH-TBOEP. Finally, the environmental risk assessment suggested no unacceptable environmental risk to soil after sludge fertilization in Norway. This study established a simple and rapid analytical methodology which might be a promising tool for determination OPEs in sludge or similar matrix. The results presented in this study could provide useful information in better understanding of the distribution of OPEs in urban sewage sludge in Norway and their fates in different sludge treatment technology.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleOrganophosphate esters in sewage sludge from Norway
dc.typeMaster thesis


Tilhørende fil(er)

FilerStørrelseFormatVis

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel