Occurrence of PPCPs and Pesticides in the Wastewater from Ny- Ålesund and in the Sediments inKongsfjorden: Environmental Fate and Ecotoxicological risks

Abstract

Legemidler, personlige pleieprodukter og pesticider kan påvirke organismer de ikke er rettet mot når de havner i det marine miljøet. Renseanlegget i Ny- Ålesund regnes som hovedkilden for utslipp av disse stoffene i Kongsfjorden. Arktis blir sett på som sårbar for miljøforurensinger og det er antatt at legemidler, personlige pleieprodukter og pesticider er mer persistente i det arktiske miljøet. Dette understreker viktigheten av å øke vår forståelse av disse forbindelsenes økotoksikologiske risiko og skjebne i miljøet. Av de 35 forbindelsene det ble analysert for, ble 19 kvantifisert i avløpsvannet fra bosetningen i Ny- Ålesund og fra fem sedimentprøvetakingssteder i Kongsfjorden på Spitsbergen på Svalbard. Av de 19 kvantifiserte forbindelsene, ble 17 kvantifisert i avløpsvannet og åtte i sedimentene. Median-konsentrasjonene for innløpet varierte fra 3.2 ng/L (trimetoprim) til 179881.0 ng/L (paracetamol), mens det for utløpet varierte de fra 0.7 ng/L (miconazole) til 173314.7 ng/L (paracetamol). Paracetamol, fluconazol og koffein ble kvantifisert med de høyeste median-konsentrasjonene i både innløpet og utløpet til avløpsrenseanlegget i Ny-Ålesund. I sedimentene ble paracetamol, koffein og nikotin kvantifisert med de høyeste median konsentrasjonene. Konsentrasjonene varierte fra 0.03 ng/L (diklofenak) til 2.4 ng/L (koffein). Benzokain og Koffein var de eneste forbindelsene som ble kvantifisert i alle fem sedimentprøvetakingsstedene. Skjebnen til de kvantifiserte stoffene i renseanlegget i Ny- Ålesund og i Kongsfjorden forklares ved bruk av oktanol/ vann fordelingskoeffisienten (log KOW), karbon- adsorpsjonskoeffisienten (KOC), biologiske nedbrytningskinetikk- konstanten (kbiol) og syrekonstanten (pKa). Risiko kvotienter ble estimert for de kvantifiserte forbindelsene i avløpsvannet og i sedimentene. Fem forbindelser utgjorde størst risiko (RQ > 1) i avløpsvannet: fluconazol (14), paracetamol (13), klotrimazol (5.1), desmetylvenlafaxin (4,7), og nikotin (1.6). Avhengig av hvilken metode som er valgt, ble forskjellige risiko kvotienter estimert. Mikonazol var den eneste forbindelsen som ble beregnet til å utgjøre høy risiko (I.2) i sedimentene.

Pharmaceuticals and Personal Care Products (PPCPs) and pesticides are emerging contaminants in the environment, and the wastewater treatment plant (WWTP) in Ny- Ålesund is considered the main source of discharge of these compounds into Kongsfjorden. When discharged into the marine environment, these compounds can affect non-target organisms. The combination of the potential for the Arctic to be more sensitive to PPCPs and pesticides, and the potential for these compounds to be more persistent in Arctic environments, highlight the importance of enhancing our understanding regarding their ecotoxicological risk and environmental fate. Of the 35 target compounds, a total of 19 PPCPs and pesticides were quantified in the wastewater from the settlement of Ny-Ålesund and from five sediment sampling sites in Kongsfjorden on Spitsbergen in Svalbard. Of them, 17 were quantified in the effluent and eight were quantified in the sediments. In the wastewater influent, the median concentration ranges from 3.2 ng/L (trimethoprim) to 179881.0 ng/L (paracetamol), and from 0.7 ng/L (miconazole) to 173314.7 ng/L (paracetamol) in the effluent. Paracetamol, fluconazole, and caffeine were quantified with the highest median concentrations in the influent and effluent wastewater. Caffeine, paracetamol, and nicotine were quantified with the highest median concentrations in the sediments. Benzocaine and caffeine were quantified at all the sediment sampling sites. Median concentrations in the sediment samples ranged from 0.03 ng/L (diclofenac) to 2.4 ng/L (caffeine). The fate within the WWTP in Ny- Ålesund and in Kongsfjorden are explained by the octanol-water partition coefficient (log KOW), the organic carbon adsorption coefficient (KOC), the biodegradation kinetic constant (Kbiol) and the acidity constant (pKa). Risk quotients (RQs) were estimated to evaluate the quantified compounds` potential risk to marine organisms. In the effluent, five PPCPs were posing high risk (RQ > 1): fluconazole (14), paracetamol (13), clotrimazole (5.1), desmethylvenlafaxine (4,7), and nicotine (1.6). Depending on the method chosen, different RQs were estimated for the quantified compounds in the sediments where miconazole was the only compound posing high risk (1.2) in the sediment.