| Front page | | Contents | | Previous | | Next |

Feminisation of fish

2. Resumé (Dansk)

Feminisering af hanfisk i ferskvandsmiljøet og det marine vandmiljø

Gennem de seneste ti år har man fundet feminisering af hanfisk i en række europæiske lande samt i USA og Japan (1-12). Disse tilfælde er eksempler på forstyrrelser af det hanlige forplantningssystem, som menes at være en konsekvens af hormonforstyrrelser forårsaget af hunlige hormoner, østrogener, eller østrogenlignende kemikalier, som er til stede i det akvatiske miljø. Størstedelen af østrogenerne formodes at nå det vandige miljø med spildevandsudledninger. I Europa er feminisering af hanfisk udsat for spildevand set i England (1), Sverige (3), Norge (4), Tyskland (5), Holland (6), Frankrig (7;13), Spanien (8;14) og Danmark (2). Desuden har man gjort observationerne af feminisering blandt vildtlevende fiskebestande hos flere arter incl. ferskvandsarterne skalle (1), grundling (15), karpe (8;14), brasen (5;6), døbel (7;13) og bækørred (2) samt saltvandsarterne skrubbe (16-22), ålekvabbe (18) og to arter af sandkutling (23). Disse typer af forstyrrelser i det hanlige forplantningssystem er således både blevet fundet i det ferske og marine vandmiljø, skønt de fleste tilfælde er blevet rapporteret fra ferskvandsmiljøet. Kontrollerede eksponeringer af fisk for spildevand i f.eks. burforsøg har yderligere givet evidens for den østrogene aktivitet i spildevand og østrogener og/eller østrogene stoffer som årsag til forstyrrelserne.

Tegnene på feminisering i hanfisk er dannelsen af et hunligt blommeprotein, som kun dannes som respons på en østrogen påvirkning, samt forekomsten af intersex – en unormal form for tvekønnethed. Hanner, der udviser intersex, har tidlige stadier af ægceller i testiklerne, og i nogle tilfælde har de også udviklet den hunlige struktur, som leder æggene til æggelederen. Feminisering er blevet fundet i forskellige udviklingsgrader blandt fisk fra milde til alvorlige forstyrrelser af det hanlige forplantningssystem.

England skiller sig ud som det land, hvor feminisering af fisk er mest udbredt, og hvor de mest alvorlige grader af feminiseringer er observeret – både sammenlignet med lande i og udenfor Europa. Den feminisering af fisk, som er blevet fundet i Danmark afviger dog ikke markant fra det omfang, der er set i de øvrige lande uden for England. I alle lande, hvor undersøgelser er foretaget, er der fundet lokaliteter, hvor fiskepopulationer er upåvirkede.

Det skal pointeres, at korttids-eksponeringsforsøg, hvor fisk kun udsættes for spildevand for en kort periode, ikke altid giver et korrekt estimat af risikoen for vilde populationer af fisk, som lever hele deres liv i det pågældende vandløb. Det er påvist, at en øget eksponeringstid for spildevand nedsætter den koncentration af spildevand, som kræves for at forårsage feminisering af fisk (24).

Østrogenicitet af spildevand

Teorien om, at østrogener/østrogene stoffer i spildevand er årsag til feminiseringen af hanfisk, støttes også af en række forsøg, hvor der er anvendt cellekultur-testsystemer udviklet til at detektere østrogen aktivitet. Disse har demonstreret østrogen aktivitet i spildevand fra en række lande (England, Tyskland, Holland, Belgien, Kina, Korea og USA) og har kvantificeret spildevandets østrogene potentiale i forhold naturligt østrogen, 17ß-østradiol (6;25-33). Kemiske analyser af spildevandets sammensætning og fastsættelse af koncentrationer af østrogener og østrogene stoffer i spildevandet har yderligere demonstreret, at de naturlige østrogener, 17ß-østradiol, østron og østriol samt det syntetiske østrogen, ethinyløstradiol – anvendt i p-piller - i flere tilfælde var de sandsynlige kandidater, når årsagen til de observerede forstyrrelser blandt fisk fra de spildevandsbelastede floder skulle fastsættes. I enkelte tilfælde er de østrogene kemikalier, alkylphenoler, også blevet udnævnt som mulige ansvarlige stoffer for feminiseringen af hanfiskene (34).

I de tilfælde, hvor man har kombineret kemisk analyse af spildevand med vurdering af den samlede østrogenicitet (bestemt i cellekultur-testsystemer) i spildevandet, har man været i stand til at redegøre for den samlede østrogenicitet ved hjælp af de fundne stoffer (naturlige østrogener, ethinyløstradiol, alkylphenoler, bisphenol A). Det er således vigtigt at slå fast, at der ikke i de nævnte undersøgelser er er behov for at inkludere ukendte kemikalier med østrogen virkning for at forklare spildevandets samlede østrogenicitet.

Østrogenkoncentrationer i spildevand og overfladevand

Internationalt er de tre naturlige østrogener, 17ß-østradiol, østron og østriol fundet i spildevand i koncentrationerne < 0,1 – 88 ng/l, < 0,1 – 220 ng/l and < 0,1 – 42 ng/l. Det endnu mere potente syntetiske østrogen, ethinyløstradiol, er fundet i koncentrationerne < 0,053 – 62 ng/l. De typiske koncentrationer ligger dog indenfor intervallerne 1 – 10 ng/l og 5 – 20 ng/l for hhv. 17ß-østradiol og østron, mens ethinylestadiol ofte er under detektionsgrænsen for analysemetoderne (0,1-1 ng/l). Når ethinyløstradiol detekteres, er det oftest under 10 ng/l. De koncentrationer, der er målt i dansk spildevand ligger indenfor de østrogenkoncentrationer, som er rapporteret fra andre europæiske lande.

I overfladevand er østrogenkoncentrationerne lavere end i spildevand og er detekteret i intervallerne 0,05 – 15,5 ng østradiol/l, < 0,1 – 17 ng østron/l, < 0,1 – 3,4 ng østriol/l and < 0,053 – 30,8 ng ethinyløstradiol/l med typiske koncentrationer under 5 ng/l for østradiol og østron og mindre end 1 ng/l for ethinyløstradiol. I både spildevand og overfladevand er østron det hyppigst forekommende og ethinyløstradiol det sjældnest forekommende af østrogenerne.

En vigtig ting, man skal være opmærksom på, når der nævnes østrogenkoncentrationer i nærværende rapport, er, at det sjældent er specificeret, hvorvidt de kemiske analyser kun måler frie eller både frie og konjugerede østrogener. Man må også formode, at der er større usikkerheder forbundet med østrogenmålinger i indløbs- end udløbsspildevand primært pga. interferens fra store mængder organisk stof (matrix effekt). Desuden er detektionsgrænsen for analyserne – især for ethinylestradiol – tæt på og nogle gange endda over de koncentrationer, man har vist kan forårsage kønsforstyrrelser hos fisk.

Østrogeners skæbne i det vandige miljø

Vor viden om østrogeners skæbne, adfærd og persistens i miljøet er stadig relativt begrænset. Det syntetiske ethinyløstradiol er dog tilsyneladende mere persistent end de naturlige østrogener både i vandfasen og i sediment. Under tilstedeværelse af ilt er den gennemsnitlige halveringstid i vand for 17ß-østradiol og østron beregnet til hhv. 2,8 og 3,0 dage (35). Under ens inkuberingsforhold er det påvist, at halveringstiden for ethinyløstradiol er ti gange så lang som for 17ß-østradiol (1,2 versus 17 dage for hhv. østradiol og ethinyløstradiol) (35;36). Østrogener har generelt en medium sorptionsevne til sediment (37). I iltfrie sedimenter omsættes 17ß-østradiol forholdsvis hurtigt til østron, som i lighed med ethinyløstradiol under disse betingelser nedbrydes langsomt eller slet ikke. Den ringe nedbrydning af østron og især ethinyløstradiol i sediment med lav iltningsgrad indikerer evt. en risiko for, at sedimentet akkumulerer disse østrogener (35) .

Forkomst og skæbne af udvalgte østrogene stoffer i spildevand og overfladevand

Alkylphenoler og bisphenol A hører til de mere potente af de østrogene kemikalier, som kan frigives med spildevand, og som derfor er omtalt i denne rapport. De vigtigste alkylphenoler mht. østrogenicitet er nonylphenol og oktylphenol. Disse er generelt detekteret i koncentrationer under 10 µg/l i spildevand, skønt der er eksempler på koncentrationer over 300 µg/l i spildevand og over 600 µg/l i flodvand fra nogle lande. Bisphenol A er mindre hyppigt forekommende og er sjældent målt i koncentrationer over 1 µg/l i spildevand og overfladevand. Som for østrogener fordeler alkylphenoler og bisphenol A sig mellem vandfasen og sedimentet, og der er indikationer for, at begge har et stort potentiale for at akkumulere i sediment med ringe iltforhold (38;39).

Østrogeners, alkylphenolers og bisphenol A’s feminiseringspotentiale

I lyset af de hormonforstyrrelser, som er observeret blandt fiskepopulationer, som har været udsat for spildevandspåvirkning, er der blevet udført et antal kontrollerede eksponeringsforsøg for at fastsætte de laveste koncentrationer af østrogener og østrogene kemikalier, som kræves for at fremkalde disse forstyrrelser. Dette er en hjælp til at fastslå hvilke stoffer, der kan være ansvarlige for de observerede effekter som dannelse af blommeprotein hos hanner, udvikling af intersex og andre forstyrrelser af hanners testikeludvikling.

17ß-østradiol har forårsaget dannelse af blommeprotein ved en koncentration på 5 ng/l (40;41) og har forårsaget udvikling af intersex ved 10 ng/l (42), og en række andre testikeleffekter er set ved koncentrationer mellem 10 – 50 ng/l (43-45) og også ved koncentrationer over 100 ng/l (44). Eksempler på andre testikeleffekter er hæmning af den normale udvikling af hanlige kønsceller, som kan ses som en lavere testikelvægt i forhold til kropsvægten og/eller en tilstedeværelse af en større andel af tidlige, mindre modne stadier af kønsceller (44). Forekomst af nedbrudte kønsceller er også set (44).

En lignende men lidt lavere østrogen aktivitet er set for østron. Dannelse af blommeprotein og fremkaldelse af intersex i hanfisk er set ved koncentrationer på hhv. 30 (46;47) og 10 ng/l (42). Østriol er det mindst østrogene af de tre naturlige østrogener. In vitro har det en 30 gange lavere potens end østradiol, men mht. udvikling af intersex in vivo er det tilsyneladende 100 gange mindre potent (42). Generelt er der begrænset viden om den østrogene kapacitet af dette østrogen.

Ethinyløstradiol er mere potent end de naturlige østrogener mht. at forårsage forstyrrelser i det hanlige forplantningssystem. Dannelse af blommeprotein og udvikling af intersex er set ved 0,1 ng/l (42) og ændret kønsratio ved 0,6 ng/l (48). En række andre effekter på forplantningssystemet som hæmning af den normale sædcelleudvikling er set ved koncentrationer under 10 ng/l.

Både alkylphenolerne, nonylphenol samt oktylphenol og bisphenol A har svagere østrogen aktivitet end både naturlige og syntetiske østrogener. Effekter er set ved koncentrationer i µg/l-området. Dannelse af blommeprotein i hanfisk er set ved en koncentration på 5 µg/l nonylphenol eller oktylphenol (49;50), skønt langtidseksponering for nonylphenol sænkede den laveste effekt koncentration til 1 µg/l (51;52) . Intersex, ændret kønsratio, nedbrudt testikelvæv og hæmmet vækst af testikler er set ved nonylphenol koncentrationer mellem 30 og 100 µg/l (50;53;54). Koncentrationer ned til 2 µg/l oktylphenol har forårsaget forstyrrelser hos hanfisk (49). Bisphenol A har udvist effekter ved koncentrationer mellem 10 og 40 µg/l (42;55;56).

Sammenhæng mellem effektkoncentrationerne af østrogener/østrogene stoffer og deres tilstedeværelse i miljøet

Når man sammenligner de aktuelle koncentrationer af østrogener, alkylphenoler og bisphenol A med de laveste koncentrationer, som i kontrollerede laboratorieforsøg har kunnet forårsage hormonforstyrrelser i hanfisk, fremgår det, at koncentrationerne af 17ß-østradiol, østron og ethinyløstradiol i nogle tilfælde har været tilstrækkelig høje til at forklare feminiseringen af fisk i vandløb. Det samme gælder i nogle tilfælde for nonylphenol og oktylphenol. Der er for få data på miljøkoncentrationer af østriol til at kunne give et troværdigt estimat for dette østrogens mulige bidrag til feminiseringseffekter, mens bisphenol A generelt er blevet fundet i koncentrationer under den laveste effektkoncentration for at fremkalde forplantningsforstyrrelser hos hanfisk.

I Danmark er der kun foretaget relativt få målinger af østrogenkoncentrationer i vand, og det er endnu ikke muligt entydigt at udpege de/det ansvarlige stof(fer) for de observerede feminiseringer af hanfisk i danske vandløb (2).

Når man skal vurdere de mulige betydninger af østrogene stoffer i det vandige miljø for forplantningssystemet hos hanfisk, er det i øvrigt vigtigt at huske, at østrogenerne i vandet vil virke additivt (40;57). Derfor vil koncentrationen af et enkelt stof, som kan udøve en effekt på hanner, være lavere, når stoffet er til stede i en blanding af østrogener og østrogene stoffer. Desuden udviser forskellige arter af fisk forskellig følsomhed overfor hormonforstyrrelser skabt af østrogener, og timingen af eksponeringen er også vigtig for de resulterende effekter. De tidlige livsstadier betragtes generelt som de mest sensitive stadier, da udviklingen af kønnet foregår i denne periode (58). Der kan dog også forekomme perioder i forplantningscyklen hos kønsmodne hanfisk, i hvilke disse er mere sårbare overfor en hormonforstyrrelse. Påvirkning med pulser af høje koncentrationer af østrogener har yderligere vist sig at resultere i større effekter end de, som opnås ved en kontinuert påvirkning med lavere koncentrationer (59). Frigivelse af korte pulser med meget høje koncentrationer af østrogener og/eller østrogene stoffer kan derfor være af stor betydning.

Effekten af feminisering eller østrogen eksponering for fertiliteten hos han- og hunfisk

Observationerne af feminiserede fisk i mange dele af verden har rejst spørgsmålet, hvorvidt frugtbarheden eller forplantningsevnen hos fisk er nedsat, og om der er risiko for fald i bestandenes størrelse. Baseret på den nuværende viden er det ikke muligt at svare. Nye resultater har dog indikeret nedsat befrugtningsevne blandt intersex-skallehanner i England (57;60). En asynkron udvikling af kønsceller mellem hanner og hunner er blevet set pga. en forsinkelse i udviklingen af hanlige kønsceller. Kun 50 % af hannerne var i stand til at gyde. Yderligere er der set et nedsat volumen af sæd og en nedsat sædcelletæthed og –bevægelighed blandt de øvrige hanner. Dette indikerer nedsat befrugtningsevne blandt hanner med udpræget udvikling af intersex. Betydningen af en mildere grad af feminisering er sværere at estimere.

Kontrollerede forsøg med østrogener og østrogene stoffer har også demonstreret en nedsat befrugtningssucces samt en ændret sexual adfærd hos eksponerede hanner (64-67).

De fleste undersøgelser både i naturen og i laboratoriet har fokuseret på effekter af østrogener og østrogene stoffer på den forplantningsmæssige sundhedstilstand hos hanfisk, da disse betragtes for at være det mest følsomme køn pga. deres lave kropskoncentrationer af østrogen. Der er imidlertid undersøgelser, som også har vist, at forplantningssuccessen hos hunner kan være reduceret ved en østrogeneksponering f.eks. ved nedsat gydning af æg. Dette foregår tilsyneladende via en forstyrrelse af den normale ægmodning (61;68;69).

Potentielle kilder til østrogener i spildevand

De tre østrogener østradiol, østron og østriol er hunlige kønshormoner, som produceres naturligt i mennesker og andre vertebrater. Østrogenerne produceres både af hun- og handyr. Produktionen og udskillelsen varierer igennem livet og er endvidere forskellig hos de to køn. Østradiol metoboliseres både reversibelt og irreversibelt. I den reversible proces omdannes østradiol til østron, mens østradiol omdannes til catecholøstrogener eller østriol i den irreversible metabolisme. Hovedparten af de producerede metabolitter konjugeres² efterfølgende med sulfat eller glukuronider, hvorefter de udskilles i urinen. De udgør dermed en vigtig kilde til forekomsten af naturlige østrogener i det kommunale kloaksystem. En mindre del af kønshormonerne udskilles via fæces i form af ukonjugerede metabolitter (70;71).

Østrogenproduktion hos den voksne mand varierer med alderen, men variationerne er små i sammenligning med variationen hos kvinder. Kvinders østrogenproduktion og –udskillelse varierer gennem menstruationscyklus og eventuel graviditet indtil menopausen. Menstruerende kvinder udskiller dagligt i gennemsnit: 4,8 µg østriol, 8,0 µg østron og 3,5 µg østradiol via urinen. Den daglige gennemsnitlige udskillelse for gravide kvinder via urinen er: 6,000 µg østriol, 600 µg østron og 259 µg østradiol (72) (73). Østrogenproduktionen aftager ved menopausen, hvorefter østrogenproduktion hos kvinder er meget lav (74). Efter denne periode udskiller kvinder i gennemsnit ca. 7 µg af de tre østrogener pr. dag. Dette svarer til den gennemsnitlige daglige udskillelse fra voksne mænd (72).

Hormon- og østrogenterapeutiske præparater er andre kilder til østriol, østron og østradiol i spildevand. Af de mængder østradiol eller østron, som indtages oralt, udskilles således ca. 65 % og ca. 15 % via urin og fæces.

Antikonceptionelle hormonmidler (svangerskabsforebyggende piller) indeholder ethinyløstradiol, som optræder i plasmaet kort efter indtagelse i form af sulfat-konjugater (80 %). En væsentlig del (ca. 26 %) af den indtagne mængde ethinylestradiol udskilles på konjugeret form (72).

Den totale humane østrogenudskillelse i Danmark blev estimeret ved anvendelse af udskillelsesmønsteret for østrogener samt demografiske data for Danmark fra 2001 (75). De estimerede mængder er vist i tabel 1.

Tabel 1
Estimeret udskillelse af østrogener i Danmark 2001

Potentielle kilder til alkylphenoler i spildevand

Kommercielt tilgængelige alkylphenoler er generelt blandinger af alkylphenoler med forskellig grad af forgrening, men med samme antal C-atomer i alkylkæden (76). Alkylphenoler anvendes hovedsageligt i produktionen af alkylphenolethoxylater (APnEO), tris(nonylphenyl)phosphite og alkylphenol-formaldehydkondensationsresiner (77). Alkylphenoler (AP) kan imidlertid også anvendes som blødgøringsmidler i plastik. Alkylphenolethoxylater nedbrydes relativt let til alkylphenoler og er derfor vigtige kilder til alkylphenoler (78). Nonylphenol er den mest udbredte af de kommercielle alkylphenoler og udgør ca. 85 % af alkylphenolmarkedet. De resterende 15 % er antageligt octylphenol.

I Danmark vil nonylphenolethoxylater og nonylphenol kunne udledes fra formulering og anvendelse i bl.a. regøringsprocesser. Udledningen til spildevand i Danmark er blevet estimeret på grundlag af EU's risikovurdering for nonylphenol (76) samt lidt ældre danske data for udledning, hvor det har været muligt. Den samlede udledning er estimeret til at være mellem 37 og 996 t/år³.

Potentielle kilder til bisphenol A i spildevand

Hovedparten af bisphenol A anvendes som kemisk byggeblok i produktionen af polycarbonat og epoxyresiner. Forbruget hertil udgør henholdsvis 72 % og 25 % af det totale forbrug i EU (79). Udledningen af bisphenol A til spildevand i Danmark estimeres – med nogen usikkerhed – til 735 kg/år.

Generelle betragtninger vedrørende vurderinger af østrogeners og østrogene stoffers skæbne i renseanlæg

En betragtelig del af undersøgelserne af skæbnen for østrogener, alkylphenoler, moderstofferne af alkylphenoler samt af bisphenol A i kommunale renseanlæg, beskrevet i litteraturen, omfatter kun analyser af udløbsvand. Der er således kun få studier, som omfatter sammenhørende undersøgelse af indløb, udløb, slam og interne strømme i renseanlæg, hvilket er nødvendigt for en dybdegående vurdering af stoffernes skæbne i et renseanlæg. De mest omfattende undersøgelser er foretaget af nonylphenolethoxylater (NPnEO). Der er endvidere meget få undersøgelser af danske renseanlæg. En anden ulempe er, at de procedurer, der er anvendt til prøvetagning, varierer fra en undersøgelse til en anden og nogle gange endda inden for samme undersøgelse. Også de anvendte analysemetoder samt deres detektionsgrænser og grænser for kvantificering varierer. Alle disse forhold begrænser muligheden for en udtømmende evaluering af stoffernes skæbne i renseanlæg samt for at vurdere betydningen af forskellige renseanlægstyper.

Østrogeners skæbne i renseanlæg

Østrogenerne udskilles hovedsageligt i form af konjugater. Der er imidlertid kun meget få undersøgelser, som har inkluderet analyser af konjugerede østrogener. Laboratorieundersøgelser har vist, at glucuronerede konjugater af østradiol kan dekonjugeres relativt hurtigt i en suspension af aktivt slam (80) (81). Det har været diskuteret, om disse inaktive konjugater dekonjugeres i renseanlægget og måske allerede i kloaksystemet med det resultat, at der frigives aktive østrogener til miljøet. En undersøgelse af ubehandlet spildevand samt udløbsvand fra renseanlæg i Tyskland, der omfattede analyse af både ukonjugerede og konjugerede østrogener (østradiol, østron og ethinyløstradiol) viste, at de konjugerede østrogener udgjorde op til 50 % af den total østrogenkoncentration på 25,5 ng østrogen/l (82). Den totale østrogenkoncentration i vandfasen blev reduceret gennem renseprocessen til en koncentration på ca. 9,3 ng/l. Andelen af konjugater var imidlertid stadig høj og havde en medianværdi på 6,3 ng/l.

Den initiale nedbrydning af et glucuronid-konjugat i aktivt slam forløber sandsynligvis således, når der er ilt til stede: østradiol-glucuronid ® østradiol ® østron.

Omsætningshastigheden for estradiol var hurtigere i slam fra et kommunalt renseanlæg end slam fra et industrielt renseanlæg. Dette bekræfter betydningen af at anvende en adapteret mikrobiel population til biologisk fjernelse af østrogener. Bestemmelse af mineraliseringshastigheder for (4-¹⁴C)-østradiol i beluftet aktivt slam fra Måløv renseanlæg i Danmark viste en førsteordenshastighedskonstant på 0,031 ± 0,003 l/d/g suspenderet stof (SS) ved 15°C for koncentrationer mindre end 2,5 µg/l. Der blev ikke observeret signifikant nedbrydning af (4-¹⁴C)-østradiol i et anoxisk testsystem med samme slamtype. Gennemsnitlige slamfordelingskoefficienter K_d for det ¹⁴C-mærkede stof blev estimeret til 0,25 l/g SS og 0,96 l/g SS for henholdsvis det aerobe og det anoxiske testsystem (83). Ethinyløstradiols mineraliseringshastighed er lav i sammenligning med hastigheden for østradiol. Nedbrydning af begge stoffer er registreret helt ned til en temperatur på 5°C. Nedbrydningshastigheden var dog reduceret væsentligt ved de lave temperaturer (84).

Undersøgelse af prøver udtaget af enten indløbet eller udløbet fra den primære sedimentation samt af udløbet fra renseanlæg i Canada, Tyskland, Italien, Holland, Brasilien og Japan viser, at koncentrationerne af de respektive østrogener ligger inden for de samme intervaller (85) (86) (87) (88) (89). Fjernelsen af østradiol og østriol er generelt større end fjernelsen af østron og ethinyløstradiol. I de italienske renseanlæg blev fjernelsesgraden for de fire østrogener, dvs. den procentiske reduktion af stofkoncentrationen i renseanlæggets udløb i forhold til koncentrationen i indløbet, fundet at være: 61 ± 38 % for østron, 87 ± 9 % for østradiol, 96 ± 6 % for østriol og 85 ± 14 % for ethinyløstradiol (87). Det er ikke muligt at vurdere, hvor stor en andel af denne fjernelse, der skyldes biologisk nedbrydning. Resultater, der er opnået i laboratorietest, viser, at fjernelse af østrogener fra vandfasen i et renseanlæg kan ske dels ved bionedbrydning og dels via sorption til slampartikler.

Alkylphenolers skæbne i renseanlæg

De alkylphenoler (AP), som forekommer i renseanlæg stammer hovedsageligt fra bionedbrydning af alkylphenolethoxylater (APnEO). Nedbrydningen af APnEO initieres ved sekventiel fraspaltning af ethoxylatenhederne. Under aerobe forhold er de resulterende produkter alkylphenol, mono- og diethoxylater samt de mere hydrofile carboxylater. Carboxyleringen kan ske i enderne af både alkyl- og ethoxylatkæden. Laboratorietests tyder på, at AP er nedbrydeligt under aerobe forhold. Der blev således ikke fundet detekterbare koncentrationer af NP og OP efter 35 dage i en batchtest, som var inokuleret med aktivt slam fra et amerikansk renseanlæg (90). Under anaerobe forhold ligesom i den anaerobe rådnetank på et renseanlæg nedbrydes APnEO til mono-og diethoxylater samt slutproduktet AP (91). AP nedbrydes ikke yderlige under anaerobe forhold, hvilket ofte resulterer i meget høje AP-koncentrationer i slam fra rådnetårne. Den høje koncentration af AP i denne type slam kan dog reduceres ved at introducere et efterbeluftningstrin (92). Mono- og diethoxylater samt AP er hydrofobe stoffer, som også fjernes fra renseanlæggets vandfase via sorption til slampartikler.

Undersøgelser af skæbnen af NPnEO og metabolitter inklusive mono- og dicarboxylater har vist procentiske fjernelser af den samlede mængde af nonylphenoliske stoffer (NP-c) på 53 % og 59 % i traditionelle renseanlæg. Der vil sige anlæg bestående af primær sedimentation og en aktiv-slamproces efterfulgt af en sekundær sedimentation og anaerob udrådning af slammet (93) (94). Den primære sedimentation ændrede ikke fordelingen mellem de forskellige metabolitter (alkylphenol, alkylphenolethoxylater og carboxylerede alkylphenoler (APnEC)). Efter behandlingen i aktiv-slamprocessen udgjorde APnEC imidlertid den største gruppe af metabolitterne i udløbsvandet. Undersøgelser af elleve renseanlæg i Schweiz viste, at ca. 20% af den tilledte mængde nonylphenoliske stoffer endte i det udrådnede slam. Ca. 40% blev udledt til den akvatiske recipient via renseanlæggets udløbsvand (93).

Der er ingen af de gennemgåede undersøgelser af APnEO's skæbne i renseanlæg, som har omfattet samtlige kendte metabolitter af ApnEO, og det kan ikke udelukkes, at der findes flere endnu uidentificerede metabolitter (95). Den potentielle 'pool' af AP i udløbet fra renseanlæg kan derfor være betragteligt større end hidtil antaget.

Bisphenol A’s skæbne i renseanlæg

Undersøgelser af bisphenol A's bionedbrydelighed tyder på, at stoffet nedbrydes let under aerobe forhold i et renseanlægs aktiv-slamproces. Det er derimod mere usandsynligt, at der sker en nedbrydning af bisphenol A under anaerobe og anoxiske forhold. Det kan endvidere forventes, at en del af den stofmængde, som ledes til renseanlægget, vil blive fjernet fra vandfasen via sorption til slampartikler. Undersøgelser af prøver udtaget fra indløb, udløb og slam på canadiske renseanlæg har vist fjernelsesgrader på 47-96 % fra vandfasen. Koncentrationen i prøver af udrådnet slam blev målt til 316-12.500 ng/g tørstof (TS) (96).

Betydningen af renseanlægstypen på fjernelsen af østrogener og østrogene stoffer

Skæbnen af stofferne i renseanlæg er ikke kun afhængig af stoffernes iboende egenskaber, dvs. fysisk-kemiske parametre og bionedbrydelighed. Stoffernes skæbne afhænger også af renseanlægstypen og driftsforholdene. Desværre er procesforholdene for de renseanlæg, der er undersøgt ofte mangelfuld beskrevet. For eksempel kan hydrauliske retentionstid (HRT), slamalder, temperatur, denitrifikation, nitrifikation, og fosfatfjernelse alle have en vigtig betydning for anlæggets effektivitet vedrørende fjernelse af miljøfarlige stoffer (95). Sammenligning af data fra flere renseanlæg som er indsamlet indenfor en enkelt undersøgelse, hvor der har været anvendt samme prøveteknik, analysemetode etc., burde give det bedste grundlag for en vurdering af renseanlægstypens betydning. Den foreliggende vurdering af renseanlægstypens betydning er derfor hovedsageligt baseret på enkeltstudier, som har omfattet undersøgelse af renseanlæg med forskellige behandlingsprocesser.

Generelt synes koncentrationerne af østrogener og alkylphenoliske stoffer (AP-c) at aftage med stigende opgradering af renseanlæggene til fjernelse af næringssalte og ved introduktion af andre tertiære processer som f.eks. tertiære laguner, mikrofiltrering, omvendt osmose og ultraviolet lys (UV-lys). Udløbskoncentrationer for østradiol på <0,1-0,32 ng/l blev f.eks. observeret i et canadisk renseanlæg efter behandling med omvendt osmose (97). Danske undersøgelser af lav- og højteknologiske renseanlæg i Århus viste, at de laveste koncentrationer af både østrogener og AP-c (AP, AP1EO, AP2EO) generelt blev fundet i udløb fra højteknologiske anlæg (98;99). De højeste koncentrationer samt den laveste fjernelsesgrad for bisphenol A (-20 - 38%) blev fundet i udløbet fra et renseanlæg, hvor renseprocessen alene bestod af mekanisk behandling. På et af de højteknologiske renseanlæg (Søholt) blev der fundet en lige så høj koncentration af nonylphenoliske stoffer i udløbsvandet som i lavteknologiske anlæg. Analyse af en prøve udtaget fra indløbsvandet viste imidlertid en forholdsmæssig høj indløbskoncentration. En efterfølgende identifikation af kilderne til NPnEO i renseanlæggets opland viste, at 52 % af den tilledte mængde NPnEO (n=0-15) kom fra en enkelt virksomhed. NPnEO (n = 0-2) koncentrationen i udløbet fra de øvrige højteknologiske renseanlæg lå i intervallet ca. 0,2 til 1,2 µg/l. Det kan konkluderes, at lavteknologiske renseanlæg må forventes at give anledning til højere koncentrationer af østrogener og xenoøstrogener i blandingzonen i en recipient end anlæg med høj teknologi. Dette vil ikke mindst være gældende for de anlæg med meget lav teknologi, der er placeret i det åbne land.

Den højeste af de rapporterede udløbskoncentrationer for bisphenol A på 4.000 ng/l er målt i det danske renseanlæg i Randers. Renseanlægget er opgraderet til næringssaltsfjernelse. Det har ikke været muligt at forklare denne høje koncentration ud fra de foreliggende data om anlægget (98).

Der er kun meget få angivelser af den hydrauliske opholdstid og slamalderen i de foreliggende undersøgelser af stoffernes skæbne i renseanlæg. Det kan imidlertid forventes, at en relativt lang opholdstid i det biologiske behandlingstrin vil medføre en bedre stoffjernelse, idet tiden til nedbrydningsprocessen er længere. Det kan endvidere forventes, at en høj slamalder på f.eks. 25 dage vil øge mulighederne for etablering og opretholdelse af en mikrobiel flora, som er i stand til at nedbryde østrogener og xenoøstrogener, i forhold til en kort slamalder på f.eks. 5 dage. Betydningen af den hydrauliske opholdstid og slamalderen kan ikke vurderes på grundlag af de tilgængelige data i litteraturen. En undersøgelse af indløbs- og udløbsprøver fra tre hollandske renseanlæg viser imidlertid, at de højeste fjernelsesgrader blev opnået i de to af renseanlæggene med de højeste hydrauliske opholdstider (18 og 26 timer) og slamaldre (11 og 20 dage) (88).

Der er tilsyneladende en tendens til optræden af højere koncentrationer af især østrogenerne i udløbene fra engelske renseanlæg i sammenligning med anlæggene i de øvrige europæiske lande. Der er imidlertid ikke tilstrækkeligt datagrundlag i litteraturen til at drage endelige konklusioner vedrørende forskelle i stofudledningen mellem de enkelte lande.

Betydningen af avancerede former for spildevandsbehandling for fjernelsen af østrogener

Konventionel spildevandsbehandling er ikke nødvendigvis en effektiv barriere mod stoffer som østrogener og østrogenlignende stoffer. Der er derfor en stigende fokusering på anvendelse af mere avancerede renseteknikker til fjernelse af denne type stoffer. Forsøg i pilotskala har vist, at både ozon/hydrogenperoxidbehandling og omvendt osmose kan reducere østrogeniciteten effektivt i sekundært udløbsvand fra et fuldskala renseanlæg. Anvendelse af sandfiltrering eller mikrofiltrering på den samme type udløbsvand gav derimod ingen signifikant fjernelse af østrogeniciteten (100). Laboratorieundersøgelser af UV-lys’ indvirkning på fjernelsen af østron, østradiol og ethinyløstradiol viste fjernelsesgrader i området 4-24 %. Anvendelse af aktivt kul (50 mg/l) har resulteret i gennemsnitlige fjernelser af østrogener på 94,4 % i et pilotforsøg (101). To igangværende treårige projekter, som begge startede i 2000, tester forskellige metoder til fjernelse af hormonforstyrrende stoffer fra spildevand:

Et australsk projekt: "Optimised Use of Membrane Hybrid Processes for Water Recycling" (ARC SPIRT Project) (102)

EU-projektet POSEIDON arbejder med udvikling af renseteknikker, der sandsynligvis kan øge fjernelsen af hormonforstyrrende stoffer (103).

Nøgleresultaterne i det australske projekt har indtil i dag været en negligeabel fjernelse (< 10 %) af østron ved brug af jernkloridkoagulation og meget høj fjernelse (> 90 %) med aktivt kul. Magnetisk ionbytning har givet anledning til mellem 40 og 79 % fjernelse. Nanofiltrering viste en initial tilbageholdelse på 70-95 %, men for de fleste membraner faldt denne retention signifikant efter den indledende filtreringsperiode. For nogle omvendt osmose-membraner svarede retentionseffektiviteten til det, der var opnået ved nanofiltrering, mens andre viste en meget høj stabil tilbageholdelse af stofferne. Mikrofiltrering viste ligeledes fuldstændig tilbageholdelse af stofferne i den initiale fase, hvorefter stoftilbageholdelsen som forventet faldt. De opnåede resultater bliver løbende efterprøvet i storskalasystemer (102).

Anvendeligheden af ozon og UV til behandling af udløbsvand fra renseanlæg undersøges i EU-projektet POSEIDON. De gennemførte undersøgelser har vist, at en initial ozonbehandling forbedrer betingelserne for en efterfølgende behandling med UV-lys. Ozonbehandlingen bevirkede, at absorptionskoefficienterne aftog, hvilket i sidste instans forbedrede UV-transmissionen fra 59 % til 84 %. De første resultater fra et pilotskalaforsøg viser en positiv behandlingseffekt i forhold til hormonforstyrrende stoffer. Driftsomkostningerne for ozonproduktion blev estimeret til mellem 0,90 and 1,60 EURO pr. kg ozon afhængig af energipriserne og systemets kapacitet (103).

Det kan konkluderes, at der er behov for mere viden om østrogeners og xenoøstrogeners skæbne i renseanlæg. Undersøgelser af høj kvalitet bør foretages af renseanlægs indløb, udløb og interne strømme med anvendelse af standardiserede prøveudtagningsmetoder og validerede analytiske metoder. Undersøgelserne skal kædes sammen med en omfattende monitering af renseanlæggenes generelle ydeevne og driftsforhold f.eks. belastningsgrad, næringssaltsfjernelse, hydrauliske opholdstid og slamaldre, som allerede foreslået af Johnson et al. (95). Undersøgelserne bør omfatte renseanlæg med forskellige typer af behandlingsprocesser med det formål at forstå betydningen af forskelle i procesdesign og driftskriterier. Moniteringen af fuldskalaanlæg bør ledsages af undersøgelser i pilot- og laboratorieskala.

Potentielle ikke-spildevandsrelaterede kilder til østrogen aktivitet i det vandige miljø

Ud over spildevand bør andre kilder til østrogener i det vandige miljø også komme under betragtning. To potentielle kilder er anvendelsen af gylle fra husdyrhold og af slam fra renseanlæg som gødning på marker. Der er p.t. dog utilstrækkelig viden om udledning af østrogener med drænvand til at vurdere, om disse er betydningsfulde kilder til østrogen aktivitet til overfladevand.

| Front page | | Contents | | Previous | | Next | | Top |