| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Fytoremediering af forurening med olie- og  tjæreprodukter

6. Methyl tertiær-butyl æter, MTBE

På verdensplan er det blevet estimeret, at der i år 2000 blev produceret fra 16 til 25 millioner ton MTBE. Stoffet bruges som tilsætningsstof i benzin i koncentrationer på mellem 0,2% (92 oktan, blyfri) og 7,7% (98 oktan) (Rippen 2000). Methyl tertiær-butyl æter (MTBE) og beslægtede forbindelser som ethyl tertiær-butyl æter og tertiær-amyl methyl æter bruges i USA til at reducere emissionen af kulmonooxid og andre flygtige organiske forbindelser til atmosfæren. I USA indeholder mere end 1/3 af al benzin disse oxygenerede forbindelser, hvoraf den mest anvendte er MTBE, som tilsat udgør op til 15% af det samlede volumen . På grund af den udbredte anvendelse og problemer med undergrundsbeholdere, der får lækager, er MTBE blevet den næst mest almindelige kontaminant i bymæssigt grundvand i USA . I Danmark er der planer om at udfase brugen af MTBE. Initiativet til dette kommer fra olieindustrien. Fra Miljøstyrelsens side er der i december 2000 udsendt et høringsudkast til bekendtgørelse med skærpede miljøkrav til benzinstationernes tankanlæg.

6.1 Fysiske og kemiske egenskaber

MTBE har en høj vandopløselighed: 50 g/l og et højt damptryk (33,33 kPa ved 20–25 °C). Fordelingskoefficienten mellem luft og vand er på 0,02. Stoffet har derfor en tendens til at fordampe fra benzin, men ikke fra en vandig opløsning. MTBE har en værdi for log K_OW på ca. 1,2. Normal jord har et indhold af organisk kulstof på omkring 2%. Det betyder, at næsten alt MTBE vil være opløst og biotilgængeligt i jorden (Arvin & Broholm 1999). Halveringstiden i luft for fotolyse (reaktion med ^.OH, hydroxyl-radikaler) er omkring 5,5 dage og en fordelingskoefficient mellem organisk kulstof og vand K_OC på 11 (Rippen 2000). Den udbredte benyttelse, sammen med de fysiske og kemiske egenskaber og modstand mod nedbrydning, forklarer, hvorfor MTBE så ofte findes i grundvand. MTBE vil kun i mindre grad adsorberes til organisk stof i jord og grundvand sammenlignet med kulbrinte i benzin, og især sammenlignet med BTEX. Dette er grunden til, at MTBE bevæger sig hurtigere end BTEX i grundvandet, og det repræsenterer derfor en trussel mod drikkevandsressourcerne. Ligesom andre ætere ser MTBE ud til at være svært nedbrydelig i de fleste grundvandsmiljøer, da den nedbrydes langsommere end BTEX forbindelser. I Danmark er der fastsat en grænseværdi for MTBE i drikkevand på 0,03 mg/l (Miljøstyrelsen 1998b).

6.2 Danske fund i grundvand og overfladevand

I sommeren 1997 blev der rettet henvendelse fra Miljøstyrelsen til amterne i Danmark om oplysning vedrørende MTBE fund. Tilbagemeldingerne var sparsomme, kun 6 af 16 myndigheder meldte tilbage. Af de 6 amter havde 4 påvist MTBE i analyserede prøver. De højeste koncentrationer var i prøver fra Århus. Der ventes at blive udført væsentlig flere analyser i de kommende år (Miljøstyrelsen 1998b).

6.3 Nedbrydes MTBE af planter ?

Cytokrom P450 monooxygenase enzymer er typiske fase I metabolisme enzymer i karplanter (Komossa et al. 1995). Det er derfor muligt, at planter har kapaciteten til at nedbryde MTBE. Der er publiceret en del studier om planters MTBE nedbrydning, heriblandt arbejde fra Dr. I. Scheunerts arbejdsgruppe (Dörfler et al. 2001, under forberedelse). I forsøg med ¹⁴C-mærket MTBE i et jord/plante system blev der set en hurtig eliminering (nedbrydning og/eller fordampning) både for radise, Raphanus, og salat, Lactuca (halveringstid på 2–3 dage). Tertiær-butanol, den typiske metabolit i animal metabolisme, blev ikke fundet. Dette kan skyldes, at MTBE blev fuldstændigt mineraliseret i planterne, eller bare fordampet fra planterne. I forsøg med ¹⁴C-mærket MTBE blev det bestemt, at poppel, Populus deltoides x nigra, optager og fordamper MTBE i forbindelse med evapotranspirationen (Hong et al. 2001).

MTBE optages let i planter. Fra jorden er MTBE næsten komplet biotilgængelig, og værdien af log K_OW er præcis i det interval, der giver optimal translokering fra jord til blade (se også afsnit 2.2.3.2 om TSCF).

Der er behov for forskning omkring MTBE’s optag i og nedbrydning ved hjælp af planter.

6.4 Mikrobiel metabolisme

Minimal eller ingen anaerob nedbrydning af MTBE er set , og det beskrives jævnligt, at nedbrydning af MTBE hæmmes af tilstedeværelse af andre organiske forbindelser. Brug af MTBE som eneste kulstof- og energikilde ses sjældent og sker kun langsomt . Nedbrydning af MTBE er ofte ufuldstændig, sandsynligvis fordi kun en del af molekylet benyttes . Aerobe bakterier kan være i stand til at nedbryde MTBE fuldstændigt . Alle beskrivelser i litteraturen af MTBE nedbrydning involverer oxidation katalyseret af monooxygenase enzymer, oftest cytokrom P450 enzymer (figur 7):

Figur 7:
Nedbrydningsreaktioner for MTBE for bakterier (S.Strand)

6.5 Toksicitet for planter

Den akutte toksicitet af forskellige koncentrationer af MTBE overfor hvid pil, Salix alba, er blevet undersøgt. Disse træer var relativt upåvirkelige: Niveauer op til 1 g/l kunne tåles i en uge uden ændring i vækst (figur 8).

Figur 8:
Vækst af hvid pil, Salix alba, i opløsninger med forskellige koncentrationer af MTBE. 1 g svarer til cirka 2% af plantevægten (Upublicerede resultater, K. Miglioranza, IMT/DTU laboratorierne).

6.6 Nyeste fytoremedieringsprojekter

Muligheden for fytoremediering af grundvand forurenet med MTBE er blevet undersøgt eksperimentelt af Zhang et al. (1999). Elimineringen var signifikant forøget, når der voksede planter i jorden sammenlignet med eliminering i ubeplantet jord. Hurtigst eliminering af MTBE blev set, når planter samtidigt blev inokuleret med bakterier, som er i stand til at nedbryde dette stof.

I et feltstudie med poppel blev det vist, at beplantningen allerede i den første sæson opsugede og fordampede forurenet grundvand svarende til cirka 180 mm nedbør (Hong et al. 2001). I parallelforsøg i laboratoriet blev fytoafdampning af MTBE bestemt til at være den overordnede mekanisme for MTBE fjernelse.