Micropollutants

In this work, the biocatalytic ability of laccases from filtered culture supernatant of Pycnoporus sanguineus was evaluated without mediators and under mild reaction conditions. This 100 U L −1 laccase cocktail removed 50% Diclofenac, 97% β-Naphthol and 71% 2,4 Dichlorophenol within 8 h of reaction and 78% for 5,7-Diiodo-8-hydroxyquinoline within 3.5 h; at initial concentrations of 10 mg L−1 and at 25 °C. Furthermore, this enzyme cocktail also removed in excess of 53% all tested compounds in a real groundwater sample from northwestern Mexico. In comparison with purified laccases, the use of cocktail offers operational advantages since additional purification steps can be avoided.

Aufgrund der zunehmenden Belastung aquatischer Ökosysteme durch Mikroverunreinigungen ist die Fragestellung in diesem Bericht, welche Auswirkungen diese Art von Belastung auf die Lebensgemeinschaft und die Teratologien der Diatomeen hat. Dadurch, dass Anteile der Mikroverunreinigungen über Abwasserreinigungsanlagen in Fliessgewässer eingeleitet wird, liegt es nahe, dass auch solche Hot Spots für ein Biomonitoring, bzw. für die Probenahme der
Kieselalgen in Frage kommen. In diesem vorliegenden Bericht wurden bei zwei ARAs, jeweils ober- und unterhalb der ARA-Einleitstellen, Probenahmen von Kieselalgen, gemäss dem BAFU Modulstufenkonzept Kieselalgen Stufe F, durchgeführt. Zusätzlich wurde im Rinnenversuch (Maiandros), ein durch die Eawag lanciertes Projekt (EcoImpact), das Wasser mit Mikroverunreinigungen (Medikamente, Herbizide, Bakterizide, Insektizide, Schwermetalle) und mit Nährstoffen (Phosphate, Ammonium, Nitrate) gezielt manipuliert, sodass die Auswirkungen auf die
dort ebenfalls angesiedelten Kieselalgen, nach einer vierwöchigen Expositionszeit, zur Auswertung kamen. Es wurde für jede Probestelle an den ARAs und für jede manipulierte Rinne der Wert des Diatomeen-Index (DI-CH) bestimmt und synchron dazu die Anzahl der Teratologien pro Probe gezählt und in die 4 Typen der Teratologien eingeteilt. Die DI-CH Werte der ARAs zeigten insgesamt, ober- und unterhalb der Einleitstelle, eine gute Gewässerqualität an. Die an den ARAs
gezählten Teratologien zeigten zwar einen Anteil von > 0,5%, aber dieser Wert wurde auch oberhalb der Einleitstellen eruiert, sodass eine Korrelation zwischen den Teratologien und den Einleitungen der ARAs nicht direkt gegeben ist. Die ebenfalls durch die Eawag gemessenen chemischen Parameter an den Probestellen der ARAs zeigten ebenfalls eine gute Gewässerqualität an. Dadurch konnte gezeigt werden, dass die für den Diatomeen-Index verwendeten chemischen Parameter der Ersteichung wirklich gut mit den erhobenen DI-CH Werten korrelieren. Wie erwartet zeigten die DI-CH Werte im Rinnenversuch Maiandros, durch das gezielte Zudosieren von Mikroverunreinigungen und Nährstoffen, eine schlechte Wasserqualität an. Auch die Anzahl der Teratologien war in den manipulierten Rinnen um zirka das Doppelte
höher, als in der Referenzrinne. Dadurch konnte gezeigt werden, dass Mikroverunreinigungen und hohe Nährstoffkonzentrationen negative Auswirkungen auf die Lebensgemeinschaft der Diatomeen haben. Diese negativen Auswirkungen zeigen sich in der erhöhten Anzahl von Teratologien bei den Kieselalgen. Die Bestimmung der Teratologien bei den Kieselalgen ist generell schwierig und braucht sehr viel Erfahrung des Bestimmens. Zukünftig sollte in Bezug auf Teratologien bei Kieselalgen spezifischer geforscht werden, um noch bessere qualitativere
Aussagen über die Auswirkungen von Mikroverunreinigungen auf die Teratologien der Diatomeen formulieren zu können. Für die Probenahme der Kieselalgen zur Bestimmung der Teratologien sollte zukünftig ein einheitlicher Qualitätsstandard formuliert werden. Weiterhin ist zu erforschen, wie sich die Mikroverunreinigungen und Nährstoffbelastungen ökotoxikologisch auf die Meiose und Mitose der Kieselalgen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Expositionszeiten auswirken. Des
Weiteren muss genauer erforscht werden, mit welchen spezifischen Mikroverunreinigungen und Nährstoffen das Vorkommen der vier verschiedenen Teratologie-Typen korreliert.

The levels of 14 micropollutants including nine pharmaceuticals, two pesticides, and three endocrine dis-ruptors were measured in a water treatment plant (WTP) in Seoul, Korea. Among the measured micropol-lutants, 12 (excluding atrazine and triclocarban) were found in the influent and effluent from the WTP, at levels ranging from 2 to 482 ng L À1. The removal efficiencies of the detected micropollutants in the WTP ranged from 6% to 100%. Among them diclofenac, acetaminophen, caffeine, carbamazepine, and 2,4-D were effectively removed (>80%). Metoprolol was unlikely to be removed (6%) in the WTP process. Concentrations of acetaminophen, metoprolol, ibuprofen, and naproxen were higher in winter, while levels of herbicides of 2,4-dichloro-phenoxyacetic acid (2,4-D) were higher in summer. Metoprolol was hardly removed in the water treatment process. Laboratory experiments showed that compounds with log K ow > 2.5 (especially bisphenol-A, 2,4-D, carbamazepine, triclocarban and 4-nonylphenol) were effectively removed by coagulation process, and adsorption effect increased in proportion with hydrophobic-ity of micropollutants and the turbidity of water. Sunlight photodegradation also effectively removed sulfamethoxazole, sulfamethazine, caffeine, diclofenac, ibuprofen, and acetaminophen, which are photo-sensitizes. Chlorination was relatively not effective for the removal of micropollutants due to the lower chlorine dosage (2 mg L À1), lower contact time (1 h), and already lower levels of micropollutants at the chlorination stage at WTP. Our results imply that micropollutants during coagulation stage at WTP can be removed not only by coagulation itself, but also by adsorption to clay particle especially for high tur-bidity water, and by sunlight photodegradation in the areas open to the atmosphere.

Mikroverunreinigungen wurden bereits vielfach in der Umwelt in relevanten Konzentrationen nachgewiesen [1-4]. Möglicherweise sind bei einzelnen Substanzen auch Wirkungen in der aquatischen Umwelt oder eine Beeinträchtigung der Trinkwasserressourcen nicht auszuschliessen. Aus Mischwasserentlastungen wird häusliches Abwasser (verdünnt mit Regenwasser) direkt in die Gewässer geleitet. Um die Relevanz dieser Quelle in einen geeigneten Kontext zu setzen, wurde eine Massenflussanalyse durchgeführt. Die Massenflussanalyse basiert auf der urbanen Wasserbilanz für das Mischsystem sowie stoffspezifischer Informationen wie beispielsweise Verkaufsmenge und Transformation bei der Anwendung. Im Modell für die Substanzen aus dem häuslichen Abwasser wurden 16 Arzneimittel und vier weitere Substanzen untersucht. Die Massenflüsse wurden deterministisch in einem Worst-Case-Szenario und als Monte-Carlo-Simulation analysiert. Anschliessend wurden die berechneten mittleren jährlichen Frachten einer Vergleichsgrösse gegenübergestellt. Diese Vergleichsgrösse (maximale jährliche Dauerbelastung) wurde aus stoffspezifischen Zielwerten und der schweizweiten Jahresabflussmenge im Gewässer berechnet. Aus den Berechnungen lassen sich folgende Ergebnisse zusammenfassen:

Urbane Wasserbilanz: Der grösste Teil des Wassers, das in die Mischkanalisation gelangt, wird über die ARA geleitet. Bezogen auf die verunreinigten Abwasseranteile (häusliches Abwasser und Regenwasser) wird etwa ein Fünftel der jährlichen kanalisierten Abwassermenge entlastet. Im Mittel ist das häusliche Abwasser im Entlastungsvolumenstrom um einen Faktor 14 mit Regenwasser verdünnt.

Worst-Case-Szenario (e0 = 35%; eH = 3.5%): Die Substanzen, deren Emission durch Mischwasserentlastungen mehr als 1% der maximalen jährlichen Dauerbelastung betragen, sind Ethinylöstradiol (46%) und Triclosan (7%).

•Monte-Carlo-Simulation:
Aus der probabilistischen Untersuchung ergab sich ein Konfidenzintervall des Erwartungswertes (i) für die Entlastungsgrate (e0) von 27.8% bis 47.5% und (ii) für den Anteil entlastetes häusliches Abwasser (eH) von 2.5% bis 4.2%.

Aus dem Vergleich der berechneten mittleren Frachten (Median) zu der Vergleichsgrösse tragen im Modell Mischwasserentlastungen bei einigen Substanzen Frachten grösser als 1% der Zielgrösse bei. Dies sind Ethinylöstradiol (31%) und Triclosan (4%).

Grenzen der Untersuchungen:
Der numerische Vergleich über mittlere jährliche Frachten lässt noch keine Rückschlüsse auf die tatsächliche Umweltrelevanz zu.

Die Modellierung berücksichtigt keine Transformation der Stoffe innerhalb des Gewässernetzes. Substanzspezifisch kann das erhebliche Auswirkungen auf die zu erwartenden Gewässerkonzentrationen haben.

Die Emissionen aus Mischwasserentlastungen treten pulsartig und zeitlich begrenzt auf. Die Frachten, die in die einzelnen Gewässer kurzzeitig eingeleitet werden, sind daher um ein Vielfaches höher.

Weil die Emissionscharakteristik von Mischwasserentlastungen gerade durch kurzzeitige und pulsartige Ereignisse geprägt ist, sind die lokalen und räumlich disaggregierten Verhältnisse von Interesse. Geoinformationssysteme gepaart mit Langzeitsimulationen könnten daher in der Lage sein, lokale Randbedingungen, insbesondere kleiner Gewässer,  zu analysieren.

The application and relevance of marine-derived fungi in the mycoremediation of environment polluted with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) is promising whilst limiting environmental hazards. The present study investigated the fluoranthene degradation efficiency of marine-derived fungal co-culture, Aspergillus aculeatus (AA) and Mucor irregularis (MI) in batch processes (Plackett-Burman experiments) enhanced with the addition of surfactants and solidstate substrates. Further optimization studies done through fractional factorial design revealed that

Pharmaceutical compounds are found in secondary treated effluents up to mg L-1 levels and therefore discharged into surface waters. Since the long term effects of these compounds on the environment and human health are, to date, largely unknown, implementation of advanced treatment of wastewaters is envisaged to reduce their discharge. This is of particular relevance where surface waters are used as drinking water sources and when considering indirect potable reuse. This study aimed at assessing the removal of organic micropollutants and the concurrent reduction of their biological activity in a full scale reclamation plant treating secondary effluent. The treatment consists of 6 stages: denitrification, pre-ozonation, coagulation/flocculation/dissolved air flotation and filtration (DAFF), main ozonation, activated carbon filtration and final ozonation for disinfection. For that purpose, representative 24-hour composite samples were collected after each stage. The occurrence of 85 compounds was monitored by LC/MS-MS. A battery of 6 bioassays was also used as a complementary tool to evaluate non-specific toxicity and 5 specific toxic modes of action. Results show that, among the 54 micropollutants quantified in the influent water, 50 were removed to below their limit of quantification representing more than 90% of concentration reduction. Biological activity was reduced, depending on the specific response that was assessed, from a minimum of 62% (AhR response) to more than 99% (estrogenicity). The key processes responsible for the plant's performances were the coagulation/flocculation/DAFF, main ozonation and activated carbon filtration. The effect of these 3 processes varied from one compound or bioassay to another but their combination was almost totally responsible for the overall observed reduction. Bioassays yielded complementary information, e.g. estrogenic compounds were not detected in the secondary effluent by chemical analysis, but the samples had an estrogenic effect. The main ozonation formed oxidation by-products of the organic micropollutants but decreased the level of non-specific toxicity and other specific toxic modes of action, demonstrating that the mixture of oxidation by-products was less potent than the mixture of the parent compounds for the considered effects.

This article reviews the state of the art with respect to the environmental effects of irrigated agriculture on water and soil quality in arid and semi-arid regions on a field scale. Information is scarce and fragmentary. Examples in selected areas of other arid and semi-arid regions in the world clearly show the importance of studying the environmental impact of irrigation practices on water and soil quality. Studies mainly refer to waterlogging and salinization. As regards agrochemicals, fertilizers have been taken into account through nitrate leaching. The impact of micropollutants such as pesticides and heavy metals on water and soil quality is studied mainly by modeling. Pharmaceutical compounds emerge as pollutants when wastewater is used for irrigation without any previous treatment, situation which is now the object of new studies. There is an obvious need to study in-depth knowledge related to appropriate technologies for the use, treatment, and reuse of wastewater which is a valuable resource in arid and semi-arid regions.

The occurrence of acetaminophen, amoxicillin, diclofenac and methylparaben in Lagos and Ologe Lagoons was investigated by random sampling of the water bodies during rainy and dry seasons. Samples analysis was carried out using high performance liquid chromatography. For the two seasons, the mean environmental concentrations of acetaminophen in Lagos and Ologe Lagoons were 0.075 µg/L and 1.233 µg/L respectively. The mean environmental concentration of amoxicillin in Lagos Lagoon was 0.008 µg/L while 0.003 µg/L was the mean value in Ologe Lagoon. Diclofenac occurrence in Lagos Lagoon had a mean value of 0.136 µg/L while 0.519 µg/L was recorded in Ologe Lagoon. The environmental concentration of methylparaben in Lagos Lagoon was 0.453 µg/L while its means concentration in Ologe Lagoon was 0.089 µg/L. From the results, the environmental concentrations of acetaminophen and diclofenac in Ologe Lagoon were higher than their level of occurrence in Lagos Lagoon. However, the levels of occurrence of amoxicillin and methylparaben in Lagos Lagoon were higher than their environmental concentrations in Ologe Lagoon. Methylparaben was the most frequently detected in the water bodies with 87.5% detection frequency. This was followed by diclofenac with 75%. Also, 50% of the water samples analysed contained acetaminophen while amoxicillin had the least (37.5%) frequency of occurrence. The study established that there are active pharmaceuticals compounds and excipients present in the Nigerian aquatic environment which are micropollutants of emerging environmental concerns and of significant ecological risk. Therefore, there is need for environmental regulators to make concerted efforts towards environmental monitoring of this group of pollutants.

Micro pollutants (MPs) can be defined as inorganic and organic substances present atlow concentrations (pg/L to ng/L) in the environment, however having adverseconsequences for living organisms even at these low concentrations. To date, aneffective and sustainable global strategy against this insidious contamination of aquaticenvironments barely exists. Source controls and technical systems, such as wastewatertreatment plants, function only as partial barriers or not at all. The enzyme laccase was identified as active in the degradation of different MPs. We present data showing thatlaccase from Cerrena unicolor immobilized on mesoporous silica beads(CPC) in acontinuous column reactor, was suitable for elimination of MPs including bisphenolA(BPA), 4-nonylphenol (NP) and triclosan (TCS) . A system equipped with a 3.5 x 0.7cm column packed with immobilized laccase CPC beads (43 Units/g of enzyme activity), and eluted at 1 mL/min with a solution containing BPA,NP and TCS eachat50 μM, was able to totally remove the three MPs present in at least 1 L of the solution. These results open the possibility to use immobilized laccase in industrial and domesticp rocesses for elimination of harmful MPs.

A B S T R A C T Nowadays, the number of treatment plants has been increasing due to advancing technology and industrialization throughout Turkey and the world. This situation brings with it the need to analyse the features of the wastewater of treatment plants and treatment sludge in a more detailed way. In recent years, it has been remarkable to see studies conducted on endocrine disrupting substances (EDCs) in wastewaters and treatment sludge and the effects of these substances on the environment and public health. Being one of the estrogenic hormones, which are EDCs and which are found naturally in organisms, 17β-estradiol and estrone are highly important for the ecological balance. In the adsorption studies for the removal of estrogenic hormones, removal efficiencies, adsorption isotherms, kinetic values and thermo-dynamic studies have been conducted for 17β-estradiol and estrone. In adsorption studies, isotherm calculations are made with 90% and over removal efficiency and it is seen that the adsorption is in conformity with the Freundlich isotherm. Following the kinetic calculations, it is also seen that the adsorption is in conformity with the second-order rate equations. Following the analysis of the adsorption thermodynamically, ΔG Gibbs free energy is found to be positive and enthalpy and entropy variations are also found to be positive.

The system ozone and hydrogen peroxide was used to reclaim wastewater from the secondary clarifier from a Sewage Treatment Plant (STP) of Alcalá de Henares (Madrid-Spain). The assays were performed by bubbling a gas mixture of oxygen and ozone, with ∼24 g Nm−3 of ozone concentration, through a volume of wastewater samples for 20 minutes at 25°C . The removal of dissolved micropollutants such as Pharmaceutical and Personal Care Products (PPCPs) and Organic Carbon (TOC) was enhanced by adding periodic pulses of hydrogen peroxide while keeping pH above 8.0 throughout the runs. Removal efficiency ratios in the range of 7–26 mg O3/mg TOC and 0.24 mg O3 /ng micropollutants at 5 minutes of ozonation were assessed as reference data to reclaim wastewater from STP. The relation between the extent of TOC removed and ozone doses used was related by a second-order kinetic model in which the time-integrated ozone-hydrogen peroxide concentration was included.