Dataset innehållande koncentration av ackumulerade föroreningar i 29 dagvattenbiofilter i USA
Denna datauppsättning presenterar koncentrationerna av ett brett spektrum av dagvattenföroreningar som ackumulerats i filtermaterial och förvägar i 29 bioretentionssystem som har varit i långvarig drift för rening av dagvatten i städer i Ohio, Michigan och Kentucky (USA). Studien undersöker föroreningar inklusive metaller, mikroplaster, och organiska mikroföroreningar (PAH, ftalater, alkylfenoler, PCB, såväl som PFAS och deras prekursorer).
Citering och åtkomst
Citering och åtkomst
Skapare/primärforskare:
Forskningshuvudman:
Diarienummer hos huvudman:
- 1773270
Data innehåller personuppgifter:
Nej
Citering:
Tillgänglighetsnivå:
Språk:
Metod och utfall
Metod och utfall
Dataformat/datastruktur:
Datainsamling - Experiment
Datainsamling - Experiment
Insamlingsmetod:
Experiment
Beskrivning av insamlingsmetod:
Ackumulering av metaller, organiska mikroföroreningar, PFAS och mikroplaster studerades i 29, 12, 20 respektive 9 bioretentionsanläggningar. Anläggningarna behandlar avrinning från urbana avrinningsområden med olika markanvändningsegenskaper, inklusive parkeringsplatser, vägar, stadsområden i centrum och industri-, kommersiella och bostadsområden. Bioretentionsanläggningarna var belägna i Ohio, Michigan och Kentucky (USA). Vädret och klimatet i dessa områden beskrivs som varmt-sommar fuktigt kontinentalt, fuktigt subtropiskt och varm-sommar fuktigt kontinentalt klimat med årlig nederbörd ungefär 760 mm till 1100 mm. Anläggningarna varierade i ålder från 7 till 16 år vid provtagningstillfället (2019) och filterytorna varierade från cirka 10 m2 till 1 900 m2. De bidragande avrinningsområdena varierade i storlek från cirka 50 m2 till 125 ha, vilket resulterar i en variation i förhållandet mellan filterområdena och avrinningsområdena på 0,1 % till 20 %. Alla utvärderade bioretentionssystem var utrustade med ett underdräneringsrör. Nio prover samlades in från filtermaterialen och ett från förvikssediment (om förvik fanns) vid varje bioretentionsanläggning som beskrivs mer i detalj i dokumentationen, förutom de mindre anläggningarna (24 och 25), i vilka endast tre prover vardera samlades in. Metodiken inkluderade tre provtagningsplatser längs varje bioretentionsfilter (dvs tre avstånd från inloppet) belägna cirka 1 m, 3 m och 6 m från inloppet på tre olika djup. Men för platserna 5, 8, 12, som var mindre, skalades dessa avstånd ner för att passa de tre provtagningsplatserna inom området och för platserna 24 och 25 inkluderades endast en provpunkt. Filtermaterialen uppvisar stor variation mellan de olika platserna, inklusive sand, lerig sand, sandig lerjord till slamjord (klassificering enligt USDA-jordstrukturstriangeln). Halten av organiskt material (förlust vid antändning (LOI)) varierar mellan 1 % och 46 % med en median på 10 % torrsubstans (DM). Viss underhåll har utförts på platserna (t.ex. beskärning av vegetation, borttagning av skräp), men såvitt vi vet hade filtermaterialen inte bytts ut nyligen. Prover på fältet togs genom att gräva en kärna (cirka 5 cm × 15 cm × 15 cm för lager 1 och 10 cm × 10 cm × 10 cm för lager 2 och 3), med cirka 11,5 kg filtermaterial uppsamlat från vardera av de nio provtagningspunkterna. Filtermaterialet förvarades i diffusionstäta plastpåsar (18 cm × 35 cm), som förseglades med buntband. Utetemperaturen under provtagningen var mellan -12 och +6 °C och proverna kyldes innan laboratorieanalys. Prover skickades till ackrediterade laboratorier för förbehandling och analys av föroreningar: ALS Scandinavia AB för metaller, organiska mikroföroreningar och mikroplaster och Eurofins Water Testing Sweden AB för PFAS och PFAS-TOP analys. För att bestämma de totala koncentrationerna torkades proverna (50 °C) och siktades (2 mm) enligt svensk standard. Torkning vid 105 °C utfördes med provanalys för att korrigera till en torrsubstanskoncentration (DM). Analys av metalllakvatten utfördes på prover surgjorda med 1 ml koncentrerad HNO3 (Suprapur för spåranalys) per 100 ml. Analys utfördes med Inductively Coupled Plasma Sector Field Mass Spectrometry (ICP-SFMS) enligt svenska standarder och U.S. EPA method 2008. Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES eller ICP-AES) utfördes även enligt svensk standard och U.S. EPA-metoder. Analys av 108 prover för koncentrationer av organiska föreningar inkluderade fyra grupper av organiska mikroföroreningar (OMP): 16 PAH, sju PCB, 13 ftalater och två alkylfenoler med hjälp av gaskromatografi-masspektrometri. Koncentrationer av 16 PAH (dvs. naftalen (Nap), acenaften (Acyl), acenaften (Acen), fluoren (F), fenantren (Phen), antracen (A), fluoranten (Fluo), pyren (Pyr), benso(a) )antracen (BaA), krysen (Chry), benso(b)fluoranten (BbF), benso(k)fluoranten (BkF), benso(a)pyren (BaP), dibenso(a,h)antracen (DahA), benso (g,h,i)perylen (Bper) och indeno(1,2,3-cd)pyren (IP)) analyserades enligt US EPA 8270 (Pitt et al., 1994) och ISO 18287 (ISO, 2006) ). Σ16PAH beräknades som summan av koncentrationerna av alla 16 PAH. Summan av PAH med låg molekylvikt (PAH-L) beräknades som summan av naftalen, acenaftylen och acenaften, PAH med medelmolekylvikt (PAH-M) som summan av fluoren, fenantren, antracen, fluoranten och pyren, PAH med hög molekylvikt (PAH-H) som summan av benso(a)antracen, krysen, benso(b)fluoranten, benso(k)fluoranten, benso(a)pyren, indeno(1,2,3-c, d) pyren, dibenso(a,h)antracen och benso(g,h,i)perylen. Koncentrationer av sju PCB-indikatorkongener (dvs PCB 28, PCB 52, PCB 101, PCB 118, PCB 153, PCB 138, PCB 180) analyserades enligt DIN ISO 10382 (DIN ISO, 2002). Grupperingen Σ7PCB beräknades som summan av dessa sju PCB. Koncentrationer av 13 ftalater (dvs dimetylftalat (DMP), dietylftalat (DEP), di-n-propylftalat (DPP), diisobutylftalat (DIBP), di-n-butylftalat (DBP), di-n-pentylftalat (DNPP), di -n-oktylftalat (DNOP), di-(2-etylhexyl)ftalat (DEHP), butylbensylftalat (BBP), dicyklohexylftalat (DCP), diisodecylftalat (DIDP), diisononylftalat (DINP) och di-n-hexylftalat (DNHP) ) analyserades enligt E DIN19742 (E DIN, 2014). Koncentrationerna av två alkylfenoler (dvs 4-tert-oktylfenol (OP) och 4-nonylfenoler (NP) analyserades. 128 prover analyserades också för PFAS med två tekniker: 1) målinriktad analys för 35 PFAS inklusive C4-14,16 PFCA, C4-13 PFSA, tre fluortelomersulfonsyror (FTSA) (n:2 FTS; n=4, 6, eller 8), sju perfluoralkansulfonamidoämnen (PFASA) (EtFOSA, EtFOSE, EtFOSAA, MeFOSA, MeFOSE, MeFOSAA, FOSAA), perfluoroktansulfonamid (PFASA), 7H-perfluorheptansyra (HPFHpA) och perfluoroktanosyra-3,7-dimetylsyra (P37DMOA)) med vätskekromatografi-tandem masspektrometri (HPLC-MS/MS), och 2) den totala oxiderbara prekursoranalysen (TOP) mätt för 30 PFAS med hjälp av oxidationssteget utvecklat av Houtz och Sedlak (2012) och HPLC-MS /FRÖKEN. Kvantifieringsgränser (LoQ) för ämnen varierade mellan 0,03−1 µg/Kg-DW i 35 PFAS-analys och 0,1−2 µg/Kg-DW i TOP (kemiska egenskaper och LoQ för metoderna för alla ämnen finns i Tabell S3). Mätosäkerheter på ±23 % och ±36 % rapporterades för PFAS- respektive TOP-analys. Mikroplastinnehåll och polymertyper i de 33 proverna analyserades efter avlägsnande av naturligt organiskt material och sedimentpartiklar genom Fenton-reaktionen respektive densitetsseparation med zinkkloridlösning (1,76 g/cm 3). Prover innehållande avsevärda mängder växtmaterial enligt visuell inspektion utsattes för ett extra cellulosaupplösningssteg enligt Olsen et al. (2020). Proverna analyserades med μFTIR och ATR-FTIR och storleksintervallet för analyserade mikroplastpartiklar var 40–5000 μm. För att identifiera de mikroplastiska polymererna som detekterades av μFTIR-spektroskopin, användes biblioteket Systematic Identification of MicroPLastics in the Environment (SiMPle) sammanställt av Aalborg Universitet, Danmark och Alfred Wegener Institute, Tyskland (Primpke et al., 2020). Vid analystillfället inkluderade biblioteket referensspektra för 150 typer av plaster, inklusive polyeten (PE), polypropen (PP), polyuretan (PUR), polyetentereftalat (PET), PA, polystyren (PS), polyvinylklorid (PVC) etylenpropylendienmonomergummi (EPDM-gummi), polymetylmetakrylat (PMMA) och polymjölksyra (PLA). Ett annat bibliotek (Spektrum IR, version 10, 6, 2,1159, PerkinElmer, Inc.), som inkluderar 4000 organiska och plastiska samt styren-butadiengummi (SBR) referensspektra användes för att identifiera plaster detekterade av ATR-FTIR spektroskopi. För kvalitetssäkring och kontroll hanterades och analyserades laboratorieämnen tillsammans med proverna.
Datainsamlare:
- Luleå Tekniska Universitet
Öppnar nytt fönster hos ror.org.
RORÖppnas i en ny tabb
Datakälla:
- Forskningsdata
- Fysiska föremål
- Övrigt
Geografisk täckning
Geografisk täckning
Geografisk plats:
Geografisk beskrivning:
Ohio, Michigan och Kentucky (USA)
Administrativ information
Administrativ information
Ansvarig institution/enhet:
Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser
Finansiering
Finansiering
Finansiär:
- Naturvårdsverket
Öppnar nytt fönster hos ror.org.
RORÖppnas i en ny tabb
Diarienummer hos finansiär:
NV-03810-23
Finansiär:
- Verket för innovationssystem
Öppnar nytt fönster hos ror.org.
RORÖppnas i en ny tabb
Diarienummer hos finansiär:
2016-05176
Finansiär:
- Svenska byggbranschens utvecklingsfond
Diarienummer hos finansiär:
13623
Ämnesområde och nyckelord
Ämnesområde och nyckelord
Standard för svensk indelning av forskningsämnen 2011:
Publikationer
Publikationer
Citering:
Lange, K., Furén, R., Österlund, H., Winston, R., Tirpak, R. A., Nordqvist, K., Smith, J., Dorsey, J., Viklander, M., & Blecken, G.-T. (2023). Abundance, distribution, and composition of microplastics in the filter media of nine aged stormwater bioretention systems. In Chemosphere (No. 138103; Vol. 320). https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138103Öppnas i en ny tabb
Citering:
Furén, R., Österlund, H., Winston, R. J., Tirpak, R. A., Dorsey, J. D., Smith, J., Viklander, M., & Blecken, G.-T. (2023). Concentration, distribution, and fractionation of metals in the filter material of 29 bioretention facilities: a field study. In Environmental Science (Vol. 9, Issue 12, pp. 3158–3173). https://doi.org/10.1039/D2EW00823HÖppnas i en ny tabb
Citering:
Furén, R., Flanagan, K., Winston, R. J., Tirpak, R. A., Dorsey, J. D., Viklander, M., & Blecken, G.-T. (2022). Occurrence, concentration, and distribution of 38 organic micropollutants in the filter material of 12 stormwater bioretention facilities. In Science of the Total Environment (No. 157372; Vol. 846). https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157372Öppnas i en ny tabb
Citering:
Furén, R. (2022). Stormwater bioretention: Pollutant occurrence and accumulation in filter materials and forebays. https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-93530Öppnas i en ny tabb
ISBN:
9789180481809
Citering:
Furén, R., Flanagan, K., Winston, R., Dorsey, J., Tirpak, A., Viklander, M., & Blecken, G.-T. (2021). Occurrence and concentrations of organic micropollutants in bioretention filter media. https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-93041Öppnas i en ny tabb
Citering:
Beryani, A., Furén, R., Österlund, H., Tirpak, A., Smith, J., Dorsey, J., Winston, R. J., Viklander, M., & Blecken, G.-T. (n.d.). Occurrence, Concentration, and Distribution of 35 PFASs and Their Precursors Retained in 20 Stormwater Biofilters. In Environmental Science and Technology. https://doi.org/10.1021/acs.est.4c05170Öppnas i en ny tabb
Metadata
Metadata
