Detektion av dieselförorenat råvatten i vattenverk med fluorescens och UV-vis spektrometri

Abstract

Göta älv is the largest river in Sweden, which runs from the Lake Vänern into Kattegatt. The river is of national interest and is used as a drinking water supply for 700 000 inhabitants, for fishing, recreation and as a recipient for treated wastewater. The water quality is affected by runoff waters, precipitation, waste water and accidental spills from industry and vessels.
Kungälv County is in the stage of planning a new water plant to be able to provide more inhabitants with clean drinking water. One major threat to the drinking water production is contamination of diesel in the raw water.
This study investigates the possibilities of optical detection (fluorescence spectrometry) of poly-aromatic carbons in the water to investigate the lowest detection limit for diesel oil as a laboratory and pilot scale investigation. Previous studies have shown that turbidity and color of the water interferes with the fluorimeter analysis. Therefore, this study will complement the analysis with UV-vis spectrometry to take background fluorescence caused by turbidity and color also into account. In laboratory scale water samples from the river and milli-q-water were analyzed with diesel concentrations between 0-1000 µg/l . The pilot scale took place on site at the water plant in Kungälv with same diesel concentration.
The results showed that the fluorimeter could not verify the concentrations of diesel oil in the water samples of this study. The measurements by the fluorimeter differed from the actual diesel concentrations in the water samples and the combination with spectrometry to account for turbidity and colour did not solve the problem with the measurements. One major finding was that the contribution to fluorescence by the actual diesel oil in the water samples was negligible, comparing to the contribution of turbidity and colour.

Popular Abstract (Swedish)

Göta älv är Sveriges största vattendrag som sträcker sig från Vänern ner till Kungälv där bifurkationen delar den i Nordre älv och Göta älv (Göteborgsgrenen). Vattendraget är ett riksintresse och används bland annat för fiske, rekreation, som recipient och framförallt råvattentäkt för många kringliggande vattenverk som försörjer cirka 700 000 invånare.

Kungälv kommun bygger och planerar inför ett nytt vattenverk främst för att kunna försörja fler konsumenter, men också för att säkerställa dricksvattnets kvalitet och kvantitet för kommande generationer. Ett allvarligt hot är ett eventuellt dieselutsläpp, varav en droppe kan ha inverkan på tusentals liter vatten. Sannolikheten att diesel förekommer i råvattnet i intaget till Kungälvs vattenverk är liten, men konsekvenserna blir stora eftersom vattenverket måste stoppa intaget av råvatten och därmed även dricksvattenproduktion. Det skulle leda till begränsad tillgång på dricksvatten för invånarna i de fyra kommunerna Kungälv, Ale, Tjörn och Stenungssund, som vattenverket avser att försörja.

Det är sällsynt att ett vattenverk har ett säkert system för att detektera dieselföroreningar i råvatten och det råder delade meningar hos vattenverken om vilket gränsvärdet för diesel bör vara. Livsmedelsverket har inte satt ett gränsvärde, men att vatten anses otjänligt då det luktar diesel. Den här studien undersöker möjligheten att mäta dieselolja i vatten med optisk mätning, fluorescens-sensor. Syftet är att undersöka lägsta detektionsgränsen för diesel i vatten genom att analysera vattenprover i laboratorie och i en testanläggning nära det befintliga vattenverket där större volymer vatten analyserats.

Naturliga variationer i ytvatten såsom färg och halt av partiklar kan störa dieselanalysen. Ett sätt att förbättra analysen är att ta reda på hur färg och partiklar i vattnet påverkar analysen och ta hänsyn till dessa parametrar i dieselhalten som sensorn mäter. Därför har mätresultaten från fluorescens-sensorn kompletterats med analyser från UV-vis spektrometer, som mäter färg och partikelhalt i vatten, för att undersöka om detektionsgränsen sänks och undersöka hur dessa parametrar påverkar analyserna. Älvvatten med dieselkoncentrationer mellan 0-1000 µg/l har analyserats i laboratorie och i testanläggningen.

I den här studien kunde inte fluorescens-sensorn fastställa dieselkoncentrationerna i vattenproverna. Vattenanalyserna med fluorometern uppmätte varierande och förhöjda halter av dieselolja i vattenproverna. De uppmätta dieselhalterna avvek markant från de faktiska koncentrationerna i vattenproverna. I modellen då hänsyn togs till bakgrundsfluorescensen, visade att partikelhalt, färg samt temperatur påverkade analyserna med fluorescens-sensorn. Modellen visade också att fluorescensen orsakades av parametrarna partiklar, färg och temperatur, dvs. deras bidrag till fluorescensen var stort. Fluorescensbidraget från de faktiska dieselkoncentrationen i vattenproverna var försumbar. Eftersom mätresultaten från fluorometern var varierande och förhöjda, fungerade inte modellen som väntat. Ingen detektionsgräns för att upptäcka dieselolja i vatten kunde bestämmas i denna studie, varken med eller utan modellen. Baserat på resultat från denna studie är detektion av dieselolja med fluorescens-sensorn mycket osäker för vattenverket. Det kan leda till förvirring samt att vattenverket vidtar onödiga åtgärder som kan bli kostsamma och riskerar en otillräcklig vattenproduktion för att försörja konsumenterna.

• author: Gabore, Alexandra
• supervisor: Håkan Wallander
• organization: Studies in Environmental Science
• course: MVEM12 20171
• year: 2017
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: Diesel oil contamination, diesel oil detection, drinking water treatment plant, diesel oil in water
• language: Swedish
• id: 8918494
• date added to LUP: 2017-06-30 14:59:19
• date last changed: 2017-06-30 14:59:19