The Potential for Phytoremediation of PFAS through Salix – A Case Study of a Firefighting Training Facility in Revinge

Abstract

PFAS (per- and polyfluoroalkyl substances) are a group of synthetically manufactured chemicals contributing to environmental pollution. The largest point source of PFAS in Sweden is the usage of firefighting foam, and at MSB (Swedish Civil Contingencies Agency) Revinge, firefighting foam has frequently been used. Moreover, PFAS is known to accumulate in plants, and a Salix plant cultivation has been maintained on MSB’s property for the past 15 years. This thesis aims to assess the efficiency of the uptake of PFAS in Salix at MSB Revinge, and thus phytoremediation as a remediation method.

The methodology in this thesis consists of a literature review and sampling of plant parts, soil and waters at MSB Revinge. The results showed a decreasing concentration of PFAS in the Salix in the order: leaves> twigs> bark> root> stem. Leaves sampled from Salix in autumn contained higher concentrations than those collected in spring, while leaves collected from the ground, which had fallen previous season, had the lowest concentration amongst the leaf samples. Furthermore, different PFAS accumulated in various parts of the Salix, where the fraction of short-chained PFAS dominated in all parts except the root which contained mainly long-chained PFAS. The input of PFAS to the cultivation through irrigation with contaminated water was calculated to 22-32 g after 15 years. The removal of PFAS through harvest of the Salix cultivation was estimated to 0.0074-0.084 g per year, and if an annual leaf collection had been implemented during the previous 15 years, the potential removal was estimated to 0.25-0.33 g per year. The literature study has identified Salix as a suitable plant choice for phytoremediation of PFAS and sampling results have shown measurable PFAS removal. PFAS accumulates in the leaves and consequently, incorporation of a leaf collection system is essential. Although, calculations in this thesis are based on many assumptions and should therefore be interpreted with caution.

Popular Abstract (Swedish)

”Evighetskemikalierna” PFAS har uppmärksammats mer och mer de senaste åren och behovet för reningstekniker är viktigare är någonsin. Uppgiften är dock utmanande, bland annat på grund av att PFAS är svåra att bryta ner och har spridits över stora områden. Denna studie har undersökt möjligheten att rena PFAS-förorenade områden genom växter, med utgångspunkt i hur väl en växtodling på MSB Revinge utanför Lund har tagit upp kemikalierna.

PFAS är en stor grupp industriellt tillverkade kemikalier som använts sedan 50-talet och som förekommer i en rad olika produkter, däribland skönhetsprodukter, kläder och brandsläckningsskum. PFAS är svårnedbrytbara, kan samlas i växter och djur och kan dessutom kopplas till flera hälsoproblem, exempelvis cancer och minskad fertilitet. Att kemikalierna kan finnas i brandsläckningsskum har gjort att områden där brandövningar genomförs ofta har stora PFAS-problem.

Myndigheten för samhällsskydd och beredskap (MSB) har en verksamhet i Revinge där brandsläckningsskum med PFAS har använts mycket. 2010 införde MSB Revinge ett reningssystem för att kunna hantera det förorenade vatten som uppstår under brandövningar, där det sista reningssteget är bevattning av växten Salix. Reningssteget infördes först inte för att rena vattnet från PFAS, utan andra föroreningar så som näringsämnen. Dock har bevattningen i 15 års tid tillfört PFAS till Salix-odlingen, och denna studie har genomförts i syfte att undersöka förmågan hos Salix att ta upp PFAS.

I detta arbete har en litteraturstudie samt provtagning av olika växtdelar, vatten och jord genomförts. Provtagningarna visar att PFAS finns i växterna. Dessutom tyder resultaten på att PFAS främst samlas i växtens löv och att olika växtdelar innehåller varierande koncentrationer av olika PFAS-ämnen. Generellt pekar resultaten på att kortare PFAS-molekyler har kunnat tas upp i växten mer än längre molekyler.

Litteraturstudien har kommit fram till att Salix är ett lämpligt val av gröda för PFAS-rening jämfört med andra växter. Metoden är dock mycket tidskrävande, och den mängd PFAS som växterna har lyckats ta bort från MSB är liten jämfört med den mängd som har tillförts odlingen och den totala mängden som finns på området. Å andra sidan är all PFAS som kan tas bort bra, även om det rör sig om förhållandevis små mängder.

Rekommendationer som kan ges till MSB är bland annat att samla ihop fallna löv på hösten. Ett annat förslag är att genomföra flera provtagningar av växterna för att få säkrare resultat och följa hur halterna PFAS kan förändras under tid. Eftersom PFAS-frågan för närvarande får mycket uppmärksamhet både nationellt och globalt, kan vi förvänta oss ny forskning och eventuellt nya riktlinjer. Därför är det starkt rekommenderat att MSB fortsätter hålla sig uppdaterade om den senaste utvecklingen inom området.

• author: Engblom, Klara and Mårtensson, Maja
• supervisor: Gerhard Barmen; Joakim Robygd; Olivier Van Aken; Daniel Karlsson
• organization: Engineering Geology; Civil Engineering (M.Sc.Eng.)
• alternative title: Potentialen för Fytoremediering av PFAS genom Salix – En Fallstudie av en Brandövningsplats i Revinge
• course: VTGM05 20251
• year: 2025
• type: H3 - Professional qualifications (4 Years - )
• subject: Technology and Engineering
• keywords: PFAS, Salix, Phytoremediation, Plant uptake, Fire extinguishing foam, AFFF
• publication/series: ISRN
• report number: SRN LUTVDG/(TVTG-5190)/1-81/(2025)
• other publication id: ISRN LUTVDG/(TVTG-5190)/1-81/(2025)
• language: English
• additional info: Examiner: Jan-Erik Rosberg
• id: 9198595
• date added to LUP: 2025-06-23 11:15:18
• date last changed: 2025-06-23 11:15:18