Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Napredne metode odstranjevanja in spremljanja onesnažil, ki so na prioritetnem seznamu Vodne direktive

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.08.00  Naravoslovje  Varstvo okolja   

Koda Veda Področje
T270  Tehnološke vede  Okoljska tehnologija, nadzor onesnaženja 

Koda Veda Področje
1.05  Naravoslovne vede  Zemlja in okolje 
Ključne besede
Vodna direktiva, mikropolutanti, zdravilne učinkovine, bisfenoli, kemija okolja, strupenost, nadzorne meritve, čiščenje, odpadne, površinske, vode
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (26)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  10646  Željko Blažeka  Varstvo okolja  Raziskovalec  2016  202 
2.  17253  Zmago Bole    Tehnični sodelavec  2016 - 2019  206 
3.  34431  dr. Marjeta Česen  Varstvo okolja  Raziskovalec  2016 - 2019  58 
4.  11495  dr. Darko Drev  Kemijsko inženirstvo  Raziskovalec  2017  643 
5.  22616  dr. Tina Eleršek  Biologija  Raziskovalec  2016 - 2019  259 
6.  09892  dr. Metka Filipič  Biologija  Raziskovalec  2016 - 2019  585 
7.  52125  Tjaša Gornik  Kemija  Tehnični sodelavec  2018 - 2019  25 
8.  11790  dr. Tjaša Griessler Bulc  Biologija  Raziskovalec  2016 - 2019  514 
9.  19201  dr. David John Heath  Varstvo okolja  Raziskovalec  2016  192 
10.  12315  dr. Ester Heath  Varstvo okolja  Vodja  2016 - 2019  603 
11.  27712  dr. Maša Ignjatović  Biologija  Raziskovalec  2017 - 2019  39 
12.  34230  dr. Sabina Kolbl Repinc  Vodarstvo  Raziskovalec  2016 - 2019  126 
13.  31913  dr. Janez Kosel  Biotehnologija  Raziskovalec  2017 - 2018  93 
14.  27733  dr. Tina Kosjek  Varstvo okolja  Raziskovalec  2016 - 2019  360 
15.  26067  dr. Aleksandra Krivograd Klemenčič  Varstvo okolja  Raziskovalec  2016 - 2019  302 
16.  00412  dr. Igor Križaj  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2016 - 2019  725 
17.  52369  Ana Kump  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2018  40 
18.  35324  Ines Levačić  Interdisciplinarne raziskave  Raziskovalec  2016 - 2019  25 
19.  01259  dr. Nina Mali  Geologija  Raziskovalec  2016 - 2019  434 
20.  34009  Aleš Malneršič  Procesno strojništvo  Raziskovalec  2018 - 2019  73 
21.  11279  dr. Nives Ogrinc  Varstvo okolja  Raziskovalec  2016 - 2019  1.137 
22.  20213  dr. Toni Petan  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2016 - 2019  177 
23.  35069  dr. Martin Petkovšek  Procesno strojništvo  Raziskovalec  2016  132 
24.  09286  dr. Brane Širok  Mehanika  Raziskovalec  2016 - 2017  1.192 
25.  20767  dr. Bojana Žegura  Biologija  Raziskovalec  2016 - 2019  340 
26.  03950  dr. Dušan Žigon  Kemija  Raziskovalec  2016 - 2019  168 
Organizacije (7)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0105  Nacionalni inštitut za biologijo  Ljubljana  5055784  13.239 
2.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.600 
3.  0215  Geološki zavod Slovenije  Ljubljana  5051410000  11.232 
4.  0782  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo  Ljubljana  1627031  29.182 
5.  0792  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo  Ljubljana  1626981  25.704 
6.  1014  Institut za ekološki inženiring, d.o.o.  Maribor  5295149000  385 
7.  2338  Mednarodna podiplomska šola Jožefa Stefana  Ljubljana  1917544  11.422 
Povzetek
Nova onesnažila so snovi, ki so v okolju prisotne že dlje časa, njihova prisotnost in vpliv na okolje pa sta šele v zadnjem času deležna pozornosti. Njihov glavni vir v okolje predstavljajo komunalne in industrijske odpadne vode (WW), njihova prisotnost v okolju pa je pomembna predvsem zaradi možnih neželenih učinkov, ki jih predstavljajo za ljudi in druge ne-tarčne organizme. V EU predstavlja Vodna direktiva (WFD, 2000) pravno podlago za varstvo in obnovljivost voda. Leta 2001 je določila 33 prednostnih snovi, ki jih je potrebno nadzorovati v površinskih vodah in l. 2011 dodala še 15 snovi, ki jih bo potrebno na področju Evrope spremljati/nadzorovati, če bo za le-te dokazano zadostno tveganje za vodno okolje. Prvič so v WFD vključili tudi zdravilne učinkovine: protivnetno učinkovino diklofenak (DF) ter dva steroidna hormona 17β-estradiol (E2) in17α-etinilestradiol (EE2). Pričakujemo, da bodo tudi druga organska onesnažila, kot so npr. bisfenol A (BPA) in njegove zamenjave (BP) sledili tem primerom. Glavni vir onesnaženja vodnega okolja z mikropolutanti predstavljajo iztoki čistilnih naprav. Pomanjkljivi nadzor ter nezadostna odstranitev teh spojin med konvencionalnimi postopki čiščenja prispevajo k nepoznavanju njihovega kroženja in učinkov v okolju. Za DF, E2 in EE2 so podatki o prisotnosti v površinskih in odpadnih vodah v literaturi sicer na voljo, vendar pa uporabljene analizne metode običajno ne dosegajo okoljskih standardov kakovosti (EQS) ter mej kvantifikacije (LOQ), ki jih zahteva WFD. Pregled literature tudi razkriva, da konvencionalne čistilne naprave (ČN), ki uspešno odstranjujejo trdne delce, organske snovi in hranila iz odpadne vode, niso učinkovite pri odstranjevanju ne-tarčnih spojin. Odstranjevanje DF s konvencionalnim biološkim čiščenjem je npr. slabo in nekonsistentno (okoli 30 %), medtem ko se E2 in EE2 odstranita v večji meri (75-90 %). Kljub omenjeni stopnji eliminacije v postopku čiščenja WW in upoštevanju razredčitve po vstopu v površinske vode, njihovi ostanki še vedno predstavljajo tveganje za vodne organizme in najverjetneje presegajo dovoljene povprečne letne koncentracije (WFD). Za nova onesnažila, kot so npr. BPA zamenjave, pa moramo šele razviti in validirati analizne metode. V predlaganem projektu bomo razvili učinkovit način spremljanja povprečnih koncentracij treh prednostnih snovi in izbranih bisfenolov v vodnem okolju (pod ng/L). Analizno metodo za določanje izbranih spojin v koncentracijah pod ng/L bomo razvili v kombinaciji s tradicionalnim in sodobnim načinom vzorčenja, e.g. pasivnim vzorčenjem (PS), namenjenem vzorčenju polarnih in hidrofobnih organskih snovi. Metodi bosta omogočili določanje povprečnih koncentracij izbranih učinkovin v daljšem časovnem obdobju, kot zahteva WFD. Optimizirano analizno metodo bomo uporabili za analizo površinskih in podzemnih vod, ki jih bomo vzorčili sistematsko tekom enega leta in zajeli vpliv sezonskih nihanj ter dopolnili obstoječo zbirko podatkov. Drugi cilj predlaganega projekta je preučiti alternativne možnosti čiščenja odpadnih vod, s katerimi bi omejili oz. preprečili vstop ostankov organskih onesnažil v vodno okolje. Učinkovitost naprednih bioloških postopkov čiščenja WW, fotokatalize in kavitacije, smo v našem laboratoriju že preučevali in postopki so se izkazali kot učinkoviti. V predlagani projektni nalogi bomo omenjene laboratorijske postopke optimizirali in nadgradili do pilotne in »realne« velikosti ter preučili možne povezave s konvencionalnimi ČN. Uspešnost čiščenja bomo ocenili na osnovi odstranitve starševskih spojin, tvorbe stabilnih toksičnih transformacijskih produktov ter spremembo v toksičnosti med iztoki in vtoki. Projekt ima številne elemente izvirnosti, kot npr. pasivno vzorčenje za WFD, kavitacija/UV/TiO2 ter sekvenčna aplikacija tehnoloških postopkov. Aplikativnost projektne naloge se kaže v sofinanciranju 3 in sodelovanju 5 končnih uporabnikov ter 3 priznanih mednarodnih raziskovalnih institucij. Partnerji imamo potrebno o
Pomen za razvoj znanosti
Izbrane zdravilne učinkovine, ki so predmet predlagane raziskave, so na seznamu prednostnih snovi WFD, kar kaže na njihove potencialne škodljive učinke v okolju ter potrebo po preprečevanju njihovega vstopa vanj. Pričakujemo, da bodo tudi drugi potencialno toksični mikropolutanti, kot so na primer druge zdravilne učinkovine in bisfenoli. V začetku raziskave bomo izvedli sistematično spremljanje vsebnosti teh spojin za pridobitev podatkov o njihovi pojavnosti v slovenskem okolju. Nekaj raziskav na tem področju je že bilo izvedenih, večinoma v našem laboratoriju, vendar pa podatki dobljeni iz teh raziskav temeljijo večinoma na majhnem številu čistilnih naprav omejenih velikosti in konfiguracij. Poleg tradicionalnih načinov vzorčenja bomo uvedli tudi pasivne vzorčevalnike. S tem bomo preverili, če so ekonomsko sprejemljivo in uporabniku prijazno orodje za določevanje povprečnih koncentracij (TWA, EFD) učinkovin. V drugi fazi bomo preučevali izboljšanje obstoječih postopkov čiščenja. Ker do sedaj učinkovito in konsistentno odstranjevanje DF ni bilo doseženo še z nobeno tehnologijo, bo glavni namen naše raziskave  izboljšati njegovo odstranjevanje z alternativnimi postopki čiščenja. Literaturni podatki o odstranjevanju spolnih hormonov nakazujejo njihovo učinkovito odstranjevanje s konvencionalnimi postopki čiščenja in nizke koncentracije v površinskih vodah. Vendar pa lahko, zaradi njihovega velikega estrogenega učinka, pričakujemo neželene učinke tudi pri tako nizkih koncentracijah. Za bisfenole pa moramo najprej razviti in validirati analizne metode za njihovo določitev v vodnih vzorcih. Zaradi neželenih učinkov, ki ji ostanki novih organskih onesnažil predstavljajo za okolje, je nujno potrebno poiskati ekonomsko sprejemljive tehnologije, kot je npr. kavitacija v kombinaciji z UV in TiO2, s katerimi bomo vsebnost teh učinkovin popolnoma odstranili oz. znižali pod mejo, ki še povzroča neželene učinke. Pričakujemo, da bodo rezultati naših raziskav prispevali k razvoju postopkov čiščenja, ki se jih bo lahko združilo s konvencionalnimi postopki čiščenja, kar bo izviren rezultat z visoko aplikativnostjo. Predlagani projekt povezuje področja analizne kemije, čiščenja odpadnih vod, ekotehnologije in toksikologije, pri čemer kompleksnost predlagane študije in zastavljeni cilji zahtevajo interdisciplinaren pristop. Tako bomo v predlaganem projektu združili ekspertizo osmih raziskovalnih skupin iz različnih področij: IJS (O2 in B2), Univerza v Ljubljani (FS in FGG), IEI, NIB, GZS in MPŠ. V projektu sodelujejo tudi končni uporabniki (IEI, 3 ČN, Snaga, UKC in UKG). Hkrati so potrdili sodelovanje tudi mednarodno priznane raziskovalne skupine (CSIC, EAWAG in MU). Glede na to, da bo raziskava interdisciplinarna in bo vključevala sodelovanje priznanih raziskovalcev in končnih uporabnikov, pričakujemo, da bomo rezultate objavili tako v popularnih revijah kot v revijah z visokim faktorjem vpliva, prijavili patente ter pridobljeno znanje prenesli na industrijske partnerje in podiplomske študente.
Pomen za razvoj Slovenije
Predlagana raziskava je zelo pomembna iz znanstvenega in aplikativnega vidika in njeni rezultati bodo pripomogli k boljšemu poznavanju tega raziskovalnega področja. Raziskava bo pokazala onesnaženost slovenskega vodnega okolja z zdravilnimi učinkovinami iz WFD seznama prednostnih snovi, za kar bomo uporabili tako tradicionalne načine vzorčenja kot tudi pasivne vzorčevalnike. Hkrati bo raziskava podala tudi učinkovitost različnih postopkov čiščenja (konvencionalnih in naprednih) za odstranjevanje potencialno škodljivih ostankov organskih onesnažil ter predlagala alternativne postopke za združitev z običajnimi postopki čiščenja odpadnih vod. Iz socialnega vidika bo predlagana raziskava prispevala k preprečevanju onesnaženja ter čistejšemu okolju. Poglobljeno poznavanje obnašanja in usode ostankov prednostnih zdravilnih učinkovin bo vplivalo na večje zavedanje javnosti o pravilnem odlaganju odpadnih zdravilnih učinkovin. To znanje se bo preneslo na končne uporabnike in študente Mednarodne podiplomske šole Jožefa Stefana, kjer je velik poudarek na preučevanju najmodernejših tehnologij na področju ekotehnologije. Poleg tega pričakujemo, da bo raziskava vodila do prijave patentov ter do industrijskih aplikacij. V primeru pravočasnega financiranja bodo rešitve za izbrane spojine na voljo za podporo WFD, ko jih bo le-ta vključila v redne nadzorne meritve. Rezultate bomo lahko uporabili tudi za ostale zdravilne učinkovine in organska onesnažila (npr. BPA in njegove zamenjave), ki jih bo WFD obravnavala v prihodnosti. Neposredni pomen projekta za gospodarstvo in družbo se kaže v: 1. Izboljšanem čiščenje vode in posledično večji kakovosti okolja Degradacija naravnih vodnih virov je zaskrbljujoča in kakovost ekosistemov je neposredno povezana z zdravjem ljudi, kar je potrebno upoštevati v ocenah socialno-ekonomskih vplivov. Prav tako so pomembni vplivi na floro in favno, še posebej na občutljivih področjih. Zato je ohranjanje celovitosti ekosistemov izjemnega pomena. 2. Vpliv na evropsko zakonodajo Rezultati predlagane raziskave lahko vplivajo na evropsko zakonodajo, točneje Vodno direktivo, pri določanju mejnih vrednosti izpustov ostankov zdravilnih učinkovin in ostalih organskih onesnažil iz različnih virov. Rezultati bodo pomemben dejavnik pri določanju prednostnih nalog pri naložbah v projekte za zmanjšanje onesnaževanja. Gospodarski stroški ukrepov za zmanjšanje onesnaženja so precejšnji in preventiva je lahko veliko cenejša. Poglobljeno poznavanje kroženja ostankov zdravilnih učinkovin bo ravno tako pripomoglo k boljšemu ozaveščanju ljudi o neustreznem odlaganju odpadnih zdravil, sredstev za osebno nego in ostalih odpadkov, ki vsebujejo potencialno strupene snovi (npr. bisfenoli). 3. Potencialna uporabnost v različnih industrijskih panogah Nenazadnje predstavljajo preučevane zdravilne učinkovine modelne spojine za ostala obstojna organska onesnažila (npr. BPA in njegove alternative). V tem smislu se lahko predlagane tehnologije uporabijo tudi v drugih industrijskih panogah.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Vmesno poročilo, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Vmesno poročilo, zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno