Extraction of PCBs from Sediments: Towards Bioavailability Assessment Based on Supercritical Fluid Extraction

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Beständiga organiska miljögifter, till exempel PCB (Polyklorerade bifenyler), har vållat stora miljöproblem i flera decennier. Dessa föroreningar är kemiskt och biologiskt sett väldigt stabila, vilket gör att de bryts ner mycket långsamt i miljön och alltså kan transporteras långväga med vindar och strömmar. Därför kan man hitta PCB över hela jorden, även i områden där ämnena aldrig använts. Dessutom är de här miljögifterna fettlösliga vilket gör att de lätt kan tas upp av organismer. Eftersom föroreningarna är så stabila rår inte organismernas ämnesomsättning på dem, utan t.ex. PCB accumuleras i vävnaderna i djur och människor. Fettlösligheten gör också att de här föroreningarna lätt binds till organiskt material i miljön. Därför kan koncentrationerna av beständiga organiska miljögifter vara höga i jordar och sediment, även långt efter att tillförseln upphört. Det är alltså mycket angeläget att mäta halterna av sådana föroreningar i miljön. Det har dock visat sig att beständiga organiska miljögifter binds allt hårdare till sediment och jordar i takt med att de ”åldras” i miljön. Därför är sällan hela mängden av t.ex. PCB i ett sediment tillgänglig för transport och upptag i djur. Man säger att endast en del av föroreningen är biotillgänglig. Att korrekt uppskatta den biotillgängliga delen är mycket viktigt ur riskbedömnings- och åtgärdssynpunkt. Det är alltså inte bara den totala koncentrationen av t.ex. PCB som är intressant, utan även den biotillgängliga koncentrationen. PCB-analys av fasta material som exempelvis sediment och jordar går som regel till så att provet först extraheras med ett organiskt lösningsmedel, varefter extraktet analyseras. Sedan 1950-talet, då problemen med organiska miljögifter uppdagades, har analys-teknikerna på det här området utvecklats kraftigt. Vi har idag kapacitet att mäta mycket lägre halter med större precision och på kortare tid än vad som var möjligt för bara några år sedan. Däremot har inte extraktionsteknikerna utvecklats alls på samma sätt. Först de senaste 10–15 åren har utvecklingen tagit fart på det området. Den första delen av denna avhandling beskriver utvecklingen av extraktionstekniker i stort och utreder potentialen hos två moderna alternativ; PLE (eng. Pressurized liquid extraction) och SFE (eng. Supercritical fluid extraction). I PLE görs extraktionerna under övertryck, vilket gör att lösningsmedlen kan hållas i vätskeform även vid temperaturer över kokpunkten. Möjlig-heten att extrahera vid höga temperaturer ger snabba och effektiva extraktioner. I SFE används överkritisk koldioxid istället för vanliga lösningsmedel, vilket också det ger förut-sättningar för effektivare extraktion. Artikel I beskriver en utvärdering av PLE-teknikens förmåga att extrahera ut PCB:er ur ett urval sediment och jordprover, medan Artikel II behandlar PCB-extraktion med SFE. Den andra delen av avhandlingen redogör för vad vi idag vet om organiska miljögifters beteende i den akvatiska miljön, d.v.s. i vattendrag, sjöar och hav. Mekanismer för fastläggning (”åldrande”) av miljögifter i sediment diskuteras översiktligt, liksom de mekanismer som ligger bakom upptag i organismer och transport av föroreningarna i näringskedjor. Förutsättingarna att mäta biotillgänglighet av organiska miljögifter diskuteras, och experi-ment som gjorts för att försöka utveckla en metodik för biotillgänglighetsmätningar presenteras. Artikel III beskriver en metod för att med SFE-teknik extrahera ut olika hårt bundna fraktioner av PCB ur ett sediment. Artiklarna IV–VI, slutligen, beskriver experiment där den utvecklade SFE-teknikens förmåga att extrahera ut biotillgängliga PCB:er utvärderas i odlingsförsök med mygglarver (IV–V) och ål (VI). Detta är de första, trevande försöken att direkt mäta biotillgänglighet i akvatiska system. En användbar metodik ligger långt fram i tiden, men de resultat som presenteras i artiklarna IV–VI pekar entydigt på att det är möjligt att utveckla en extraktionsteknik som selektivt kan extrahera ut den biotillgängliga fraktionen av PCB i ett sediment.