Screening of complexing agents: EDTA, DTPA,NTA, 1,3-PDTA and ADA

The occurrence of complexing agents in the Swedish environment has been studied in a screening investigation. The studied complexing agents all belong to the group of aminopolycarboxylates: EDTA NTA DTPA 1,3-PDTA ADA. These chemicals are highly polar and certain are also environmentally persistent. This investigation is part of the national environmental monitoring programme, run by the Swedish EPA, but also includes the participation of 13 county administrative boards. The investigation includes a number of subprogrammes that addresses certain key questions: Whether these chemicals are present in lakes and watersheds To what degree these chemicals are present in domestic incoming and outgoing waste waters If releases from municipal waste water treatment plants influence the occurrence in their recipients If diffuse emissions occur in urban areas If the chemicals are released from certain industrial point sources In total 149 samples were analysed. The sampling medias were, listed in decreasing number of samples: effluent waste water, surface water, incoming waste water, stormwater, groundwater, drinking water, sediment, sludge and a landfill leachate. This report aims at giving a general description of the results and provides a discussion in relation to the questions shown above. EDTA and NTA were detected in most samples of incoming and outgoing municipal waste waters from muncipal waste water treatment plants (wwtp´s). DTPA was relatively commonly detected in those media, whereas 1,3-PDTA and ADA were detected only in a few of these samples. The concentrations of EDTA and NTA in incoming waste waters varied significantly among the different wwtp´s, with median levels of 47 μg/l (EDTA) and 93 μg/l (NTA). Concentrations of EDTA were generally similar in the incoming waste waters and effluents, indicating that EDTA is not ready biodegradable. In contrast, NTA levels in waste waters were on the average reduced ca five times in the wwtp´s, suggesting that biodegradation occurs. In order to assess whether outgoing municipal waste waters influence their recipients with regard to these chemicals, surface waters from recipients of 16 wwtp´s were analysed for these complexing agents. Concentrations of EDTA and NTA were generelly higher in the recipients than in local background sites. In these recipients, EDTA ranged from 1-100 μg/l and NTA from 0,1-10 μg/l. The remaining three chemicals studied were generelly not detected in these wwtp recipients. Very high EDTA levels, up to almost 10 mg/l, were detected in the effluents to a pulp and paper mill. Also the recipient to this point source contained high EDTA levels that progressively decreased as a result of dilution further downstream. Single spot samples of surface water were also taken in several other recipients to pulp and paper mills, but there was generally no pronounced influence of these industries. DTPA was, however, detected at elevated levels downstream two paper mills. EDTA and NTA were also detected in treated and untreated drinking water, in urban groundwater and in urban stormwaters. Roughly equal amounts of EDTA and DTPA are used in Sweden. The large difference regarding their environmental occurrence may be attributed to the much more disparate use of EDTA as compared to that of DTPA. The occurrence of complexing agents in wwtp´s and in surface waters is in agreement with the Swedish Exposure Indexes, that were calculated by the Swedish Chemicals Inspectorate and are intended to reflect the risk for diffuse emissions. The common occurrence of EDTA and NTA are matched by their high indexes; DTPA and 1,3-PDTA were detected less commonly, in agreement with their low indexes. The detected concentrations of complexing agents are not apparently toxic to aquatic ecosystems of the health. Indirect effects may nevertheless be caused by their strong ability to influence the bioavailability of both essential and toxic metals in the aquatic environments. When also considering that EDTA is environmentally persistent, the gener of EDTA and NTA in surface waters may still cause some concern.Förekomsten i miljön av komplexbildare inom gruppen aminopolykarboxylater har undersökts genom en screeningundersökning. De studerade föroreningarna är: EDTA NTA DTPA 1,3-PDTA ADA. Samtliga av dessa ämnen är starkt polära och vissa är också svårnedbrytbara i miljön. Uppdraget ingår i Naturvårdsverkets miljöövervakning men innefattar också deltagande av 13 länsstyrelser. Studien innefattar ett antal delprogram som alla är upprättade efter några huvudsakliga frågeställningar: Om dessa ämnen förekommer i sjöar och vattendrag I vilken mån ämnena sprids till och från kommunala reningsverk Om utsläpp från kommunala reningsverk påverkar halterna i recipienterna Om diffus spridning sker i urban miljö Om ämnena sprids till miljön från industriella punktkällor. Totalt omfattade undersökningen 149 prov, fördelat på följande matriser i avtagande omfattning: utgående avloppsvatten, ytvatten, inkommande avloppsvatten, dagvatten, grundvatten och dricksvatten, sediment, slam och lakvatten. Denna rapport syftar till att ge en allmän beskrivning av resultaten samt att presentera övergripande tolkningar. EDTA och NTA förekom allmänt i både inkommande och utgående avloppsvatten från kommunala reningsverk. DTPA detekterades i relativt många avloppsprov medan 1,3-PDTA och ADA endast påträffades i några få prov. Halterna av EDTA och NTA i inkommande avloppsvatten varierade påtagligt mellan reningsverken, med medianhalter på 47 μg/l (EDTA) och 93 μg/l (NTA). I utgående avloppsvatten var halterna av av EDTA i stort sett opåverkade medan halterna av NTA var i medeltal ca fem gånger lägre än i inkommande vatten. Detta illustrerar att EDTA är svårnedbrytbart, medan biologisk nedbrytning av NTA sker i reningsverk. För att studera om utgående avloppsvatten påverkar förekomsten av dessa ämnen i recipienterna provtogs ytvatten från recipienterna till sexton reningsverk. Som grupp betraktat var halterna av EDTA och NTA betydligt högre i dessa recipienter än i lokala bakgrundslokaler. För EDTA är uppmätta halter mellan ca 1-100 μg/l, och för NTA ca 0,1-10 μg/l. Övriga studerade ämnen kunde generellt inte detekteras i reningsverkens recipienter. Förekomsten av dessa ämnen undersöktes också i utgående industriellt avloppsvatten samt i recipienter till ett pappersbruk. Mycket höga halter av EDTA uppmättes i detta industriella avloppsvatten. I den å som utgjorde recipient var halterna som mest ca 900 μg/l, för att successivt avta pga utspädning längre ned i sjösystemet. Enstaka stickprov togs också på ytvatten nedanför andra industriella punktkällor, men någon tydlig påverkan på förekomsten av komplexbildare kunde sällan påvisas. Utanför två pappersbruk påvisades dock DTPA i förhöjda halter. EDTA och NTA påträffades också i drickvatten, i urbana grundvatten och i urbana dagvatten. Halterna var i huvudsak i storleksordningen 1 μg/l. Mängderna av EDTA och DTPA som används i Sverige är ungefär lika stora. Att deras förekomst i miljön skiljer sig så mycket beror troligen på att DTPA i stort sett bara används inom papperindustrin, medan EDTA har en bredare användning. Förekomsten i reningverk och i vattenmiljön stämmer relativt väl överens med det exponeringsindex som Kemikalieinspektionen presenterat, och som bygger på förutsedd risk för spridning. EDTA och NTA har höga index och förekom också i höga halter och påträffades i många prov. DTPA och 1,3-PDTA har relativt låga index och påträffades mer sporadiskt, DTPA var dock mer vanligt än 1,3-PDTA. De uppmätta ytvattenhalterna av dessa komplexbildare förefaller inte vara direkt toxiska för ekosystem eller hälsa. Dessa ämnen kan dock ge en indirekt påverkan genom sin för förmåga av komplexbilda både essentiella och toxiska metaller. Betydelsen av denna effekt har inte kunnat bedömas i föreliggande rapport. I kombination med det faktum att EDTA och NTA förekommer i nästan alla ytvattenprov som analyserats och att EDTA är svårnedbrytbar, kan det ändå finnas anledning till att uppmärksamma EDTA och NTA