Browsing by Author "Hytönen, Anniriina"

Vesistöön joutuvien sukupuolisteroidien, erityisesti estrogeenien, on havaittu vaikuttavan haitallisesti kalojen ja muiden vesieliöiden kehitykseen. Haitallisimpana pidetään ehkäisyvalmisteissa käytettävää etinyyliestradiolia, jonka hajoaminen on hidasta ja joka voi aiheuttaa muutoksia ng/l-pitoisuudella. Isoimpana steroidien lähteenä pidetään jätevedenpuhdistamoita. Steroidit esiintyvät jätevedessä pieninä pitoisuuksina, joten niiden havaitseminen ja niihin kohdistetut puhdistusmenetelmät vaativat erityistä huomiota. Steroidien analysoiminen jätevedestä käsittää uuton, puhdistuksen ja varsinaisen analyysin, joka tehdään yleensä nestekromatografilla tai kaasukromatografilla. Yhdisteiden pieni pitoisuus ja näytematriisin monimutkaisuus vaativat selektiivistä näytteenkäsittelyä sekä herkkää ja luotettavaa tunnistusta, jollainen saavutetaan massaspektrometrilla tai tandemmassaspektrometrilla. Jäteveden puhdistaminen tapahtuu ensisijaisesti biologisen hajotustoiminnan avulla. Useimmissa puhdistamoissa käytetään aktiivilietemenetelmää, jossa mikrobikasvusto sekoitetaan jäteveden kanssa, mutta käytössä on myös ns. kiinteän biofilmin reaktoreita, joissa mikrobit kasvavat kantoaineen pinnalla. Steroidien on todettu hajoavan nopeimmin aerobisessa ympäristössä. Aktiivilietepuhdistamot ovat tehokkaampia kuin biofilmireaktorit. Erityisen hyvin steroidit poistuvat puhdistamoissa, joissa lietteen keskimääräinen elinikä on vähintään 10 vuorokautta. Tällaiset puhdistamot on yleensä suunniteltu tehostettuun nitrifikaatioon eli typen poistoon. Estrogeenien, erityisesti etinyyliestradiolin, on ehdotettu hajoavan nitrifikaatiobakteerien kometabolisen toiminnan seurauksena. Useissa tutkimuksissa on kuitenkin havaittu nitrifikaatiosta riippumatonta hajoamista. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin steroidien poistumista pyörivän kantoaineen bioreaktorissa, joka koostuu kolmesta peräkkäisestä säiliöstä (tilavuudet 5–6 l). Säiliöt on täytetty muovisilla kantoainekappaleilla, joiden pinnalle hajottajamikrobeista koostuva biofilmi on muodostunut. Kantoainekappaleet ovat jatkuvassa liikkeessä pohjasta tulevien ilmakuplien ansiosta, mikä takaa hajottajamikrobeille tasaisen hapensaannin. Reaktoriin syötettiin jätevedenpuhdistamon tulovettä sellaisenaan ja steroidilisäyksen kanssa, ja sisään- ja ulosvirtaavasta vedestä otettiin näytteet päivittäin. Näytteiden analysointiin käytettiin laajaa kaksivaiheista kaasukromatografia, johon on liitetty lentoaikamassaspektrometri. Yhdisteet tunnistettiin steroideiksi massaspektrikirjaston, Guineu-ohjelman ja retentioindeksien avulla. Tulovedestä löytyi lukumääräisesti eniten androstaaneja ja pregnaaneja. Poistovedessä ei havaittu steroideja, joten reaktorin todettiin poistavan ne tehokkaasti vallitsevissa olosuhteissa. Yhteen jätevesierään lisätyt steroidit (2 androstaania ja 4 estraania) poistuivat myös täydellisesti käsittelyn aikana. Etinyyliestradioli oli ainoa yhdiste, jota löytyi kaikista kolmesta reaktorisäiliöstä, ja sen pitoisuus laski peräkkäisten säiliöiden välillä. Jätevesianalyysin lisäksi tutkittiin mahdollisuutta valmistaa deuteroituja standardiyhdisteitä steroideille. Deuterointireaktiot tehtiin kuumalla paineistetulla deuteriumoksidilla ja deuteroidulla metanolilla. Trans-androsteronin reaktiossa deuteriumoksidin kanssa (lämpötila 200 °C, reaktioaika 2 h) muodostui runsaasti 4- ja 5-kertaisesti deuteroitunutta yhdistettä, mutta deuteriumjakauma ei säilynyt muuttumattomana, kun yhdistettä lisättiin bioreaktoriin.