Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) is a group of man-made, highly persistent chemicals. Due to the specific surface-active attributes of these molecules, applications are numerous and feed an economically important industry. During the last decade, PFASs have been detected globally in the environment, living organisms and tap water. The combination of toxic properties and high bioaccumulative potential, together with the discovery that conventional water treatment methods do not remove PFAS, renders further research on purification methods highly needed.  Three techniques of purifying water from PFASs were examined. Nanofiltration technology (NF) is a membrane filtration technique, which produces a purified product (the permeate) by generating an effluent of high contaminant concentration (the reject water). To decontaminate the reject water, adsorption by granular activated carbon (GAC) or anion exchange (AE) have been proposed. The efficiency of these three technologies was studied at Bäcklösa drinking water treatment plant (DWTP) in Uppsala. A nanofiltration pilot with two 270NF membranes (Dow Filmtech™), connected in series, was used. A high removal efficiency (>90%) was found for all PFASs. Furthermore, it was confirmed that the concentration in the permeate water was a function of the concentration in the incoming raw water; increased PFAS raw water concentration resulted in increased PFAS permeate concentration. Size-exclusion and electrostatic repulsion were deemed important mechanisms. For the comparison of GAC (Filtrasorb 400®) and AE (Purolite® A-600), a column experiment was set up. The perfluoroalkane (-alkyl) sulfonic acids (PFSAs) and perfluorooctanesulfonamide (FOSA) had similar removal efficiencies using both GAC and AE, and the efficiency increased with increasing chain length. AE was found to have a higher average removal efficiency of perfluoroalkyl carboxylic acid (PFCAs) (62-95%) than GAC (49-81%). In conclusion, longer chain length PFASs were removed more effectively than shorter-chained, and the PFSAs and FOSA showed higher removal efficiency compared to the PFCAs. Furthermore, linear isomers were removed more effectively than branched for GAC and AE. In contrast, the opposite was found for the NF membrane, where branched isomers were better retained. / Per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS) är en grupp syntetiska, ytterst persistenta kemikalier. På grund av deras ytaktiva egenskaper är de lämpliga för användning i många produkter och tillverkningsprocesser, och är således viktiga för en ekonomiskt betydande industri. Under det senaste årtiondet har PFAS påträffats i miljön, levande organismer och kranvatten världen över.  Kombinationen av toxiska egenskaper, en hög bioackumuleringspotential och upptäckten att konventionella reningsmetoder inte avlägsnar substanserna från vatten, gör att vidare forskning av reningsmetoder för PFAS är mycket angelägen. Tre reningsteknikers förmåga att rena vatten från PFAS undersöktes. Nanofiltrering (NF) är en membranfiltreringsteknik som utöver den renade produkten, permeatet, även framställer en biprodukt av hög föroreningsgrad, rententatet. För att rena rententatet har adsorption till granulärt aktivt kol (GAC) eller jonbytarmassa (AE) föreslagits. Teknikerna utvärderades på Bäcklösa Vattenverk i Uppsala.  Nanofiltreringen undersöktes i en pilotanläggning där två 270NF (Dow Filmtech™) membran var seriekopplade. En hög reningsgrad (>90%) konstaterades för alla typer av PFAS. Vidare visades PFAS-koncentrationen i permeatet vara en funktion av PFAS-koncentrationen i råvattnet; en ökad råvattenkoncentration gav en ökad permeatkoncentration. Storleksseparation och elektrostatisk repulsion befanns vara viktiga mekanismer som påverkade reningsgraden. För att undersöka de mekanismer som påverkar PFAS-adsorption jämfördes GAC (Filtrasorb 400®) och AE (Purolite® A-600) i ett kolonnexperiment. Reningsgraden för GAC och AE av perfluorerade sulfonsyror (PFSA) och perfluorooktan sulfonamider (FOSA) var lika hög och reningseffektiviteten ökade med ökande kolkedjelängd. AE återfanns ha en högre genomsnittlig reningsgrad av perfluorkarboxylsyror (PFCA) (62-95%) än GAC (49-81%). Sammanfattningsvis avlägsnades PFAS av längre kolkedjelängd mer effektivt än kortare kolkedjor, och PFAS med sulfonsyror och sulfonamider som funktionella grupper uppvisade en högre reningsgrad än karboxylsyrorna. Vidare renades linjära isomerer mer effektivt än grenade både genom GAC och AE. Däremot konstaterades det motsatta för NF-membranen, där grenade isomerer renades mer effektivt. / SafeDrink

Poly- och perfluorerade alkylsubstanser (PFAS) är syntetiskt tillverkade kemikalier som omfattar cirka 4700 individuella ämnen. PFAS har använts sedan 1950-talet i ett antal applikationer som brandsläckningsskum, impregneringsmedel samt textilier, på grund av sina unika egenskaper att vara både vattenlöslig (hydrofila) och vattenavstötande (hydrofoba). Dessa egenskaper gör att göra att PFAS kan transporteras långa vägar. Dessutom är ämnets kol-fluorbindning en av det starkaste kemiska bindningar som gör dem mycket stabila och därför svårnedbrytbara i miljön. Många PFAS misstänkts vara skadliga och kan ansamlas i både djur och människor. Ett antal PFAS har visat sig ge negativa effekter på reproduktion, immunsystem, sköldkörtelhormoner och levern vid djurförsök. Vissa tas lättare upp av kroppen men det är oklart vilken påverkan exakt alla 4700 PFAS-ämnen har. Dessa potentiellt skadliga föroreningar upptäcks på flera ställen i Sverige och har redan resulterat i allvarliga problem för dricksvattenförsörjningen. Dagens reningsmetoder avlägsnar inte PFAS och i kombination med toxiska egenskaper och hög bioackumuleringspotential kan det bli farligt för både människor och miljö. Därför regleras summan av 11 PFAS-ämnen (summa-11) med en åtgärdsgräns på 90 ng/L för vattenverk i Sverige. Vissa vattenverk har tvingats sättas ur bruk på grund av för höga PFAS-koncentrationer i producerat dricksvatten. Kunskapen om källor till PFAS är fortfarande låg men utredning av flera potentiella källor pågår.  I detta arbete har ett antal PFAS-ämnen analyserats uppströms Glan, den sjö i Norrköping kommun som försörjer över 90 % av invånarna med dricksvatten. Syftet är att kartlägga och karaktärisera PFAS i Norrköpings råvattentäkt Glan med tillflöden för att få en ökad förståelse för potentiell påverkan på dricksvattenproduktion. Kartläggningen skedde genom provtagningar uppströms Borgs råvattenintag. Det samlades också in data från andra aktörer längre uppströms i vattensystemet längs Motala Ström, Stångån samt även i Glan. Provtagning skedde också vid Bråvalla som är ett sedan tidigare välkänt förorenat område i direkt anslutning till Glan. All data analyserades sedan med ett Kruskal-Wallis test. Studien visar 1) av 21 analyserade PFAS-ämnen detekterades PFHxS, PFOS, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFOA och PFBA i flest provpunkter 2) Både PFOS och PFOA hade högst koncentration i Motala ström av de tillflöden till Glan som undersökts 3) PFBA, visade högst koncentration i andra tillflöden än Motala Ström, Hällestaån, Ysundaviken, till Glan med okänd källa 4) Av alla inflöden till Glan uppmättes högst halter av summa-11 i Motala ström som också utgör det största tillflödet till Glan 5) Våtmarken vid Bråvalla är en potentiell PFAS-källa till Glan då koncentrationen i dessa provpunkter är mycket höga i jämförelse med övriga provpunkter. Däremot indikerar inte resultaten på att Bråvalla är en källa i dagsläget men kan bidra till framtida komplikationer för Borgs råvattentäkt pga. klimatförändringar. / Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are synthetically manufactured chemicals comprising about 4700 individual substances. PFAS has been used since the 1950s in a number of applications such as firefighting foam, impregnating agents and textiles, due to its unique properties of being both water-soluble (hydrophilic) and water-repellent (hydrophobic). These properties allow PFAS to be transported long distances. In addition, the substance's carbon-fluorine bond is one of the strongest chemical bonds that makes them very stable and therefore difficult to degrade in the environment. Many PFASs are suspected to be harmful and can accumulate in both animals and humans. A number of PFASs have been shown to have adverse effects on reproduction, immune systems, thyroid hormones and the liver in animal experiments. Some are more easily absorbed by the body, but it is unclear what effect exactly all 4700 PFAS substances have. These potentially harmful pollutants are discovered in several places in Sweden and have already resulted in serious problems for the drinking water supply. Today's purification methods do not remove PFAS and in combination with toxic properties and high bioaccumulation potential, it can be dangerous for both humans and the environment. Therefore, the sum of 11 PFAS substances (summa-11) is regulated with a limit value of 90 ng/L for waterworks in Sweden. Some waterworks have been forced out of service due to too high PFAS concentrations in produced drinking water. Knowledge of sources for PFAS is still low, but investigation of several potential sources is ongoing. In this study, a number of PFAS substances have been analyzed upstream of Glan, the lake in Norrköping municipality that supplies more than 90% of the inhabitants with drinking water. The aim is to map and characterize PFAS in Norrköping's water catchment Glan with inflows to gain an increased understanding of the potential impact on drinking water production. The mapping took place through sampling upstream of Borg's raw water intake. Data were also collected from other actors further upstream in the water system along Motala Ström, Stångån and also in Glan. Sampling also took place at Bråvalla, which is a previously well-known polluted area in direct connection to Glan. All data were then analyzed with a Kruskal-Wallis test. The study shows 1) of 22 analyzed PFAS substances, PFHxS, PFOS, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFOA and PFBA were detected in most test points 2) Both PFOS and PFOA had the highest concentration in Motala stream of all the inflows examined to Glan 3) PFBA showed the highest concentration in inflows other than Motala stream, Hällestaån, Ysundaviken, to Glan with unknown source 4) Of all inflows to Glan, the highest levels of summa-11 were measured in Motala stream which also constitutes the largest inflow to Glan 5) The wetland at Bråvalla is a potential PFAS source of Glan as the concentration in these test points is very high compared to other test points. However, the results do not indicate that Bråvalla is a source at present, but may contribute to future complications for Borg's raw water source due to climate change.

Poly- och perfluorerade alkylsubstanser (PFAS) är samlingsnamnet för en stor grupp kemikalier som det senaste årtiondet tilldelats världsomfattande uppmärksamhet med anledning av frekventa förekomster i vattenmiljö, djurliv och människor. Samtliga PFAS som uppträder i miljön är antropogena och har blivit industriellt framtagna och tillämpade i över 60 år. På grund av deras fysiska och kemiska stabilitet och ytaktiva egenskaper är PFAS eftertraktade inom en rad olika industriella och kommersiella produkter, från filmbildande brandskum till vatten-, smuts- och fettavvisande ytbeläggningar. De omfattande möjligheterna för användning har resulterat i utsläpp av PFAS i miljön, antingen av direkta källor (~80 %) som tillverkning och tillämpning av PFAS-innehållande produkter, eller indirekta källor (~20 %) som nedbrytning och transport av prekursorer. Åtgärder har därför tagits på nationell, regional och global nivå för att begränsa användningen och spridningen av selekterade PFAS-ämnen. En av de mest uppmärksammade föroreningsproblemen med PFAS i Sverige är utsläppen av filmbildande brandsläckningsskum (AFFF) från brandövningsplatser. Som en konsekvens av flera decenniers användning och okontrollerat utsläpp till miljön har koncentrationerna av PFAS uppmätts att vara som högst i anslutning till övningsplatserna. Ämnenas mobilitet och höga vattenlöslighet gör att risken för transport till kringliggande områden är stor, vilket ökar risken att förorena närliggande grundvattentäkter. Flera exempel på PFAS-haltigt dricksvatten i svenska hushåll har bland annat upptäckts i kommuner såsom Uppsala, Ronneby, Halmstad, Botkyrka. Två före detta brandövningsplatser i Bodens kommun har brukat AFFF i övningssyfte i samband med brandövningar då platserna var aktiva. NIRAS Sweden AB har på uppdrag av Försvarsmaktens miljöprövningsenhet utrett området med avseende på PFAS och konstaterade förhöjda nivåer av ämnena i grundvattenmiljö. Eftersom flera ytvattenförekomster gränsar till brandövningsområdet finns det en oro för ämnenas spridningsbenägenhet och potential att påverka närmsta dricksvattentäkt. Syftet med examensarbetet har av den anledningen varit att kartlägga spridningen av PFAS i grundvatten från de två före detta brandövningsstationerna i Boden. Tillvägagångssättet har gått ut på att upprätta en grundvattenmodell i modelleringsprogrammet Visual MODFLOW Classic. Den hydrogeologiska modellen har tillämpats för att utföra föroreningstransport med hjälp av insticksmodulerna MODPATH och MT3DMS. Transport av det mest framträdande PFAS-ämnet i området, PFOS, modellerades från båda brandövningsplatserna och föroreningsplymens utveckling har visualiserats i flera tidssteg. Resultatet från grundvattenmodelleringen visade att grundvattnet från brandövningsområdena i det övre grundvattenmagasinet rör sig i nordvästlig till nordöstlig riktning, men även mot Luleälven. I det undre grundvattenmagasinet rör sig vattnet i nordvästlig, men har också tendens att röra sig mot Luleälven. Föroreningstransporten visade att PFOS har benägenhet att röra sig mot Luleälven i en sydvästlig riktning. Transporttiden av PFOS från brandövningsplatserna till Luleälven beräknades med MODPATH till sex respektive 7 år för den kalibrerade modellen och område 13/24. Visualisering av PFOS-plymen med MT3DMS visade att det tar cirka 100 år för ämnena att nå Luleälven. / Poly- and perfluoroalkyl substances (PFASs) is the collective name for a large group of organic chemicals which in the past decade have gained global attention due to their frequent occurence within the aquatic environment, wildlife and humans. All PFAS that occur in the environment are man-made and have been industrially created and used for over 60 years. Due to their physical and chemical stability and surface active attributes, PFAS are coveted within an array of industrial and commercial products, such as film-forming fire foam to water, dirt and grease-repellent coatings. The many possibilities to use PFAS have led to environmental emissions, either through direct sources (~80%) like manufacturing and application of PFAS-containing products, or indirect sources (~20%), through decomposition and transport of precursors. Within the PFAS-family, perfluoroctanesulfonat (PFOS) and perfluoroctaneacid (PFOA) are the most well-known and studied chemicals which have gained particular attention due to their persistence and high frequency in the environment, in turn leading them to be easily detected in humans and animals globally. PFOS and PFOA have further shown bioaccumulative and toxic traits and have thus increased the regulatory interest in the chemicals in questions of environmental and human health. Measures have therefore been taken on national, regional and global levels to restrict the use and dispersion of selected PFAS-substances affiliated with negative effects. One of the contamination issues to have gained most attention in Sweden is the emission of film-forming fire foam from fire drill locations. The PFAS-containing foam has been used throughout the country for practicing extinguishing fires related to class B: liquid fires, and has been predominantly used by military, airports and industries. As a consequence from the multi decennial use and uncontrolled emissions, the PFAS concentration, mainly PFOS and PFOA, has been measured to be highest in connection with the exercise sites. The substances mobility and high water solubility has increased the risk for their transportation to nearby areas and they may through rainfall infiltrate the ground to potentially reach the groundwater where they risk contaminating nearby groundwater sources. In Sweden, contaminated PFAS-areas are a particularly debatable issue, as about 50% of Swedish drinking water comes from groundwater-related water sources and for that reason, they have increased the general concern for human exposure. Several examples of PFAS-rich drinking water in Swedish households have been found in municipalities as Botkyrka, Halmstad, Ronneby and Uppsala and have in some cases been so high that related water resources have been withdrawn. Even if the intake of drinking water containing large quantities of PFAS substances is not considered to give rise to acute health effects, awareness of the long-term effects of exposure to PFAS is still very limited. A number of experimental and epidemiological studies focusing on PFOS and PFOA, on the other hand, have documented that both high and low doses of the substances can cause a number of adverse health effects. More recently, regulations on legislation for PFAS have reduced the scope of application, preferably for PFOS, but in accordance with this, products such as PFOS-containing fire foams have been substituted with other PFAS which have continued to be used at fire drill locations in Sweden. Continuous emissions of PFAS at these sites are thus still an up-to-date and forthcoming issue, as the substances - together with already existing pollutants - will remain for a long time to come. There are therefore reasons to limit the use further, but due to the lack of data for most PFAS pollutants, there is currently no benchmark value issued by the EU for PFAS other than PFOS. However, the National Food Agency has issued limit values based on the presence of 11 PFAS substances (PFBS, PFHxS, 6:2 FTSA, PFBA, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFNA, PFDA, PFOA och PFOS) with an action threshold of 90 ng·L-1and a health-based limit value for 900 ng·L-1. The values ​​should give an indication that levels of PFAS which are larger in scope than the recommendation are too high and that measures should be taken to minimize the risk of spreading and unhealthy exposure to humans. For this reason, fire drill locations using fire-containing foam containing PFAS in Sweden are a high priority for mapping PFAS distribution in the country and identifying potential areas that are at risk of being affected by the spread of the pollutants in soil and water. As a result, two closed fire drill locations in Boden municipality - as part of a nationwide survey - have been investigated with regard to the fire extinguishing foam that has historically been used and caused pollution in the area. The PFAS-based fire foam is assumed to have had historical application to two exercise sites that operated between 1940 – 1985 and 1987 – 2005, respectively. In 2016, an environmental technical soil survey was carried out with regard to the presumed PFAS occurrence for the area. The investigation was based on sampling of soil and groundwater at four and eight different points respectively, centered around the two fire drill locations, and the results showed that the current contamination in the area was clearly noticeable and that the levels were higher than the Swedish Food Agency's recommended action threshold. Findings of PFOS that exceeded SGI's preliminary target value in groundwater (45 ng·L-1) and in soil (10 µg/kgTS) were also measured in connection with the two fire drill sites, which increased the interest in broadening the mapping of the current pollution situation with the aim of creating a better understanding of the extent of the pollution and potential spreading potential. Because the knowledge of the groundwater flow direction is limited, a hydrogeological model over the fire drill location can lead to a better understanding of the groundwater flow direction and thus the possible spreading direction of the present PFAS substances. The model can also be used as a tool for calculating the time required for the potential of the pollutants to affect the nearest protection object and thereby estimate and prevent the risks for human exposure in the area at the conceivable start of construction work in the now discontinued area. The results from the groundwater modelling showed that the groundwater from the fire drill areas in the upper groundwater reservoir moves in a northwesterly to northeasterly direction, but also towards the Lule River. In the lower groundwater reservoir, the water moves to the northwest and towards the Lule River. The contamination transport showed that PFOS tends to move toward the Lule River in a southwesterly direction. The transport time of PFOS from the fire training sites to the Lule River was estimated with MODPATH to 6 and 7 years respectively for the calibrated model and area 13/24. Visualization of the PFOS plume with MT3DMS showed that it takes about 100 years for the substances to reach the Lule River.