Charakterystyka mikroplastików w oczyszczalniach ścieków

Współczesne technologie oczyszczania ścieków mogą znacznie ograniczyć emisję mikroplastików do środowiska, ale konieczne jest rozwijanie bardziej efektywnych metod oczyszczania trzeciego stopnia.

TITLE: Characteristics of microplastics in wastewater treatment plants

STRESZCZENIE: Oczyszczalnie ścieków są uznawane za jedno z głównych punktowych źródeł odpowiedzialnych za wprowadzanie mikroplastików (MPs, ang. microplastics) do środowiska. W związku z tym charakterystyka tych zanieczyszczeń w systemach oczyszczania ścieków i utylizacji osadów ściekowych stanowi istotne zagadnienie środowiskowe. Kluczowe kwestie związane z MPs w oczyszczalniach ścieków obejmują: ich źródła, cechy fizykochemiczne (takie jak kształt, skład polimerowy i rozmiar), losy na kolejnych etapach oczyszczania, wpływ na procesy oczyszczania, interakcje z osadami ściekowymi oraz emisję do środowiska.

Współczesne technologie oczyszczania ścieków mogą znacznie ograniczyć emisję MPs do środowiska. Jednakże znaczne ilości zrzutów ścieków, przedostawanie się tych zanieczyszczeń do osadów ściekowych oraz nowelizacja aktów prawnych wymuszają modernizacje istniejących już oczyszczalni ścieków. Niezbędne jest zatem podjęcie działań w zakresie ograniczenia tych zanieczyszczeń u źródła oraz opracowanie efektywnych metod oczyszczania ścieków, szczególnie w odniesieniu do konieczności wprowadzenia trzeciego stopnia oczyszczania.

SŁOWA KLUCZOWE: mikroplastiki, oczyszczalnie ścieków

SUMMARY: Wastewater treatment plants (WWTPs) are considered one of the main point sources responsible for introducing microplastics (MPs) into the environment. Therefore, the characterisation of these contaminants in wastewater treatment and sewage sludge disposal systems is an important environmental issue. Key concerns related to MPs in WWTPs include their sources, physicochemical characteristics (such as shape, polymer composition, and size), fate in subsequent treatment stages, impact on treatment processes, interactions with sewage sludge, and emission to the environment.

Modern wastewater treatment technologies can significantly reduce MPs emissions to the environment. However, significant wastewater discharges, the penetration of these pollutants into wastewater sludge and the amendment to legal acts force the modernisation of existing WWTPs. It is therefore necessary to take action to reduce these pollutants at the source and develop effective methods of wastewater treatment, particularly with regard to the need to introduce the tertiary treatment.

KEYWORDS: microplastics, wastewater treatment plants

Termin „mikroplastiki” (MPs, ang. microplastics) został użyty w literaturze naukowej po raz pierwszy w 2004 roku przez Thompsona i in. [1] do opisu bardzo małych cząstek i włókien tworzyw sztucznych. Obecnie terminem MPs określa się fragmenty tworzyw sztucznych nieprzekraczające 5 mm. Definicja ta stosowana jest przez Komisję Europejską i Amerykańską Agencję Ochrony Środowiska (US EPA, ang. United States Environmental Protection Agency) oraz kraje Azji i Pacyfiku [2].

Do środowiska cząsteczki mikoplastików przedostają się głównie ze źródeł lądowych (~80%) i w mniejszym stopniu ze źródeł morskich (~20%) [3]. Wśród tych pierwszych wymienia się m.in.: przemysł tworzyw sztucznych, niewłaściwą utylizację tych tworzyw, odcieki ze składowisk odpadów [4], użytkowanie kosmetyków i produktów zawierających cząstki MPs [5], pranie odzieży w gospodarstwach domowych [6], ścieranie się opon czy ścieki odprowadzane z oczyszczalni ścieków [7] (rys. 1).

Te ostatnie uważane są za jedno z dominujących źródeł punktowych odpowiedzialnych za wprowadzanie tych zanieczyszczeń do środowiska wodnego [7, 8].

Obecność i charakterystyka mikroplastików w systemach oczyszczania ścieków stanowi poważny problem środowiskowy. Kluczowe aspekty związane z mikroplastikami w oczyszczalniach ścieków obejmują: określenie ich źródeł, charakterystykę (kształt, skład polimerowy, rozmiar), losy (w tym zatrzymanie na oczyszczalniach), emisję do środowiska, wpływ na procesy oczyszczania oraz oddziaływanie na osady ściekowe.

Źródła MPs w ściekach

Do najczęstszych źródeł MPs w ściekach surowych zalicza się:

1. ścieki z gospodarstw domowych – ścieranie włókien syntetycznych podczas prania odzieży, stosowanie kosmetyków (np. peelingów, past do zębów), produktów higieny osobistej oraz produktów czyszczących, które zawierają MPs,
2. ścieki z zakładów przemysłowych – m.in. z produkcji tworzyw sztucznych, farb, lakierów,
3. spływy powierzchniowe – wody opadowe spłukujące zanieczyszczenia z terenów zabudowanych, w tym fragmenty opon i nawierzchni drogowej, przedostające się do kanalizacji ściekowej,
4. inne – m.in. degradacja większych odpadów z tworzyw sztucznych w środowisku miejskim [6, 10-12].

Charakterystyka MPs w ściekach – kształt

Kształt jest jedną z kluczowych cech mikroplastików, która wpływa na ich usuwanie w oczyszczalniach ścieków. Determinuje on także interakcje z innymi zanieczyszczeniami oraz mikroorganizmami w ściekach [13]. Mikroplastiki mogą występować w formie: kulek, piany, folii, fragmentów, włókien oraz innych kształtów powstałych w wyniku degradacji większych fragmentów tworzyw sztucznych [14].

Rodzaj MPs w ściekach, w tym ich kształt, zależy przede wszystkim od źródła, z którego one pochodzą. W ściekach dominują głównie włókna, które charakteryzują się znaczną długością w stosunku do szerokości. Udział mikroplastików o kształcie włóknistym szacuje się na ponad 50% całkowitego udziału mikroplastików w ściekach [15]. Za główne źródło cząstek o takim kształcie uznaje się gospodarstwa domowe, a zwłaszcza ścieki pochodzące z prania odzieży syntetycznej. Należy jednak uwzględnić pewien margines błędu, ponieważ włókna syntetyczne często bywają mylone z włóknami naturalnymi (np. bawełną czy lnem) [16].

Zobacz także wideo: Mikroplastik w wodzie pitnej – aktualny stan wiedzy