Charakterystyka mikroplastików w oczyszczalniach ścieków

Innym powszechnie występującym kształtem mikroplastików w ściekach są fragmenty, których udział wynosi około 30% [17]. Następnie wymienia się MPs o kształtach kulistych i ziarnistych, pochodzące głównie z kosmetyków oraz produktów pielęgnacji osobistej [18]. MPs o takim kształcie powstają również w wyniku ścierania opon i zużywania nawierzchni drogowych [19]. Najmniejszy udział przypada na MPs w postaci folii i piany, których zawartość oscyluje w okolicach 10% lub mniej. Źródłem tych form mikroplastików w ściekach są głównie plastikowe torby i opakowania ulegające rozpadowi [18].

Charakterystyka MPs w ściekach ‒ skład polimerowy

Skład chemiczny MPs to kolejna ważna cecha charakteryzująca omawianą grupę zanieczyszczeń, mająca wpływ na ich usuwanie w oczyszczalniach ścieków. Najczęściej wykrywanymi polimerami w postaci MPs w ściekach są: polietylen (PE), polipropylen (PP), poliamid (PA), poliester (PES), polistyren (PS) oraz politereftalan etylenu (PET) [20]. Zawartość polimerów innych niż wymienione stanowi zazwyczaj tylko niewielką część wszystkich MPs w ściekach, zwykle mniej niż 5%. To właśnie najpowszechniejsze polimery, wymienione powyżej, powinny być priorytetem w badaniach środowiskowych.

Skład polimerowy MPs oraz właściwości polimerów, w tym gęstość (tab. 1), mają wpływ na ich rozmieszczenie (unoszenie się i opadanie cząstek) i usuwanie z systemów oczyszczania ścieków. Na przykład obecność w ściekach MPs o niskiej gęstości, szczególnie mikrowłókien, może prowadzić do trudności w ich usuwaniu [21].

Charakterystyka MPs w ściekach ‒ wielkość

W ściekach obserwuje się MPs o różnej wielkości, co ma znaczący wpływ na ich losy oraz efektywność ich usuwania w procesach oczyszczania ścieków [23]. Podział MPs ze względu na wielkość jest różnorodny. Ogólnie MPs w ściekach można podzielić na cząstki drobne oraz cząstki większe [16]. Drobne cząsteczki mikroplastików trudniej jest usunąć w procesach oczyszczania, gdyż mogą one łatwiej przejść przez systemy filtracyjne i w konsekwencji trafiać do odbiorników wodnych. Natomiast większe cząstki MPs mogą być częściowo zatrzymywane w procesach oczyszczania, niemniej jednak mogą one powodować zapychanie filtrów i zakłócenia procesów stosowanych w oczyszczalni ścieków [24].

Na przykład Lares i in. [24] porównali udział mikroplastików o odmiennym rozmiarze na różnych etapach oczyszczania ścieków oraz w wodach pobliskiego odbiornika. Stwierdzili oni, że chociaż zastosowanie bioreaktora membranowego (MBR, ang. membrane bioreactor) jest bardziej wydajne w usuwaniu MPs w porównaniu do typowego reaktora z osadem czynnym (CAS, ang. conventional activated sludge), to jednak zawartość drobnych MPs (poniżej 0,25 mm) jest wyższa w tym pierwszym (w MBR). W wodach pobliskiego odbiornika autorzy również stwierdzili znaczny udział drobnych cząstek MPs (poniżej 0,25 mm), który wynosił około jednej czwartej odseparowanych cząstek mikroplastików.

Mniejsze cząstki MPs mogą być pobierane i spożywane przez plankton i ryby, co może powodować szereg toksycznych efektów u tych organizmów [25]. Zwraca to uwagę na konieczność uwzględnienia właśnie mniejszych frakcji mikroplastików przy ocenie ich toksyczności oraz badaniu ich przemian zarówno w wymiarze ekologicznym, jak i zdrowotnym.

Wielkość cząstek MPs jest również znacząca w kontekście ich zatrzymania w osadach ściekowych. Cząstki MPs o większych wymiarach w dużym stopniu ulegają kumulacji w osadach ściekowych, co w przypadku rolniczego zagospodarowania osadów może prowadzić do dalszego rozdrobnienia tych tworzyw, a w rezultacie powodować wtórne zanieczyszczenie gleby. Z kolei drobne cząstki MPs mogą nie ulegać kumulowaniu w osadach, lecz pozostawać w ściekach i, jak już wcześniej wspomniano, przedostawać się do odbiorników wodnych [26].

Losy MPs w ściekach

Stężenie MPs w ściekach jest ściśle związane z zastosowaną technologią oczyszczania. Po wstępnym oczyszczaniu ścieków na kratach czy sitach część mikroplastików może być zatrzymana (szczególnie te o większych rozmiarach). Następnie procesy biologiczne i chemiczne (np. koagulacja) wspomagają agregację mniejszych cząstek, co ułatwia ich usuwanie. Efektywność drugiego stopnia oczyszczania jest wysoce zróżnicowana, głównie z uwagi na różnorodność mikroorganizmów biorących udział w procesie. Skuteczność usuwania MPs po drugim stopniu oczyszczania może się wahać od 20% do 90%. Zastosowanie trzeciego stopnia oczyszczania, takiego jak zaawansowane procesy utleniania czy procesy membranowe, znacznie poprawia efektywność usuwania tych zanieczyszczeń [27]. Skuteczność usuwania MPs w różnych metodach oczyszczania ścieków zestawiono w tab. 2.

Emisja MPs do środowiska

Mimo że stężenia mikroplastików w ściekach oczyszczonych, odprowadzanych z oczyszczalni ścieków, są stosunkowo niskie, to jednak ilość tych zrzutów jest duża, ponieważ wiele z nich oczyszcza miliony litrów ścieków każdego dnia [6]. Fakt, że oczyszczalnie ścieków stanowią punktowe źródło wprowadzania MPs do środowiska wodnego, podkreśla pilną potrzebę wdrażania skutecznych technologii oczyszczania ścieków, które zapobiegną niekontrolowanemu przedostawaniu się tych zanieczyszczeń do ekosystemów wodnych. Ponadto zarówno metoda pobierania próbek, jak i technika wykrywania MPs mogą wpływać na wyniki ich stężenia w ściekach. Zbyt mała objętość próbki ścieków zwiększa niepewność wyników i może być przyczyną błędów eksperymentalnych. Dlatego konieczne jest ujednolicenie metod pobierania próbek i analizy mikroplastików, co umożliwi dokładniejsze porównania stężeń MPs w różnych badaniach [29].

Czytaj także: Zastosowanie procesów membranowych do usuwania mikroplastików z wody i ścieków