Charakterystyka mikroplastików w oczyszczalniach ścieków

Jak powszechnie wiadomo, MPs przedostają się ze ściekami oczyszczonymi oraz ustabilizowanymi osadami do środowiska. Szacuje się, że od 20 do ponad 180 cząstek MPs przypada na gram wysuszonych osadów ściekowych, w zależności od sposobu ich gospodarowania i zastosowanych metod oczyszczania ścieków [16, 24]. Ze względu na stosunkowo wysoką zawartość fosforu i azotu w wielu krajach osady te są stosowane na gruntach rolnych lub wykorzystywane w architekturze krajobrazu, co stanowi zagrożenie ze względu na możliwą obecność MPs w tych osadach [26].

Zagadnienia do rozwiązania

Obecnie monitorowanie mikroplastików w ściekach i osadach ściekowych nie jest powszechnie stosowane. Jednak nowelizacja dyrektywy ściekowej 91/271 doprowadzi do zmiany tego podejścia. Badanie mikroplastików w oczyszczalniach ścieków stanowi jeden z kluczowych postulatów tej nowelizacji. Efektywne usuwanie tych zanieczyszczeń często wymaga modernizacji oczyszczalni ścieków oraz wprowadzenia dodatkowego etapu oczyszczania, np. zaawansowanych procesów filtracyjnych, takich jak bioreaktor membranowy czy nanofiltracja. Takie rozwiązania wiążą się jednak z wysokimi kosztami modernizacji oczyszczalni i eksploatacji [30].

Kolejne kwestie, które wymagają rozwiązania, powinny obejmować także zmniejszenie emisji mikroplastików. Można to osiągnąć m.in. poprzez ograniczenie użycia pierwotnych mikroplastików w kosmetykach i innych produktach, zwiększenie świadomości społecznej na temat powszechnego stosowania tworzyw sztucznych oraz optymalizację technologii stosowanych w urządzeniach służących do prania, które zmniejsza stopień uwalniania się tych zanieczyszczeń z ubrań. Ważnym sposobem jest zarówno recykling tworzyw sztucznych, jak i wprowadzanie polimerów biodegradowalnych [28, 30].

Podsumowanie

Mikroplastiki w ciągu ostatnich lat stały się jednym z wiodących tematów dotyczących problemu zanieczyszczenia środowiska. W odniesieniu do oczyszczalni ścieków to ważny aspekt ochrony środowiska wodnego. Współczesne technologie oczyszczania ścieków mogą znacznie ograniczyć emisję tych zanieczyszczeń do środowiska, ale konieczne jest rozwijanie bardziej efektywnych metod oczyszczania trzeciego stopnia. Wprowadzanie odpowiednich rozwiązań, takich jak bardziej zaawansowane procesy utleniania czy bioreaktory membranowe, a przy tym odpowiednie zarządzanie i jednocześnie kontrola w systemach oczyszczania (monitorowanie obecności MPs w ściekach i osadach ściekowych), są kluczowe dla zmniejszenia ich negatywnego wpływu na środowisko. W dłuższej perspektywie konieczne może być także opracowanie nowych sposobów minimalizujących emisję tych zanieczyszczeń u źródła, na przykład poprzez zmiany w produkcji i użytkowaniu tworzyw sztucznych.

Piśmiennictwo

1. Thompson R.C., Olsen Y., Mitchell R.P., Davis A., Rowland S.J., John A.W.G., McGonigle D., Russell A.E.: Lost at sea: where is all the plastic? „Science”, 2004, 304 (5672), 838.
2. Bodzek M., Pohl A.: Possibilities of removing microplastics from the aquatic environment using membrane processes. „Desalination and Water Treatment”, 2023, 288, 104-120.
3. Barboza L.G.A., Cózar A., Gimenez B.C., Barros T.L., Kershaw P.J., Guilhermino L.: Macroplastics pollution in the marine environment. In: World seas: an environmental evaluation. Elsevier, Amsterdam, 2019, 305-328.
4. Li J., Liu H., Chen J.P.: Microplastics in freshwater systems: A review on occurrence, environmental effects, and methods for microplastics detection. „Water Research”, 2018, 137, 362e374.
5. Magnin A., Hoornaert L., Pollet E., Laurichesse S., Phalip V. Avérous L.: Isolation and characterization of different promising fungi for biological waste management of polyurethanes. „Microbial Biotechnology”, 2019, 12 (3), 544-555.
6. Napper I.E.; Thompson R.C.: Release of synthetic microplastic plastic fibres from domestic washing machines: effects of fabric type and washing conditions. „Marine Pollution Bulletin”, 2016, 112, 39-45.
7. Bodzek M., Pohl A.: Removal of microplastics in unit processes used in water and wastewater treatment: a review. „Archives of Environmental Protection”, 2022, 48, 4, 102-128.
8. Ngo P.L., Pramanik B.K., Shah K., Roychand R.: Pathway, classification and removal efficiency of microplastics in wastewater treatment plants. „Environmental Pollution”, 2019, 255, 113326.
9. Karbalaei S., Hanachi P., Walker T., Cole M.: Occurrence, sources, human health impacts and mitigation of microplastic pollution. „Environmental Science and Pollution Research”, 2018, 25, 36046-36063.
10. Duis K., Coors A.: Microplastics in the aquatic and terrestrial environment: sources (with a specific focus on personal care products), fate and effects. „Environmental Sciences Europe”, 2016, 28, 2.
11. Sun Q., Ren S.Y., Ni H.G.: Incidence of microplastics in personal care products: An appreciable part of plastic pollution. „Science of the Total Environment”, 2020, 742, 140218.
12. Enfrin M., Dumée L.F., Lee J.: Nano/microplastics in water and wastewater treatment processes – origin, impact and potential solutions. „Water Research”, 2019, 161, 621-638.
13. Wang F., Wong C.S., Chen D., Lu X., Wang F., Zeng E.Y.: Interaction of toxic chemicals with microplastics: a critical review. „Water Research”, 2018, 9, 208-219.
14. Azizi N, Khoshnamvand N, Nasseri S.: The quantity and quality assessment of microplastics in the freshwater fishes: a systematic review and meta-analysis. „Regional Studies in Marine Science”, 2021, 47:101955.
15. Ziajahromi S., Neale P.A., Rintoul L., Leusch F.D.: Wastewater treatment plants as a pathway for microplastics: Development of a new approach to sample wastewater-based microplastics. „Water Research”, 2017, 112, 93-99.
16. Talvitie J., Mikola A., Setälä O., Heinonen M., Koistinen A.: How well is microlitter purified from wastewater? – A detailed study on the stepwise removal of microlitter in a tertiary level wastewater treatment plant. „Water Research”, 2017, 109, 164-172.
17. Sun J., Dai X.H., Wang Q.L., van Loosdrecht M.C.M., Ni B.J.: Microplastics in wastewater treatment plants: Detection, occurrence and removal. „Water Research”, 2019, 152, 21-37.
18. Carr S.A., Liu J., Tesoro A.G.: Transport and fate of microplastic particles in wastewater treatment plants. „Water Research”, 2016, 91, 174-182.
19. Rasmussen L.A., Lykkemark J., Andersen T.R., Vollertsen J.: Permeable pavements: A possible sink for tyre wear particles and other microplastics? „Science of the Total Environment”, 2023, 869, 161770.
20. Bodzek M., Pohl A.: Mikro- i nanoplastiki w środowisku wodnym i metody ich usuwania. Konferencja „Woda i Pożary – Planowanie, Gaszenie, Zarządzanie”, Żyrardów, 22-24 kwietnia 2024 r.
21. Talvitie J., Mikola A., Koistinen A., Setälä O.: Solutions to microplastic pollution: Removal of microplastics from wastewater effluent with advanced wastewater treatment technologies. „Water Research”, 2017, 23, 401-407.
22. Schwarz A.E., Ligthart T.N., Boukris E., van Harmelen T.: Sources, transport, and accumulation of different types of plastic litter in aquatic environments: A review study. „Marine Pollution Bulletin”, 2019, 14, 3, 92-100.
23. Lehtiniemi M., Hartikainen S., Näkki P., Engström-Öst J., Koistinen A., Setälä O.: Size matters more than shape: Ingestion of primary and secondary microplastics by small predators. „Food Webs”, 2018, 17, e00097.
24. Lares M., Ncibi M.C., Sillanpaa M., Sillanpaa M.: Occurrence, identification and removal of microplastic particles and fibres in conventional activated sludge process and advanced MBR technology. „Water Research”, 2018, 133, 236–246.
25. Qiao R.X., Deng Y.F., Zhang S.H., Wolosker M.B., Zhu Q.D., Ren H.Q., Zhang Y.: Accumulation of different shapes of microplastics initiates intestinal injury and gut microbiota dysbiosis in the gut of zebrafish. „Chemosphere”, 2019, 236, 124334.
26. Pohl A., Bodzek M.: Usuwanie mikro- i nanoplastików ze środowiska wodnego. [W]: Pilarska A., Pilarski K.: Nowoczesne rozwiązania w ochronie środowiska. Zagadnienia wybrane. Wydawnictwo Naukowe TYGIEL, Lublin 2023.
27. Liu W., Zhang J., Liu H., Guo X., Zhang X., Yao X., Cao Z., Zhang T.: A review of the removal of microplastics in global wastewater treatment plants: Characteristics and mechanisms. „Environment International”, 2021, 146, 106277.
28. Bodzek M., Pohl A., Rosik-Dulewska C.: Microplastics in Wastewater Treatment Plants: Characteristics, Occurrence and Removal Technologies. „Water”, 2024, 16, 3574.
29. Ahmed M.B., Rahman M.S., Alom J., Hasan M.D.S., Johir M.A.H., Mondal M.I.H., Lee D.Y., Park J., Zhou J.L., Yoon M.H.: Microplastic particles in the aquatic environment: A systematic review. „Science of the Total Environment”, 2021, 775, 145793.
30. Rzepecki T.: Nowa dyrektywa ściekowa nowym wyzwaniem dla laboratoriów ściekowych. Konferencja „Badania jakości wód i ścieków”, Podlesice, 25 października 2024 r.

mgr inż. Alina Pohl
prof. dr hab. inż. Michał Bodzek
dr hab. inż. Malwina Tytła
Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk

Czytaj także: Plastyfikatory alternatywne jako zamienniki popularnych ftalanów