mikroplastik

Mikroplastik w wodzie – stopień zanieczyszczenia i zagrożenia związane z obecnością tych mikrozanieczyszczeń

  1. Wprowadzenie

Tworzywa sztuczne na masową skalę zaczęto produkować po II wojnie światowej. Produkcja tworzyw sztucznych znacznie wzrosła – z 1,5 miliona ton w latach 50. XX wieku do ponad 320 milionów ton w 2015 roku. Zapotrzebowanie na tworzywa sztuczne w Europie w 2016 roku szacowano na ponad 50 milionów ton, przy czym stale obserwuje się tendencję wzrostową. W 2016 roku polski przemysł przetwórstwa tworzyw sztucznych zużył około 3,3 miliona ton tworzyw sztucznych [1]. Wzrastające zapotrzebowanie na tworzywa sztuczne, to również coraz wyraźniej obserwowany wzrost ich ilości w ogólnej masie odpadów generowanych przez człowieka. Część tych odpadów trafia do wód powierzchniowych, a następnie mórz i oceanów w postaci mikroplastiku. Badania występowania w środowisku wodnym tworzyw sztucznych podejmowane są od lat 70. XX w. Literatura naukowa dotycząca zanieczyszczenia mórz i oceanów mikroplastikiem jest bardzo bogata i dobrze dokumentuje skalę problemu. Dane wskazują, że obecność tego typu mikrozanieczyszczeń stanowi istotny problem w wodzie morskiej, oddziałując na organizmy wodne. Mniejsza jest liczba prac odnoszących się do występowania tego rodzaju zanieczyszczeń w wodach śródlądowych oraz prób określenia ich wpływu na środowisko i organizmy żywe. Niniejszy artykuł omawia zagadnienia związane z obecnością najdrobniejszej frakcji tworzyw sztucznych w wodach śródlądowych oraz zwraca uwagę na problemy wynikające z obecności mikroplastiku w wodach. Informacje te uzupełniono danymi na temat obecności mikroplastiku w wodzie do picia.

Streszczenie

Zanieczyszczenie środowiska mikroplastikiem, czyli cząstkami tworzyw sztucznych o różnych kształtach, o rozmiarach w zakresie od 1 µm do 5 mm, stanowi duży problem. Jest on dobrze opisany i rozpoznany w przypadku wód morskich i oceanów, w odniesieniu do których dostępne są dane o stężeniach i składzie tych mikrodrobin, a także ich wpływie na organizmy wodne. Wiadomym jest, że skażenie środowiska morskiego mikroplastikiem następuje m.in. poprzez spływy z wodami rzecznymi. Pomimo tego, badania dotyczące zanieczyszczenia słodkich wód powierzchniowych mikroplastikiem prowadzone są znacznie rzadziej niż ma to miejsce w przypadku środowiska morskiego. W Polsce problem ten jest praktycznie nierozpoznany. Dane zagraniczne wskazują, że liczba cząsteczek mikroplastiku w wodach rzecznych jest największa w odcinkach przyujściowych oraz na obszarach silnie zurbanizowanych i zależy m.in. od warunków atmosferycznych. Na zanieczyszczenie mikroplastikiem narażone są także wody stojące, tj. jeziora i zbiorniki zaporowe. Mikroplastik był oznaczany także w wodzie do picia, zarówno butelkowanej, jak i kranowej. Woda do picia jest zanieczyszczona przede wszystkim bardzo drobnymi frakcjami tworzyw sztucznych o rozmiarach 5-20 µm. Szacuje się, że mikroplastik może występować w ponad 90% wód butelkowanych oraz w powyżej 72% próbek wody wodociągowej.

Słowa kluczowe: mikroplastik, woda do picia, wody powierzchniowe

 

Microplastics in water – level of contamination and threats connected with the presence of these micropollutants

Abstract

Pollution of the environment by microplastics, which means small pieces of plastics with diameters in the range between 1 µm and 5 mm, is a real problem. This problem is well documented in the case of Oceans and seas. There are a lot data on concentrations of microplastics’ pieces in sea water, as well as on the impact of these contaminants on living organisms. There was also documented that seas and Oceans are polluted by microplastisc among others by discharges with river waters. Despite of this fact, the data on pollution of surface waters with microplastics are insufficient. In Poland this problem is practically not recognized. Data obtained by other authors indicate that the quantity of microplastics particles is the highest in rivers’ mouth and also in highly urbanized areas. It depends also on atmospheric conditions. Also standing waters such as lakes or other reservoirs are contaminated by microplastics particles. And furthermore microplastics were also found in drinking water, both bottled and tap. Drinking water contains mainly very fine particles of plastics with the diameters in the range 5 – 20 µm. Microplastic contaminant were found in over 90% of bottled water and in over 72% of tap water samples.

Key words: microplastics, drinking water, surface water

  1. Tworzywa sztuczne – rodzaje i zastosowanie

Tworzywa sztuczne to półsyntetyczne lub syntetyczne polimery organiczne. Ich produkcja jest stosunkowo tania, a ponadto są one lekkie, trwałe, wytrzymałe i odporne na korozję [2, 3]. Dlatego też są chętnie i powszechnie stosowane we wszystkich gałęziach przemysłu. Najczęściej stosowanymi polimerami są polipropylen (PP), polietylen o dużej gęstości (HDPE), polietylen o małej gęstości (LDPE), polistyren (PS), polichlorek winylu (PVC), oraz politereftalan etylenu (PET), które stanowią około 90% całkowitej światowej produkcji tworzyw sztucznych [4]. Te polimery są również najczęściej spotykanymi tworzywami sztucznymi w środowisku i często stanowią zagrożenie dla naturalnego ekosystemu wodnego, ponieważ organizmy mogą przyjmować tworzywa wraz z pokarmem [5, 6]. Właściwości i zastosowania tworzyw sztucznych przedstawiono w tab. 1.

Tabela 1. Właściwości i zastosowanie tworzyw sztucznych [7, 8]

Nazwa

Gęstość Cechy charakterystyczne

Zastosowanie

Polipropylen (PP)

0,89 – 0,91 g/cm3 Odporny na kwasy, zasady, tłuszcze, wodę i mleko, nietoksyczny dla ludzi opakowania na produkty spożywcze, naczynia, strzykawki, butelki, części samochodowe, zabawki, odzież

Polietylen (PE)

0,93 – 0,98 g/cm3 przeźroczysty, termoplastyczny, odporny na działanie wilgoci, soli, kwasów i zasad oraz niskiej temperatury

folie, pojemniki, liny do wspinaczki, żyłki wędkarskie, żagle, narty

Polistyren (PS)

1,04 – 1,11 g/cm3 termoplastyczny, bezbarwny, twardy i kruchy, charakteryzuje się niską odpornością chemiczną. Ze względu na niską temp. mięknięcia, można z niego wytwarzać małe przedmioty o skomplikowanych kształtach

materiał izolacyjny w budownictwie (styropian), opakowania płyt, elementy zabawek, sztuczna biżuteria

Polichlorek winylu (PVC)

1,2 – 1,45 g/cm3 termoplastyczny, niepalny, o bardzo wysokiej odporności mechanicznej i chemicznej

rury i kształtki, elektroizolacja, cewniki, korpusy zaworów, opakowania, wykładziny chemoodporne

Politereftalan etylenu (PET) 1,38 – 1,39 g/cm3 termoplastyczny,

wysoka odporność termiczna, wytrzymałość, sztywność oraz możliwość barwienia na dowolny kolor

butelki, tkaniny, m.in. polary, obudowy urządzeń elektronicznych, wytwarza ksenoestrogeny powodujące m.in. zaburzenia płodności u mężczyzn

  1. Definicja mikroplastiku

Mikroplastik (MP) jest zwykle definiowany jako cząstki z tworzyw sztucznych, które są mniejsze od 5 mm (tab. 2).

Tab. 2. Podział mikroplastiku ze względu na frakcje [4, 8]

Rodzaj

Rozmiar cząsteczki

Makroplastik

> 2,5 cm

Mezoplastik

1 mm – 2,5 mm

Mikroplastik

1µm – 5 mm

Nanoplastik

< 1 µm

Mikroplastik występuje w postaci mikrogranulek w produktach higieny osobistej, a także jako tzw. pellet, wykorzystywany np. jako materiał do form wtryskowych, czy też w ściernych środkach czyszczących. Ten mikroplastik nazywany jest „mikroplastikiem pierwotnym” [9]. Często jednak cząsteczki mikroplastiku są generowane jako efekt fragmentacji większych fragmentów tworzyw sztucznych. Są one określane jako „mikroplastik wtórny” [10]. Fragmentacja może być następstwem używania i zużywania materiałów (np. opon, tekstyliów, farb) oraz może być efektem erozji mechanicznej (np. na skutek tarcia, które powstaje w trakcie falowania wody i ciągłego narażenia na działanie piasku, żwiru itp.).

Tworzywa syntetyczne z biegiem czasu ulegają częściowemu zniekształceniu, nie ulegają jednak rozkładowi, nawet w ciągu kilkuset czy kilku tysięcy lat. Tworzywa sztuczne zmieniają swoją formę ze względu na ulatniające się z nich tzw. plastyfikatory. Po uwolnieniu plastyfikatorów stają się kruche i znacznie bardziej podatne na zniekształcenie i erozję mechaniczną. Tworzywa syntetyczne najszybciej rozpadają się w warunkach podwyższonej wilgotności, narażenia na promieniowanie słoneczne (głównie UV) oraz w wysokiej temperaturze. W zależności od rodzaju polimeru z jakiego wytworzone są plastiki, po rozkładzie będą one miały różną formę. Wessel i in. [11] przedstawili następujący podział cząsteczek mikroplastiku:

  • włókna/nici – pozostałość po foliach produkowanych z polietylenu;
  • twarde elementy (odłamki plastiku i granulki) – większe elementy posiadają nieregularną powierzchnię, natomiast mniejsze elementy często są gładkie i okrągłe, co jest związane z „polerowaniem” powierzchni cząsteczek i jej ścieraniem, np. przez piasek oraz zależne jest od czasu przebywania danej cząsteczki w środowisku;
  • folie;
  • pianki (m.in. styropian) – z powodu bardzo małego ciężaru właściwego dryfują najczęściej na powierzchni wody.
  1. Mikroplastik w morzach i oceanach

Po raz pierwszy z pojęciem „mikroplastik” świat naukowy zetknął się w roku 1972, w pracy opisującej problem tworzyw sztucznych unoszących się na powierzchni Morza Sargassowego [12]. Autorzy zaobserwowali, że wśród ogromnych ilości wielkogabarytowych odpadów z tworzyw sztucznych znajdują się także mniejsze fragmenty, często o rozmiarach znacznie poniżej 1 mm. Dalsze badania, prowadzone przez wiele zespołów naukowców dowiodły, że tego typu zanieczyszczenia obecne są we wszystkich morzach i oceanach. Szczególnie wysokie koncentracje niewielkich fragmentów tworzyw sztucznych obserwowane są w obrębie morskich plaż.

Obecność tworzyw sztucznych w środowisku wodnym spowodowana jest wieloma czynnikami. Pochodzą one ze składowisk odpadów, ze ścieków, bądź są wyrzucane ze statków, czy z platform wiertniczych, a także dopływają wraz z wodami rzecznymi. W ciągu kilkudziesięciu lat badacze poświęcili wiele czasu na obserwację zjawisk podwyższonej koncentracji dryfujących tworzyw sztucznych w wodach morskich, czego efektem są m.in. tzw. Wielkie Plamy Śmieci (ang. Great Garbage Patches) powstające i unoszące się na powierzchni oceanów, które mogą mieć powierzchnię wielu tysięcy km2. Wielka Pacyficzna Plama Śmieci (z ang. Great Pacific Garbage Patch), odkryta w 1998 roku w północnej części Oceanu Spokojnego, pomiędzy Hawajami a Kalifornią, złożona jest z cząsteczek tworzyw sztucznych, o masie szacowanej na 3,5 miliona ton. Jej powierzchnia odpowiada wielkości Półwyspu Iberyjskiego i z biegiem lat stale się powiększa. Dane odnośnie stężenia mikroplastiku w wodach morskich przedstawiono w tab. 3. Dane odnośnie stopnia skażenia mikroplastikiem organizmów wodnych i ich kontaktu z tego typu odpadami zestawiono w tab. 4. Stężenie mikrozanieczyszczeń w wodach morskich wyrażane jest w dwóch jednostkach, tj. jako liczba cząsteczek w przeliczeniu na m2 lub jako liczba cząsteczek w m3. Badania przeprowadzone przez Woodall i wsp. [13] wskazują, że mikroplastik kumuluje się nie tylko w olbrzymich plamach śmieci pływających po powierzchni, ale także pod powierzchnią zwierciadła wody. Wykrywany jest także w osadach morskich, przy czym nie tylko w pobliżu wybrzeży, ale także pobieranych na pełnym morzu [13].

Tab. 3. Stężenia mikroplastiku obserwowane w wodach mórz i oceanów

Miejsce poboru próbek

Stężenie mikroplastiku

Źródło danych

Ocean Południowy

ok. 100 cząsteczek/m2 [14]

Morze Śródziemne w pobliżu Korsyki

ok. 0,2 cząsteczki/m2 [15]
Pacyfik (wybrzeża południowej Kalifornii) ok. 8 cząsteczek/m3

[16]

Morze wschodniochińskie < 0,2 cząsteczki/m3

[17]

Dane zebrane w tab. 4 wskazują, że znacząca część organizmów morskich miała styczność z mikroplastikiem, jak również przyjęła go wraz z pokarmem. W szczególności dotyczy to żółwi, ptaków i ssaków morskich.

Tab. 4. Wpływ mikroplastiku na organizmy morskie [17]

Organizm

Liczba gatunków Liczba i % gatunków, które miały styczność z mikroplastikiem Liczba i % gatunków, które przyjęły mikroplastik z pokarmem

Żółwie morskie

7 6 (86%)

6 (86%)

Ptaki morskie

312 51 (16%)

111 (36%)

Albatrosy, petrele, burzyki

99 10 (10%)

62 (63%)

Pelikany, głuptaki, kormorany, fregaty, faetony

51 11 (22%)

8 (16%)

Ssaki morskie

115 32 (28%)

26 (23%)

Foki i lwy morskie

14 11 (79%)

1 (7%)

Fiszbinowce (np. płetwal błękitny)

10 6 (60%)

2 (20%)

Ryby

34

33

Skorupiaki 8

0

  1. Mikroplastik w wodach śródlądowych

Jak wynika z badań zagranicznych, mikrokroplastik w rzekach jest zjawiskiem powszechnym. Występuje jako produkt odpadowy z produkcji tworzyw sztucznych i zalicza się do mikroplastiku pierwotnego. Jednak, jak wynika z wielu opracowań naukowych, w tym m.in. z badań autorów niniejszego opracowania, znaczny udział mikroplastiku w wodach powierzchniowych jest wynikiem rozdrobnienia resztek tworzyw sztucznych na skutek procesów fizycznych – rozrywania, wycierania, erozji itp. [18, 19]. Szacuje się, że aż 80% mikroplastiku występującego w  rzekach transportowane jest do mórz i oceanów, przyczyniając się tym samym do powstawania plam śmieci. Lima i in. [20] zbadali ujście brazylijskiej rzeki Goiana. Zaobserwowali, że w niektórych miejscach pobierania próbek, ilość cząsteczek mikroplastiku przewyższała ilość zooplanktonu. Zaobserwowano również, że liczba cząsteczek mikroplastiku zwiększała się wraz ze wzrostem prędkości przepływu wody w rzece, spowodowanym m.in. ulewnymi deszczami. Analiza wyników uzyskanych podczas tych badań pozwala stwierdzić, że ilość cząsteczek mikroplastiku jest największa w przyujściowych odcinkach rzek oraz na obszarach silnie zaludnionych i uprzemysłowionych [20, 21]. Również Corcoran stwierdziła, że stopień akumulacji mikroplastiku jest bardzo wysoki w ujściach rzek, gdzie zmniejsza się prędkość przepływu wody [22]. W trakcie wspomnianych badań stwierdzono, że na pływających cząsteczkach mikroplastiku mogą pojawiać się glony i bakterie, które absorbują minerały na swojej powierzchni lub mogą zawierać wypełniacze mineralne, powodujące zatonięcie odłamków tworzyw sztucznych. Może to mieć poważnie konsekwencje w stosunku do ekosystemów dennych jezior i rzek.

Zhao i in. [23] prowadzili badania w rzece Jangcy. Maksymalne wymiary zaobserwowanych cząstek plastiku wynosiły 12,46 mm lecz cząsteczki mikroplastiku (0,5-5,0 mm) stanowiły ponad 90% liczby wszystkich znalezionych elementów z tworzyw sztucznych. Podobnie jak w większości badań prowadzonych nad liczebnością mikroplastiku, również w rzece Jangcy zwiększała się ona u ujścia. Najczęściej występowały mikrogranulki, włókna i fragmenty folii.

W Europie jedną z najbardziej zanieczyszczonych rzek jest Ren, który na większym odcinku przepływa przez terytorium Niemiec. Zespół naukowców z Uniwersytetu w Bazylei zbadał Ren na długości 820 km, wyznaczając punkty pomiarowe w 11 miejscach [18]. Zaobserwowano, że na powierzchni wody unosi się średnio ponad 8∙105 cząsteczek mikroplastiku na 1 km2. Największe zagęszczenie, bo ponad 2∙106 cząsteczek mikroplastiku na 1 km2 zaobserwowano w okolicy aglomeracji Ren-Ruhra (Zagłębie Ruhry). Szwajcarscy naukowcy wyodrębnili głównie cząsteczki polipropylenowe, polietylenowe i polistyrenowe o małej gęstości, które dryfując w górnych warstwach wody przenoszone są na duże odległości. Podobnie jak w większości badanych rzek, mikroplastik występował głównie w postaci włókien, fragmentów nieregularnych (twarde elementy) oraz cząsteczek przezroczystych (folie).

Również wody stojące narażone są na zanieczyszczenie mikroplastikiem. Su i in. [24] zbadali trzecie największe jezioro Chin, znajdujące się w jednym z najbardziej rozwiniętych regionów tego państwa. W jeziorze Taihu w 2015 roku odkryto aż 6,8∙106 cząsteczek mikroplastiku na powierzchni 1 km2 jeziora, co odpowiada 35,2 cząstkom mikroplastiku wykrytym w 1 litrze próbki planktonu. Z powyższych badań wynika, że była to największa dotąd odkryta ilość mikroplastiku w planktonie. W wykrytych cząsteczkach mikroplastiku dominowały włókna o wielkości 100 – 1000 μm. Ballent i in. [25], prowadząc prace badawcze w jeziorze Ontario, zwrócili uwagę na mikroplastik, który występuje w pobliżu obszarów miejskich i przemysłowych, gdzie oznaczono aż 2,8∙104 cząstek mikroplastiku w 1 kg suchego osadu dennego.

W Polsce problem mikroplastiku jest praktycznie nierozpoznany. Istnieją jedynie badania dotyczące Morza Bałtyckiego, ale wykonane przede wszystkim przez zespoły naukowców z krajów skandynawskich. Kirstein i in. [26], badając Morze Bałtyckie oraz Morze Północne, zauważyli, że na większości pływających cząsteczek mikroplastiku osiedlają się patogenne bakterie, zwane przecinkowcami. Bakterie te namnażają się głównie na cząsteczkach polietylenu, polipropylenu i polistyrenu. Ze względu na chorobotwórcze właściwości przecinkowców, konieczne jest podjęcie szczegółowych analiz mikroplastiku w wodach Bałtyku. Badania autorów przeprowadzone w zlewni Kłodnicy wskazują, że istotny wpływ na zawartość mikroplastiku w rzece wywierają oczyszczalnie ścieków. Zaobserwowano, że poniżej odprowadzenia ścieków oczyszczonych ilość cząsteczek mikroplastiku jest większa niż powyżej oczyszczalni. W warunkach rzek aglomeracji górnośląskiej najpowszechniejszą formą mikroplastiku w wodzie były niewielkie fragmenty folii.

Dane te potwierdzają wyniki uzyskane przez innych autorów – rys. 1. Zrzut ścieków przez oczyszczalnie powodować może wzrost liczby cząsteczek mikroplastiku w wodzie rzecznej o 40 – 90%. Liczba cząsteczek mikroplastiku w ściekach oczyszczonych sięgać może nawet 8600 w 1 m3 [27].

mikroplastik w wodzie

Rys. 1. Wzrost liczby cząsteczek mikroplastiku w wodzie rzecznej po zrzucie ścieków oczyszczonych [29 – 32]

Nie jest to jednak regułą, gdyż w niektórych ściekach oczyszczonych liczba oznaczonych cząsteczek mikroplastiku nie przekraczała 10 w 1 m3 [28]. Liczba cząsteczek oznaczanych w wodach powierzchniowych również może wahać się w szerokim zakresie od kilku do kilkudziesięciu tysięcy cząsteczek w 1 m3 [29, 30].

Mikroplastik obecny w wodach powierzchniowych stanowi zagrożenie dla organizmów żywych, ale w procesach oczyszczania wody, w zależności od wykorzystywanych procesów, powinien być on efektywnie usuwany. Badania usuwania mikroplastiku podczas uzdatniania wody nie były prowadzone, jednak wyniki uzyskane podczas eksperymentów dotyczących filtrowania ścieków oczyszczonych w III stopniu oczyszczania sugerują, że proces ten efektywnie usuwa drobiny mikroplastiku. W przypadku filtracji pośpiesznej efektywnie usuwane są drobiny mikroplastiku o rozmiarach, według różnych źródeł powyżej 180 – 300 µm [33]. Stosowanie filtracji przez granulowany węgiel aktywny powinno zapewnić efektywne usuwanie także drobniejszych fakcji mikroplastiku.

  1. Mikroplastik w wodzie do picia

Badania dotyczące skażenia mikroplastikiem wody do picia prowadzone były bardzo rzadko. Mikroplastik został oznaczony w wodzie butlekowanej. Badania prowadzone przez Schymanski i wsp. [34] wykazały, że w wodzie butelkowanej obecne są przede wszystkim bardzo drobne frakcje mikroplastiku, o rozmiarach rzędu kilku µm. 80% cząsteczek oznaczonych w wodzie butelkowanej miało rozmiary 5 – 20 µm. Większość tych cząsteczek (84%) stanowił poliester (PET), 7% natomiast polipropylen (PP). Badania prowadzone przez Mason i wsp. [35] wykazały natomiast, że 93% z 259 przebadanych próbek wody butelkowanej zawierało co najmniej śladowe ilości mikroplastiku. Średnio stężenie mikroplastiku (o rozmiarach > 100 µm) w wodzie butelkowanej wyniosło 10,4 cząsteczki/dm3. Gdy w badaniach uwzględniono także drobniejsze cząsteczki mikroplastiku (o rozmiarach 6,5 – 100 µm), średnio oznaczano trzydziestokrotnie więcej mikroplastiku, tj. średnio 325 cząsteczek/dm3. W skrajnych przypadkach stężenie bardzo drobnych frakcji mikroplastiku w wodzie do picia może sięgać nawet 10000 cząsteczek/dm3. Według omawianych badań, w wodzie butelkowanej obecne były przede wszystkim fragmenty i włókna. Najczęściej w próbkach oznaczano polipropylen. Mikroplastik wymywany był z butelek wykonanych z tworzyw sztucznych, ale obecny był także w wodzie w opakowaniach szklanych. W tych ostatnich wymywany był z plastikowych nakrętek, którymi były zamykane szklane butelki.

Obecność cząsteczek mikroplastiku stwierdzono także w innych napojach. Badania Leibezeita i Leibezeit [36] wykazały obecność włókien, fragmentów oraz granulek mikroplastiku w produktach wytwarzanych przez wszystkich producentów piwa w Niemczech. Najliczniejsze były fragmenty folii (12 – 109 cząsteczek/dm3) oraz włókna (27 – 79 cząsteczek/dm3). Badania wykazały duży rozrzut pomiędzy zawartością cząsteczek mikroplastiku w napojach. Oznaczane duże stężenia mikroplastiku w wodzie do picia, w porównaniu z liczbą cząsteczek w wodach powierzchniowych, wynikają z różnic w wielkości oznaczanych frakcji. W wodach powierzchniowych oznaczane są przede wszystkim „większe” frakcje mikroplastiku, zwykle > 630 µm, podczas gdy, jak wskazują badania, znacznie liczniejsze w tego rodzaju wodach są frakcje bardzo drobne. Wpływa to na zaniżanie uzyskiwanych wyników badań.

Cząsteczki mikroplastiku oznaczane są także w wodzie wodociągowej. Według Mason i wsp. [35] stężenie cząsteczek mikroplastiku > 100 µm nie przekracza 5 cząsteczek/dm3. Dane zawarte w raporcie „Plastic fibers in tap water” [37] opracowanym w 2017 roku pozwalają oszacować, że mikroplastik może znajdować się aż w 72% próbek wody kranowej w Europie.

W Stanach Zjednoczonych mikroplastik wykryto w 94% badanych próbek wody wodociągowej. Ze względu na nieliczną (łącznie przebadano 159 próbek wody kranowej, w tym w Europie 18, w USA 36, pozostałe próbki pobierano innych regionach), a tym samym niereprezentatywną liczebność pobranych próbek, w celu potwierdzenia wskazanych w raporcie wyników badań należy wykonać dodatkowe analizy.

  1. Podsumowanie

Mikroplastik to cząsteczki różnych polimerów, z których wytwarzane są różnorodne produkty, m.in. reklamówki foliowe, butelki, zabawki, strzykawki, części samochodowe, dywany czy materiały izolacyjne takie jak styropian. Cząsteczki mikroplastiku kwalifikuje się ze względu na wielkość (od 1 μm do 5 mm) oraz w zależności od rodzaju tworzywa z jakiego są wykonane, a także kształtu (włókna, granulki, twarde elementy, folie i pianki). Mikroplastik staje się coraz to poważniejszym problemem, ze względu na stały wzrost produkcji plastiku w Europie i na świecie (ponad 300 milionów ton rocznie).

Od wielu lat na świecie prowadzone są badania dotyczące zawartości mikroplastiku w wodach mórz i oceanów. Globalnym problemem związanym z mikroplastkiem okazuje się być Wielka Pacyficzna Plama Śmieci, czyli „dryfująca wyspa” na północnym Pacyfiku, złożona, jak się szacuje, z 3,5 miliona ton tworzyw sztucznych. Obszar ten stanowi ogromne zagrożenie dla flory i fauny morskiej, ze względu na fakt, iż tworzywa sztuczne nie ulegają szybkiemu rozkładowi, a jedynie zmieniają swoją formę, rozpadając się na mniejsze cząsteczki. Cząsteczki te są absorbowane przez fitoplankton, który stanowi pożywienie dla ryb i ptaków morskich, trafiają do łańcucha troficznego. Szacuje się, że wraz z pokarmem mikroplastik przyjęło ok. 86% żółwi morskich, 36 % ptaków morskich i 23% ssaków morskich. Stanowi to tym samym zagrożenie dla całych ekosystemów.

Mikroplastik zanieczyszcza także słodkie wody powierzchniowe, zarówno płynące, jak i stojące. Liczba cząstek mikroplastiku jest największa w przyujściowych odcinkach rzek oraz na terenach silnie zurbanizowanych, wzrasta także podczas ulewnych deszczy. Na cząsteczkach mikroplastiku mogą rozwijać się glony i bakterie, w tym bakterie chorobotwórcze. Mogą się na nich także sorbować organiczne i nieorganiczne mikrozanieczyszczenia. Obecne w wodach powierzchniowych frakcje mikroplastiku są w dużej mierze usuwane podczas procesów oczyszczania wody, m.in. podczas filtracji. Mikroplastik występuje jednak powszechnie w wodzie do picia, zarówno butelkowanej, jak i kranowej. Do wody butelkowanej przedostaje się w wyniku wymywania ze ścianek oraz zakrętek wykonanych z tworzyw sztucznych. W wodzie wodociągowej część mikroplastiku obecna jest w wyniku nieusunięcia drobnych frakcji podczas oczyszczania wód, pozostała część wydaje się jednak przedostawać do wody wodociągowej podczas jej dystrybucji do odbiorców. Szczegółowe badania na ten temat nie były dotychczas prowadzone.

  1. Literatura

 

  1. PlasticsEurope, 2016. Plastics – The Facts 2016, plasticseurope.org/Document/plastics—the-facts-2016-15787.aspx?FolID=2
  2. Derraik J.G.B., 2002, The pollution of the marine environment by plastic debris: a review, Marine Pollution Bulletin, 44, 842 – 852.
  3. Thompson R.C., Moore C.J., vom Saal F.S., Swan S.H., 2009, Plastics, the environment and human health: current consensus and future trends, Philosophical Transactions of the Royal Society B, 364, 2153 – 2216.
  4. Andrady A.L., Neal M.A., 2009, Applications and societal benefits of plastics, Philosophical Transactions of the Royal Society B, 364, 1977 – 1984.
  5. Stefatos A., Charalampakis M., Papatheodorou G., Ferentinos G., 1999, Marine debris on the seafloor of the Mediterranean Sea: examples from two enclosed gulfs in Western Greece, Marine Pollution Bulletin, 36, 389 – 393.
  6. Sutherland W.J., Clout M., Côté I.M., Daszak P., Depledge M.H., Fellman L., Fleishman E., Garthwaite R., Gibbons D.W., De Lurio J., Impey A.J., Lickorish F., Lindenmayer D., Madgwick J., Margerison C., Maynard T., Peck L.S., Pretty J., Prior S., Redford K.H., Scharlemann J.P.W., Spalding M., Watkinson A.R., 2010, A horizon scan of global conservation issues for 2010, Trends in Ecology & Evolution, 25, 1 – 7.
  7. Avio C.G., Gorbi S., Regoli F., 2017, Plastics and microplastics: from emerging pollutants to emerged threat, Marine Environmental Research, 128, 2 – 11.
  8. Andrady A.L., 2015, Plastics and environmental sustainability: facts and fiction,  John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey.
  9. Arthur C., Baker J., Bamford H., 2008, International Research Workshop on the Occurrence Effects and Fate of Microplastics Marine Debris.
  10. Hidalgo-Ruz V., L. Gutow, R.C. Thompson, M. Thiel, 2012, Microplastics in the marine environment a review of the methods used for identification and quantification, Environmental Science and Technology, 46, 3060 –
  11. Wessel C., Lockridge G., Battiste D., Cebrian J., 2016, Abundance and characteristics of microplastics in beach sediments: Insights into microplastic accumulation in northern Gulf of Mexico estuaries, Marine Pollution Bulletin 109, 178 –
  12. Carpenter E.J., Smith K.L., 1972, Plastics on the Sargasso sea surface, Science, 175, 1240 –
  13. Woodall L.C., Sanchez-Vidal A., Canals M., Paterson G.L., Coppock R., Sleight V., Calafat A., Rogers A.D., Narayanaswamy B.E., Thompson R.C., The deep sea is a major sink for microplastic debrits, Soc. opensci. 1: 140317.http://dx.doi.org/10.1098/rsos.140317
  14. Isobe A., Uchiyama-Matsumoto K., Uchida K., Tokai T., 2017, Microplastics in the Southern Ocean, Marine Pollution Bulletin, 114, 623 –
  15. Collignon A., Hecq J.H., Galgani F., Voisin P., Collard F., Goffart A., 2012, Neustonic microplastic and zooplankton in -the north western Mediterranean sea, Marine Pollution Bulletin, 64, 861 –
  16. Moore, C.J., Moore, S.L., Weisberg, S.B., Lattin, G.L., Zellers, .A.F., 2002, A comparison of neustonic plastic and zooplankton abundance in southern California ’s coastal waters, Marine Pollution Bulletin,  44, 1035 – 1038.
  17. In-Depth Report. Plastic Waste: Ecological and Human Health Impacts, Science for Environmental Policy, DG Environment News Alert Service, European Commission, November 2011.
  18. News, 2016, Marine Pollution Bulletin, 102, 4 –
  19. News, 2014, Marine Pollution Bulletin, 88, 3 –
  20. Lima A., Costa M., Barletta M., 2014, Distribution patterns of microplastics within the plankton of a tropical estuary, Environmental Research, 132, 146 –
  21. Estahbanati S., Fahrenfeld N.L., 2016, Influence of wastewater treatment plant discharges on microplastic concentrations in surface water, Chemosphere, 162, 277 –
  22. Corcoran P., 2015, Benthic plastic debris in marine and fresh water environments, Environmental Science: Processes & Impacts, 17, 1363.
  23. Zhao S., Zhu L., Wang T., Li D., 2014, Suspended microplastics in the surface water of the Yangtze Estuary System, China: First observations on occurrence, distribution, Marine Pollution Bulletin, 86, 562 – 568.
  24. Su L., Xue Y., Li L., 2016, Microplastics in Taihu Lake, China, Environmental Pollution,  216, 711 – 719.
  25. Ballent A., Corcoran P., Madden O., 2016, Sources and sinks of microplastics in Canadian Lake Ontario nearshore, tributary and beach sediments, Marine Pollution Bulletin, 110, 383 – 395.
  26. Kirstein I., Kirmizi S., Wichels A., Gerdts G., 2016, Dangerous hitchhikers? Evidence for potentially pathogenic Vibrio spp. on microplastic particles, Marine Environmental Research, 120, 1 –
  27. Talvitie, J., Heinonen, M., Pääkkönen, J. P., Vahtera, E., Mikola, A., Setälä, O., Vahala, R., 2015, Do wastewater treatment plants act as a potential point source of microplastics? Preliminary study in the coastal Gulf of Finland, Baltic Sea, Water Science and Technology 72, 1495 –
  28. TemaNord 2016, https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:923936/FULLTEXT01.pdf
  29. Estahbanati S., Fahrenfeld N.L., 2016, Influence of wastewater treatment plant discharges on microplastic concentrations in surface water, Chemosphere, 162, 277 –
  30. Glas, M., Schludermann, E., 2014. The Danube so colourful: a potpourri of plasticlitter outnumbers fish larvae in Europe’s second largest river. Pollut. 188, 177e181.
  31. Magnusson K. Norén F., 2014, Screening of microplastic particles in in and down stream a wastewater treatment plant, Swedish Environmental research Institute,
  32. McCormick, A., Hoellein, T.J., Mason, S.A., Schluep, J., Kelly, J.J., 2014, Microplastic is an abundant and distinct microbial habitat in an urban river,  Environmental Science and Technology, 48, 11863e11871.
  33. McCormic A., Hoellein T., London M., Hittie J., Scott J., Kelly J., 2016, Microplastic in surface waters of urban rivers: concentration, sources, and associated bacterial assemblages, Ecosphere, 1002/ecs2.1556, http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ecs2.1556/pdf
  34. Schymanski D., Goldbeck C., Humpf H.U., Furst P., 2018, Analysis of microplastics in water by micro-Raman sepectroskopy: Release of plastic particles from different packaging into mineral water, Water Research, 129, 154-162.
  35. Mason S.A., Welch V., Neratko J., Synthetic polymer contamination in bottled water, State University of New York, https://orbmedia.org/sites/default/files/FinalBottledWaterReport.pdf
  36. Leibezeit G., Leibezeit E., 2014, Synthetic particles as contaminants in German beers, Food Additives & Contaminants: Part A, 31 (9), 1574 – 1578.
  37. https://orbmedia.org/stories/Invisibles_plastics

 

dr hab. inż. Witold Nocoń, dr inż. Katarzyna Moraczewska-Majkut, mgr inż. Magdalena Pałka, Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Zakład Technologii Wody i Ścieków

dr hab. inż. Ewa Wiśniowska, Politechnika Częstochowska, Wydział Infrastruktury i Środowiska, Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków

​fot. na otwarcie Emilian Robert Vicol z Pixabay

mikroplastik w wodzie Artykuł pochodzi z dwumiesięcznika „Technologia Wody”; 4/2018 (60). Tekst zamieszczony za zgodą autorów i wydawcy – Wydawnictwa Seidel-Przywecki Sp. z o.o., w formie opublikowanej w czasopiśmie.

 

reklama

 

reklama