Transport och avskiljning av mikroplastpartiklar i

Kommunala avloppsverk har ibland utpekats som utsläppskällor för mikroplastpartiklar. Föreliggande studie från USA, 2016, visar att avskiljningen av dessa i allmänhet är god vid verken.

Av: Jörgen Hanaeus

För att klarlägga avloppsverkens effekt vid separation av mikroplastpartiklar (MPP) har utgående flöden från åtta mekanisk-biologiska verk, varav sju med filter undersökts. Även inkommande flöden, partikelstorlek och -typ och avskiljning vid verken har studerats. Totalt har 189 m³ vatten från filterverken filtrerats i ett siktset med nätöppningar mellan 45 och 400 µm.

Vidare har ytan till 28 000 m³ utgående vatten vid tre filterverk skummats av och filtrerats genom 125 µm öppning.

Studien visar att utgående vatten från filterverk inte är en signifikant källa till MPP, vilka främst avskiljs i ytavdrag och sedimenteringsbassänger tidigt i verken. Efter det mekaniskt-biologiska verket uppmättes dock 1 MPP/m³ utgående vatten.

Majoriteten av undersökta partiklar var blå polyetylen som härstammade från tandkräm. 

Bakgrund

Mikroplastpartiklar, ofta mindre än 5 mm, är framställda av polyetylen, polypropylen och andra polymerer. Då deras användning har ökat stadigt på senare år, har de blivit frekvent funna i floder, sjöar och vid stränder. De har visat sig ge problem för blåmusslor och tas även upp av ordinära zooplankton. MPP är hydrofoba och kan adsorbera bl a hygienprodukters komponenter, vilka då anrikas i näringskedjorna.

MPP finns i många hygien- och kosmetikaprodukter, såsom tandkrämer, tvålar, ansikts- och kroppskrämer, vilka används dagligen av många människor i världen. De sköljs av och hamnar i avloppsströmmarna för vidare transport till avloppsverken.

Avloppsverkens förmåga till avskiljning av dessa MPP har diskuterats och denna artikel uppges vara den första som övergripande studerar MPP:s öden i kommunala avloppsverk.

Försök

Fem storleksgrupper av fluorescerande mikroplastkulor av polyetylen användes: röda (10-45 µm), blåa (53-63 µm), gröna (90-106 µm), violetta (125-150 µm) och gula (250-300 µm). Därtill inhandlades ett dussin kommersiella produkter som siktades (45 µm), tvättades noga och undersöktes i mikroskop för att lära om färg, former och storlekar.

Labförsök genomfördes i literskala, där 10 mg MPP ur varje grupp enligt ovan blandades i 1 L aktivt slam eller utgående vatten. Efter 2 min manuell skakning placerades lösningen i en imhoffkon för sedimentering i 10 min. I ett annat försök blandades 1,7 g toalettpapper med 300 mL utgående vatten och 6 mg blå fluorescerande MPP (53-63 µm). Omrörning och studium av MPP-fördelningen med UV-lampa genomfördes. Ett sammansatt 0,5 m filter simulerade filtersteget i verken; antracit, sand, grus och sten. En liter av resp. utgående vatten spikades med 1 mg mikroplastkulor ur varje storleksgrupp.

Från sju stora verk med filterslutsteg och ett verk med biologisk rening samlades prover in. Två metoder användes: 1) ett silset med φ 2 dm och nätöppningar 400 till 20 µm användes och ca 15 L/min fick passera under uppmätt tid 2) ett ytfilter, tillverkat för att skumma av ytströmmen från sista överfallet. Passerad volym registrerades.

Vid ett av filterverken togs prover mellan delstegen liksom vid det mekanisk-biologiska verk som undersöktes, där även prov från slamcentrifugens centrat togs. Provbehandlingen beskrivs i detalj. De frilagda partiklarna studerades i mikroskop av olika styrka.

Resultat

Majoriteten av de funna partiklarna var flytande i vatten med en densitet nära 1,0 g/mL. Inflockade i toalettpapper sjönk dock flera partiklar; knappt hälften flöt fortsatt.

Plastkulorna, 10-300µm, avskiljdes helt i testfiltret och inget genombrott syntes efter att 2 L filtrerats.

De partiklar som mest frekvent återfanns i verksproverna var blå (polyetylen, flöt) och vita (sjönk) partiklar med ursprung i tandkräm (där ca 2 % av vikten är MPP:s). De blå partiklarna hade bredder 90-300 µm och längder 100-600µm. I en typisk tandborstdos fanns ca 4000 blå partikel /-fragment.

Från filterverken krävdes en stor vattenvolym för att kunna avskilja partiklar i silsetet; närmare 200 m³. Dock återfanns inga MPP:s , utan enbart mjukare organiskt material.

Från det filterverk som detaljstuderades kunde noteras:

Ytavdrag från försedimenteringen hade det högsta antalet MPP:s, ca 5/g. Ytavdrag från luftningsbassängen hade måttligt, svårbestämt antal. I returslammet fanns 1 MPP/20 mL.

Från biosteget: 1 MPP/57 m³. Från filterspolvattnet ingen partikel från 50 L. Från utgående: ingen MPP från 200 m³.

Från det mekanisk-biologiska verket återfanns återfanns 373 MPP:s i 423 m³ utgående vatten. Mer än 90 % var oregelbundet formade blåa polyetylenprodukter som via mikroskopet bedömdes komma från tandkräm. 25 partiklar fanns i 5 g prov från skumningen i försedimenteringen, vilket styrker uppfattningen att en stor del av MPP-separationen sker där.

I slamprovet från detta verk återfanns 5 MPP:s i 5 g slam. Likartade partiklar som i vattnet.

Slutsatser

Huvuddelen av inkommande mikroplastpartiklar avskildes tidigt i verken; i förbehandlingsdelarna via skumning och sedimentering av slam. Biologiska verk, med eller utan filtersteg, avskiljer mer än 99 % av dessa partiklar. Partiklarnas karaktär skiljer sig från vad som återfinns i sjöar och hav, där rester från förpackningar, flaskor och industriellt avfall dominerar och där UV-strålar och mekanisk nötning svarar för nedbrytningen. Till avloppsverken kommer tandkrämspartiklar och kosmetiska produkter och avskiljningen är mest mekanisk, individuellt eller genom att partiklar fastnar i flockar av olika karaktär.

Artikeln berättar bra om svårigheter att skapa en analysteknik för att identifiera mikroplastpartiklar. Särskilt i slamprover, vilket vore önskvärt för en massbalans.

För tillfället ser det ut som produktleverantörerna kan göra en betydligt större insats än vad en ev uppgradering av avloppsverken, där avskiljningen redan är god, skulle kunna uppnå för att hindra mikroplastpartiklar att nå recipienterna.

Källa: Carr, S.A., Liu, J., & Tesoro, A.G.  (2016): Transport and fate of microplastic particles in wastewater treatment plants. Water Research, 91, pp 174-182.

Hela artikeln i Water Research kan köpas här.

Författarna från:

San Jose Creek Water Quality Control Laboratory, Sanitation Districts of Los Angeles County, 1965 South Workman Mill Road, Whittier, CA 90601, USA

Korrespondens:  jinliu@lacsd.org