Wpływ mikroplastików na zatopioną nanofiltrację w zaawansowanym uzdatnianiu wody pitnej

Dlaczego drobne tworzywa w wodzie mają dla Ciebie znaczenie

Niewidoczne zanieczyszczenia coraz częściej trafiają do wody, którą pijemy. Wśród nich są mikroplastiki — fragmenty mniejsze niż ziarnko pieprzu — które mogą przenosić inne zanieczyszczenia i potencjalnie stanowić zagrożenie dla zdrowia. Jednocześnie zakłady wodociągowe sięgają po nowe technologie filtracji, aby dostarczać czystszą wodę z kranu. Badanie to analizuje, jak jeden z takich zaawansowanych filtrów, zatopiona membrana nanofiltracyjna, radzi sobie zarówno z naturalnymi substancjami organicznymi, jak i dodanymi mikroplastikami w rzeczywistej wodzie zbiornikowej, oraz co to oznacza dla bezpieczeństwa i jakości wody pitnej.

Bliższe spojrzenie na nowy rodzaj filtra

Tradycyjne uzdatnianie wody pitnej — koagulacja, sedymentacja, filtry piaskowe i chlorowanie — w wielu przypadkach dobrze się sprawdza, ale często pozostawia pewne ilości naturalnej materii organicznej. Gdy chlor reaguje z tymi pozostałymi związkami, może tworzyć niepożądane produkty uboczne, takie jak trihalometany, powiązane z problemami zdrowotnymi. Nanofiltracja, proces membranowy napędzany ciśnieniem o bardzo drobnych porach, jest rozważana jako uzupełnienie lub alternatywa, ponieważ może usunąć znacznie więcej tej materii organicznej. W tych badaniach inżynierowie przetestowali komercyjną membranę nanofiltracyjną (oznaczaną jako NF270) zanurzoną bezpośrednio w wodzie ze zbiornika uniwersyteckiego w Tajlandii, badając, jak skutecznie usuwa rozpuszczone substancje organiczne oraz jak zmienia się jej wydajność w obecności mikroplastików.

Symulowanie zanieczyszczenia mikroplastikami w warunkach rzeczywistych

Aby naśladować zanieczyszczone wody powierzchniowe, zespół dodał cząstki politereftalanu etylenu (PET) — podobne do tych pochodzących z powszechnych butelek plastikowych — do wody zbiornikowej w rosnących stężeniach w ciągu czterech cykli filtracji: brak, niskie, średnie i bardzo wysokie stężenia mikroplastików. Każdy cykl trwał cztery dni. Zatopiona membrana pracowała przy stosunkowo niskim ciśnieniu, a badacze mierzyli, jak szybko woda przepływała przez membranę, jak dużo rozpuszczonego węgla organicznego i związków absorbujących światło zostało usunięte oraz ile soli i rozpuszczonych substancji stałych zostało przepuszczonych. Oceniali także powierzchnię membrany za pomocą mikroskopii elektronowej, aby zobaczyć, w jaki sposób mikroplastiki i materia organiczna gromadziły się w czasie.

Co dzieje się na powierzchni membrany

Pomimo rosnącego obciążenia mikroplastikami przepływ wody przez membranę pozostał stosunkowo stabilny, z jedynie niewielkimi zmianami w strumieniu i ciśnieniu. Sugeruje to, że w badanych warunkach mikroplastiki nie zatkały szybko systemu. Zamiast tego tworzyły luźną warstwę „ciasta” na powierzchni membrany, razem z naturalną materią organiczną, osadem, bakteriami i glonami. Ta warstwa działała jak dodatkowy wstępny filtr, zatrzymując większe substancje podobne do polisacharydów oraz większość samych mikroplastików. Jednakże to samo nagromadzenie zmieniało zachowanie mniejszych, bardziej mobilnych cząsteczek organicznych w pobliżu powierzchni: ich stężenie tuż przy membranie wzrosło, co ułatwiało niektórym z nich przedostawanie się przez pory.

Czystsza woda, ale zmienne ryzyko chemiczne

Ogólnie zatopiona membrana bardzo skutecznie usuwała rozpuszczoną materię organiczną, redukując związki absorbujące ultrafiolet o około 90–98% oraz rozpuszczony węgiel organiczny o około 87% we wszystkich warunkach testowych. Sole i całkowite rozpuszczone substancje stałe również zostały zmniejszone o około połowę, utrzymując uzdatnioną wodę w granicach wytycznych Światowej Organizacji Zdrowia. Mimo to, w miarę wzrostu poziomu mikroplastików, usuwanie niektórych składników organicznych nieznacznie spadło, a pozostała mieszanina organiczna w wodzie po filtracji stała się bardziej „reaktywna” względem chloru. Gdy badacze symulowali dezynfekcję, potencjał tworzenia trihalometanów na jednostkę pozostałego węgla faktycznie wzrósł po filtracji, szczególnie w obecności mikroplastików, mimo że całkowita ilość materii organicznej była znacznie niższa.

Co to oznacza dla przyszłych systemów zaopatrywania w wodę pitną

Dla laika główne przesłanie jest uspokajające, ale z niuansami: ten rodzaj zatopionej nanofiltracji może niezawodnie usuwać większość naturalnej materii organicznej, soli i mikroplastików ze wody zbiornikowej, nawet przy dużym zanieczyszczeniu mikroplastikami, bez poważnego zatkania. Jednocześnie nieliczne cząsteczki organiczne, które przechodzą, mogą nadal reagować z chlorem, tworząc produkty uboczne dezynfekcji, a mikroplastiki mogą nieznacznie nasilać tę tendencję przez zmianę tego, co dociera do membrany i co pozostaje w permeacie. Badanie sugeruje, że połączenie nanofiltracji z ostrożnym kontrolowaniem chlorowania — oraz długoterminowo poprawione czyszczenie membran — może zapewnić skuteczną ochronę wody pitnej w świecie, w którym zanieczyszczenie mikroplastikami prawdopodobnie będzie się utrzymywać i rosnąć.

Cytowanie: Kaewjan, T., Sittisom, P., Fujioka, T. et al. Effects of microplastic on submerged nanofiltration for advanced drinking water treatment. Sci Rep 16, 5198 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35398-5

Słowa kluczowe: mikroplastiki, uzdatnianie wody pitnej, nanofiltracja, zanieczyszczenie membran, produkty uboczne dezynfekcji