Влияние микропластика на погружную нанофильтрацию для продвинутой очистки питьевой воды

Почему крошечный пластик в воде важен для вас

Невидимые загрязнители всё чаще попадают в воду, которую мы пьем. Среди них — микропластик: фрагменты меньше зернышка перца, которые могут переносить другие примеси и потенциально представлять риск для здоровья. Одновременно коммунальные службы обращаются к новым технологиям фильтрации, чтобы обеспечить более чистую водопроводную воду. В этом исследовании рассматривается, как один из таких продвинутых фильтров — погружная нанофильтрационная мембрана — справляется как с природными органическими веществами, так и с добавленным микропластиком в воде реального водоёма, и что это означает для безопасности и качества питьевой воды.

Более пристальный взгляд на новый тип фильтра

Традиционная обработка питьевой воды — коагуляция, отстаивание, песчаные фильтры и хлорирование — во многих случаях работает хорошо, но часто оставляет часть природного органического вещества. Когда хлор реагирует с этими остаточными соединениями, могут образовываться нежелательные побочные продукты, такие как тригалометаны, связанные с опасениями для здоровья. Нанофильтрация — мембранный процесс, приводимый в действие давлением, с чрезвычайно мелкими порами — изучается как дополнение или альтернатива, поскольку она может удалять значительно больше органики. В этом исследовании инженеры испытали коммерческую нанофильтрационную мембрану (NF270), погруженную непосредственно в воду из университетского водоёма в Таиланде, чтобы оценить, насколько хорошо она удаляет растворённые органические вещества и как меняется её работа при наличии микропластика.

Моделирование реального загрязнения микропластиком

Чтобы имитировать загрязнённые поверхностные воды, команда добавляла частицы полиэтилентерефталата (ПЭТ) — похожие на те, что образуются из обычных пластиковых бутылок — в воду водоёма на возрастающих уровнях в течение четырёх циклов фильтрации: без добавок, затем с низкой, средней и очень высокой концентрацией микропластика. Каждый цикл длился четыре дня. Погруженная мембрана работала при относительно низком давлении, и исследователи измеряли скорость прохождения воды, степень удаления растворённого органического углерода и светопоглощающих органических соединений, а также сколько солей и растворённых веществ удалялось. Они также изучали поверхность мембраны в электронном микроскопе, чтобы увидеть, как со временем накапливаются микропластик и органические вещества.

Что происходит на поверхности мембраны

Несмотря на возрастание нагрузки микропластика, пропускная способность мембраны оставалась достаточно стабильной, с лишь небольшими изменениями потока и давления. Это указывает на то, что в испытанных условиях микропластик не вызывал быстрого засорения системы. Вместо этого он формировал рыхлый «кековый слой» на поверхности мембраны вместе с природной органикой, осадком, бактериями и водорослями. Этот слой действовал как дополнительный предварительный фильтр, задерживая более крупные полисахаридоподобные вещества и большинство самих микрочастиц. Однако такое накопление изменяло поведение более мелких, подвижных органических молекул вблизи поверхности: их концентрация прямо у мембраны повышалась, что облегчало некоторым из них просачивание через поры.

Чище вода, но меняющиеся химические риски

В целом погружная мембрана очень эффективно удаляла растворённую органику, сокращая количество ультрафиолетопоглощающих соединений примерно на 90–98% и растворённого органического углерода примерно на 87% во всех режимах испытаний. Соли и общие растворённые твёрдые вещества также уменьшились примерно вдвое, что сохраняло обработанную воду в пределах рекомендаций Всемирной организации здравоохранения. Тем не менее по мере повышения уровней микропластика удаление некоторых органических компонентов слегка снижалось, а оставшийся органический набор в обработанной воде становился более «реакционноспособным» по отношению к хлору. При моделировании дезинфекции потенциал образования тригалометанов на единицу оставшегося углерода фактически увеличивался после фильтрации, особенно при наличии микропластика, хотя общее количество органики было значительно ниже.

Что это значит для будущих систем питьевого водоснабжения

Для неспециалиста основной вывод обнадёживает, но требует нюансов: этот тип погружной нанофильтрации последовательно удаляет большую часть природной органики, солей и микропластика из воды водоёма, даже при значительном загрязнении микропластиком, без серьёзного засорения. В то же время те немногие органические молекулы, которые всё же проходят, могут реагировать с хлором с образованием побочных продуктов дезинфекции, и микропластик может слегка усилить эту тенденцию, изменяя состав того, что достигает мембраны и что остаётся в пермеате. Авторы работы предполагают, что сочетание нанофильтрации с тщательным контролем хлорирования — и в долгосрочной перспективе улучшенная очистка мембран — может стать эффективным способом защиты питьевой воды в мире, где загрязнение микропластиком, вероятно, будет продолжать расти.

Цитирование: 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

Ключевые слова: микропластик, очистка питьевой воды, нанофильтрация, забивание мембран, побочные продукты дезинфекции