Сравнительная оценка активного ила и электроокрашивания для удаления микропластика из сточных вод

Почему крошечные пластики в сточных водах важны для повседневной жизни

Каждый раз, когда мы стираем одежду, ополаскиваем контейнеры для пищи или пользуемся товарами в пластиковой упаковке, крошечные частички пластика, слишком мелкие чтобы увидеть их невооружённым глазом, утекают в слив. Эти «микропластики» могут проходить через очистные сооружения и попадать в реки и моря, где их могут съесть рыбы и в конечном счёте они вернутся в нашу еду. В этом исследовании поставлен простой, но важный вопрос: насколько эффективно типичная городская станция очистки удаляет эти частицы и может ли относительно простая дополнительная обработка удерживать значительно больше микропластика от попадания в окружающую среду?

Маленький пластик — большая экологическая проблема

Микропластики — это фрагменты и волокна пластика размером менее пяти миллиметров, нередко гораздо меньшие. Они появляются при разрушении пакетов и бутылок, при линьке синтетической одежды в стирке и из крошечных гранул, когда‑то применявшихся в косметике. Поскольку пластик распадается на части, но не разлагается полностью, эти частицы могут сохраняться в воде в течение многих лет. Их могут проглотить всё — от планктона до рыб; они могут переносить на своей поверхности вредные химические вещества и металлы и служить средой обитания для микробных сообществ, включая потенциальные патогены. Очистные сооружения находятся в критическом узком месте: они обрабатывают огромные объёмы сточных вод и могут либо улавливать эти частицы, либо переносить их в низлежащие водоёмы.

Тщательное изучение реального сооружения

Исследователи сосредоточились на станции очистки сточных вод в городе Кафар Саад в Египте, где применяют распространённый метод «активного ила», при котором органические отходы разлагают микробы. В течение месяца летом они собирали входящие сточные воды и окончательно обработанную воду, затем аккуратно обрабатывали образцы, чтобы не внести лишних волокон из самой лаборатории. Они использовали химическое переваривание для удаления природного мусора, разделение по плотности, чтобы отделить пластик от тяжёлых зерен, и тонкую фильтрацию для улавливания частиц размером менее микрометра. Под стереомикроскопами и электронными микроскопами они считали и фотографировали частицы, а с помощью инфракрасной спектроскопии и элементного анализа определяли, какие типы пластика присутствуют.

Насколько хорошо работает текущая очистка — и где она даёт сбой

До обработки в каждом литре входящей сточной воды оказалось примерно 136 частиц микропластика, в основном тонкие волокна и неправильные фрагменты разных цветов. После прохождения стандартных этапов станции — включая отстойники, аэрацию с микробами и обеззараживание — это число снизилось до примерно 23 частиц на литр, что соответствует удалению примерно на 83 процента. Хотя это выглядит впечатляюще, всё равно миллионы частиц могут покидать станцию каждый день, особенно самые мелкие и лёгкие, которых труднее задержать. Химические «отпечатки» показали, что большинство частиц состояло из привычных пластмасс, таких как полиэтилен и полипропилен, широко используемых в упаковке и текстиле, а также в меньших количествах — полиэстер, полистирол и другие полимеры.

Добавление электричества, чтобы сливаться пластикам в комки

Чтобы выяснить, можно ли улучшить удаление, учёные испытали дополнительный этап — электроокрауляцию — как для необработанной, так и для уже очищенной воды. В этом методе в воду помещают простые металлические пластины и пропускают слабый электрический ток. Металл постепенно растворяется, высвобождая заряженные частицы, которые способствуют слипанию микропластика и других загрязнителей в более крупные «флокулы», которые либо всплывают, либо тонут и затем могут быть отделены. В их лабораторном реакторе с алюминиевыми пластинами и щадящими режимами работы концентрация в предварительно обработанных сточных водах упала примерно до 12 частиц на литр, а в уже обработанной воде — до всего 2 частиц на литр, что соответствует эффективности удаления выше 91 процента — лучше, чем только традиционный процесс. Микроскопия и элементный анализ подтвердили, что после этого шага в оставшемся веществе в основном присутствовали неорганические остатки, а не пластик.

Что это значит для чище воды

Для неспециалистов ключевая мысль такова: даже хорошо управляемые очистные сооружения всё ещё выпускают микропластик, но добавление относительно простой электрической обработки может удалить большую часть того, что просачивается. Побуждая пластиковые частицы слипаться и оседать, электроокрауляция превращает трудноуловимый туман частиц в более крупные массы, которые можно убирать как осадок. Исследование показывает, что установка этого этапа после обычной биологической обработки может значительно сократить загрязнение микропластиком, которое движется к рекам и морям, не перегружая систему и не нарушая микробов, выполняющих основную очистку. Хотя требуются испытания в полном масштабе, этот комбинированный подход предлагает перспективный путь, чтобы удерживать больше пластика вне водных экосистем — и, в конечном итоге, подальше от нашей пищи и питьевой воды.

Цитирование: El-Ezaby, K.H., Abou Samra, R.M., Hamzawy, A.H. et al. Comparative evaluation of activated sludge and electrocoagulation for microplastics removal from sewage. Sci Rep 16, 9675 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41175-1

Ключевые слова: микропластик, очистка сточных вод, элокоагуляция, активный ил, загрязнение сточных вод