Mikroplastik i Urbant Vand Kristina Borg Olesen, Environmental Engineering, Aalborg Universitet
Kilde: https://plastik.greenpeace.at/mikroplastik/ Hvorfor er mikroplastik et problem? Kilde: www.ecolove.dk Plastik, som frigives til miljøet, kan opholde sig i miljøet i mange hundrede år, før det endeligt nedbrydes. Mikroplastik er fundet i organismer på alle niveauer i den marine fødekæde. Mikroplastik kan have effekter på organismer i miljøet. Mikroplastik kan agere vektor for andre miljøfremmede stoffer
Hvad er Mikroplastik? Definition på plastik: Materiale i fastform dannet ud fra polymerer af fortrinsvis petrokemisk oprindelse Omfatter en stor gruppe: PE, PP, PS, PET, PVC osv. Mikroplastik Plastik partikler som er størrelsen 1 µm - 5000 µm Partikler et fast materiale som f.eks. Fiber, fragmenter, flager, beads
Hvor kommer mikroplastik fra? Kilder til mikroplastik Primære MP ~10% Direkte produktion af plastik som er mindre end 5 mm Sekundære MP ~90% - Brug/slitage af plastik produkter - Fragmentation af plastikskrald Transportveje Luft deponering Regnvand Renseanlæg Kloakslam Størrelse, form og densitet har muligvis indflydelse på transportveje.
Error in microplastic quantification Hvordan måles mikroplastik? Mangler standardiserede analysemoder til mikroplastik analyse (SOP=Standardised Operation Protocols) Mange resultater, men de er svære at sammenligne Time Citation from BASEMAN: Although microplastics (MP) are recognized as an emerging contaminant in the environment, currently neither sampling, extraction, purification nor identification approaches are standardized, making the increasing numbers of MP studies hardly if at all comparable.
Hvordan måles mikroplastik? 1 µm 10 µm 100 µm 1000 µm 5000 µm Increasing uncertainty Optical microscopy Possibly down to a few μm (not proven) Increasing uncertainty Imaging μft-ir using filters, windows, or slides Imaging μraman possible method, not well proven TDU-Pyr-GC/MS; TED-GC-MS µ-atr-ftir (single point analysis of particles on a filter) ATR-FTIR (particles handpicked, analyzed on bench) Macro Raman (particles handpicked, analyzed on bench) NIR (pre-sorting, bench analysis) Hy-Spec. Imaging NIR (not well proven) Infrarød spektroskopi
Hvordan AAU gør µft-ir-imaging spectroscopy analysis for MP i størrelsen 10-300µm Ydedygtig og alsidig analytisk billede teknik. Udbytte: Masseestimat (med ukendt korrekthed) Kan måle langt de fleste polymere Kan ikke måle bildæk-partikler Visible Image IR Image Filtered IR Image
MPHunter Software written by Jes Vollertsen Heat map Filters Ranges Ref. Library
Case studies: 1. Renseanlæggene 2. Regnvandsbassiner Vi kigger på partikler i størrelsen 20-500 µm Fate of pollutant Treated water Treated water
Mikroplastik i renseanlægget Af Marta Simon Spildevand fra indløbet Flow proportionally Vand fra udløbet Filtreret on-site på et 10 µm Rustfrit stål filter 10 af de største WWTPs i Danmark Håndterer 26% af det danske spildevand
Arbejdsflow for FT-IR imaging analysis Extraction Sampling Cleanup Concentration 0-3 måneder 2-5 uger Depositing on filter or window 1-2 dage Scanning of deposited surface analysis Interpreting spectral maps 0,5 dage/prøve 1-3 dage/prøve μft-ir - Well proven and tested. Most used approach
Resultater 98 % 99 % Removal efficiecy Mean microplastic concentration Mass [ng/l] Particle number [no./l] Raw wastewater 230 7375 Treated wastewater 2.7 56
Regnvandsbassin i Viborg Af Kristina Borg Olesen De indsamlede prøver til MP analyse
Metode Degrading cellulose fibers with enzymatic treatment Removing particles > 500 µm by wet-siveing Evaluation of sample matrix After treatment Non-degradable particles inorganics, some organic and microplastics Oxidizing organic matter with H 2 O 2 catalyzed with iron(ii) Removal of inorganics by gravimetric separation
Resultater Grove estimeringer: Estimeret sediment akkumulation: Estimatet afstrømningsvand: 1 cm/år 2,800 m 3 /(ha år) 75% Sediment Vand Mikroplastik Koncentration Masse Antal partikler TSS Overfladevand 35 [µg/l] 205 [no./l] 0,5% Sediment 522 [mg/kg DM] 4,1*10 5 [no./kg DM] 0,05% Fauna 0-3 [µg/g DM] 0-126 [no./g DM] -
Hvad er der for noget plastik? Sediment Bassinvand 14% 5% 29% 19% 33% PE PP/PP-ox PET zinc S PA 10% 10% 14% 5% 2% 2% 14% 43% PE PP/PP-ox PVC-U ABS PS PET PA PMMA Total antal MP partikler 21 Total antal MP partikler 42
Flere regnvandsbassiner Af Fan Liu Reduced catchment area [ha] Water depth [m] Pond volume [m3] Oplands type Aarhus, Brabrand 19 1,0 6900 Beboelse Silkeborg 7,1 0,80 2680 Beboelse Aarhus, Skjoldhøjvej (1) 46,6 3,0 16400 Blandet bolig/industri Aarhus, Skjoldhøjvej (2) 42,6 1,25 14330 Blandet bolig/industri Aarhus, Highway 4,8 0,5 2770 Motorvej Viborg 70 2,5 7800 Industri
Flere regnvandsbassiner Overfladevandet er indsamlet via et filtreringssystem, hvor vandet pumpes igennem et 10 µm stålfilter Prøvetagning i tørt vejr 3x mindst 300L Total prøvevolumen på 1 m 3
Resultater Mikroplastik Koncentration Masse Antal partikler Oplands type Aarhus, Brabrand 0,5 [µg/l] 5,9 [no./l] Beboelse Silkeborg 1,2 [µg/l] 0,78 [no./l] Beboelse Aarhus, Skjoldhøjvej (1) 0,07 [µg/l] 1,0 [no./l] Blandet bolig/industri Aarhus, Skjoldhøjvej (2) 0,14 [µg/l] 0,72 [no./l] Blandet bolig/industri Aarhus, Highway 0,1 [µg/l] 1,0 [no./l] Motorvej Viborg 0,5 [µg/l] 4,0 [no./l] Industri
Resultater Aarhus, Skjoldhøjvej (1) 7% 15% Aarhus, Highway 5% 5% 3% 13% Aarhus, Skjoldhøjvej (2) 5% 13% 5% 2% 19% 31% 20% 20% 59% 23% 55% Aarhus, Brabrand 4% 1% 1% 9% Silkeborg 5% 13% 5% 6% 3% Viborg 2% 2% 21% 32% 85% 24% 82% 5%
Overraskende resultater Mikroplastik Koncentration Masse Antal partikler Prøve volumen Årstid for prøve indsamlingen Viborg 1 35 [µg/l] 205 [no./l] 5 [L] Efterår 2016 Viborg 2 0,5 [µg/l] 4,0 [no./l] 1078 [L] Sommer 2017 Faktor-forskel ~70 ~50 ~200 Variation i de fundne koncentrationer Et finsk studie af Julia Talvitie ved Aalto University i Helsinki, fandt en faktor 100 forskel på 3 tørvejrsdøgn i udløb af samme renseanlæg. Vi ved simpelthen ikke hvor stor variabiliteten er, men arbejder hen mod at finde ud af det.
Sammenfatning Vi kan måle/kvantificere MP fra miljø-prøver Via µft-ir (og snart pyr-gc-ms) Det plastik vi finder mest af er PP og PE MP partiklerne bliver tilbageholdt i høj grad i både renseanlægget men også i våde regnvandsbassiner Der ser ud til at være stor variation i MP koncentrationen Brug for mere tilsyn
The Aalborg University microplastic research group Foundation in urban polluted waters Wastewater, stormwater, sludge, Receiving environment impacted here by Soil, water, air Focus on developing better, faster, and more valid methods for microplastic quantification Focus on quantifying microplastic in the environment Vores gruppe: Jes Vollertsen Alvise Vianello Marta Simon Nikki van Alst Fan Liu Kristina Borg Olesen