Mikroplastik w wodzie pitnej – ile naprawdę go spożywamy?
Mikroplastik stał się częścią naszej codziennej diety. Jednak zdania, co do tego, ile go spożywamy i z jakich źródeł pochodzi, są mocno podzielone. Publikacja dr inż. Edyta Łaskawiec przedstawia nam niezwykle interesujący obraz tego zagadnienia.
Dr inż. Edyta Łaskawiec jest technolożką wody i ścieków, adiunktem w Katedrze Biotechnologii Środowiskowej Politechniki Śląskiej, popularyzatorką nauki, autorką profilu edukacyjnego na platformie Instagram: wastewater_based.doctor. Jej publikacja na portalu „Wodne Sprawy”, koresponduje w znaczący sposób z problemami, które sygnalizowane były przez nasze brodnickie „Wodociągi” na łamach prasy lokalnej jak też wewnętrznej platformie internetowej. Co najważniejsze – obserwacje, wnioski, opis badań naukowych – poszerzają wielokrotnie naszą wiedzę o czynnikach wpływających na nasze zdrowie i życie. Warto zapoznać się z treścią tej publikacji, nawet jeżeli przedstawione tam fakty mogą być dla nas porażające.
Obecność tworzyw sztucznych, o wielkości od kilku milimetrów do kilku nanometrów, potwierdzono m.in. w piwie, winie, miodzie, soli, przetworzonej żywności, a nawet w świeżych warzywach i owocach. Jednak to informacje o obecności mikroplastiku w wodzie pitnej szczególnie mocno przebiły się do opinii publicznej i były przedmiotem debaty w wielu mediach.
Spożycie wody przez dorosłych różni się w zależności od płci, klimatu, diety i aktywności fizycznej. Wytyczne podają, że dorosła osoba (o masie ciała ok. 60 kg) powinna dziennie spożywać około 2 l wody. Przy czym musimy pamiętać, że woda może być nośnikiem nie tylko związków mineralnych czy pierwiastków śladowych, ale również mikrozanieczyszczeń (substancji pochodzenia antropogenicznego o stężeniach w zakresie nanogramów i mikrogramów w litrze próbki wodnej). Badacze oszacowali, że dzienna ekspozycja przeciętnego Europejczyka na mikroplastik może wynosić 1260 cząstek dla spożywanej wody wodociągowej oraz nawet 9800 cząstek dla wody butelkowanej.
Jednak obecność mikroplastiku w wodzie pitnej zależy od wielu czynników, m.in. od rodzaju i miejsca jej poboru, otoczenia, lokalnej skali urbanizacji i przemysłu. Ale też od samych metod pobierania próbek badawczych i ich objętości, sposobu identyfikacji cząstek, granicy wykrywalności czy aktualnych warunków pogodowych. W związku z czym dane dotyczące ilości i rodzaju drobin tworzyw sztucznych w wodzie pitnej są bardzo rozbieżne. Czy kranówka jest znaczącym źródłem mikroplastiku? I czy konwencjonalne procesy uzdatniania wody wodociągowej są niewystarczające, by chronić nasze zdrowie przed wszechobecnym zanieczyszczeniem?
Mikroplastik u źródła – ile cząstek znajduje się w zasobach wodnych?
W Europie zarówno wody powierzchniowe, jak i podziemne stanowią źródło zasobów do spożycia. Jednak, jak podaje europejska agencja WISE – Freshwater, większość wody na cele konsumpcyjne pobierana jest z wód powierzchniowych, około 75 proc. pochodzi z rzek i zbiorników, a 25 proc. z wód gruntowych. Chociaż każdorazowo technologia uzdatniania jest dostosowywana do pierwotnej jakości ujmowanej wody, aby ostatecznie spełniała ona normy spożycia, to jej pochodzenie ma duże znaczenie, szczególnie w kontekście obecności drobin mikroplastiku.
Na losy mikroplastików i ich transport w środowiskach wodnych wpływa m.in. gęstość, kształt i wielkość cząstek, a także powiązania z florą i fauną. Wszystkie te czynniki współdziałają również z charakterystyką wód powierzchniowych, m.in. z prędkością przepływów, sezonową zmiennością, głębokością czy topografią dna. Wykrywane stężenia mikroplastików w europejskich wodach powierzchniowych zazwyczaj mieściły się w zakresie od 1 do 100 cząstek w metrze sześciennym.
To znacznie niższe wartości niż te notowane w Ameryce Północnej czy Azji. Najczęściej spotykanymi polimerami były fragmenty i włókna polietylenu i polipropylenu. Ponadto okresowo wyższe stężenia obserwowano częściej w zbiornikach stojących niż w rzekach. Badania prowadzone na terenie Mazurskiego Parku Krajobrazowego wykazały, że 39 proc. wszystkich wykrytych w rzece włókien mikroplastików ma średnicę mniejszą niż 1 milimetr, a cząstki mogą być przenoszone przez wiatr nawet do zbiorników wodnych, które nie mają kontaktu ze ściekami (znaczącym źródłem mikroplastików w wodach powierzchniowych).
Ważnym magazynem mikroplastików w wodach powierzchniowych są osady denne. W europejskich osadach rzecznych stężenia wahały się od 18 do 72,4 tys. cząstek w kilogramie próbki. Badania prowadzone w niemieckiej części dorzecza rzeki Łaby wykazały, że stężenie cząstek w osadach może być nawet 600 tys. razy wyższe niż w fazie wodnej. Przy czym średnie stężenia wynosiły od 5 do 14 cząstek w metrze sześciennym wody. Również w tej analizie dominowały mikroplastiki w postaci włókien (46,5 proc.), a w mniejszym stopniu fragmenty (22,9 proc.) oraz granule (20,1 proc.).
Chociaż wody gruntowe są mocniej chronione przed zanieczyszczeniami antropogenicznymi niż powierzchniowe, to również ich dotyka problem obecności mikroplastików. Liczba cząstek wykrytych podczas badań wahała się od 0 do 44 w litrze wody. Przy czym ponad 70 proc. wykrywanych cząstek miało rozmiary poniżej 200 mikrometrów, co jest szczególnie niepokojące z punktu widzenia wyższych zdolności do migracji i kumulacji w naszych organizmach mniejszych cząstek, tzw. nanoplastików. Na liczebność mikroplastików w próbkach wód podziemnych w różnym stopniu wpływała działalność człowieka (wykorzystanie gruntów) oraz gęstość zaludnienia. Liczba cząstek była wyższa niż ogólna średnia głównie w pobliżu obszarów wykorzystywanych rolniczo oraz stacji paliw.
Czy stacje uzdatniania wody są w stanie usunąć mikroplastik?
Badania pokazują, że stacje uzdatniania wody zasilane wodami gruntowymi notują znacznie niższe stężenia cząstek mikroplastików, niż te zasilane wodami powierzchniowymi. Przykładowo, średnia liczba cząstek w niemieckiej stacji uzdatniania zasilanej wodami podziemnymi wyniosła 0,0007 cząstek w litrze, podczas gdy w Czechach, gdzie woda częściej jest pobierana ze zbiorników powierzchniowych i rzek, liczba cząstek wahała się w zakresie od 338 do 628 w takiej samej ilości próbki.
Konwencjonalne procesy oczyszczania wody mają zdolność do usuwania przynajmniej części obecnych drobin. Literatura podaje, że 70 proc. mikroplastików zostaje zatrzymanych już na etapie filtracji przez złoże porowate (piaskowe), a ostateczne usunięcie wynosi 97 proc. w uzdatnionej wodzie po procesie filtracji z węglem aktywnym. Około 93 proc. cząstek w zakresie wielkości 125-250 mikrometrów oraz 54 proc. w zakresie 63-125 mikrometrów zostaje usuniętych w procesie filtracji na złożu piaskowym. We wstępnych procesach ozonowania i sedymentacji efektywność usuwania mikroplastików wynosi 81-88 proc.
W zależności od źródła efektywność usuwania mikroplastików w konwencjonalnych procesach uzdatniania wody wynosi od 46 do 100 proc., przy czym niższy zakres efektywności jest notowany dla mniejszych cząstek. Część badaczy donosi jednak o ryzyku wtórnego zanieczyszczenia wody mikroplastikiem w wyniku uwolnienia ze złoża nagromadzonych cząstek lub ścierania elementów z tworzyw sztucznych obecnych w zbiornikach czy rurociągach. Podsumowanie efektywności konwencjonalnych procesów uzdatniania wody pitnej przedstawiono na rysunku 1.
Jaka jest skala zanieczyszczenia kranówki mikroplastikiem?
Aktualnie tworzywa sztuczne stanowią główny materiał wykorzystywany przy transporcie wody. Chociaż są odporne na korozję, może dojść do fragmentacji i ścierania przewodów i magistrali. Szacuje się, że w 83 proc. próbek wody kranowej dopływającej do konsumentów mogą znajdować się mikroplastiki. Przy czym ich liczba waha się od 0 do 930 cząstek w litrze. Badania prowadzone m.in. w Belgii, Danii, Włoszech, Norwegii i Niemczech wykazały, że w europejskiej kranówce liczba cząstek najczęściej oscyluje w pobliżu granicy oznaczalności.
Przy czym część badaczy podkreśla, że na tę wykrywalność mogą mieć wpływ zanieczyszczenia próbek w trakcie analiz oraz inne zanieczyszczenia fałszywie przypisywane do grupy mikroplastików. Zdania co do tego, na ile etap transportu wody materiałami z tworzyw sztucznych wpływa na jej zanieczyszczenie mikroplastikami, są podzielone. Badacze podkreślają, że znajdywane w wodzie wodociągowej cząstki nie są powiązane z materiałami bezpośrednio występującymi w sieciach.
Uwalnianie mikroplastików może mieć też charakter sezonowy. Analizy z chińskich miast pokazują, że w cieplejszych miesiącach wzrasta liczba uwalnianych cząstek (w okresie od kwietnia do lipca). Zjawisko to może mieć związek z wpływem temperatury na wzrost degradacji tworzyw sztucznych w sieci, ale może być również spowodowane niższymi przepływami rzek (a więc i wyższym ich zanieczyszczeniem), z których pobierana jest woda do sieci. Jest to szczególnie niepokojące w kontekście wzrostu globalnych temperatur spowodowanych zmianą klimatu. Porównanie średniej liczby mikroplastików w różnych matrycach przedstawiono na rysunku 2.
Czy woda butelkowana to zły wybór?
Mikroplastik do wód butelkowanych może trafiać na wszystkich etapach produkcji, więc obserwujemy podwyższone stężenie cząstek w tej matrycy. Badania pokazują, że szczególnie gwałtowny wzrost następuje na etapie zakręcania butelek. Szacuje się, że liczba drobin może wzrosnąć od 1 do nawet 317 cząstek na litr. Ostatni wzrost zainteresowania tematem obecności cząstek tworzyw sztucznych w wodzie butelkowanej jest spowodowany przede wszystkim udoskonaleniem metod oznaczania mikroplastików.
Prawie 80 proc. cząstek znajdowanych w butelkach plastikowych ma wielkość od 5 do 20 mikrometrów. Wcześniej wykrywanie mikroplastików o tak małych średnicach było niemożliwe. Większość cząstek zidentyfikowanych w wodzie butelkowanej składa się z poliestru, aż 84 proc. stanowi politereftalan etylenu (PET), który jest głównym tworzywem wykorzystywanym w ich produkcji. Wraz z rozwojem nowoczesnych metod analitycznych i udoskonaleniem sposobów pobierania próbek, środowisko wodne odsłania przed nami nowe zanieczyszczenia o wciąż nieznanym oddziaływaniu na człowieka i nie tylko.
Nanoplastik w wodzie butelkowanej może stanowić od 50 do 90 proc. wykrywanych cząstek. Najnowsze badania alarmują, że liczba nanoplastików w litrze wody butelkowanej może wynosić nawet 240 tys. Badania, które ukazały się w czasopiśmie Science Advances 17 listopada 2023 r. potwierdziły, że nanoplastiki wchodzą w interakcje z białkami występującymi w mózgu i mogą być przyczyną zmian powiązanych z chorobą Parkinsona i niektórymi rodzajami demencji. Aktualnie chorobę Parkinsona nazywa się najszybciej rozwijającą się chorobą neurologiczną na świecie. A wiele danych sugeruje, że czynniki środowiskowe mogą odgrywać znaczącą rolę w jej rozwoju, choć większość z nich nie została zidentyfikowana.
Mikro- i nanoplastiki stanowią aktualnie jedne z wiodących zanieczyszczeń środowiskowych. Nie bez powodu budzą ogromne zainteresowanie i niepokój, bowiem stanowią wektor wielu groźnych substancji chemicznych oraz genów antybiotykooporności. Ambitny cel redukcji o 30 proc. emisji mikroplastików do środowiska do 2030 roku może przyczynić się w realny sposób do zmniejszenia narażenia środowiska wodno-gruntowego na cząstki, co jest korzyścią dla ochrony zdrowia przyszłych pokoleń. Nie jesteśmy w stanie całkowicie wyeliminować tworzyw sztucznych z naszego codziennego życia, w wielu zastosowaniach są one absolutnie niezbędne, ale ważne jest budowanie podstaw do świadomych wyborów konsumenckich. Woda wodociągowa wciąż pozostaje znacznie mniej znaczącym źródłem mikroplastiku niż żywność (szczególnie ta wysoko przetworzona) czy miejski pył, którym oddychamy.
