Mikroplastik wszechobecny w wodach Brukseli – badanie Plastic City ujawnia skalę zanieczyszczenia

Badanie naukowe Plastic City, przeprowadzone przez Vrije Universiteit Brussel (VUB) oraz Université Libre de Bruxelles (ULB) i finansowane przez brukselską agencję badań Innoviris, przynosi niepokojące informacje o zanieczyszczeniu mikroplastikiem dwóch głównych cieków wodnych przepływających przez stolicę Belgii – rzeki Senne oraz kanału brukselskiego. W deszczowe dni stężenie tych drobnych cząstek plastiku w wodach Senne może przekraczać nawet 800 cząsteczek na metr sześcienny. Najważniejszym źródłem zanieczyszczenia są syntetyczne włókna tekstylne uwalniane podczas prania oraz fragmenty opakowań plastikowych ulegających rozpadowi.

Wyniki projektu stanowią pierwszą tak kompleksową próbę oszacowania wpływu Brukseli na zanieczyszczenie mikroplastikiem środowiska wodnego. Naukowcy ostrzegają przy tym, że w warunkach postępujących zmian klimatycznych i coraz częstszych intensywnych opadów problem może w kolejnych dekadach narastać, jeśli władze regionu nie podejmą zdecydowanych działań zapobiegawczych.

Cztery serie pomiarów w kluczowych punktach

W ramach projektu Plastic City zespół badawczy z VUB i ULB przeprowadził w 2023 r. cztery serie poboru próbek wody. Pomiary wykonano w strategicznych punktach – zarówno na wlocie, jak i na wylocie obu cieków wodnych z obszaru administracyjnego Brukseli. Próbki pobierano także na wejściu i wyjściu północnej stacji uzdatniania ścieków, która odprowadza oczyszczone wody do rzeki Senne.

Taki układ badań pozwolił naukowcom określić, w jakim stopniu samo miasto przyczynia się do zanieczyszczenia wód mikroplastikiem, a jednocześnie oddzielić ten wpływ od zanieczyszczeń napływających z terenów położonych poza granicami stolicy. Dzięki temu możliwe było dokładniejsze przeanalizowanie roli brukselskiej infrastruktury kanalizacyjnej w całym procesie.

Czym są mikroplastiki i dlaczego stanowią problem

Mikroplastiki to drobne fragmenty tworzyw sztucznych o wielkości nieprzekraczającej pięciu milimetrów. Powstają między innymi w wyniku rozpadu większych odpadów plastikowych, prania ubrań wykonanych z tkanin syntetycznych czy ścierania się opon samochodowych na nawierzchni dróg.

Ze względu na niewielkie rozmiary cząsteczki te bardzo łatwo rozprzestrzeniają się w środowisku naturalnym. Trafiają do gleby, powietrza i wód powierzchniowych. W środowisku wodnym są połykane przez organizmy żywe, co może zaburzać ich procesy odżywiania i wzrostu, a także prowadzić do bioakumulacji – czyli stopniowego gromadzenia się zanieczyszczeń w kolejnych ogniwach łańcucha pokarmowego.

Dodatkowym zagrożeniem jest zdolność mikroplastików do wiązania na swojej powierzchni innych substancji chemicznych obecnych w wodzie. Mogą to być między innymi węglowodory aromatyczne o działaniu rakotwórczym, co zwiększa potencjalną toksyczność tych cząsteczek.

Wyraźne różnice między kanałem a rzeką Senne

Wyniki badań wykazały znaczące różnice w poziomie zanieczyszczenia obu cieków wodnych. W kanale brukselskim stężenia mikroplastiku wynosiły od 3 do 20 cząsteczek na metr sześcienny, co uznawane jest za stosunkowo umiarkowany poziom.

Sytuacja w rzece Senne wygląda znacznie gorzej. Tam odnotowano wartości od 40 do nawet 810 cząsteczek na metr sześcienny, przy średnich poziomach mieszczących się w przedziale od 50 do 480 cząsteczek.

Różnice te w dużej mierze zależą od warunków pogodowych w dniu poboru próbek. Podczas opadów deszczu stężenia mikroplastiku w Senne gwałtownie rosną, natomiast w okresach suchej pogody pozostają znacznie niższe i bardziej stabilne.

Oczyszczalnie działają skutecznie, ale nie podczas ulew

W normalnych warunkach wszystkie wody trafiające do brukselskiej kanalizacji – zarówno deszczówka, jak i ścieki z gospodarstw domowych – kierowane są do dwóch regionalnych stacji uzdatniania ścieków. Tam przechodzą proces oczyszczania, który skutecznie zatrzymuje większość mikroplastiku.

Najbardziej zaawansowaną instalacją jest stacja południowa, wyposażona w nowoczesny system filtracji membranowej, który zatrzymuje niemal wszystkie cząsteczki plastiku. Stacja północna nie posiada tak zaawansowanej technologii, jednak i tak usuwa około 99 procent mikroplastiku.

Problem pojawia się w czasie intensywnych opadów deszczu. Gdy ilość wody napływającej do kanalizacji przekracza możliwości oczyszczalni, część ścieków trafia bezpośrednio do rzeki Senne bez oczyszczania. W takich sytuacjach stężenie mikroplastiku w odprowadzanych wodach może osiągać od 5 100 do 10 650 cząsteczek na metr sześcienny.

Nawet krótkie zrzuty powodują skok zanieczyszczeń

Jak wyjaśnia badaczka Natacha Brion z VUB, tego rodzaju zrzuty nieoczyszczonych ścieków występują w niektórych punktach brukselskiej sieci kanalizacyjnej ponad dwadzieścia razy w roku. Choć objętość odprowadzanej wody nie zawsze jest duża, jej wysokie stężenie mikroplastiku powoduje wyraźny wzrost zanieczyszczenia w rzece.

Znaczenie tego zjawiska jest szczególnie duże ze względu na niewielki przepływ rzeki Senne. Nawet krótkotrwały zrzut może więc istotnie podnieść poziom zanieczyszczenia w całym systemie wodnym.

Z szacunków przedstawionych w badaniu wynika, że spośród około 164 ton plastiku, które każdego roku wymykają się systemowi zbiórki odpadów i trafiają do kanalizacji w regionie brukselskim, około 11,6 tony – czyli 7 procent całości – trafia bezpośrednio do Senne i kanału bez żadnego oczyszczania. Dla porównania północna stacja uzdatniania odprowadza do środowiska jedynie około 0,4 tony mikroplastiku rocznie.

Pralki domowe głównym źródłem włókien mikroplastiku

Analiza próbek pozwoliła również określić główne źródła mikroplastiku w wodach Brukseli. Ponad 45 procent wykrytych cząsteczek miało postać włókien wykonanych najczęściej z poliestru (PET) lub poliamidu, znanego jako nylon.

Takie włókna powstają głównie podczas prania ubrań wykonanych z tkanin syntetycznych. W trakcie każdego cyklu prania z materiału odrywają się mikroskopijne włókna, które wraz z wodą trafiają do kanalizacji. Badanie przeprowadzone w 2016 r. przez Uniwersytet w Plymouth wykazało, że pojedynczy cykl prania odzieży poliestrowej może uwolnić ponad 500 000 włókien mikroplastiku.

Pozostała część zanieczyszczeń to drobne fragmenty powstałe w wyniku rozpadu opakowań plastikowych. Do ich degradacji dochodzi zarówno na ulicach miasta, jak i w samej sieci kanalizacyjnej.

Zmiany klimatu mogą pogłębić problem

Autorzy badania podkreślają, że bez odpowiednich działań skala zanieczyszczenia może się w przyszłości zwiększać. Wraz z ociepleniem klimatu intensywne opady deszczu będą występować częściej, co zwiększy liczbę przypadków zrzutu nieoczyszczonych ścieków do cieków wodnych.

Według prognoz naukowców do 2100 r. objętość nieoczyszczonych ścieków trafiających do wód w regionie brukselskim może wzrosnąć o 43 procent, a stężenie mikroplastiku na wylocie miasta – o około 30 procent w porównaniu z obecnym poziomem.

Dynamiczne zarządzanie wodami i rozwiązania oparte na naturze

Badacze rekomendują wprowadzenie bardziej elastycznego systemu zarządzania przepływami ścieków w brukselskiej sieci kanalizacyjnej oraz lepsze wykorzystanie istniejących zbiorników burzowych. Celem byłoby ograniczenie liczby sytuacji, w których nieoczyszczone ścieki trafiają bezpośrednio do rzek i kanałów.

Naukowcy wskazują również na znaczenie tzw. rozwiązań opartych na naturze. Chodzi między innymi o zwiększanie powierzchni terenów zielonych, budowę zbiorników retencyjnych czy tworzenie niecek infiltracyjnych, które pozwalają spowolnić spływ wody do kanalizacji podczas intensywnych opadów.

W badaniu pojawia się także postulat ograniczenia zanieczyszczenia u samego źródła – w gospodarstwach domowych. Jednym z rozwiązań byłoby instalowanie w pralkach filtrów zatrzymujących syntetyczne włókna. Takie urządzenia są już dostępne na rynku i nie wymagają skomplikowanego montażu. Według szacunków naukowców ich powszechne stosowanie mogłoby zmniejszyć stężenie mikroplastiku w brukselskich wodach nawet o 30 do 40 procent.