Видалення мікропластику зі стічних вод для захисту світового водного басейну

Microplastics are one of the new pollutants and are a threat to natural aquatic ecosystems as well as human health. After entering natural reservoirs, microplastic particles are quickly settled and covered with surfactants of microbial origin. This fundamentally changes the properties and behavior of MP in water: particles become highly hydrophilic and acquire the ability to absorb many pollutants, such as metal ions and pharmaceuticals. This changes the properties and behavior of microplastics in water: particles become highly hydrophilic and acquire the ability to absorb many pollutants, such as metal ions and pharmaceuticals. Particles of microplastics are not removed during the treatment of wastewater at municipal treatment plants and in large quantities enter with purified waters in natural reservoirs. Therefore, it is necessary to develop additional measures for microplastic removal from purified wastewater after their treatment at municipal treatment plants. The present review considers techniques aimed to remove microplastics from purified wastewater to protect the environment.

It has been found that when treating wastewater using traditional technology, it is possible to remove from 83% to 98% of microplastics from its initial amount. However, given the huge volumes of treated wastewater entering natural reservoir, this causes a real threat to the environment.

To further remove microplastics, it is possible to use flocculation or filtration as a modification of existing water treatment systems, as well as tertiary treatment methods, such as purification in a membrane bioreactor, reverse osmosis or ultrafiltration units. All of these technologies can significantly increase the percentage of removed microplastic, but are expensive, making them difficult to use at a large scale. A promising approach is the use of biosorbents (biomass of agricultural or forest waste).

Key words: Microplastics Wastewater Cleaning Biosorbents

Анотація

Мікропластик є одним з нових забруднювачів, що створює загрозу для природних водних екосистем, а також для здоров'я людини. Після потрапляння в природні водойми частинки мікропластику швидко заселяються і покриваються поверхнево-активними речовинами мікробного походження. Це докорінно змінює властивості та поведінку мікропластику у воді: частки стають високогідро-фільними та набувають здатності поглинати багато забруднюючих речовин, таких як іони металів і фармацевтичні препарати. Частинки мікропластику не видаляються при обробці стічних вод на міських очисних спорудах і у великій кількості потрапляють з очищеними водами у природні водойми, тому необхідно розробити додаткові заходи щодо доочищення стічних вод після їх обробки на очисних спорудах. У представленому огляді аналізуються технологічні прийоми, спрямовані на видалення мікропластику зі стічних вод з метою підвищення рівня безпеки навколишнього середовища.

Встановлено, що при очищенні стічних вод за традиційною технологією можна видалити від 83 до 98% мікропластику від його первинної кількості. Однак, враховуючи величезні об'єми очищених стічних вод, які потрапляють у природні водойми, це становить реальну загрозу для довкілля. забруднювач водний біосорбент

Для подальшого видалення мікропластику можливо використання флокуляції або фільтрації як модифікації існуючих систем очищення води, а також методів третинного очищення, зокрема очищення в мембраному біореакторі, на установці зворотного осмосу або ультрафільтрації. Всі ці технології дають змогу значно підвищити відсоток видаленого мікропластикового забруднення, однак висока вартість ускладнює їх використання для масштабного вживання.

Перспективним підходом додаткового очищення води від мікропластику може стати використання біосорбентів (біомаси сільськогосподарських чи лісових відходів).

Ключові слова: мікропластик, стічні води, очищення, біосорбенти.

Постановка проблеми. Пластикове забруднення стало одним із найпоширеніших стійких забруднювачів навколишнього середовища. У 2019 р. річне виробництво пластику склало 368 млн тонн, очікується, що до 2050 р. його виробництво збільшиться до 33 млрд тонн (Bellasi та ін., 2020). Згідно з оцінюванням, 76% усього виробленого пластику вивозиться на звалища або розповсюджується у природному середовищі (Geyer, 2020). Дрібні частинки пластикових відходів (мікропластики, нанопластики) відносяться до групи забруднювачів довкілля зі значним несприятливим впливом на навколишнє середовище. Термін "мікропластик" вперше з'явився при дослідженні дрібних пластикових частинок правильної або неправильної форми розміром від 1 мкм до 5 мм. Вважається, що мікропластики (МП) стають основним джерелом антропогенного забруднення океанів (Bow- ley та ін., 2021). Кількість пластикових відходів, що потрапляють у морське середовище, становить 8 млн тонн на рік (Rodrigues та ін., 2019), а кількість шматочків пластику оцінюється від 15 до 51 трильйона (Bowley та ін., 2021). Пластик вважається нерозкладним матеріалом через (1) високу молекулярну масу, що унеможливлює транспортування великих молекул через клітинну мембрану мікроорганізмів; (2) високу гідрофобність, яка запобігає прикріпленню мікробних клітин до гідрофільних поверхонь; (3) недостатню кількість належних функціональних груп (Cai та ін., 2023; Wilkes & Aristilde, 2017). Все це зумовлює постійне зростання кількості мікропластику в довкіллі.

Мікропластик був виявлений у прісній і питній воді, ґрунті, а також у продуктах харчування (Eerkes-Medrano та ін., 2019; Rainieri та ін., 2020; Sewwandi та ін., 2022). Вміст мікропластику в сильно забруднених річках може досягати 100 мг на л води. Частинки мікропластику було виявлено практично всюди: в океанах, морях, річках, у морському льоді, полярних регіонах, навіть в океанічних поверхневих водах та осадах Антарктичного півострова (Audrezet та ін., 2020; Peng та ін., 2018), у повітрі (O'Brien та ін., 2023), грунті (Guo та ін., 2020) та в живих істотах (Ramieri, & Barranco, 2019).

Мікропластики служать місцем існування мікроорганізмів, зокрема патоген - них, місцем утворення біоплівок і засобом транспортування мікробів на нові території (Dudek та ін., 2020; Hoellein та ін., 2014; Oberbeckmann, & Labrenz, 2020; Stabnikova та ін., 2021). Мікроорганізми, прикріплені до поверхні частинок мікропластику, взаємодіють з ними, використовують їх як субстрати для живлення, змінюють властивості та біорозкладають (Kelly та ін., 2021). Після потрапляння в природні водойми частинки мікропластику швидко колонізуються та покриваються мікробними поверхнево-активними речовинами (Stabnikova та ін., 2022). Враховуючи велику площу поверхні та її гідрофобність, мікропластики можуть виступати як сорбенти для інших забруднювачів навколишнього середовища, таких як стійкі органічні забруднювачі, вуглеводні, фармацевтичні препарати, важкі метали тощо (Fan та ін., 2021; Klavins та ін., 2022; Sun та ін., 2021).

Одним із механізмів токсичності мікропластику є десорбція забруднюючих речовин при потраплянні частинок у живий організм. Причому набагато більший передбачуваний ризик заподіяння шкоди біоті, що створюється невеликими за розміром частинкам мікропластику діаметром усього в кілька мікрометрів і нано- метрів ніж більшими оскільки (1) їх концентрації в навколишньому середовищі будуть набагато вищими, і (2) збільшується ризик потрапляння дрібних частинок у клітини та тканини. Крім того, частинки мікропластику меншого розміру мають набагато більшу площу поверхні, готову сорбувати та десорбувати ряд хімічних речовин, оскільки вони легше проникають у клітини, більш імовірний несприятливий вплив мікропластику на організми (Triebskorn та ін.. 2018). Наприклад, пластикові кубики розміром 10 мкм мають питому площу 0,67 м ²/г, а пластикова пластинка завтовшки 1 мм має питому площу 0,001 м ²/г. Отже, швидкість дифузії розчинних потенційно токсичних компонентів з пластикової частинки розміром 10 мкм може бути майже у 670 разів вищою, ніж з пластикової пляшки чи пластикової плівки (V aseashta та ін., 2021). Таким чином, мікропластик має тенденцію адсорбувати шкідливі речовини і, потрапляючи в організм людини, може вилуговувати певні добавки, що викликають ендокринні порушення та мають канцерогенні властивості.

Мікропластик споживають різні водні мешканці - від зоопланктону до вищих трофічних рівнів (риби та ссавці) (Costa та ін., 2020). Пластикове сміття було виявлено в рибах, мідіях і молюсках, призначених для споживання людиною (Rochman та ін., 2020). Фактично була доведена присутність мікропластику у приблизно 80% основних видів виловлених риб (Walkinshaw та ін., 2020). Трофічне перенесення, біоакумуляція та біомагніфікація мікропластику в морепродуктах створюють реальний спосіб його надходження до організму людини (Vaz- quez-Rowe та ін., 2021).

Показано негативний вплив мікропластику на водні та ґрунтові живі організми через порушення репродукції, недоїдання, внутрішні садна та закупорки (Kumar та ін., 2020; Sun та ін., 2021), а також виявлено несприятливий вплив на здоров'я людини (Ghosh та ін., 2023; Kirstein та ін., 2016; Smith та ін., 2018). Наприклад, показана цитотоксичність мікропластику (в основному полістирол товщиною 10 мкм) на церебральних та епітеліальних клітинах людини (Schirinzi та ін., 2017). Також повідомлялося, що полістирол (0,25±0,06 мкм) буде поглинатися кератиноцитами людини (Triebskorn та ін., 2019).

Питна вода, що надходить із прісноводних природних ресурсів, містить частинки мікропластику і є джерелом цього забруднення в раціоні людини, оскільки при обробці води з допомогою коагуляції-флокуляції видаляється лише до 88% мікропластику (Pivokonsky та ін., 201). Водопровідна вода в Китаї містила час - тинки мікропластику, в основному поліетилену та поліпропілену, від 440±75 час- тинок/л (Tong H. та ін., 2020). Визначення мікропластику у воді, взятій з різних природних джерел, показало, що вміст коливався від 1473 до 3605 частинок на 1 л, а вміст мікропластику в очищеній питній воді варіювався від 338 до 628 частинок на 1 л (Pivokonsky та ін., 201).

Однак лише частинки мікропластику розміром менше 20 мкм здатні проникати в органи. Частки розміром менше 10 мкм можуть потрапляти у всі органи та проникати через клітинні мембрани (Vaseashta та ін., 2021). Хоча вплив споживання мікропластику на здоров'я людини досі недостатньо вивчений і натепер немає чітких науково підтверджених даних про те, що мікропластик негативно впливає на здоров'я людини, однак видалення мікропластику з організмів ускладнено, і частки мікропластику можуть накопичуватися в організмі. Вважається, що мікропластик може викликати запалення шлунково-кишкової системи та у разі, коли частинки мікропластику служать переносниками хімічних речовин із навколишнього середовища, вони можуть викликати токсичні наслідки та пошкодження органів у людини. Наявність мікропластику в організмі людини збільшує ризик раку (Li та ін., 2023).

Відомо, що мікропластики не видаляються при очищенні стічних вод на міських очисних спорудах (МОС) і у великій кількості потрапляють з очищеними водами у природні водойми. Підраховано, що у 1 м ³ стоків МОС у Німеччині міститься в середньому 6400 частинок МП. Мікропластик в очищених стічних водах є носієм для перенесення у водне середовище мікроорганізмів, що містяться в стічних водах, а також важких металів і різних стійких органічних сполук. Частинки мікропластику можуть бути покриті також патогенними мікроорганізмами, що можуть бути переносниками патогенних мікроорганізмів людини. По - казано, що біоплівки мікропластику з очищених стічних вод характеризувалися наявністю умовно-патогенних бактерій роду Acinetobacter та бактерій родів Klebsiella, Pseudomonas і Sphingomonas, які вважаються здатними до деградації пластику. Біоплівки на мікропластику в стічних водах очисних споруд містять різно - манітні бактеріальні угруповання, тож мікропластик може слугувати вектором переносу умовно патогенних і патогенних мікроорганізмів, що містяться у стіч - них водах, у довкілля (Kelly та ін., 2021; McCormick та ін., 2014; Oberbeckmann, & Labrenz, 2020).

Очевидна необхідність вживання заходів для додаткового очищення стічних вод після їх обробки на МОС для зниження кількості мікропластику, що потрапляє в природні водоймища.

Мета статті: узагальнення літературних даних щодо методів виділення мікро- пластику зі стічних вод для захисту світового водного басейну.

Матеріали і методи. Матеріалом дослідження стали наукові публікації у провідних періодичних і спеціалізованих світових виданнях, що стосуються створення та використання сучасних технологій видалення мікропластику з очищених стічних вод. Для проведення літературного дослідження було використано кла - сичний підхід пошуку за ключовими словами, такими як мікропластик у поєднанні з стічними водами, забрудненням, ідентифікацією, видаленням, вилученням, деградацією та переробкою. Використовувалися найпоширеніші пошукові системи, такі як Google Scholar, Web of Science, а також провідних видавництв (ACS, Elsevier, Hindawi, MDPI, RSC, Springer та Wiley).

Викладення основних результатів дослідження. Скиди очисних споруд як джерело мікропластику. Очищені стічні води відіграють роль джерела мікро- пластику і мають суттєвий вклад у транспортуванні мікроорганізмів з очищених стічних вод у водне середовище (McCormick та ін., 2014). Мікропластик, присутній у стічних водах, поділяють на дві групи: 1) первинний мікропластик (15 до 31% мікропластику в океанах), що надходить від прання синтетичного одягу (35% первинного мікропластику); стирання шин при їзді (28%); мікрокульки діаметром зазвичай менше 1 мм, які широко використовуються в засобах особистої гігієни, таких як зубні пасти, скраби для обличчя й тіла (2%); 2) вторинний мікропластик, що утворюється в результаті фрагментації великих пластикових предметів, таких як пластикові пакети, пляшки або рибальські мережі через механічну дію або хімічні процеси (69--81% мікропластику, виявленого в океані) (Browne та ін., 2011; News European Parliament, 2018; Raju та ін., 2018). Спалах коронавірусу додав нове джерело забруднення води мікропластиком - за рік пандемії до океану потрапило від 0,15 до 0,39 млн тонн пластикового сміття від масок для обличчя (Chowdhury та ін., 2021). Взагалі, частинки мікропластику, які знаходяться у стічних водах, можна розділити за розміром на великий мікропластик (від 1 до 5 мм), дрібний мікропластик (від 100 до 1 мм) та нанопластик (від 1 до 100 нм) (Herbort та ін., 2018). Форма фрагментів дуже різноманітна: волокна, мікрокульки, плівки, пінопласти та гранули (Hartmann та ін., 2019).

Рис. 1. Типи мікропластику у воді (Karthik et al., 2018; Singh et al. 2021)

Але класифікація не враховує відмінності у хімічному складі та властивостях пластику. Основні полімерні складові мікропластику, виявлені у воді, були іден - тифіковані як поліетилен, поліпропілен, полістирол і поліетилентерефталат, що становить 70% від загальної кількості, але зустрічаються також фрагменти, що містять полівінілхлорид, поліуретан, поліакрилонітрил, каучук, а також різні ко - полімери (Frias та ін., 2019; Li та ін., 2020). Аналіз мікропластику 12 очисних споруд Німеччини показав, що він складався з таких синтетичних полімерів, як поліетилен, поліпропілен, поліамід, полістирол, поліуретану, поліестер та силікон, при цьому переважали частинки з пропілену (у середньому 59%) і поліпропілену (у середньому 16%) (Mintenig та ін., 2017).

Звичайні міські очисні споруди (МОС) не повністю видаляють мікропластик, тому очищені традиційними методами стічні води містять значну його кількість. Скидання цих стічних вод у природні водойми призводить до потрапляння мікропластику в ланцюг постачання питної води (Murphy та ін., 2016). Підраховано, що в 1 м ³ стічних вод міських очисних споруд у Німеччині міститься до 9000 часток мікропластику розміром 0,5 мм, серед яких переважає поліетилен (Mintenig та ін.,

Тверді біологічні речовини або осади, які отримують на очисних спорудах, багаті на поживні речовини і тому використовуються як добрива в сільськогос - подарській і ландшафтній практиці багатьох країнах (Stabnikova та ін., 2005). Однак мікропластик, що залишився в анаеробному мулі, часто разом з ним по - трапляє на поля фільтрації (Yuan та ін., 2022) або на сільськогосподарські землі, що призводить до забруднення підземних вод завдяки перколяційним процесам (Milojevic, & Cydzik-Kwiatkowsk, 2021) (рис. 2).

Частинки мікропластику (в основному у вигляді кульок і волокон) проникають у ґрунтове середовище шляхом застосування твердих біологічних відходів у громадських місцях, присадибних садибах, звалищах, на реабілітаційні ділянки та ліси (Gray et al. 2017). У Європі, де урядова політика заохочує використання осаду стічних вод на звалищах, сміттєспалювальних заводах та у сільському господарстві, близько 10 млн тонн осаду було отримано на очисних спорудах у 2010 р. (Raju та ін., 2008). Світова кількість сухих осадів муніципальних очисних споруд становила у 2017 р. 45 млн тонн (Lombardi та ін., 2017). Для зменшення накопичення мікропластику в природі та захисту прісноводних і морських екосистем необхідно розробити та впровадити в реальне життя методи видалення мікро - пластику з очищених стічних вод, що скидаються у водні об'єкти, з метою зменшення на них навантаження й захисту водного середовища.

Рис. 2. Екологічні ризики пов'язані з мікропластиком в продуктах очищення стічних вод (Milojevic, & Cydzik-Kwiatkowsk, 2021)

Видалення мікропластику зі стічних вод. Видалення мікропластику зі стічних вод при традиційному процесі очищення. На очисні споруди щодня надходять побутові, промислові та сільськогосподарські стічні води, що містять велику кількість мікропластику. Первинний метод очищення стічної води призначений для скринінгу великого сміття зі стічної води, відділення плавучих матеріалів, таких як жир та олія, а також для осадження твердих частинок. Більшість частинок мікропластику та волокон видаляються на ранніх стадіях при знятті піни та відстоюванні - при первинній обробці стоків, яка виявилася одним із ефективних методів видалення мікропластику (Carr та ін., 2016). Так, стічні води містили високі концентрації мікропластику - від 260 до 320 частинок на літр, але при первинному очищенні концентрація знизилась до 50--120 частинок на літр (Dris та ін., 2015). Синтетичні волокна, зазвичай, є домінуючим типом мікропластику у стічній воді, яка надходить на очисні споруди, мабуть, і вони залишаються в осаді після первинних відстійників (Carr та ін., 2016; Talvitie та ін., 2015; Ziajahromi та ін., 2017). У процесі вторинного очищення мікроорганізми видаляють розчинену та зважену органіку зі стічних вод в аеротенках, ставках або лагунних системах. Ефективне біологічне очищення було отримано на одній французькій очисній станції - збільшено ефективність видалення з 83% до 95% (Dris та ін., 2015).

Дослідження поведінки мікропластику в процесі очищення стічних вод показали, що ступень його виділення на різних етапах залежить від типу стічних вод і технології, що використовується (Liu та ін., 2021).

Рис. 3. Схема традиційного процесу очищення стічної води (Liu та ін., 2021)

Кількість мікропластику в стічних водах, що поступали на очисні споруди, становила W1=79,9±9,3 частинок на літр і знижувалася до W2= 47,4±7 після первинного відстійника W3=34,1±9,4, після вторинного - W4=28,4±7,0 в очищених стічних водах. Отже, загальна ефективність видалення мікропластику становила 64,4%. Середній розмір частинок мікропластику змінювався, мкм: частинки у початковій стічній воді (W1) мали найбільші розміри, 571,5 мкм; розмір становив 235,7 мкм після стадії W2; 422,1 мкм після стадії W3, та 348,2 мкм після стадії W4. Автори припускають, що перше зниження з W1 до W2 було пов'язане в основному з видаленням крупніших за розміром частинок мікропластику в осад у первинних відстійниках, а друге зниження (W3 до W4) може бути пов'язане з деградацією мікропластику при хлоруванні. Що стосується збільшення з W2 на W3, причина може бути пов'язана з тим, що піна, яка містить головним чином міскопластик маленького розміраму (240,1 мкм) становила найбільшу фракцію в W2 та містила нижчу фракцію волокон з відносно великими розмірами (1069,7 мкм), ніж W3. Але виділений зі стічної води мікропластик залишається в осаді S0, у цьому разі вміст його становив 240,3 частинок на г сухого мулу при середньому розмірі 222,6 мкм, який також стає потенційним джерелом розповсюдження мікропластику в довкіллі (Liu та ін., 2021). Осад зі стічних вод як побічний продукт очищення води, що потрапляє в навколишнє середовище, часто несе значне навантаження мікро- пластиком. Згідно з (Sun та ін., 2019) вище 20000 частинок мікропластику були присутні в кілограмі сухого осаду, що був отриманий після вторинних відстійників. В інших дослідженнях осади очисних споруд містили такі кількості мікропластику на кг сухої ваги: 16700 (Magnusson, & Noren, 2014); 1000 (Mintenig та ін., 2017); від 4196 до 15385 (Mahon та ін., 2017). Підраховано, що від 63000 до 430000 тонн мікропластику потрапляє через осади стічних вод на європейські сільськогосподарські угіддя щорічно (Piehl та ін., 2018).

Згідно з даними різних авторів попередня та первинна обробка (сортування, видалення піску та жиру, осадження) видаляє від 40% (Dris et al., 2015) або 45% (Habib та ін., 2021; Murphy та ін., 2016) до 77% загальної кількості мікропластику (Tagg та ін., 2020). Вторинна обробка (біологічне очищення та осадження) забезпечує додаткове видалення приблизно 50% завдяки хімічним флокулянтам і бактеріальним клітинам, які осаджуються з адсорбованим на них мікропластиком у вторинних відстійниках (Enfnn та ін., 2019). Показано, що відсоток видаленого мікропластику при традиційній обробці стічної води може становити від 83 до 98% від первинної кількості (Dris et al., 2015; Sun та ін., 2019). Однак, беручи до уваги кількість очищених вод, що потрапляє у відкриті водойми, ці, здавалося б низькі кінцеві концентрації мікропрастику в результаті потрапляння значної їх кількості в навколишнє середовище завдають йому непоправної шкоди. Так, розрахункова річна кількість часток мікропластику, що потрапляла в довкілля від підприємства з очищення стічних вод (еквівалент чисельності населення 650000 осіб) при ступені видалення мікропластику після етапу вторинної обробки 98,41% і остаточній концентрації мікропластику у кінцевих водах 250 частинок на м ³ становила 23812 млн (Murphy та ін., 2016). Згідно з (Mintenig та ін., 2017) з очисних споруд Німеччини в довкілля потрапляє від 10 до 5000 млн частинок мікропластику з розмірами менш ніж 500 мкм на рік.

Видалення мікропластику з використанням модифікації існуючих систем очищення води. Видалення мікропластику з використанням існуючих систем очищення води дуже бажане порівняно з будь-якою новою технологією через простоту експлуатації вже існуючих очисних споруд і низькі витрати.

Флокуляція. Було запропоновано використання солі на основі алюмінію (AlCb-6H2O) та заліза (FeCb^^O) для видалення мікропластику в процесі очищення стічних вод за допомогою коагуляції, що дало змогу отримати видалення частинок мікропластику з розміром <0,5 мм до 36,89% у разі застосування солі алюмінію. Проте солі заліза були неефективні для осадження мікропластику (Ma та ін., 2019). Цікавою особливістю було те, що більш висока ефективність видалення була отримана для часток малого розміру, у той час як для мікропластику великого розміру поступово знижувалася (4,51% для часток з розмірами від 2 до 5 мм). Основними механізмами були нейтралізація заряду та флокуляція частинок. Оскільки розмір пластівців, що утворюються при використанні солей на основі Al, був меншим, ніж у солей на основі Fe, це забезпечувало більшу площу поверхні і, отже, більшу ефективність видалення. Крім того, солі на основі Al забезпечували більш високий позитивний дзета-потенціал порівняно із солями на основі Fe, що сприяло легкій нейтралізації заряду частинок мікропластику з негативним дзета-потенціалом. Застосування таких коагулянтів, як хлорид заліза або хлорид поліалюмінію в дозах, які традиційно використовуються для доочищення стічних вод, призвело до ефективності видалення полістирольних сфер розміром 1 мкм та 6,3 мкм на 99,4% (Rajala et al., 2020) (рис. 4).

Основний недолік флокуляції мікропластику хімічними методами полягає в тому, що вона становить потенційну загрозу вторинного забруднення. Використання методу електрокоагуляції із застосуванням алюмінію забезпечило видалення близько 90% мікрокульок (Perren та ін., 2018).

Фільтрація. Мікропластик можна також видалити на етапі фільтраційного очищення стічних вод (Michielssen та ін., 2016). Для видалення мікропластику використовуються мікрофільтрація (0,1--1 мкм), ультрафільтрація (2--100 мкм) та нанофільтрація (~2 нм) (Poerio та ін., 2019).

Агломерація частинок мікропластику дає змогу виділяти мікропластик з стічних вод за допомогою простої системи, такої як пісковловлювач (Herbort та ін.,

2018) . Показано можливість збільшення обсягу вихідної частки мікропластику в 666 разів з використанням алкоксилільних сполук.

Рис. 4. Видалення мікропластику при використанні солей алюмінію (Perren та ін., 2018)

Була показана можливість підвищення ефективності видалення мікропластику внаслідок інтегрування біовугілля в системи піщаних фільтрів (Wang та ін., 2020a). Частинки мікропластику діаметром до 10 мкм можуть бути вилучені з ефективністю понад 95%. Ефект видалення було досягнуто за допомогою трьох основних механізмів, існування яких було доведено за допомогою екрануючої електронної мікроскопії, а саме: (а) "застрягання" являло собою утримання частинок мікропластику в проміжках між частинками, що фільтрують, через невеликий розмір останніх; (б) "захоплення", яке відбувається, коли матеріал, що фільтрує, має пористу структуру і потік води повільний; (в) "заплутування" відбувається, коли глибокі отвори в фільтрувальному матеріалі перешкоджають потраплянню частинок мікропластику в потік води. При цьому було відзначено, що видалення мікропластику залежать значною мірою від його фізичних властивостей (розміру та форми). При використанні на очисних спорудах гранульованих фільтрів з активованим вугіллям було досягнуто зниження вмісту мікропластику в очищених стічних водах до 56,8--60,9% (Wang та ін., 2020b). Вища ефективність спостерігалася для видалення частинок мікропластику невеликого розміру, оскільки приблизно 73,7--98,5% уловлених частинок знаходилися в діапазоні розмірів 1--5 мкм. Імовірно, що основним механізмом у цьому випадку було синергетичне поєднання фізичної адсорбції та біорозкладання (Zheng та ін., 2018).

Третинна обробка стічної води для видалення мікропластику. Третинна обробка стічної води може забезпечити суттєве додаткове видалення мікропластику до кінцевій концентрації 0,2--2% від початкової кількості. Ефективність видалення мікропластику залежить від застосовуваних процесів очищення, при цьому мембранна технологія показувала найкращі результати. Дослідження застосування різних передових технологій остаточного очищення води після традиційного очищення стічних вод на очисних спорудах у Фінляндії дало такі результати: мембранний біореактор видалив у процесі очищення 99,9% мікропластику (від 6,9 до 0,005 МП/л), швидкий піщаний фільтр97% (від 0,7 до 0,02 МП/л), повітряна флотація95% (від 2,0 до 0,1 МП/л), дисковий фільтр40 до 98,5% (від 0,5-- 2,0 до 0,03--0,3 МП/л) (табл. 1) (Talvitie та ін., 2017).

Ефективність видалення мікропластику при застосуванні дискового фільтра варіювала від 40% до 98,5% залежно від діаметра пор від 10 до 20 мкм (Talvitie et al., 2017). У (Schneiderman, 2015) було показано, що очищені води очисних споруд

Нью-Йорка, де схеми очищення включали мембранні фільтри, не містили мікрокульки, тоді як вони були присутні у воді зі споруд зі швидким пісочним фільтром або фільтром безперервного зворотного промивання.

Таблиця 1. Ефективність методів третинного очищення стічних вод від мікропласти- ку (МП) (Raju та ін., 2018)