Elisa Blumenthal, Paulina Ormaniec, Jerzy Mikosz
DOI: 10.15199/17.2025.5.3, GWiTS 5/2025, maj 2025
Pobierz PDF (Open Access)
Abstract:
The analytical procedure for identifying microplastics (MPs) in municipal wastewater is hampered by the complex matrix nature of the samples, in which numerous organic and inorganic contaminants are present that compete in the isolation of MP particles. Therefore, separation of MPs requires multi-step density and chemical purification. In the absence of standard methods, various sample purification methods are used. The test sample is subjected to enzymatic digestion or chemical oxidation to remove organic matter. Subsequently, the remaining material is subjected to density separation using a solution of appropriate density to separate MP particles from inorganic particles. The floating fraction is filtered on membranes with 0.45–1.2 µm pores and dried in an oven, and then identification of the isolated MP particles is performed using an FTIR/Raman spectrometer. The long time for sample preparation and analysis limits the scale of research and the reproducibility of measurements in different laboratories. This paper presents a comparative study on various methods of density and chemical separation of MP in municipal wastewater samples. The theoretical basis of the processes used is presented in the first part of the article.
Keywords: municipal wastewater, sewage sludge, microplastic, density separation, Fenton reaction, wastewater treatment plant.
Streszczenie:
Procedura analityczna identyfikacji mikroplastików (MP) w ściekach komunalnych jest utrudniona przez złożony matrycowy charakter próbek, w których obecne są liczne organiczne i nieorganiczne zanieczyszczenia konkurujące przy izolacji cząstek MP. Dlatego separacja MP wymaga wieloetapowego oczyszczania gęstościowego i chemicznego. Wobec braku metod standardowych stosowane są różne metody oczyszczania próbek. Badaną próbkę poddaje się trawieniu enzymatycznemu lub utlenianiu chemicznemu w celu usunięcia materii organicznej. Kolejno, pozostały materiał poddaje się separacji gęstościowej z użyciem roztworu o odpowiedniej gęstości w celu odseparowania cząstek MP od cząstek nieorganicznych. Frakcję pływającą filtruje się na membranach o porach 0,45–1,2 µm i suszy się w suszarce, a następnie z użyciem spektrometru FTIR/Ramana wykonuje się identyfikację wyizolowanych cząstek MP. Długi czas przygotowania i analizy próbek ogranicza skalę badań i powtarzalność pomiarów w różnych laboratoriach. W artykule przedstawiono badania porównawcze nad różnymi metodami separacji gęstościowej i chemicznej MP w próbkach ścieków komunalnych. Podstawy teoretyczne stosowanych procesów przedstawiono w pierwszej części artykułu.
Słowa kluczowe: ścieki komunalne, osady ściekowe, mikroplastik, separacja gęstościowa, reakcja Fentona, oczyszczalnia ścieków.
Bibliografia
[1] Alvim C. Bretas, Mendoza-Roca José-Antonio, Bes-Pià A. 2020. “Wastewater treatment plant as microplastics release source – Quantification and identification techniques”. Journal of Environmental Management 255, 109739.
[2] Blumenthal Elisa. 2022. “Pretreatment methods for microplastics isolation from wastewater and sludge samples”. M.Sc. Thesis. Double degree programme Politechnika Krakowska & Università degli Studi di Cagliari.
[3] Blumenthal Elisa, Ormaniec Paulina, Mikosz Jerzy. 2025 “Pretreatment methods for the isolation of microplastics from wastewater and sludge samples: Part 1”. Gaz, Woda i Technika Sanitarna. 4:21-27.
[4] Cole Mattew, Webb Hannah, Lindeque Pennie K., Fileman Elaine S., Halsband Claudia, Galloway Tamara S. 2014. “Isolation of microplastics in biota-rich seawater samples and marine organisms”. Scientific Reports 4:4528.
[5] Masura Julie, Baker Joel, Foster Gregory, Arthur Courtney. 2015. “Laboratory methods for the analysis of microplastics in the marine environment: recommendations for quantifying synthetic particles in waters and sediments”. NOAA Technical Memorandum NOS-OR&R-48.
[6] Rodrigues M.O., Gonçavles A.M.M., Gonçavles F.J.M, Nogueira H., Marques J.C. 2018. “Effectiveness of a methodology of microplastic isolation for environmental monitoring in freshwater systems”. Ecological Indicators 89:488-495.
[7] Zeri Christina, Adamopoulou Argyro, Koi Angeliki, Koutsikos Nicholas, Lytras Efthymios, Dimitriou Elias. 2021. “Rivers and wastewater-Treatment Plants as Microplastics Pathways to Eastern Mediterranean Waters: First Records for the Aegean Sea, Greece”. Sustainability 13(10), 5328.