Hazai kutatások pontosítják a mikroműanyagok mérését

Az elmúlt években egyre gyakrabban jelennek meg aggasztó hírek a mikroműanyagok előfordulásáról: nem csak felszíni vizekben, de már élelmiszerekben, ivóvízben, levegőben, élőlényekben is kimutatják azokat. A pontos méréshez az egyik legfontosabb szempont az  alkalmazott mintavételi technika hatásfoka, a különböző mérettartományú részecskék azonosítása. Két friss magyar kutatás révén a jövőben egyre jobb mérési eredmények születhetnek...

A mikroműanyag kifejezést a 2000-es években használták először az 5 mm-nél kisebb részecskékre, amelyekről kiderült: sokféle káros élettani hatással rendelkezhetnek, veszélyeztethetik a vízi ökoszisztémát, legyen szó az eleve ilyen kisméretűre gyártott és például kozmetikumokban használt elsődleges mikroműanyagokról (mikrogyöngyök), vagy a környezetbe kikerülő nagyobb hulladékok aprózódásából keletkező másodlagos mikroműanyagokról – ezeket tengerek vízéből mutatták ki először.

A mikroműanyagok vizsgálata komplex környezetanalitikai feladat, amely a hatékony mintavétellel kezdődik. Szabványok hiányában ezen a területen minden, tudományosan megalapozott kutatási eredmény úttörőnek számít.

Egy új módszer a különböző mérettartományű műanyagok mérésére

Az elmúlt évtizedben a Szent István Egyetem, Természeti Erőforrások Megőrzése Intézet, Környezetvédelmi és Környezetbiztonsági Tanszék és a Wessling Hungary Kft. szoros együttműködésében hazai kutatások is elindultak ezen a területen. A Bordós Gábor (a Wessling Hungary Kft. projektvezetője és a SZIE doktorandusza, témavezetője Dr. Szoboszlay Sándor egyetemi docens) és munkatársai által kialakított kaszkád beállítású, szivattyúval működtetett rendszer alkalmasnak bizonyult a különböző mérettartományú mikroműanyag-frakciók elkülönítésére a természetes vizekből kiemelt nagy térfogatú (1000-2000 liter) mintákból. A módszer alkalmazásával bizonyosságot nyert, hogy a hazai édesvízi rendszereket is érinti ez a típusú szennyezés, amiről a kutatók a nemzetközi szinten magas mércéjű Chemosphere című tudományos szaklapban számoltak be 2019 elején.

A mikroműanyagok elterjedéséről világszerte egyre többet tudunk, azonban jogszabályban megfogalmazott hatérértékek egyelőre nem léteznek, sőt a vizsgálati módszerekre sincsenek szabványok. Ennek következtében az eredményeket sok esetben nem lehet összehasonlítani. Fontos jövőbeli kutatási és műszaki kihívás az egységes, szabványosítható álláspont kidolgozása, jogszabályok megalkotása, azonban ehhez jól definiált, ismert hatékonyságú mintavételi és analitikai módszerekre van szükség.

A mintaelőkészítési és vizsgálati módszerek ugyan egyre fejlettebbek, precízebbek, de jelenleg limitált a rendelkezésre álló információ ezek teljesítményéről. Fontos szempont, hogy a kiindulási mintában jelen lévő mikroműanyagok közül a vizsgálat végén mennyit tudunk ténylegesen azonosítani. Ennek ellenőrzésére, valamint a vizsgálat pontosságának mérésére már léteznek különböző laboratóriumi eljárások, azonban a mintavételek vonatkozásában még csak igen kevés eredmény lelhető fel. Pedig ezek különösen fontosak lennének, hiszen hiába a legjobb analitikai technika, ha a vizsgálati minta nem megfelelően reprezentálja azt a környezetet, ahonnan a minta származik. Ennek érdekében fontos megismernünk, milyen hatásfokkal gyűjti be az alkalmazott mintavételi technika a környezetben jelen lévő mikroműanyagokat.

 

A begyűjtés hatásfokának ellenőrzése

A fenti problémára igyekszik megoldást nyújtani a Szent István Egyetem, a WESSLING Hungary Kft. és Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem együttműködése. Legfrissebb kutatási eredményeik néhány hete láttak napvilágot a világszerte kimagasló tudományos elismertséggel rendelkező Water Research szaklapban.

Vizsgálataikhoz több ismétlésben, nagy térfogatú modellközeget (2.400 liter) hoztak létre különböző típusú mikroműanyagok használatával, majd ebből - a környezeti mintavételekhez hasonló mennyiségű (1.500 liter) - mintát vettek a fentebb említett saját fejlesztésű, kaszkád szűrőrendszer alkalmazásával. A kísérletek során kiemelt hangsúlyt fektettek a különböző sűrűségű, anyagtípusú és alakú referencia mikroműanyagok használatára, hiszen céljuk volt egy környezetileg releváns modell létrehozása. A mintavételi rendszereket különböző áramlási viszonyok között tesztelték, felszíni és mélyebb vízréteg mintázása során. A kialakított koncepció lehetővé teszi a mintavételi eszköz tényleges mikroműanyag-visszanyerési hatásfokának vizsgálatát, megadását. Összességében az áramlási viszonyok szignifikáns hatása nem volt kimutatható, azonban a felszíni mintavétel minden esetben hatékonyabbnak bizonyult a mélyebb réteg mintázásánál, mely során a mikroműanyagok legjobb visszanyerési rátája (31,4%) volt tapasztalható. Az összes beállítást figyelembe véve az egyes műanyagtípusok visszanyerési hatékonysága átlagosan 1,8-29,7% között alakult..

Ez a kutatás közelebb viszi a kutatókat a valós környezeti koncentrációk és a mért eredmények közötti kapcsolatok jellemzéséhez, megértéséhez. Az eredmények alapján az is körvonalazódik, hogy akár 3-10-szer több lehet a környezetben jelen lévő mikroműanyagok koncentrációja, mint azt eddig a szakirodalmi források megadták.

A kutatás a Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alapból biztosított támogatásokkal, a vállalatok K+F+I tevékenységét elősegítő KFI_16-1-2017-0477 számú projekt és az egyetemek kutatásait fejlesztő Tématerületi Kiválósági Program, Biztonság alprogram (NKFIH-831-10/2019) keretében valósult meg.

 

Műanyagok a környezetben
(Fotó: Bordós Gábor, 2016)



Mikroműanyag mintavétel modell rendszerben
(Fotó: Bordós Gábor, 2019)

 

Referencia mikroműanyagok mintavétel után
(Fotó: Bordós Gábor, 2019)

 

A kísérletben alkalmazott mikroműanyagok 100x nagyításban. Fragmentek – A: kis sűrűségű polietilén, B: polietilén-tereftalát, C: polipropilén, D: polivinil-klorid; Szálak – E: poliamid, F: polietilén-tereftalát; G: polipropilén; Gyöngyök – polietilén 0.98 g/cm3 (H) és 1.3 g/cm3 (I)

(Fotó: Mári Áron, Bordós Gábor, 2020)