浄水フィルターはマイクロプラスチックの摂取から私たちを守ってくれる

Apr 08, 2023

低速の砂と膜フィルターを使用すると、ほぼすべての小さな汚染物質を除去できます。

カルラ・デルガド著 | 2022 年 6 月 19 日午後 5:00 EDT 更新

世界中で生産されているプラ​​スチックのうち、リサイクルされているのは 10 パーセント未満です。 これに伴う環境上の最大のジレンマの 1 つは、プラスチックは分解されず、より小さな破片に分解されるだけで、土壌や水を汚染する可能性があることです。 長さ 1 マイクロメートルから 5 ミリメートルの小さなプラスチック粒子はマイクロプラスチックと呼ばれます。 1マイクロメートルより小さいものはナノプラスチックと呼ばれます。

これまでのところ、マイクロプラスチックは湖水、地下水、水道水などの水源で発見されており、それらにはさらに小さなナノプラスチックも含まれている可能性があります。 実際、研究では中国の水道水、スイスの湖水、さらには北部と南部の極地での氷のサンプルからもナノプラスチックが確認されています。 しかし、飲料水源の微小なプラスチック汚染の全容はまだわかっていない。なぜなら、それらを検出するのが難しく、問題への対処がさらに困難になる可能性があるからである。

最近、マイクロプラスチックが人間の血液と生きた肺組織から初めて発見されましたが、人間の健康に対する影響はまだ完全には理解されていません。 摂取されたマイクロプラスチック粒子はヒトの腸内微生物叢の不均衡を引き起こす可能性があり、過敏性腸症候群や炎症性腸疾患などの胃腸疾患の発症に関与する可能性があります。 ただし、直接的なリンクはまだ確立されていません。

いかなるリスクを考慮しても、マイクロおよびナノプラスチック粒子を生成する大量の非生分解性合成物質を環境に放出することは賢明ではないと、スイス連邦研究所粒子研究室長ラルフ・ケーギ氏は言う。水生科学と技術。

「ナノプラスチック粒子は生態系や人間の健康に望ましくない影響を与える可能性がある」と彼は付け加えた。 「粒子が小さければ小さいほど、あらゆる微生物によって取り込まれ、例えば胃腸管などに分布する可能性が高くなります。」

プラスチックの劣化が進むにつれて、水源中のナノプラスチックの数は将来的に増加すると予想されるため、飲料水処理プロセスにはナノプラスチックを除去する設備が必要です。

いくつかの研究では、飲料水処理プラントがナノプラスチックを十分にろ過できることが示されています。 『Science of The Total Environmental』誌に掲載された研究によると、砂粒状活性炭 (GAC) フィルター (多くの水差しフィルターで使用されている種類のフィルター) を使用する従来の飲料水処理プラントでは、ナノプラスチックを約 88.1 パーセント除去できます。 凝固プロセスも使用すると、除去効率は 99.4% まで向上します。

一方、Journal of Hazardous Materialsに掲載された別の研究では、緩速砂ろ過と呼ばれる処理プロセスが、水源からのナノプラスチック粒子を保持するのに同等か、それ以上に効果的であることが判明した。 この方法では、ケイ砂の上にあるシュムッツデッケと呼ばれる厚い生物学的に活性な層を使用して水が処理されます。 未処理の水は最初に生物層を通過し、次にその下の砂の層を通過します。

研究著者の一人であるケーギ氏によると、藻類、細菌、原生動物などの生物で構成される生物学的活性層は、マイクロプラスチックやナノプラスチック粒子を含む粒子状物質の大部分を保持するのに特に効果的であるという。 。

チューリッヒ水道局では、さまざまな水処理プロセスを比較し、本格的な飲料水処理プラントにおけるナノプラスチックの除去をシミュレートするために、パイロット規模のろ過実験が実施されました。

パイロット規模の緩速ろ過装置では、ナノプラスチックの約 70 パーセントが砂床の最初の 0.1 メートルに保持され、0.9 メートルでは保持率が 99.5 パーセントに達しました。 他のプロセスはそれほど効果的ではありませんでした。 たとえば、オゾン処理または水へのオゾン注入は、水処理中のナノプラスチックの保持に影響を与えません。 一方、活性炭濾過はフィルターの最初の 0.9 メートルに 10 パーセントしか残っていませんでした。

このニュースはとても興味深いものですが、緩速砂ろ過は実際にはかなり古い技術です。 この濾過法は、1875 年に初めて米国で使用されました。流速が遅く、濁った原水の処理には不十分であるため、1800 年代後半には徐々に人気がなくなりましたが、依然として農村部では有望な濾過方法でした。 。

緩速砂ろ過器も、広大なスペースを必要とするため、新しく建設される浄水場では段階的に廃止されつつあります。 その後、これらは、合成ポリマー膜を使用して、砂や藻類などの物質を水から物理的に分離または濾過する膜濾過システムの一種である限外濾過に置き換えられます。 それらは一般に高価ですが、効率は低速砂ろ過器に匹敵し、それほど多くのスペースを必要としません、とKägi氏は言います。

この問題に関する研究は非常に限られていますが、膜ベースの濾過技術を使用したマイクロおよびナノプラスチック粒子の除去は、他の技術と比較してより効果的であるようです。 Water Science & Technology 誌に掲載された 2021 年の研究では、実験室と実規模の両方のろ過結果で実証されたように、膜ろ過法が廃水からマイクロプラスチックを除去する効率が 100% であることがわかりました。

「膜濾過システムは、マイクロおよびナノプラスチック粒子の保持に関して、緩速砂濾過システムよりもさらに優れた性能を発揮すると期待されています」と Kägi 氏は言います。 一部の水処理プロセスが汚染された水源からプラスチック粒子を除去するのに効果的である可能性は非常に有望ですが、問題の根本にはまだ対処する必要があります。 プラスチックを含まない飲料水を提供するには、プラスチックの使用を可能な限り最小限に抑えることが依然として最重要です。