Mikrocząstki plastiku w wodach jezior jako globalny problem – budzenie świadomości i działania ochronne

Tworzywa sztuczne, wykorzystywane do wytwarzania plastikowych wyrobów, charakteryzują się wieloma użytecznymi cechami, w tym przede wszystkim trwałością, odpornością czy właściwościami izolacyjnymi. Z tego względu ich produkcja na całym świecie rośnie. Wyroby te, po wykorzystaniu, przedostają się do środowiska jako odpady, często w formie już rozdrobnionej, jako mikrocząstki plastiku (Hartmann i in., 2019). Mikroplastikami nazywamy drobiny polimerów, które są zwykle definiowane jako cząstki mniejsze niż 5 mm względem największego wymiaru (Thompson i in., 2009; Maszczyk i in., 2022). Tworzą odpady, które są trwałe, mobilne i wszechobecne w siedliskach lądowych i wodnych, w tym w miastach, na obszarach wiejskich, a nawet w tak odległych lokalizacjach jak dno morza (Hartmann i in., 2019). Liczne badania wykazały, że ich obecność w środowisku naturalnym, w tym w wodach powierzchniowych, jest coraz większa i bardziej niepokojąca.

W jaki sposób powstają mikrocząstki plastiku i jakie są źródła ich emisji?

Wyroby z plastiku składają się z syntetycznych lub silnie zmodyfikowanych naturalnych polimerów o wysokiej masie cząsteczkowej, a do najpopularniejszych zaliczamy polietylen (PE), polistyren (PS), politereftalan etylenu (PET) i polihydroksymaślan (PHB). Do najczęściej wykrywanych substancji, tworzących mikrocząstki plastiku w środowiskach na całym świecie, należą polietylen i polistyren, używane głównie jako opakowania (Hwang i in., 2020; Ng i Obbard, 2006; Stanton i in., 2020).

Mikroskopijne drobiny tworzyw sztucznych podzielić można pod względem ich pochodzenia na mikroplastik pierwotny oraz wtórny. Ten pierwszy, obecnie coraz bardziej obejmowany regulacjami prawnymi, jest celowo produkowany w niewielkich rozmiarach i stosowany między innymi w kosmetykach, przemyśle garderobianym czy środkach czystości. Mikrocząstki plastiku określane mianem mikroplastiku wtórnego powstają na skutek procesu rozpadu większych fragmentów tworzyw, na przykład butelek, toreb czy opakowań. Pod wpływem działania czynników środowiskowych, między innymi promieniowania UV, wypłukiwania oraz wycierania czy poprzez działanie niektórych organizmów żywych ulegają rozpadowi na coraz mniejsze fragmenty. Szacuje się, że mogą stanowić nawet 80 proc. mikroplastiku znajdującego się w morzach i oceanach.

Mikrocząstki plastiku mogą powstawać w naszych domach, choćby poprzez rozpad materiałów tekstylnych podczas prania. W konsekwencji te drobne cząstki plastiku trafiają do rzek, jezior czy oceanów i stanowią poważne zagrożenie dla organizmów wodnych oraz całego ekosystemu, a także mogą pojawiać się w łańcuchu pokarmowym, wpływając na zdrowie zwierząt wodnych i ostatecznie ludzi. Szacuje się, że mieszkaniec miasta spożywa średnio 5 g mikroplastiku na tydzień, co odpowiada wagowo karcie kredytowej (Gruber i in., 2022). Łatwo więc zrozumieć, dlaczego kontrolowanie źródeł mikroplastiku i jego wpływu na ekosystemy stało się priorytetem działań związanych z ochroną środowiska.

Projekt Interreg Baltic Sea Region Lakes connect – pilotażowe badania zawartości mikroplastiku w jeziorach

Badania nad zawartością mikocząstek plastiku w śródlądowych ekosystemach wodnych rozpoczęto stosunkowo niedawno, bo dopiero w drugiej dekadzie XXI wieku (Pozdnyakov i in., 2011; Morritt i in., 2014). Chociaż problem ten nie jest jeszcze dokładnie poznany, to obecności drobin plastiku można się spodziewać w różnych ekosystemach na terenie Polski, również w jeziorach odizolowanych od aglomeracji miejskich, w miejscach trudno dostępnych dla ludzi.

Problematykę tę między innymi podejmuje projekt „Lakes connect”, realizowany w ramach programu Interreg Baltic Sea Region. Ta inicjatywa odpowiada na duże wyzwanie, jakim jest ochrona jezior intensywnie wykorzystywanych turystycznie. Jego celem jest współpraca między różnymi organizacjami działającymi w zakresie poprawy jakości wód jeziornych w regionach turystycznych. „Lakes connect” łączy przedstawicieli nauki, organizacji pozarządowych i władz na różnych szczeblach zarządzania z trzech krajów nadbałtyckich: Polski, Litwy i Łotwy.

W ramach projektu badamy jeziora w tych trzech krajach, między innymi analizując pobrane mikrocząstki plastiku (fot. 1). Badania pilotażowe prowadzą Uniwersytet Warszawski i Fundacja Ochrony Wielkich Jezior Mazurskich (Polska), Gmina Gulbene, Łotewski Instytut Ekologii Wodnej (Łotwa) oraz Izba Handlu w Telszach (Litwa). Prace zaplanowano w cyklu uwzględniającym ruch turystyczny, z poborem próbek wody i osadów przed, w trakcie i po sezonie. Zalecenia obejmą edukację, turystykę i prawo. Projekt ma na celu opracowanie zielonych koncepcji ochrony jezior oraz wzmacnianie współpracy między naukowcami a rządem, promując innowacyjne metody ochrony środowiska.

Obecnie wprowadzane regulacje dotyczące tworzyw sztucznych

Wobec rosnącej świadomości źródeł powstawania i emisji mikrocząstek plastiku istnieje kilka ogólnych trendów i inicjatyw, mających na celu zwiększenie kontroli i ograniczenie używania tworzyw sztucznych. Przykładowe regulacje i działania obejmują:

1. Zakazy i ograniczenia dla jednorazowych produktów plastikowych. W wielu krajach Unii Europejskiej wprowadzono zakazy lub ograniczenia dotyczące jednorazowych plastikowych produktów, takich jak sztućce, słomki, talerze i kubki. Celem jest zmniejszenie ilości plastikowych odpadów, szczególnie w miejscach atrakcyjnych turystycznie, z bogatym zapleczem gastronomicznym. Przykładem takiego działania jest ustawa obowiązująca od 24 maja 2023 r., wdrożona w związku z Dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/904 z dnia 5 czerwca 2019 r. w sprawie zmniejszenia wpływu niektórych produktów z tworzyw sztucznych na środowisko. Zakazuje ona m.in. sprzedaży w Polsce jednorazowych produktów z plastiku. Dąży do ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania z rynku jednorazowych produktów, które w niewielkim stopniu poddają się recyklingowi, przez co trafiają do środowiska, także jako mikrocząstki plastiku.

2. Opłaty za plastikowe torby. W niektórych miejscach wprowadzono opłaty za korzystanie z jednorazowych, plastikowych toreb na zakupy, co ma zachęcać do wybierania tych wielokrotnego użytku. Przykładem takiego działania jest wprowadzenie w Polsce od 1 stycznia 2018 r. opłaty recyklingowej od każdej sprzedanej torby foliowej o grubości od 15 do 50 mikronów. Ideą wprowadzonej regulacji jest zaszczepienie w społeczeństwie świadomości zakupowej, przemyślanego pakowania produktów, a także odruchu korzystania z własnych toreb.

3. Wspieranie recyklingu. Wiele krajów wspiera działania związane z promocją recyklingu tworzyw sztucznych, przede wszystkim poprzez ustanawianie norm oraz inwestowanie w infrastrukturę. W ramach Zielonego Ładu, w Europie do 2030 roku, 55 proc. plastikowych odpadów opakowaniowych powinno zostać poddanych recyklingowi. Oznaczałoby to przemyślane projektowanie produktów z tworzyw sztucznych, z uwzględnieniem możliwości ich ponownego wykorzystania. Potrzebne są również inicjatywy stymulujące rynek tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu, które mogłyby obejmować: 1) tworzenie norm jakości wtórnych tworzyw sztucznych; 2) zachęcanie do certyfikacji produktów wykonanych z tworzyw poddanych recyklingowi w celu zwiększenia zaufania kontrahentów i konsumentów; 3) wprowadzenie obowiązkowych zasad dotyczących minimalnej zawartości materiałów pochodzących z recyklingu w niektórych produktach; 4) zachęcanie państw członkowskich UE do ewentualnego obniżenia podatku VAT na produkty pochodzące z recyklingu.

4. Zakaz stosowania mikroplastików w kosmetykach. W wielu krajach pojawia się obecnie istotna zmiana w przepisach dotyczących kosmetyków. Nowe uregulowania zostały wprowadzone rozporządzeniem Komisji (UE) 2023/2055 z dnia 25 września 2023 r., które modyfikuje załącznik XVII do rozporządzenia (WE) nr 1907/2006 Parlamentu Europejskiego i Rady dotyczącego rejestracji, oceny, udzielania zezwoleń oraz ograniczeń dotyczących stosowania substancji chemicznych (REACH) w kontekście mikrocząstek polimerów syntetycznych. Zgodnie z nowym prawem, mikrocząstki plastiku nie mogą być wprowadzane do obrotu jako substancje w ich postaci własnej ani w mieszaninach w stężeniu ≥0,01 proc. W praktyce oznacza to zakaz stosowania w branży kosmetycznej mikrocząstek polimerów syntetycznych. Przepis będzie dotyczył szerokiej gamy surowców pełniących różnorodne funkcje, m.in. zagęstników, emulgatorów, stabilizatorów i składników poprawiających właściwości aplikacyjne kosmetyków. Oprócz tego w procesie definiowania są nowe obowiązki, na przykład w zakresie oznakowania, które będą nakładane na firmy kosmetyczne (np. oznakowanie sposobu stosowania i utylizacji produktu, czyli IFUD, ang. Information for Use and Disposal) czy dostawców surowców do produkcji kosmetyków. W przypadku wielu kategorii produktów kosmetycznych producenci zostaną zmuszeni do zmiany właściwości użytkowych ze względu na konieczność opracowania nowego składu.

5. Opracowanie alternatywnych materiałów. Inicjatywy badawcze i przemysłowe koncentrują się na rozwoju technologii w zakresie alternatywnych materiałów, takich jak biodegradowalne tworzywa sztuczne czy substancje pochodzenia roślinnego. Surowce ulegające rozkładowi biologicznemu są wykorzystywane również w Polsce, np. talerze z otrąb (odpadów po produkcji mąki). Technologię wytwarzania naczyń jednorazowych z resztek pszennych opracował przed laty młynarz Jerzy Wysocki. Obecnie można je znaleźć nawet w niektórych sieciach fastfoodowych.

6. Edukacja i podnoszenie świadomości. Rządowe i pozarządowe organizacje prowadzą kampanie edukacyjne, które mają na celu zwiększenie świadomości społecznej na temat problemów związanych z plastikowymi odpadami i promowanie bardziej zrównoważonych alternatyw. Przykładem jest działanie Fundacji PlasticsEurope Polska, która w swojej kampanii informacyjnej „Plastik nie do pieca, piec nie do plastików” zwraca uwagę na to, aby zamiast spalać odpady z tworzyw sztucznych, przyczyniając się do zanieczyszczenia powietrza, poprawnie je segregować. Organizowane są również różnego rodzaju kursy edukacyjne, jak ten proponowany przez Centrum Edukacyjne Edulandia.edu, które oferuje kurs „Czym jest mikroplastik, gdzie go znajdziemy, jaki ma wpływ na środowisko i zdrowie człowieka.”

Jak ograniczać stosowanie tworzyw sztucznych w życiu codziennym?

Lista pomysłów na ograniczenia stosowania tworzyw sztucznych w życiu codziennym nie kończy się na powyższych pozycjach. Inne potencjalne rozwiązania obejmują szereg inicjatyw mających na celu zmniejszenie negatywnego wpływu plastików na środowisko, zwłaszcza wodne. Są to między innymi:

1. Udoskonalanie systemów oczyszczania ścieków, aby bardziej skutecznie usuwały mikrocząstki plastiku. Mikroplastik w ściekach pochodzi przede wszystkim z kosmetyków i ubrań, z których wypłukiwany jest podczas prania. W ściekach surowych stężenia tych drobin sięgają nawet kilkunastu tysięcy cząsteczek na m3. Chociaż w procesie oczyszczania wód usuwane są w ponad 90 proc., to pozostałe 10 proc. jest regularnie, stale wprowadzane do wód powierzchniowych i stanowi istotne zagrożenie dla środowiska. Efektywność eliminowania cząsteczek mikroplastiku jest tym większa, im większe są rozmiary drobin. Można ją poprawić, stosując w trzecim stopniu oczyszczania filtrację pośpieszną lub procesy membranowe.

2. Rozwijanie nowoczesnych technologii, takich jak filtry membranowe i technologie adsorpcyjne, które mogą efektywnie usuwać mikrocząstki plastiku z wód. Przykładem takiego działania są badania naukowe w ramach projektu „Usuwanie mikroplastiku w zintegrowanym systemie tlenowy osad granulowany – filtracja membranowa oraz wpływ mikroplastiku na strukturę i aktywność biomasy” finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki na Uniwersytecie Warmińsko-Mazurskim w Olsztynie.

Innym ciekawym przykładem jest innowacyjny sposób na szybkie usuwanie mikroplastiku z wody, który opracowali naukowcy z RMIT University w Melbourne. Zastosowali oni materiał sorpcyjny w postaci proszku, który wyłapuje mikrocząstki plastiku 1000 razy mniejsze niż te, które są obecnie wykrywane i usuwane przez oczyszczalnie ścieków. Podczas gdy oczyszczanie z nich wody dotychczasowymi metodami może zająć nawet kilka dni, procedura opracowana przez zespół z Australii w tani i zrównoważony sposób pozwala osiągnąć lepsze wyniki w ciągu jednej godziny. Ponieważ zastosowany nanomateriał zawiera żelazo, do łatwego oddzielenia mikroplastiku i zanieczyszczeń od wody można użyć magnesów. Adsorbent został zaprojektowany tak, aby przyciągać mikrocząstki plastiku bez tworzenia wtórnych zanieczyszczeń lub śladu węglowego.

3. Regularne monitorowanie ilości mikroplastików w wodach i wykorzystywanie wyników badań do doskonalenia działań ochronnych. Przykładem są tu prace prowadzone przez Wood Hole Oceanographic Institution we współpracy z firmą Triple Ring Technologies nad czujnikiem wykrywającym mikroplastik. Urządzenie umożliwi pomiar liczby cząsteczek plastiku w wodzie w warunkach terenowych. Zbierając lokalne dane, czujnik umożliwi ocenę zanieczyszczenia mikroplastikiem dróg wodnych, ścieków, wód z kanalizacji burzowych i innych obszarów, w których mikrocząstki plastiku mogą być problemem.

4. Edukacja społeczeństwa na temat problemu mikroplastików i konieczności ochrony wód może prowadzić do zmiany zachowań i bardziej odpowiedzialnego korzystania z wyrobów z tworzyw plastikowych. Przykładem takiego działania jest aktywność podjęta przez Polski Klub Ekologiczny z Gdańska, wspierany przez Koalicję Czystego Bałtyku z Uppsali i współpracujący ze wszystkimi krajami basenu Morza Bałtyckiego, który przygotował zestaw wykładów, filmów, zadań i animacji w celu podniesienia świadomości na temat zaśmiecania naszego wspólnego morza – Bałtyku.

5. Nie bez znaczenia jest organizowanie regularnych akcji sprzątania plaż i obszarów przybrzeżnych, aby zminimalizować ilość plastiku przedostającego się do wód.

Jak możemy zwiększyć szansę na sukces w ograniczaniu mikroplastiku?

Ochrona wód przed mikroplastikami wymaga szerokiej współpracy na różnych poziomach. Powyższe działania mogą być skuteczne, jeśli zostaną wdrożone wspólnie przez społeczeństwo, przemysł, rządy i organizacje pozarządowe. Źródła emitujące mikrocząstki plastiku są różnorodne, a zanieczyszczenia te mogą przedostawać się do wód rzecznych i morskich wraz z różnego rodzaju ściekami.

Istnieje kilka obszarów, w których można podjąć działania, aby zminimalizować wpływ plastiku na wody. Przede wszystkim jest to wspomniane wcześniej zachęcanie do recyklingu i ograniczenia używania jednorazowych, plastikowych produktów. Konieczne jest także wprowadzanie odpowiednio restrykcyjnych norm i ograniczeń dotyczących produkcji, wykorzystania i usuwania plastików, zwłaszcza tych, które mają potencjał tworzenia mikroplastików. Przykładem takiego działania jest unijna dyrektywa o rozszerzonej odpowiedzialności producentów (ROP). Zgodnie z polskim projektem tych przepisów do 2026 r. minimalne zawartości recyklatu tworzyw sztucznych mają wynosić 30 proc., a dekadę później aż 65 proc. Wdrożenie ROP sprawi, że dla producentów korzystniejsze będzie używanie tworzyw z recyklingu niż plastiku pierwotnego. Istotna jest również zmiana nawyków konsumenckich poprzez promowanie ograniczania zużycia tworzyw sztucznych i wybierania produktów opakowaniowych w bardziej odpowiedzialny sposób. Bardzo pomocne w tym są edukacja i rozwijanie świadomości oraz oznakowanie produktów symbolami informującymi o zawartości w nich mikroplastiku (fot. 2.). Dobrym dopełnieniem tych praktyk jest także promowanie idei sklepu bez opakowań. Świadome zachowania konsumenckie obejmują wiele możliwości, w tym przemyślane zakupy i trzymanie się przygotowanej wcześniej listy, a także unikanie produktów nadmiernie opakowanych, korzystanie z toreb wielokrotnego użytku, wybieranie opakowań zwrotnych, biodegradowalnych i takich, które można wykorzystać ponownie, kupowanie trwałych, wielorazowych produktów oraz tych z certyfikatami ekologicznymi.

Potencjalne zmiany dotyczą także przemysłu i producentów. Przywołać tu można europejski program recyklingu Green Dot, który opiera się na zasadzie, że producenci ponoszą opłaty za opakowania, a następnie środki te są wykorzystywane do finansowania programów recyklingu. Jedną z inicjatyw przemysłowych w celu zmniejszenia emisji mikroplastików jest program „Zero Pellet Loss” (Zero Strat Granulatu), który jest odpowiedzią na problem strat w procesach przemysłowych. Granulat to małe kuleczki plastiku używane jako surowiec do produkcji. Inicjatywa ta skupia się na ograniczaniu wycieków granulatu podczas produkcji, transportu i przetwarzania plastiku. Działa ona poprzez wprowadzenie lepszych praktyk zarządzania, zastosowanie odpowiednich systemów zabezpieczeń, a także edukację pracowników i przemysłowców na temat skutków wycieków granulatu do środowiska. Przedsiębiorstwa uczestniczące w tej inicjatywie zobowiązują się do minimalizacji utrat surowca i podjęcia działań mających na celu zapobieganie zanieczyszczaniu środowiska. Program ten jest często wspierany przez stowarzyszenia branżowe i organizacje (np. J&M PLAST, PTL, SPHERE SPAIN i SPHERE NEDERLAND), a jego celem jest zmniejszenie ilości mikroplastików pochodzących z wycieków granulatu w całym łańcuchu dostaw.

Wprowadzenie zmian w tych obszarach może pomóc w zmniejszeniu ilości plastiku przedostającego się do wód i tym samym ograniczyć wpływ mikroplastików na ekosystemy wodne, a także przyspieszenie przekształcenia naszych zwyczajów konsumenckich w bardziej zrównoważone. Ważne jest, aby zaangażować społeczeństwo, przemysł, rządy i organizacje pozarządowe w podejmowanie działań na rzecz ochrony środowiska wodnego.

Projekt Lakes connect jest współfinansowany ze środków Programu Interreg Region Morza Bałtyckiego 2021 – 2027 (Priorytet 2. Społeczeństwa rozważnie korzystające z wody, nr projektu #S008). Naszą aktywność można śledzić na stronie internetowej programu Interreg Batic Sea Region Lakes connect.

W artykule korzystano z prac m.in.:

Gruber E.S., Stadlbauer V., Pichler V., Resch-Fauster K., Todorovic A., Meisel T.C., Trawoeger S., Holloczki O., Turner S.D., Wasdak W., Vethaak A.D., Kenner L. (2023). To waste or not to waste: questioning potential health risks of micro-and nanoplastics with a focus on their ingestion and potential carcinogenicity. Exposure And Health, 15, 33-51

Hartmann N.B., Huffer T., Thompson R.C., Hassellov M., Verschoor A., Daugaard A.E., Rist S., Karlsson T., Brennholt N., Cole M., Herrling M.P., Hess M.C., Ivleva N.P., Lusher A.L., Wagner M. (2019). Are we speaking the same language? Recommendations for a definition and categorization framework for plastic debris.

Hwang J., Choi D., Han S., Jung S.Y., Choi J., Hong J. (2020). Potential toxicity of polystyrene microplastic particles. Scientific Reports, 10, 7391

Maszczyk P., Pijanowska J., Mrówka P., Babkiewicz E. (2022). Effects of nanoplastics on aquatic organisms. Environmental Nanopollutants: Sources, Occurrence, Analysis and Fate; CRC Press: Boca Raton, FL, USA

Morritt D., Stefanoudis P.V., Pearce D., Crimmen O.A., Clark P.F. (2014). Plastic in the Thames: a river runs through it. Marine Pollution Bulletin, 78, 196-200

Ng K.L., Obbard J.P. (2006). Prevalence of microplastics in Singapore’s coastal marine environment. Marine Pollution Bulletin, 52, 761-767

Pol W., Stasińska E., Żmijewska A., Więcko A., Zieliński P. (2023). Litter per liter–Lakes’ morphology and shoreline urbanization index as factors of microplastic pollution: Study of 30 lakes in NE Poland. Science of The Total Environment, 881, 163426

Pozdnyakov S.R., Ivanova E.V., Tikhonova D.A. (2011). THE STUDY OF MICROPLASTIC POLLUTION OF LAKE LADOGA AND ITS TRIBUTARIES. ББК 28 М34, 62, 23

Stanton T., Johnson M., Nathanail P., MacNaughtan W., Gomes R.L. (2020). Freshwater microplastic concentrations vary through both space and time. Environmental Pollution, 263, 114481

Thompson R.C. (2015). Microplastics in the marine environment: sources, consequences and solutions. Marine Anthropogenic Litter, 185-200