Plastpartiklar i vårt dricksvatten? – kvalificering och kvantifiering av mikroplast i distributionsnät för dricksvatten med µ-FTIR och pyrolys-GCMS analys.
Av: Thor Wahlberg
Artikeln inleds med frågan om vi dricker plast? Att mycket i vår miljö är påverkat av mänsklig aktivitet har vi mer och mer fått vetskap om. När det gäller dricksvatten har PFAS-ämnen och mikroplast (MP) varit de mest aktuella under senare tid följt av läkemedelsrester.
Forskningsresultat om MP i rå- och dricksvatten är till del osäker då undersökningsmetodik varierat från enkel kvantifiering genom att räkna olika storlekar av mikroplastpartiklar under mikroskop till att bestämma typ av MP. Det har saknats definitioner av vad som räknas som MP och vilken metodik som skall användas för att bestämma den. Nu har en grupp forskare systematiskt undersökt förekomsten av MP i distributionsnätet från Sydvattens vattenverk vid Vombsjön. Fokus har varit att studera förekomst och typ i utgående vatten från vattenverket och i vatten några kilometer ut i distributionsnätet med hjälp av µ(mikro)-FTIR och pyrolys-GCMS analysteknik.
Eftersom en stor del av MP transporteras via luften och halterna i dricksvattnet är låga så är risken för kontamineringen stor vid provtagning. MP brukar definieras som partiklar mindre än 5 mm och delas in i stora MP 5 mm – 500 µm och små MP 500 µm – 1 µm. De små MP kan passera mag-tarmkanalen. Försök på möss visat att MP mindre än 20 µm kan lagras upp i inre organ. I denna studie har forskarna valt att studera MP mindre än 20 µm både till antal och massa.
Material och metodik
Undersökningen gjordes vid ett vattenverk med avancerad beredning (konstgjord infiltration, avhärdning, snabbfiltrering, UV-bestrålning och klorering). Ingen undersökning gjordes i ytvattentäkten (Vombsjön) där råvatten till infiltrationen hämtas. Prover togs på utgående vatten, i brandposter och i pumpstationer för två av de utgående ledningarna, på en sträcka 3,9 km för ena ledningen och 5 km för den andra. För varje provtagning filtrerades tre prover med volymer mellan 200 och 1 100 liter per prov. Blankprov togs samtidigt. Ledningarna har en ålder på 9 respektive 18 år och är av samma material. För att kvantifiera och kvalificera MP användes mikro-FTIR och pyrolys-GCMS. Den första är Fourier Transformation Infra Röd spektroskopi. Den kan beskrivas som att med en matematisk modell (FT) behandla data bestående av hur mycket av utsänt infrarött ljus som når tillbaka. Spektrat beskriver hur mycket av den infraröda energin som absorberas av provet. Med denna metod kan mängden av partiklar bestämmas och dess kemiska sammansättning. Den andra metoden pyrolys-GCMS används för att bestämma sammansättning av MP.
Resultat
Vid varje provtagning togs blanka prover för att bestämma graden av kontaminering från andra källor än det provtagna vattnet. Kontaminering redovisas som antal MP per prov och inte som antal MP per kubikmeter vilket är fallet med vanliga prover. I medel var det 174 +/- 40 MP/ m3. Från noll vid vattenverket till max 1219 MP/m3 i en pumpstation på ledningsnätet. Ledningarnas skilda ålder visade inte någon signifikant skillnad i antal MP/ m3. MP sammansättning kunde kategoriseras till åtta olika grupper av plastmaterial. Den mest frekventa plasten i de analyser som gjordes var polyamid, följt av polyester och akrylfiber. De minst frekventa var polyeten, polyuretan och polypropylen. Med pyrolys-GCMS kunde fem olika plastmaterial detekteras i andra halter än med mikro-FTIR. Oavsett analysmetod så var vid låga halter MP/m3 fördelningen mellan olika plastmaterial slumpmässig. Vi högre halter ökade några enskilda plaster markant med ett tydligare mönster. Storlek och form på MP utvärderades. Av MP var 32% mindre än 20 µm i dricksvattnet. Omräknat till antal MP/l så visade denna studie liknande resultat för antal MP i dricksvatten som andra, tidigare studier. Av alla detekterade MP var 19% fibrer och 81% partiklar. Fibrerna dominerades av polyester.
Diskussion
Källor till MP är flera, ytavrinning, renat avloppsvatten, bräddningar och inte minst atmosfäriskt nedfall. Andra studier har visat att avskiljningen i vattenverksprocesser är mellan 70 och 82 %. Råvattnet är en källa till MP men också det plastmaterial som används i själva beredningen. Tankar och ledningar består ofta av PE, PP och PVC plast. I de provtagningar som gjordes under en vecka i maj 2019 undersöktes två olika distributionsledningar av olika ålder. Ledningsmaterialet var betong, gjutjärn och PE. Inga skillnader i antal MP av PE kunde konstateras mellan ledningarna. I en av ledningarna dominerade polyester. Källan var inte utgående halt från vattenverket, vilket för övrigt inte hade några halter MP. De ökade längs distributionsledningarna. Polyester hade använts i samband med en reparation.
I den andra ledningen dominerade polyamid i de detekterade MP. Vattenverket har flera effektiva beredningssteg, bland annat konstgjord infiltration. Råvattnet provtogs inte i denna undersökning. Avsaknad av MP i utgående dricksvatten betyder mycket god avskiljning i beredningen. Att sedan ledningsnätet tillför MP om än i låga halter är mindre bra. Tekniken med mikro-FTIR gav en snabb och effektiv analys av sammansättning av MP och dess antal i provet. Genom att använda ett kraftigare objektiv kunde MP partiklar ned till 6,6 µm analyseras. Pyrolys-GCMS kunde användas för att skilja ut MP partiklar från andra partiklar i proven och bestämma plastmaterialet i MP.
Vad har MP för betydelse för människors hälsa? Den årliga mängden vi i genomsnitt får i oss är mellan 74 000 och 121 000 partiklar när inandad luft tas med. Bidraget från dricksvatten med i snitt 0,174 MP/l är lågt. Därför är dricksvatten med höggradig rening inte någon potentiell risk för människors hälsa. För att ytterligare belysa risken med intag av MP via dricksvatten så var i denna studie 97% av MP mindre än 150 µm. EFSA (European Food Safety Authority) bedömer att max 0,3 % av MP mindre än 150 µm kan tas upp i kroppen. Med ett intag av 3 liter vatten per dag och halten 0,174 MP/l så kommer det årliga intaget av MP att vara knappt en MP partikel.
Slutsatser
Denna studie är en systematisk och noggrann undersökning av MP, deras kvalité, kvantitet, form och storlek (med MP <20µm). Allra flesta MP partiklar var mindre än 150 µm och 32% mindre än 20 µm. Dessa utgör en potentiell risk för människors hälsa. Men studien kunde också konstatera en mycket låg tillförsel av MP från vattenverk på grund av höggradig rening och därmed låg risk för hälsoeffekter.
Källa: Inga V. Kirstein, Fides Hensel, Aleeio Gomiero, Lucian Lordachescu, Alivise Vianello, Hans B. Wittgren, Jes Vollertsen. Drinking plastics? – Quantification and qualification of microplastics in drinking water distribution systems by uFTIR an Py-GCMS. Water Research 188 (2021)
