Mikroplastik in Zürcher ARA

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1 Kanton Zürich AWEL Mikroplastik in Zürcher ARA Praxisarbeit von Livia Cabernard in der Sektion ARA Betreuung: Edith Durisch-Kaiser Aufbau Mikroplastik in der Quellen von Mikroplastik Bisherige Studien Mikroplastik im Abwasser von Zürcher ARA

2 Mikroplastik (<5mm) Quellen und Abbau von Mikroplastik Plastikartikel Verwitterung Mikroplastik 0 60 Jahre Verwitterung CO 2 + H 2 O + NO 3- + Mehrere hundert bis tausend Jahre

3 Quellen und Abbau von Mikroplastik Industrie - Schleifmittel - Plastikproduktion Kosmetikprodukte -Zahnpasta - Hautlotionen ARA Waschmaschinen -Textilien Plastikartikel Verwitterung Mikroplastik 0 60 Jahre Verwitterung CO 2 + H 2 O + NO 3- + Mehrere hundert bis tausend Jahre Gefahr für die Lebewesen Organische Schadstoffe Adsorption Mikroplastik Toxische Inhaltsstoffe (Weichmacher, Schwermetalle, Farbstoffe, Flammschutzmittel) Aufnahme als Nahrung Verhungern

4 Bisherige Studien: Mikroplastik im Ablauf der Nachklärung Studie Partikel und Fasern/m 3 Ablauf Nachklärung Porengrössedes Filters Schweden μm Deutschland μm Russland µm Holland μm Beprobte ARA im Kanton Zürich Affoltern a. Albis Bassersdorf Buchs Bülach Dietikon Dübendorf Elgg Elsau Fehraltorf Glattfelden Hombrechtikon-Feldbach Illnau Kloten-Opfikon Männedorf Otelfingen Pfäffikon Pfungen Regensdorf Rorbas Rüti Seuzach Stäfa-Oetikon Stäfa-Uerikon Uster Wetzikon Winterthur Zürich-Werdhölzli

5 Rohwasser 1 Vorgehen Vorklärung Nachklärung Filtration Probenahme Rohwasser 1 Vorgehen Vorklärung Nachklärung Filtration Probenahme Verdampfen im Trockenschrank (100ml, 80 C)

6 Rohwasser 1 Vorgehen Vorklärung Nachklärung Filtration Probenahme Verdampfen im Trockenschrank (100ml, 80 C) Zugabe von 60% H 2 SO 4 (30 min) Effekt von 60% H 2 SO 4 Plastikfasern

7 Baumwollfasern Effekt von 60% H 2 SO 4 Vorgehen Rohwasser 1 Vorklärung Nachklärung Filtration Probenahme Verdampfen im Trockenschrank (100ml, 80 C) Zugabe von 60% H 2 SO 4 (30 min) Zentrifugierung (3000 RPM, 30 min)

8 Zentrifugierung Plastik (ρ<< 1.5 g/cm 3 ) 60% H 2 SO 4 (ρ= 1.5 g/cm 3 ) Anorganisches Material (ρ>> 2 g/cm 3 ) Vorgehen Rohwasser 1 Vorklärung Nachklärung Filtration Probenahme Verdampfen im Trockenschrank (100ml, 80 C) Zugabe von 60% H 2 SO 4 (30 min) Zentrifugierung (3000 RPM, 30 min) Filtration vom Überstand (Porengrösse 0.45 μm)

9 Vorgehen Rohwasser Vorklärung Nachklärung Filtration Probenahme Verdampfen im Trockenschrank (100ml, 80 C) Zugabe von 60% H 2 SO 4 (30 min) Zentrifugierung (3000 RPM, 30 min) Filtration vom Überstand (Porengrösse 0.45 μm) Auflichtmikroskop (100-fach) Auflichtmikroskop 30 Felder gezählt Hochrechnen auf die gesamte Filterfläche Plastikfasern Partikel Kugeln

10 Rohwasser 1 Vorgehen Vorklärung Nachklärung Filtration Probenahme 7 Verdampfen im Trockenschrank (100ml, 80 C) Zugabe von 60% H 2 SO 4 (30 min) Zentrifugierung (3000 RPM, 30 min) Filtration vom Überstand (Porengrösse 0.45 μm) Auflichtmikroskop Vorgehen Rohwasser Vorklärung Nachklärung Filtration Probenahme Leitungswasser Leitungs- Verdampfen im Trockenschrank (100ml, 80 C) wasser 7 Kosmetikprodukte Zugabe von 60% H 2 SO 4 (30 min) Zentrifugierung (3000 RPM, 30 min) 2 Filtration vom Überstand (Porengrösse 0.45 μm) Auflichtmikroskop

11 Zahnpasta von Elmex Hautpeeling von Channoine

12 Kloten Werdhölzli Illnau Werdhölzli Mikroplastik im Ablauf der Vorklärung Werdhölzli Rüti Werdhölzli Werdhölzli Winterthur Hombrechtikon-Feldbach Kloten Kloten Mikroplastik im Ablauf der Vorklärung von Zürcher ARA Anzahl Mikroplastikteilch hen pro Liter Belastung (Tausend Einw wohnerwerte) Partikel/l Kugeln/l Fasern/l Belastung

13 Kloten Glattfelden Illnau Mikroplastik im Ablauf der Nachklärung Werdhölzli Dübendorf Dübendorf Kloten Kloten Werdhölzli Glattfelden Glattfelden Werdhölzli Glattfelden Mikroplastik im Ablauf der Nachklärung von Zürcher ARA Anzahl Mikroplastikteilch hen pro Liter Belastung (Tausend Einw wohnerwerte) Partikel/l Kugeln/l Fasern/l Belastung 0 0

14 Pfäffikon Werdhölzli Dübendorf Mikroplastik im Ablauf der Filtration Stäfa-Uerikon Bülach Dübendorf Werdhölzli Regensdorf Stäfa-Uerikon Mikroplastik im Ablauf der Filtration von Zürcher ARA Anzahl Mikroplastikteilc chen pro Liter Belastung (Tausend Einw wohnerwerte) Partikel/l Kugeln/l Fasern/l Belastung 0 0

15 Mikroplastik in den verschiedenen Reinigungsstufen (Mittelwerte) lchen pro Liter Anzahl Mikroplastikteil Partikel/l Kugeln/l Fasern/l 0 Rohwasser Ablauf Vorklärung Ablauf Nachklärung Ablauf Filtration Entfernungseffizienz der biologischen Reinigung, Nachklärung und Filtration E = Entfernungseffizienz der Reinigungsstufe(n) A = Menge Mikroplastik im Ablauf der Reinigungsstufe(n) Z = Menge Mikroplastik im Zulauf der Reinigungsstufe(n) Biologische Reinigung & Nachklärung Fasern Kugeln Partikel Total 53% 77% 87% 81% Filtration 50% 45% 72% 60% Biologische Reinigung, Nachklärung& Filtration 76% 87% 96% 92%

16 BeprobteARA Mikroplastik-Fracht im Ablauf der ARA Menge MPim Ablauf (Anzahl MPT/L) Abflussmenge (QTW Ø , m³/d) '012 3 MP-Fracht im Ablauf (Mia. MPT / d) ' ' ' MP-Frachtvon allen 27 ARA 14 Mia. MPT/d! Partikel 26% Fasern 32% Kugeln 42% Tägliche Mikroplastik-Fracht aller ARA im Kanton Zürich ARA mit Filtration (31) ARA ohne Filtration (33) Menge Mikroplastik im Ablauf (Teilchen/l) Abflussmenge (QTW, ) der ARA in ZH (m3/d) Mikroplastikfracht aller ARA inzh (Mia. Teilchen/d) ' ' Total 31 Weltbevölkerung: 7 Mia. Menschen

17 Tägliche Mikroplastik-Fracht bei Ausstattung aller Zürcher ARA mit einer Filtration Menge Mikroplastik im Ablauf (Teilchen/l) Abflussmenge (QTW, ) der ARA in ZH (m3/d) Mikroplastikfracht aller ARA inzh (Mia. Teilchen/d) ARA mit Filtration (31) ARA ohne Filtration (33) ' ' Total (64) 31 Ausstattung aller ARA mit Filtration ' % Weltbevölkerung: 7 Mia. Menschen Gewicht und Oberfläche der täglichen Mikroplastik-Fracht Fasern Kugeln Partikel ρ 1 g/cm3 ρ 1 g/cm3 500 μm ρ 1.4 g/cm m3 30 μm 30 μm 5 μm

18 Tägliche Mikroplastik-Fracht (Anzahl, Gewicht, Oberfläche) Anzahl (Mia. Teilchen/d) Gewicht (g/d) Oberfläche (m²/d) Untersuchte ARA (27) Alle ARA im Kanton ZH (64) Alle ARA im Kanton ZH mit Filtration ausgestattet Weltbevölkerung: 7 Mia. Menschen Gewicht Basketball: 600 g Fläche Tennisplatz: 250 m² Studie der ETH Lausanne im Auftrag vom BAFU: Mikroplastik in Schweizer Gewässern und Sedimenten Mikroplastik-Typ Quelle Anteil Fragmente Zersetzungvon grösseren Plastikartikeln in der 84% Fasern Waschmaschinen ARA 10% Partikel Industrie, Kosmetik ARA 5% Kugeln Kosmetik ARA 1% Studie der ETH Lausanne: Mikroplastik > 0.3 mm Mikroplastik im Ablauf von Zürcher ARA < 0.3 mm!

19 Schlussfolgerung Entfernungseffizienz der Nachklärung und Filtration: 92 % Tägliche Mikroplastik-Fracht aller Zürcher ARAs: 31 Mia. Teilchen, Oberfläche: 180 m² Adsorption von Schadstoffen Aufnahme durch Organismen Akkumulation in der Nahrungskette Ausblick Membranfiltration zur Entfernung von Mikroplastik? Mikroplastik in Oberflächengewässern? Wasservolumen bis zu 5L statt 100 ml Spektroskopische Analyse

20 Zürichsee Pfäffikersee Greifensee Zürichsee Pfäffikersee? Greifensee