Microplastics in Stormwater and Sewage : Removal in Stormwater Ponds and Constructed Wetlands

Mikroplast, här definierat som plastobjekt mindre än 5 mm, befaras kunna göra stor skada på vattenlevande djur. Fram tills idag har studier av mikroplastreduktion främst utförts i kommunala avloppsreningsverk där mycket av plasten avskiljs. De stora spillvattenflödena gör ändå reningsverken till betydande utsläppspunkter av mikroplast till sjöar och hav. Information har hittills till stor del saknats om mikroplastförekomst i dagvatten, vilket ofta släpps ut orenat och i större volymer än spillvatten. Förekomst av mikroplast >20 µm (>0,02 mm) har undersökts för tre tätorters dagvatten samt för två avloppsreningsverks utloppsvatten. Avskiljning av mikroplast har undersökts för två spillvattenvåtmarker och två dagvattendammar. Båda anläggningstyper är relativt billiga och effektiva när det gäller reduktion av tungmetaller och övergödande näringsämnen. Örsundsbro våtmark och våtmark Alhagen tar båda emot behandlat spillvatten från kommunala avloppsreningsverk. I våtmark Alhagen finns även ett inlopp för dagvatten från Nynäshamn. Till dagvattenanläggningen Korsängens vattenpark leds en stor del av Enköpings dagvatten, medan Tibbledammen tar emot det dagvatten som kommer från Kungsängen i Upplands-Bro kommun. Vatten från anläggningarnas inlopp och utlopp, samt från två punkter inuti våtmark Alhagen har pumpats genom 20 µm-filter och 300 µm-filter. Provtagningen har kompletterats med insamling av mindre vattenvolymer som har filtrerats på laboratorium. Kvantifiering av mikroplast har gjorts med hjälp av stereomikroskop och vanligt förekommande objekts material har undersökts genom FTIR-spektroskopi. I våtmark Alhagens inkommande spillvatten var mikroplastkoncentrationen 4 objekt/liter, vilket liknar de koncentrationer andra svenska studier uppmätt i behandlat spillvatten. I inkommande vatten till Örsundsbro våtmark var koncentrationen över 950 objekt/liter, långt över vad andra svenska studier uppmätt i helt obehandlat spillvatten. I dagvatteninloppen var mikroplastinnehållet 5,4–10 objekt/liter, vilket indikerar på att mikroplatsutsläpp via dagvatten kan befaras vara minst lika stora som via spillvatten. I alla anläggningars inkommande vatten, förutom i våtmark Alhagens dagvatteninlopp, uppmättes höga koncentrationer av rödfärgade partiklar. Partiklarna kan vara av plast eller av annat okänt material och är till utseendet relativt lika de som andra studier påträffat i svenska kustvatten. Svarta partiklar påträffades i alla inflöden och ofta i mer än 100 gånger högre halter än de för mikroplast och röda partiklar, förutom i våtmark Alhagens spillvatteninlopp där de röda partiklarna var något fler. Partiklarna tros kunna vara däck- och vägrester eller förbränningspartiklar. Alla anläggningar visade på en tydlig avskiljning, ofta 90-100 %, för mikroplast, svarta och röda partiklar >20 µm. Till följd av resultatet samt anläggningarnas variation i ålder, storlek och utformning bör dagvattendammar och anlagda våtmarker generellt kunna förväntas fungera som effektiva barriärer mot spridning av mikroplast, svarta partiklar och röda partiklar.Microplastics (MPs), here defined as plastic objects smaller than 5 mm, are suspected to cause great harm to fish when released into lakes and oceans. Studies of MP retention have until recently mainly been done for sewage treatment plants (STPs), where much of the plastics are shown to be retained in the sludge. However, due to large water flows in STPs, they can be seen as significant points for the spreading of MPs to recipient waters. Today there isn’t much information to be found about MP contents in stormwater. Stormwater is often released untreated and depending on climate it can be released in greater volumes than sewage water from urban areas. The occurrence of MPs >20 µm (>0.02 mm) has been studied in two STP effluents, and in stormwater from three urban catchments. The retention of MPs has been studied for two stormwater ponds, and for two free water surface wetlands constructed for tertiary treatment of sewage. Wetland Alhagen and Örsundsbro wetland both receive the effluents of secondary STPs. In wetland Alhagen there is also a stormwater inlet from the town of Nynäshamn. To the stormwater pond Korsängens vattenpark, stormwater is lead from the town of Enköping, while the stormwater pond Tibbledammen receives stormwater from Kungsängen in Upplands-Bro municipality. Influents and effluents from the facilities, as well as water from two points within wetland Alhagen was pumped through 20 µm and 300 µm filters. In addition, water from every sampling point was collected in minor volumes for later filtration carried out in a laboratory. Quantification was done with microscopy and a number of objects were analyzed with FTIR spectroscopy for material determination. In wetland Alhagen, the sewage inlet contained 4 MPs/liter, which is similar to results for STP effluents in other Swedish studies. In Örsundsbro wetland, the incoming water contained more than 950 MPs/liter, far greater than what other studies have shown for untreated sewage. The MP concentrations in the three stormwater inlets were between 5.4-10 MPs/liter. This indicates that untreated stormwater could be seen as a pathway for MPs at least as big as treated sewage. In almost all inlets, characteristic red particles were found in great numbers and in sizes of 20-300 µm. Analysis of some of the red particles indicated that they contained plastic while others were of unknown materials. The particles had a similar appearance to red particles commonly found in Swedish coastal waters. Black particles, a kind of microscopic particles that may originate in tyre wear (i.e. MPs) or combustion, was also found in large quantities. Except for in the main influents of wetland Alhagen, where the number of red particles was slightly higher, the black particles were always found in far greater numbers than both regular MPs and red particles (often >100x greater). The retention of MPs, black particles and red particles >20 µm was high in all the facilities, often around 90-100 percent. Based on these results and the variation of size, design and year of construction, stormwater ponds and constructed free water surface wetlands can be seen as effective barriers against the spreading of MPs