Microplastics (MP) in urban stormwater runoff and the management methods for their efficient removal are subjects receiving increasing attention. In addition, the means to decrease the microplastic load in stormwater lacks information. This study presents results for this issue from a Finnish case study thus providing a basis to resolve an emerging environmental problem.
A concrete-based filtration system with two comparative fine filtration media (sand and biochar) was built to filtrate stormwater before entering a seawater bay in a separate stormwater sewer network in Helsinki, Finland. The research examines the microplastic quality and quantity of three rain-induced stormwater runoff before and after the filtration process. Due to lack of sampling methods for stormwater runoff, a passive sampling device was designed and tested ex-situ and in-situ. Collected samples were processed based on universal enzymatic purification protocol and analyzed with an FPA-based FT-IR spectroscopy and data analysis. From the data, microplastic particle types, quantity and mass estimations were produced with data analysis using spectra correlation.
The results indicate that the stormwater runoff contained 29 MP particles (90 micro-m – 5 mm) per litre of stormwater runoff although the concentration varied greatly between the three rain events. Both sand and biochar as fine filtration media removed significantly microplastics from influent stormwater. The results indicated that sand filtration was able to remove up to 96 % of microplastics from stormwater runoff and biochar 93 %. Polyethylene (PE) and polypropylene (PP) accounted for 99 % of all microplastic types in all samples from the three rain events. The average polymer mass was 14.8 micro-g/l for influent stormwater, 0.2 micro-g/l after sand filtration and 1.9 micro-g/l after biochar filtration.
To more accurately assess urban stormwater runoff microplastic quality and quantity, regular monitoring from rain events through the filtration system is suggested. However, the received data and results from this study are important information for follow-up studies.Kaupunkiympäristön hulevesien mikromuovien laatu ja määrä, näytteenotto- ja tutkimusmenetelmät sekä hallintamenetelmät niiden poistamiseksi hulevesistä ovat kasvavan huomion kohteena. Tästä tutkimuksesta saadut tulokset hulevesien mikromuovipitoisuuksista ja -laadusta sekä niiden käsittelystä tarjoaa perustan kasvavan ympäristöongelman ratkaisemiseksi.
Betonisista valmisosista koottu suodatinarkkulaitteisto rakennettiin hulevesien hallitsemiseksi ja suodattamiseksi ennen niiden päätymistä vastaanottavaan vesistöön erillisviemäröidyssä viemärijärjestelmässä. Tutkimuksessa tarkasteltiin kolmen sadetapahtuman mikromuovien laatua ja määrää hulevedessä ennen suodatusprosessia ja sen jälkeen kahden eri suodatinmateriaalin läpi (hiekka ja biohiili). Hulevesien mikromuovien näytteenottomenetelmien puuttumisen vuoksi passiivisuodatukseen perustuva näytteenottolaite suunniteltiin ja testattiin. Valuntatapahtumista kerätyt näytteet prosessoitiin entsymaattisella puhdistusmenetelmällä ja analysoitiin FPA-pohjaisella FT-IR-spektroskopialla. Tuotetulle spektriaineistolle tehtiin korrelaatio referenssikirjaston muovityyppeihin, mistä saatiin tietoa näytteiden mikromuovien lukumäärästä, muovityypeistä sekä massoista.
Tulevassa hulevedessä oli keskimäärin 29 mikromuovipartikkelia (90 mikro-m – 5 mm) litraa hulevettä kohti, vaikkakin vaihteluväli sadetapahtumien välillä oli suuri. Hiekka oli hieman biohiiltä parempi suodatinmateriaali mikromuovien poistamiseksi hulevedestä. Tulokset osoittavat, että hiekka poisti 96 % sadetapahtuman aikaisen valunnan mikromuoveista ja biohiili 93 %. Polyeteenin (PE) ja polypropeenin (PP) osuus oli 99 % kaikista mikromuovityypeistä. Mikromuovien keskiarvomassa oli 14.8 mikro-g/l tulevassa hulevedessä, 0.2 mikro-g/l hiekkasuodatuksen jälkeen ja 1.9 mikro-g/l biohiilisuodatuksen jälkeen.
Kaupunkien hulevesien mikromuovien laadun ja määrän tarkemmaksi arvioimiseksi suositellaan säännöllistä seurantaa sadetapahtuman aiheuttaman valunnan kuljettamien mikromuovien poistumisesta suodatinarkkulaitteiston prosessin kautta. Tästä tutkimuksesta saadut tiedot ja tulokset muodostavat tärkeitä lähtötietoja jatkotutkimuksia varten
