Mikrozanieczyszczenia to substancje biologicznie czynne

Kwestia pojawiających się w środowisku wciąż nowych zanieczyszczeń staje się coraz poważniejszym problemem również dla gospodarki wodnej. Konieczne jest podjęcie działań, które zapobiegną przedostawaniu się do wód substancji szczególnie szkodliwych. Kluczowym wyzwaniem jest kontrola dróg migracji oraz udział wszystkich interesariuszy, począwszy od projektantów i producentów, poprzez odpowiedzialną konsumpcję, aż do odpowiedniego zagospodarowania i skutecznej neutralizacji. Dlatego federacja EurEau¹ wspólnie z firmą Deloitte przygotowuje opracowanie, które pomoże interesariuszom zrozumieć problem i poznać propozycje pewnych rozwiązań.

1. Grupy mikrozanieczyszczeń i mikroplastików

Funkcjonują już pewne definicje, które pomagają zrozumieć problem i podzielić go na części. Uznaje się, że mikrozanieczyszczenia, to substancje biologicznie czynne, trwałe, występujące w środowisku wodnym w niskich stężeniach (zazwyczaj w zakresie ng i µg/l), które mogą mieć szkodliwy wpływ na ludzi, środowisko i zasoby wody pitnej. Niestety, są one coraz bardziej obecne prawie wszędzie, szczególnie w zbiornikach wodnych, ale także w glebie, a nawet w żywności przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Tworzą zbiór substancji wykorzystywanych do wytwarzania szerokiej gamy produktów, od farmaceutyków i produktów higieny osobistej, aż po chemikalia przemysłowe. Są uwalniane do środowiska w trakcie cyklu życia produktu. Z kolei mikroplastiki wtórne, to według Europejskiej Agencji Chemicznej², bardzo małe cząstki materiału plastikowego (zazwyczaj mniejsze niż 5 mm), które mogą powstać w sposób niezamierzony, w wyniku zużycia większych kawałków tworzywa sztucznego lub degradacji odpadów plastikowych w środowisku (w przeciwieństwie do mikroplastiku pierwotnego, który jest produkowany umyślnie).

Studium Deloitte i EurEau obejmuje następujące grupy produktów:

• Farmaceutyki

Są to produkty lecznicze stosowane u ludzi i zwierząt, określone w prawodawstwie UE³ w następujący sposób:

1. jakakolwiek substancja lub połączenie substancji prezentowana jako posiadająca właściwości lecznicze lub zapobiegające chorobom u ludzi;
2. jakakolwiek substancja lub połączenie substancji, które mogą być stosowane lub podawane ludziom w celu odzyskania, poprawy lub zmiany funkcji fizjologicznych poprzez powodowanie działania farmakologicznego, immunologicznego lub metabolicznego, albo w celu stawiania diagnozy leczniczej.

Przykłady szkodliwych substancji emitowanych do środowiska wodnego z produktów farmaceutycznych obejmują m.in. etynyloestradiol, estron, diklofenak, paracetamol. Szczególne obawy budzą antybiotyki makrolidowe, ponieważ konwencjonalne oczyszczalnie ścieków nie mogą w pełni usunąć tych związków bez zastosowania bardziej zaawansowanych etapów oczyszczania.

• Pestycydy

Obejmują głównie tzw. środki ochrony roślin stosowane w rolnictwie. Składają się z substancji czynnych lub zawierają takie substancje po to, aby zabezpieczać rośliny przed niepożądanymi organizmami, np. chwastami, grzybami, owadami. Szczególny niepokój budzą neonikotynoidy, które są szczególnie niepokojące ze względu na ich rozpuszczalność w wodzie i szczególnie toksyczne działanie na bezkręgowce.

• Biocydy

Produkt biobójczy to substancja, która ma na celu zniszczenie, powstrzymanie, unieszkodliwienie, zapobieżenie działania organizmu szkodliwego w jakikolwiek inny sposób niż działanie fizyczne lub mechaniczne. Definicja, identyfikacja i klasyfikacja produktów biobójczych i ich substancji czynnych dzieli się na cztery kategorie i dwadzieścia trzy typy produktów, które są regulowane przez UE na mocy rozporządzenia w sprawie produktów biobójczych⁴. Substancje czynne stosowane w produktach biobójczych nie ulegają łatwemu rozkładowi, mogą być wysoce niebezpieczne dla organizmów wodnych i stanowić potencjalne zagrożenie dla zdrowia ludzi.

Aby odróżnić tę kategorię produktów od pestycydów, badanie Deloitte koncentruje się na produktach biobójczych w zastosowaniach pozarolniczych jako środków dezynfekujących (np. zastosowanie srebra w odzieży sportowej w celu zmniejszenia nieprzyjemnych zapachów), albo środków konserwujących (np. drewna).

• Substancje perfluoroalkilowe (PFAS)

PFAS są stosowane w szerokiej gamie produktów konsumenckich i przemysłowych w celu uzyskania właściwości hydrofobowych, odporności na temperaturę i redukcji tarcia. Substancje te stosowane są w wielu produktach, np. pianach gaśniczych, powłokach nieprzemakalnych, odzieży ochronnej, garnkach, farbach itd. Są grupą wielu chemikaliów wytworzonych przez człowieka, jest wśród nich kwas perfluorooktanowy (PFOA) i sulfonian perfluorooktanu (PFOS). Są to związki bardzo trwałe, nie są łatwo degradowalne i mogą kumulować się w środowisku. PFAS można znaleźć w wodach gruntowych (także źródłach wody pitnej), trafia tam przede wszystkim w wyniku zanieczyszczenia gleby przez pianki przeciwpożarowe. Ich stosowanie jest ograniczone na mocy rozporządzenia REACH⁵, jednak z pewnymi wyjątkami, które pozwalają na dalsze stosowanie niektórych substancji w określonych warunkach.

• Tekstylia, opony

Badanie EurEau i Deloitte ocenia także wyroby włókiennicze i opony w kontekście uwalniania potencjalnie szkodliwych cząstek wtórnego mikroplastiku w okresie użytkowania, np. prania odzieży, ścierania opon.

2. Problem migracji

Zgodnie z ogólnoeuropejskim badaniem przeprowadzonym w 2018 r. przez Europejską Agencję Środowiska (EEA⁶), większość europejskich rzek, jezior i ujść rzek jest silnie zanieczyszczone substancjami chemicznymi, tylko 38% ocenianych części wód spełnia normy dotyczące zanieczyszczenia chemicznego. Szczególnie niepokojące są niebezpieczne właściwości i potencjalne negatywne skutki działania mikrozanieczyszczeń. Można je podzielić na kilka grup:

• PBT (persistent, bioaccumulative and toxic – czyli trwałe, wykazujące zdolność do bioakumulacji i toksyczne) – to klasa związków o wysokiej odporności na degradację, zarówno ze strony czynników abiotycznych jak i biotycznych, wysokiej mobilności w środowisku i wysokiej toksyczności.
• PMT (persistent, mobile, toxic – czyli trwałe, mobilne i toksyczne) – to związki bardzo dobrze rozpuszczające się w wodzie, dlatego trudno je usunąć w instalacjach uzdatniania wody pitnej.
• EDC (endocrine-disrupting compounds – czyli związki zaburzające gospodarkę hormonalną) – to związki produkowane w przemyśle, będące w składzie pestycydów, dodatków do żywności (lub ją zanieczyszczające), środków higieny osobistej i innych produktów chemicznych. EDC mają negatywny wpływ na rozrodczość, mogą powodować raka piersi, zaburzenia wzrostu, opóźnienia rozwoju u dzieci, a także zaburzenia immunologiczne.
• POP (persistent organic pollutants – czyli trwałe zanieczyszczenia organiczne) – są substancjami, które ze względu na swoją trwałość ulegają bioakumulacji i stwarzają ryzyko wywołania niekorzystnych skutków dla zdrowia ludzkiego i środowiska. Ta grupa składa się z pestycydów (takich jak DDT, czyli dichlorodifenylotrichloroetan), chemikaliów przemysłowych (takich jak polichlorowane bifenyle) oraz wielu produktów ubocznych powstających w trakcie procesów przemysłowych (takich jak dioksyny i furany).

Problem analizy migracji mikrozanieczyszczeń w produktach i odpadach zaczyna się już na etapie badań i rozwoju, projektowania produktu, jego produkcji, wprowadzaniu na rynek. Projektanci, producenci i dystrybutorzy muszą zapewnić zgodność produktu z odpowiednimi przepisami, np. przeprowadzanie analizy ryzyka, przestrzeganie ograniczeń dotyczących stosowania niektórych substancji, wymogów w zakresie informacji i etykietowania, obowiązków wynikających z zasady „zanieczyszczający płaci”, w tym zwrotu kosztów, wymogów dotyczących wycofywania z eksploatacji itp.

Na tym etapie funkcjonują już w prawodawstwie UE regulacje nakazujące zatwierdzenie substancji, zezwolenie na dopuszczenie do obrotu, monitorowanie i nadzór. Instytucje unijne są odpowiedzialne za stanowienie ram regulacyjnych UE, sprawdzenie zgodności z odpowiednimi wymogami, regularny przegląd wdrażania i aktualizacji istniejących ram regulacyjnych. Funkcjonują procedury stosowania kar i sankcji zarówno na poziomie unijnym, jak i krajowym. Również na etapie użytkowania (gospodarstwa domowe, szpitale, przedsiębiorstwa, rolnicy itp.) funkcjonują pewne narzędzia umożliwiające zgłaszanie problemów decydentom, udział w procesach konsultacji społecznych, propagowanie wiedzy o potencjalnych skutkach zdrowotnych wynikających z zanieczyszczenia wody. Jednak kluczowa w tych wszystkich fazach wydaje się kwestia wprowadzania niektórych substancji do zbiorników wodnych, gdy zakończy się ich przydatność do użycia.

Tu właśnie kluczowe stają się usługi wodociągowe i kanalizacyjne. Są one ściśle skorelowane z wymogami dotyczącymi przetwarzania produktów i odpadów po zakończeniu eksploatacji. Tu także pojawia się ognisko wszelkich problemów związanych z niebezpieczeństwem dla środowiska, dla zdrowia ludzkiego, a także obciążeń finansowych związanych z chorobami czy koniecznością przywrócenia równowagi w środowisku. Rys. 1 prezentuje w sposób schematyczny fazy życia produktu i etapy kontroli.

Oczyszczalnie ścieków komunalnych stanowią główną drogę przedostawania się mikrozanieczyszczeń i mikroplastików do wód, ponieważ są one punktem zbierania ścieków komunalnych, a w przypadku kanalizacji ogólnospławnej – spływów z dróg i innych powierzchni zanieczyszczonych.

Konwencjonalne oczyszczalnie ścieków zostały wybudowane w celu spełnienia wymogów dyrektywy w sprawie oczyszczania ścieków komunalnych (UWWTD⁷), której celem jest ochrona środowiska przed niekorzystnym wpływem zrzutów ścieków komunalnych. Nie są specjalnie zaprojektowane w celu wyeliminowania mikrozanieczyszczeń i mikroplastików – szczególnie nowszych, w coraz większej liczbie, coraz bardziej złożonych zanieczyszczeń wody, które pochodzą z substancji chemicznych, produktów i materiałów i ze względu na swoją wyjątkową trwałość i mobilność, przechodzą przez procesy technologiczne wędrując do odbiorników wraz ze ściekami oczyszczonymi.

W dodatku, badania składu ścieków oczyszczonych nie obejmują badania zawartości wszelkich potencjalnie niebezpiecznych substancji. Niektóre kraje mobilizują operatorów do rozbudowy technologii, nie jest to jednak najlepsze rozwiązanie w kontekście prawa UE, które opiera się na zasadzie kontroli u źródła, a rozwiązanie „końca rury” powinno być ostatecznością, a nie normą. W dodatku, koszty inwestycji przerzucane są na konsumenta, który w tym przypadku nie jest przecież zanieczyszczającym.

Jeszcze trudniejsza sytuacja dotyczy zaopatrzenia w wodę do picia. Operatorzy stacji uzdatniania nie mają wyboru i są zmuszeni do oczyszczania wody surowej z zanieczyszczeń. Nie wszystkie substancje są jednak badane, gdyż nie przewiduje tego dyrektywa w sprawie jakości wody do spożycia (DWD⁸). Nie wszystkie są usuwane w konwencjonalnych procesach technologicznych.

Dodatkowe inwestycje w usuwanie mikrozanieczyszczeń muszą być oczywiście uwzględniane w taryfie, co obciąża konsumentów, a nie zanieczyszczających. Konieczne jest więc zapobieganie przedostawaniu się do środowiska szkodliwych substancji. Jest to zgodne z zasadą ostrożności, określoną w art. 191 ust. 2 Traktatu o Funkcjonowaniu Unii Europejskiej: „Polityka Unii w dziedzinie środowiska stawia sobie za cel wysoki poziom ochrony, z uwzględnieniem różnorodności sytuacji w różnych regionach Unii. Opiera się na zasadzie ostrożności oraz na zasadach działania zapobiegawczego, naprawiania szkody w pierwszym rzędzie u źródła i na zasadzie „zanieczyszczający płaci”. Konieczne jest więc poznanie dróg przedostawania się zanieczyszczeń do wód i zaangażowanie producentów w poszukiwanie rozwiązań służących redukcji zanieczyszczeń. Rozszerzona Odpowiedzialność Producenta może być tu doskonałym narzędziem. Ważna jest także odpowiednia analiza zagrożeń i zarządzanie ryzykiem, rekomendowane w DWD.

Najpoważniejsze wyzwanie polega więc na śledzeniu zanieczyszczeń i ich pochodnych. Tab. 1 ilustruje ogólne podejście do tego zagadnienia.

3. Polityka UE w walce z zanieczyszczeniami

Polityka Unii Europejskiej nie jest bezbronna wobec nowych zanieczyszczeń, co prezentuje schemat na rys. 2. Wiele z funkcjonujących już rozwiązań można wdrożyć w walce z mikrozanieczyszczeniami. Jednym z nich jest Rozszerzona Odpowiedzialność Producenta, stosowana w gospodarce odpadami stałymi. Rozszerzona Odpowiedzialność Producenta, to podejście, którego celem jest uczynienie producentów odpowiedzialnymi za wpływ ich produktów na środowisko w całym łańcuchu życia produktu, od fazy projektowania do fazy końcowej eksploatacji. Według OECD (Organizacja Współpracy Gospodarczej i Rozwoju), mamy obecnie do czynienia z 400 systemami ROP działającymi na całym świecie, z czego większość funkcjonuje w krajach członkowskich OECD. Podczas gdy systemy te przyczyniły się do zwiększenia wskaźników recyklingu i zbiórki odpadów, a także do generowania środków finansowych na te działania, rządy zmagają się z szeregiem problemów, które utrudniają ich skuteczność i wydajność. ROP dotyczy głównie odpadów stałych (opakowań), ale można ją rozbudować na inne produkty, choć w gospodarce wodnej nie jest to proste.

Szczególnie problematycznym zanieczyszczeniem są związki per- i polifluoroalkilowe (PFAS). Jak już wcześniej wspomniano, są one powszechnie wykorzystywane w przemyśle. W organizmie gromadzą się głównie we krwi, nerkach i wątrobie. Według portalu dietetycy.org.pl⁹ w badaniu przeprowadzonym w 2007 r. przez amerykańskie Centers for Disease Control and Prevention oszacowano, że substancje chemiczne PFAS¹⁰ można wykryć we krwi 98% populacji USA. Polityka UE dąży więc do ograniczania lub zakazów stosowania tych substancji (rozporządzenie REACH).

W projekcie dyrektywy w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi również zaproponowano monitoring niektórych substancji PFAS. Ze względu na ich trwałość oraz związane z nimi zagrożenia, naukowcy z całego świata podpisali Oświadczenie Madryckie¹¹, które opowiada się za zaprzestaniem stosowania tych związków chemicznych w przypadkach, w których nie są uznane za niezbędne lub gdy istnieją bezpieczniejsze alternatywy. Określenie, kiedy zastosowanie PFAS pełni istotną funkcję we współczesnym społeczeństwie, a kiedy nie, nie jest zadaniem łatwym. Jedno z rozwiązań, zaproponowane przez międzynarodową grupę naukowców, zakłada podział substancji na trzy grupy opisujące różne poziomy istotności poszczególnych zastosowań¹²:

1. Nie niezbędne, łatwe do zastąpienia – dotyczą zastosowań najłatwiejszych do wycofania z rynku, ponieważ nie są one konieczne dla poprawy stanu zdrowia i bezpieczeństwa społeczeństwa, albo dostępne są funkcjonalne alternatywy, które mogą zastąpić te produkty lub zastosowania. Jest to na przykład nić dentystyczna ze specjalną powłoką, wodoodporne szorty surfingowe, woski narciarskie.
2. Niezbędne, ale zastępowalne – dotyczą zastosowań, które uznano za niezbędne, ponieważ pełnią one ważne funkcje, ale w przypadku których opracowano już rozwiązania alternatywne dla substancji o równoważnej funkcjonalności i odpowiednim działaniu. To sprawia, że takie zastosowania substancji nie są już niezbędne. Są to na przykład środki pianotwórcze tworzące film wodny (Aqueous Film-Forming Foams – AFFFs) czy też niektóre warstwy ubrań przeciwdeszczowych.
3. Niezbędne, niezastępowalne – dotyczą szczególnych zastosowań, zapewniających istotne funkcje i niemających ustalonych rozwiązań alternatywnych. Co nie oznacza, że nie należy podejmować wysiłków na rzecz poszukiwania rozwiązań alternatywnych. Są to na przykład urządzenia medyczne czy profesjonalne ubrania ochronne.

Sprawdzony jest fakt, że rozwiązania, które mają w sobie mechanizm finansowy, działają najskuteczniej. Takim mechanizmem jest Rozszerzona Odpowiedzialność Producenta, angażująca wytwórców w dbałość o cały cykl życia produktu, nie tylko do momentu jego sprzedaży. Bardzo ważne jest jednak zachowanie równowagi i sprawiedliwy podział kosztów i obowiązków pomiędzy producentów, sektor wodny i konsumentów.

Kontrola u źródła jest podstawą sukcesu w ochronie zasobów wodnych. Rozwiązanie „końca rury” może być jedynie ostatecznością, gdyż obciąża to odbiorcę. Kontrola u źródła, ściśle związana z zasadą ostrożności, oraz ROP mogą znacząco ograniczyć koszty oczyszczania ścieków i uzdatniania wody. Z pewnością to dopiero początek trudnej drogi do uporządkowania tego problemu.

4. Literatura

[1] www.eureau.org.
[2] Note on substance identification and the potential scope of a restriction on uses of ‘microplastics’. ECHA 2018r. Dostępna pod adresem:    https://echa.europa.eu/documents/10162/13641/note_on_substance_identification_potential_scope_en.pdf/6f26697e-70b5-9ebe-6b59-2e11085de791 (24.11.2019 r.).
[3] Dyrektywa 2001/83/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 6 listopada 2001 r. w sprawie wspólnotowego kodeksu odnoszącego się do produktów leczniczych          stosowanych u ludzi. Dz.U. L 311 z 28.11.2001, str. 67.
[4] Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady Nr 528/2012 Z Dnia 22 Maja 2012 r. w sprawie udostępniania na rynku i stosowania produktów biobójczych. Dz. U. L 167/1 z 27.06.2012 r.
[5] Więcej o REACH na https://reach.gov.pl/reach/pl/akty-prawne/reach/ (25.11.2019 r.).
[6] European waters. Assessment of status and pressures 2018. European Environmental Agency Report EEA Report No 7/2018.
[7] Dyrektywa Rady z dnia 21 maja 1991 r. dotycząca oczyszczania ścieków komunalnych (91/271/EWG), Dz. U. UE z dnia 30.05.1991, L 135/40.
[8] Dyrektywa Rady 98/83/WE z dnia 3 listopada 1998 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, Dz. U. UE z dnia 5.12.1998 r., L 330.
[9] https://dietetycy.org.pl/pfas-w-zywnosci/ (24.11.2019 r.).
[10] Więcej na stronię komisji Europejskiej:  https://ec.europa.eu/environment/water/water-drink/review_en.html (24.11.2019 r.).
[11] Tekst Oświadczenia Madryckiego można znaleźć pod adresem https://greensciencepolicy.org/madrid-statement/  (24.11.2019 r.).
[12] Praca zbiorowa, The concept of essential use for determining when uses of PFASs can be phased out. Environmental Science: Processes and impacts. Issue 11, 2019 r.

dr inż. Klara Ramm
Ekspert IGWP
Ekspert EurEau
ClaraEnvironment

źródło: Technologia Wody 6/2019