Mikromuovien adsorptiokyky, sen vaikutukset vesistöissä ja hyödyntämissovellukset vedenkäsittelyssä

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan mikromuovien adsorptiokykyä, sen mekanismeja ja vaikutuksia erilaisissa ympäristöissä, kuten vesistöissä ja vedenpuhdistusprosesseissa. Mikromuovit ovat pieniä muovipartikkeleita, jotka suuren ominaispinta-alansa ja muiden ominaisuuksiensa vuoksi voivat adsorboida haitta-aineita pinnoilleen. Työssä keskitytään raskasmetallien, lääkeaineiden ja hydrofobisten orgaanisten yhdisteiden (HOC-yhdisteiden) adsorboitumiseen mikromuoveihin. Tämä kandidaatintyö toteutettiin kirjallisuuskatsauksena, ja sen tavoitteena oli selvittää mikromuovien keskeiset adsorptiomekanismit, niihin vaikuttavat tekijät, ilmiön keskeiset vaikutukset sekä mahdolliset hyödyntämissovellukset.

Kirjallisuuden perusteella mikromuovit voivat adsorboida useita haitta-aineita orgaanisista yhdisteistä raskasmetalleihin. Adsorptioon vaikuttavia tekijöitä ovat muun muassa mikromuovin polymeerit, partikkelikoko, pinnan ominaisuudet sekä ympäristöolosuhteet, kuten pH ja lämpötila. Haitta-aineet adsorboituvat mikromuoveihin esimerkiksi hydrofobisin ja sähköstaattisin vuorovaikutuksin. Mikromuovien adsorptiokyky voi lisätä niiden negatiivisia ympäristövaikutuksia, sillä ne voivat muun muassa kuljettaa haitta-aineita kauemmas päästölähteistään. Lisäksi mikromuoveihin adsorboituneiden haitta-aineiden käyttäytyminen voi poiketa liuenneessa muodossa olevien haitta-aineiden käyttäytymisestä. Mikromuovien adsorptiokyvyn hyötykäyttöä on tarkasteltu mahdollisuutena käyttää mikromuoveja adsorbenttimateriaalina sekä ympäristötutkimuksissa haitta-aineiden levinneisyyden indikaattoreina. Näihin sovelluksiin liittyy kuitenkin merkittäviä rajoitteita, kuten kilpailu vakiintuneiden adsorbenttien kanssa, minkä vuoksi aihetta tulee tutkia lisää.

This bachelor’s thesis examines the adsorption capacity of microplastics, as well as its mechanisms and effects in various environments such as aquatic systems and water treatment processes. Microplastics are small plastic particles that, due to their large specific surface area and other properties, can adsorb contaminants onto their surfaces. The thesis focuses on the adsorption of heavy metals, pharmaceuticals and hydrophobic compounds (HOCs) onto microplastics. This thesis was conducted as a literature review, and its objective was to investigate the adsorption mechanisms of microplastics and the factors influencing them, the key impacts of the phenomenon, and potential application possibilities.

According to the literature, microplastics can adsorb a variety of contaminants, ranging from organic compounds to heavy metals. Adsorption is influenced by factors such as polymer type, particle size, surface properties, and environmental conditions including pH and temperature. Contaminants adsorb onto microplastics through mechanisms such as hydrophobic and electrostatic interactions. The adsorption capacity of microplastics may increase their negative environmental impacts, as they can, for example, transport contaminants farther from their original emission sources. In addition, the behavior of contaminants adsorbed onto microplastics may differ from that of contaminants in dissolved form. The potential use of microplastics’ adsorption capacity has been explored as a means of utilizing microplastics as adsorbent materials and as indicators of contaminant distribution in environmental research. However, these applications are subject to significant limitations, such as competition with established adsorbents, indicating that further research is needed.