Исследователи говорят, что больше загрязнений микропластиком попадает в почву фермы, чем в океаны, и эти крошечные частицы обнаруживаются в наших фруктах, овощах и телах.
Мэри Бет Киркхэм не изучала микропластик, когда ее пригласили совместно редактировать новую книгу о микропластике в окружающей среде, но что-то особенное в существующих исследованиях привлекло ее внимание.
Я читал в литературе, что содержание кадмия и других токсичных микроэлементов увеличивается, когда в почве есть эти твердые частицы пластика. Так что это меня беспокоило», - сказал EHN Киркхэм, физиолог растений и выдающийся профессор агрономии в Университете штата Канзас.
Киркхэм специализируется на отношениях между водой и растениями, а также на поглощении тяжелых металлов, поэтому она решила провести собственное исследование, в ходе которого выращивала растения пшеницы, подвергшиеся воздействию микропластика, кадмия, а также микропластика и кадмия. Затем она сравнила эти растения с растениями, выращенными без какой-либо добавки. Она выбрала кадмий, потому что он ядовит, канцерогенен и повсеместно присутствует в окружающей среде из-за деятельности человека - он выбрасывается из аккумуляторов и автомобильных шин и естественным образом содержится в фосфоритах, используемых для производства сельскохозяйственных удобрений.
" Кадмий повсюду", сказал Киркхэм.
В конце эксперимента она отправила свои растения пшеницы на анализ, и, подтверждая предыдущие отчеты, растения, выращенные с микропластиком, были более загрязнены кадмием. «Пластик действительно был переносчиком поглощения кадмия», - сказала она.
Ее эксперимент стал главой в новой книге «Твердые частицы пластика в наземной и водной среде».
«Я думаю, что люди просто не чувствовали, что поглощение микропластика растениями является проблемой», - сказал Киркхэм. "Это просто не было на виду у публики."
Микропластики, в общих чертах определяемые как кусочки пластика диаметром менее 5 миллиметров или размером примерно с маленькое рисовое зернышко, оставили свой след как в глобальной экосистеме, так и в массовом сознании, убивая морских птиц и обрушивая дождь на пустынные районы. И хотя воздействие микропластика в океане было предметом значительного внимания средств массовой информации и ученых, исследователи говорят, что большая часть микропластика на самом деле накапливается на суше, включая сельскохозяйственные районы. Согласно одной из оценок, от 107 000 до 730 000 тонн микропластика могут ежегодно сбрасываться на сельскохозяйственные почвы в Соединенных Штатах и Европе по сравнению с 93 000-236 000 тонн, которые попадают в океаны.
Микропластики попадают на фермы через переработанный осадок сточных вод, который используется в качестве удобрений, пластиковой мульчи и даже намеренно добавляется в качестве удобрений с медленным высвобождением и защитных покрытий для семян. Всего за последние несколько лет всплеск исследований выявил тревожное потенциальное воздействие этого загрязнения на все аспекты сельскохозяйственных систем, от качества почвы до здоровья человека.
Осадок сточных вод, мульча и медленнодействующие удобрения
Лука Низзетто, научный сотрудник Норвежского института водных исследований, начал изучать микропластик в сельскохозяйственных почвах после того, как заметил, что большинство исследований микропластика сосредоточено на океанах.
«Большинство морских источников на самом деле находятся на суше», - сказал Низзетто EHN. «Никто не смотрел на то, что происходило рядом с источником». Когда его команда начала оценивать потенциальные поглотители микропластика, они «сразу [идентифицировали] сельское хозяйство как одну из горячих областей."
Микропластики могут попадать в сельскохозяйственные угодья через осадок сточных вод, твердые вещества, отфильтрованные из сточных вод, которые обычно используются для удобрения сельскохозяйственных полей. Микропластик попадает в сточные воды первоначально через белье, средства личной гигиены и городские стоки.
Низзетто сказал, что большая часть микропластика остается в иле, когда вода очищается на очистных сооружениях, и в статье 2016 года его команда подсчитала, что от 125 до 850 тонн на миллион человек ежегодно сбрасывается в европейские сельскохозяйственные угодья. земли через осадок сточных вод. Низзетто также сообщил в той же газете, что примерно 50 процентов осадка сточных вод перерабатывается для сельскохозяйственных целей как в Европе, так и в США
Микропластики были зарегистрированы в осадке сточных вод США еще в 1998 году, а в 2020 году, по оценкам исследователей, ежегодно из осадка сточных вод на сельскохозяйственные земли США выбрасывается примерно 21 249 метрических тонн микропластика. Из-за своей непокорности в почвах U. Исследователи S. даже исследовали возможность использования современного профиля микропластика почв в качестве индикатора прошлого применения осадка сточных вод.
Микропластики также могут попадать в сельскохозяйственные почвы в результате разложения пластиковых материалов, используемых фермерами. Киркхэм сказал, что в 1950-х годах пластиковое покрытие заменило стекло в теплицах. Пластиковые мульчи также были популяризированы и стали обычным явлением во многих странах мира. Эти мульчи, листы пластика, разложенные на земле, чтобы подавить сорняки, согреть почву, удерживать влагу, сложны для переработки и требуют больших затрат на утилизацию.
По словам Киркхэма, фермеры могут складывать их в кучу на своей земле или сжигать, чтобы избежать затрат на утилизацию. Низзетто сказал, что в некоторых районах мульчу просто оставляют в почве.
Преднамеренно производимые микропластики являются еще одним источником выбросов микропластика в сельскохозяйственные почвы, по словам Низзетто и других исследователей, с которыми беседовал EHN. Они могут включать инкапсулированные в пластик удобрения с медленным высвобождением и пластиковые покрытия, предназначенные для защиты семян от микроорганизмов.
Доклад за 2017 год, составленный для Европейской комиссии, оценивает, что до 8 000 метрических тонн пластика из удобрений с медленным высвобождением ежегодно попадает на сельскохозяйственные почвы Западной Европы (хотя они сказали, что процент этого может не быть микропластиком).). В отчете Европейского химического агентства за 2019 год объемы выбросов указаны в размере 10 000 метрических тонн для удобрений с медленным высвобождением и 500 метрических тонн для обработанных семян каждый год. Данные по США недоступны.
Микропластик изменяет физические и биологические свойства почвы
Через шестнадцать дней после начала эксперимента Киркхем с микропластиком и кадмием обработанные пластиком растения пшеницы начали желтеть и увядать. Вода скапливалась на поверхности почвы в растениях, обработанных пластиком, но чтобы эксперимент был последовательным, ей пришлось давать всем растениям одинаковое количество воды.
«Похоже, что частицы пластика забивают поры почвы, препятствуют аэрации почвы и вызывают отмирание корней», - сказал Киркхэм. Растения без микропластика, даже загрязненные кадмием, были в гораздо лучшем состоянии. «Именно пластмассы сдерживали рост больше, чем кадмий».
Другая группа исследователей сообщила о подобных результатах. Они обнаружили, что воздействие пластика привело к снижению веса, роста, содержания хлорофилла и росту корней Arabidopsis thaliana, родственника капусты и брокколи. В этом исследовании исследователи использовали нанопластики, кусочки пластика размером менее 100 нанометров. Размер нового коронавируса составляет от 60 до 140 нанометров.
Полное воздействие загрязнения микропластиком сельскохозяйственных почв, особенно по мере увеличения концентрации со временем, неизвестно. Однако исследования показали, что микропластики обладают физическими и химическими характеристиками, которые могут изменить объемную плотность почвы, микробные сообщества, водоудерживающую способность и другие свойства, влияющие на развитие растений.
Прохождение через ткани растений и человека
Ранее в этом году Юнмин Луо, профессор Яньтайского института исследований прибрежных зон и Нанкинского института почвоведения в Китае, и его коллеги сообщили о накоплении микропластика в растениях пшеницы и салата, подвергшихся воздействию микропластика в лабораторных условиях. Исследователи выращивали растения в гидропонных и почвенных системах с микропластиком, пропитанным флуоресцентными красителями. Исследователи проанализировали поперечные срезы растений под микроскопом, оборудованным для обнаружения флуоресценции. Корни, стебли и листья загорелись.
«В течение десятилетий ученые считали, что частицы пластика слишком велики, чтобы пройти через физические барьеры неповрежденной растительной ткани. Но наше новое исследование опровергает это предположение», - сказал Луо EHN.
Команда Луо сообщила, что микропластик, по-видимому, проникает в растения через трещины в корнях, где происходит боковое ветвление, а также диффундирует через клетки на развивающихся кончиках корней.
Группа ученых также сообщила ранее в этом году, что они обнаружили микропластик в продуктах итальянских супермаркетов, включая морковь, салат, брокколи, картофель, яблоки и груши. Исследователи сообщили, что они обнаружили наибольшее загрязнение микропластиком в яблоках и наименьшее в салате, и предположили, что многолетняя природа фруктового дерева позволила микропластику накапливаться больше, чем в однолетних культурах.
Большинство морских источников [микропластика] на самом деле находятся на суше.
«Если микропластики попадают в наши овощи, они попадают во все, что ест овощи, а это значит, что они есть и в нашем мясе и молочных продуктах», - сказал Луо.
Микропластик ранее был обнаружен в меде, пиве и морепродуктах.
Благодаря четким и неконтролируемым путям попадания микропластика в пищевые системы человека, попадание микропластика в организм человека практически неизбежно, но последствия проглатывания пока неизвестны.
Пластиковые микроволокна были обнаружены в биоптатах злокачественной ткани легкого онкологических больных. Эти пластмассы, вероятно, вдыхались, а не проглатывались, но остается опасение, что микропластик может застрять в тканях и вызвать опасное воспаление. Исследования млекопитающих, вынужденных глотать микропластик в лабораториях, также предоставили доказательства того, что микропластик может проходить через клеточные стенки, перемещаться по телу, накапливаться в органах и воздействовать на иммунную систему..
Микропластики представляют собой химически активные материалы, способные притягивать и связывать соединения, вредные для здоровья человека. Было показано, что помимо кадмия микропластик накапливает свинец, ПХБ и пестициды. Кроме того, пластмассы производятся с собственным набором токсичных соединений, который может включать BPA, эндокринный разрушитель. Исследователи предположили, что как приобретенные, так и эндогенные соединения могут выделяться из разлагающегося пластика в окружающую среду, будь то почва или ткани человека.
«Поскольку мы обеспокоены тем, что микропластик может нанести вред нашему здоровью, нам кажется интересным, что принцип предосторожности не применяется», - Софи Вонк, исследователь Фонда пластикового супа в Нидерландах, группы, занимающейся прекращением загрязнения пластиком., рассказал EHN. «Так что, пока нет доказательств, мы просто считаем нормальным, что мы подвергаемся воздействию этих частиц каждый божий день, через нашу пищу, воду, воздух, которым мы дышим».
Что делать?
Поскольку микропластики попадают в сельскохозяйственные системы различными путями, для решения этой проблемы потребуется многоуровневый подход.
The Plastic Soup Foundation проводит давнюю кампанию по прекращению использования пластиковых микрошариков в средствах личной гигиены. Это, вероятно, уменьшит количество пластика, попадающего в осадок сточных вод. Группа также поддерживает общее ограничение использования одноразовых пластиков, поскольку они в конечном итоге расщепляются до микропластика, который в конечном итоге загрязняет как океан, так и наземную среду.«Мы не против пластика», - сказал Вонк. «Мы чувствуем, что пластик может быть очень полезен для определенных целей, но то, как мы его используем сейчас, просто очень, очень неумно».
Европейское химическое агентство предложило запретить на всей территории ЕС преднамеренно внедряемый микропластик, в том числе в средства личной гигиены, а также удобрения с медленным высвобождением и покрытия для семян, используемые в сельском хозяйстве. Некоторые штаты США также запретили использование микрогранул в средствах личной гигиены.
Чтобы решить проблему пластиковой мульчи, Низзетто сказал, что одним из полезных шагов было бы возложение ответственности на компании, производящие пленки из пластиковой мульчи, за их переработку и утилизацию. Это помогло бы сократить ненадлежащую утилизацию на фермах.
Это своего рода необратимое заражение.
Использование биоразлагаемых пластиков для мульчи также было предложено, но эти полимеры потенциально сопряжены со своим собственным набором проблем. Например, одно из исследований Уэрты Лванги показало, что биоразлагаемый пластик отрицательно влияет на рост пшеницы больше, чем обычный пластик, использованный в исследовании. Кроме того, были разногласия по поводу того, действительно ли некоторые «биоразлагаемые» пластмассы разлагаются на безвредные соединения или они просто быстрее распадаются на микропластик. Такие разногласия окружают оксобиоразлагаемые пластмассы, которые ЕС запретил в 2019 году.
Другая альтернатива пластиковой мульче, разработанная исследователями из Института Родейла в Пенсильвании, включает в себя выращивание покровных культур, связывающих питательные вещества, а затем прикатывание их для формирования толстого мата. Затем фермеры сажают в мат, который сам по себе сохраняется и подавляет рост сорняков, пропускает воду и добавляет в почву питательные вещества вместо микропластика. Согласно отчету исследователей, этот метод может заменить более 90 фунтов пластиковой мульчи на акр.
Гладис Зинати, директор по испытаниям овощных систем в Rodale и соавтор отчета, рассказала EHN, что эту стратегию можно масштабировать на крупные фермы, и подчеркнула важность создания здоровых почв на сельскохозяйственных угодьях для поддержки долгосрочной устойчивости..
Необходимо провести гораздо больше исследований, чтобы нарисовать полную картину масштабов и воздействия микропластикового загрязнения сельскохозяйственных почв. Тем временем пластик будет продолжать накапливаться.
" Это своего рода необратимое заражение", сказал Низзетто. «Невозможно исправить такое загрязнение в масштабах сельскохозяйственных почв».