Istraživači iz talijanskog Nacionalnog istraživačkog vijeća (CNR) i Sveučilišta u Firenci objavili su detaljnu studiju o prisutnosti mikroplastike u poljoprivrednom tlu koje se od 2005. godine tretira gradskim kompostom. Studija, objavljena u časopisu Agronomy, koristi prilagođenu metodu ispiranja koja se prvotno koristila za morske sedimente, primijenivši je prvi put na uzorke tla. Rezultati pokazuju da poljoprivredno tlo sadrži između 50 i 51 mg mikroplastike po kilogramu, što odgovara koncentraciji od 263 do 265 kg po hektaru kada se uzme u obzir dubina tla od 40 cm.
Metodologija ispiranja prilagođena analizi tla
Tim istraživača modificirao je uređaj za ispiranje koji je originalno razvio Claessens sa suradnicima za analizu morskih sedimenata. Uređaj funkcionira na principu elutrijacije – procesa koji koristi uzlaznu struju zraka i vode za odvajanje lakših čestica od težih. PVC cijev dužine 105 cm s unutarnjim promjerom od 12 cm opremljena je mrežicom od 34 μm na dnu, kroz koju se upumpava voda brzinom od 1 L/min uz dodatno prozračivanje kroz kamen za zrak protokom od 14-15 L/min. Ovaj pristup omogućava koncentriranje mikroplastike u manjem volumenu za daljnju analizu, što značajno olakšava proces u odnosu na tradicionalne metode flotacije koje zahtijevaju velike količine otopina soli.
Istraživanje je provedeno na pet različitih parcela poljoprivrednog gospodarstva u blizini Firence, gdje se gradski kompost primjenjuje u velikim količinama od 2005. godine. Uzorci su uzeti s dubine od 0-20 cm i 20-40 cm, što odgovara uobičajenoj dubini obrade tla. Posebna pažnja posvećena je analizi cijelog uzorka tla, uključujući i čestice veće od 2 mm, što predstavlja odstupanje od standardnih procedura analize tla koje se fokusiraju samo na sitnu zemlju.
Identifikacija polimernih materijala pomoću FTIR-PAS spektroskopije
Nakon ekstrakcije, čestice mikroplastike analizirane su pomoću FTIR fotoakustične spektroskopije (FTIR-PAS), tehnike koja omogućava identifikaciju polimera bez uništavanja uzorka. Ova metoda pokazala se posebno učinkovitom za razlikovanje plastičnih čestica od organskog materijala poput biljnih ostataka. Istraživači su identificirali 14 različitih vrsta polimera, pri čemu su najzastupljeniji bili polistiren (PS), polietilen (PE) i polipropilen (PP) – materijali koji čine većinu kućanskih plastičnih proizvoda.
Analiza je pokazala da se asortiman polimera razlikuje između čestica manjih i većih od 2 mm. U frakciji većoj od 2 mm, koja se obično odbacuje prilikom standardnih analiza tla, pronađeno je čak 87% ukupne mase mikroplastike. Ovaj nalaz ukazuje na važnost analize cijelog uzorka tla, a ne samo fine zemlje kako je uobičajeno, posebno kada se istražuje zagađenje mikroplastikom iz komposta koji može sadržavati čestice različitih veličina.
Izazovi vezani uz agregaciju tla i efikasnost ekstrakcije
Jedan od ključnih izazova koje je studija identificirala jest prisutnost vodostabilnih agregata tla koji mogu zadržavati čestice mikroplastike. Za razliku od morskih sedimenata, tlo ima složeniju strukturu s agregatima koji mogu “zarobiti” mikroplastiku, čineći je nedostupnom procesu ispiranja. Testovi efikasnosti pokazali su stopu oporavka od 93% za svježe dodane čestice PE, PP i PS, ali stvarni uzorci tla pokazali su drugačije ponašanje – veći broj čestica ostao je unutar uređaja nego što se očekivalo na temelju testova efikasnosti.
Ova razlika pripisuje se dugotrajnoj izloženosti mikroplastike u tlu od 2005. godine, tijekom koje su čestice plastike prošle kroz procese starenja koji mijenjaju njihova kemijsko-fizička svojstva. Čestice su vjerojatno postale povezane s mineralnim česticama ili organo-mineralnim agregatima, što povećava njihovu gustoću i otežava izdizanje kroz uređaj za ispiranje. Istraživači sugeriraju da bi predtretman uzoraka, poput disperzije u otopini natrijevog heksametafosfata ili ultrazvučne obrade, mogao poboljšati oslobađanje mikroplastike iz agregata, iako takvi tretmani mogu dovesti do djelomične degradacije nekih polimera.
Usporedba s postojećim metodama i kvantifikacija zagađenja
Količine mikroplastike pronađene u ovoj studiji usporedive su s rezultatima drugih istraživanja provedenih različitim metodama ekstrakcije. Prosječan broj plastičnih čestica iznosio je 17,6 komada po kilogramu za cijelo tlo i 38,6 komada po kilogramu za finu zemlju, što odgovara koncentraciji od 91.520 do 200.720 komada po hektaru. Ovi rezultati potvrđuju da metoda ispiranja može biti održiva alternativa postojećim postupcima koji često zahtijevaju velike količine skupih kemikalija i dugotrajne postupke obrade.
Studija također ističe važnost načina uzorkovanja tla. Razlike u početnim veličinama uzoraka između analize cijelog tla i fine zemlje utjecale su na asortiman pronađenih polimera. Uzorci fine zemlje, koji su prošli kroz suho sijanje prije analize, pokazali su veću homogenost i veću vjerojatnost pronalaženja mikroplastike u materijalu koji prolazi kroz sito od 2 mm. S druge strane, analiza cijelog tla omogućila je detekciju većih komada mikroplastike koji bi inače bili odbačeni, što je posebno važno s obzirom na to da gornja granica veličine mikroplastike iznosi 5 mm.
Implikacije za monitoring mikroplastike u poljoprivrednim tlima
Rezultati ove studije imaju značajne implikacije za razvoj standardiziranih protokola za monitoring mikroplastike u poljoprivrednim tlima. Primjena gradskog komposta, iako korisna za povećanje sadržaja organske tvari i poboljšanje plodnosti tla, predstavlja potencijalni put unosa mikroplastike u agroekosustave. Europska regulativa o gnojivima (EU 2019/1009) postavlja harmonizirane standarde za kompost, ali izazovi vezani uz plastično zagađenje i dalje postoje.
Metoda ispiranja pokazala se obećavajućom za koncentriranje mikroplastike iz heterogenih matrica tla, omogućavajući nježno odvajanje čestica na temelju veličine i gustoće bez upotrebe kemikalija. To smanjuje rizik od oštećenja čestica mikroplastike i omogućava njihovu daljnju analizu. Međutim, studija također ukazuje na potrebu za optimizacijom postupka, posebno u pogledu oslobađanja mikroplastike iz agregata tla i standardizacije postupaka uzorkovanja koji bi trebali uzeti u obzir volumetrijski pristup umjesto gravimetrijskog, osobito u tlima bogatim skeletom.
SAVJETODAVNI PARTNER
