In de landbouw, grote hoeveelheden nano- en microplastics komen via compost in de bodem terecht, rioolslib en het gebruik van mulchfolies. De plastic deeltjes dragen altijd verschillende vervuilende stoffen met zich mee. Echter, ze transporteren ze niet naar het grondwater, zoals vaak wordt aangenomen. Milieu-geowetenschappers onder leiding van Thilo Hofmann hebben nu vastgesteld dat de plastic deeltjes de verontreinigende stoffen in de bovenste bodemlagen afgeven:ze vervuilen het grondwater over het algemeen niet, maar hebben een negatief effect op bodemmicroben en gewassen. De studie van de Universiteit van Wenen verschijnt in: Natuur Communicatie Aarde &Milieu .

Vervuilende stoffen komen landbouwbodems binnen met plastic deeltjes

Afvalwater en rivieren voeren microplastics de oceanen in. Wind verdeelt de deeltjes naar de meest afgelegen delen van de aarde. Echter, de landbouw zelf speelt een veel grotere rol bij de plasticvervuiling van landbouwgrond:meststoffen zoals compostmest of rioolslib en de overblijfselen van landbouwmulchfolie dragen grote hoeveelheden plastic deeltjes, zogenaamde macro-, micro-, en nanoplastics, op landbouwgrond. Volgens de huidige schattingen bijvoorbeeld, met elke kilo zuiveringsslib, tot 300, 000 plasticdeeltjes komen terecht op landbouwgronden - en daarmee verontreinigende stoffen. "Plastic bevat altijd zogenaamde additieven. Deze additieven zorgen voor bepaalde eigenschappen, duurzaamheid of zelfs de kleur van een polymeer. In aanvulling, verontreinigende stoffen zoals pesticiden of farmaceutische residuen kunnen worden geadsorbeerd aan de plastic deeltjes, " legt Stephanie Castan uit, hoofdauteur van de studie en Ph.D. student aan het Center for Microbiology and Environmental Systems Science (CMESS) aan de Universiteit van Wenen.

Algemene veronderstelling dat microplastics verontreinigende stoffen in het grondwater brengen, uitgedaagd

"De plastic deeltjes brengen deze verontreinigende stoffen uiteindelijk in het milieu. We waren geïnteresseerd in wanneer ze dat precies doen, " voegt Castan toe. Het onderzoeksteam herzag de algemene veronderstelling dat de plastic deeltjes de verontreinigende stoffen helemaal naar het grondwater zouden kunnen transporteren - en ze kwamen tot een duidelijke conclusie:"Onze berekeningen laten zien dat ze dat over het algemeen niet doen, " zegt Thilo Hofmann, hoofd van de studie- en onderzoeksgroep. "De verontreinigende stoffen blijven in de bovenste lagen van de landbouwbodem, omdat ze daar al vrijkomen door de polymeren."

Berekening van transport- en desorptietijd voor verschillende scenario's

Of verontreinigende stoffen door middel van micro- en nanoplastics naar het grondwater kunnen migreren, hangt ervan af of het transport van de plastic deeltjes door de bodemlagen sneller is dan het vrijkomen (desorptie) van de verontreinigende stoffen uit deze deeltjes. Voor de studie, de onderzoekers concentreerden zich daarom op deze twee kengetallen - de transporttijd en de desorptietijd - en berekenden het zogenaamde Damköhler-getal:het Damköhler-getal drukt de verhouding van de twee kengetallen uit. “Om duidelijke uitspraken te kunnen doen over de omstandigheden waaronder plastic deeltjes daadwerkelijk dienen als transportfacilitator voor verontreinigende stoffen, we hebben het Damköhler-getal berekend voor twee extreme omstandigheden:de gebruikelijke landbouwgrond en een meer gebroken rotsachtige grond, " meldt Charlotte Henkel, co-eerste auteur van de studie. "We hebben ook rekening gehouden met verschillende eigenschappen van kunststoffen en verontreinigingen."

Gegevens tonen aan dat plastic deeltjes de mobiliteit van verontreinigende stoffen niet vergroten

Door de berekende scenario's te vergelijken met gemeten gegevens uit de literatuur, de onderzoekers vonden geen bewijs dat nano- en microplastics belangrijke dragers zijn van vervuilende stoffen. "Het feit dat plastic deeltjes de mobiliteit van verontreinigende stoffen in de bodem vergroten, is alleen aannemelijk voor zeer specifieke polymeren en specifieke bodemgesteldheid, bijvoorbeeld wanneer de bodem ernstig is uitgedroogd en weggespoeld door hevige regen, " legt Thorsten Hüffer uit, milieuchemicus en co-auteur van de studie. Verontreiniging van het grondwater op deze manier is daarom onwaarschijnlijk, hij zegt. "Echter, we zeggen zeker niet dat nano- en microplastics in landbouwbodems onschadelijk zijn, " benadrukt Thilo Hofmann, WHO, als hoofd van het PLENTY-onderzoeksplatform en het Environmental Research Network aan de Universiteit van Wenen, bevordert interdisciplinair onderzoek naar kunststoffen in het milieu. "Liever, we laten zien waar het echte probleem van deze aan plastic deeltjes gebonden verontreinigende stoffen ligt:​​ze komen niet in het grondwater terecht, maar in de bovenste bodemlagen. Hier, ze kunnen potentieel worden opgenomen door gewassen en micro-organismen en vervolgens ook in ons voedsel terechtkomen."

Vervolgonderzoek om te verduidelijken of planten verontreinigende stoffen uit de bodem opnemen

De studie levert dus goed nieuws voor het grondwater, maar eerder slecht nieuws voor landbouwgewassen:het team van Environmental Geosciences zal een vervolgonderzoek doen om te bepalen of gewassen de verontreinigende stoffen daadwerkelijk via de bodem kunnen opnemen. In een laboratoriumbeker op haar bureau, Stephanie Castan kweekt al drie slazaailingen voor de komende experimenten.