Світова екологічна криза давно перестала бути лише проблемою океанів і сміттєзвалищ. Сьогодні одна з найнебезпечніших форм забруднення розгортається буквально під нашими ногами — у ґрунті, де мікро- та нанопластик поступово змінюють структуру агроекосистем, впливають на рослини, мікроорганізми та потенційно загрожують глобальній продовольчій безпеці.
Мікропластикові частинки (МПЧ) та нанопластик уже стали невід’ємною частиною сучасного середовища. Однак якщо у морських екосистемах пластикові частинки легко поширюються завдяки плавучості у воді, то в ґрунті процеси їх накопичення, перенесення та впливу набагато складніші й менш досліджені.
Мікро- та нанопластик у ґрунтах мають два основні джерела — первинне та вторинне.
Первинні мікропластикові частинки потрапляють у навколишнє середовище вже у мікро- або нанорозмірі. До них належать пластикові гранули, мікрогранули у косметичних засобах, частинки штучної трави, компоненти осаду стічних вод, фарби та продукти зношування автомобільних шин. Такі частинки також утворюються під час стирання пластикових виробів у процесі виробництва, експлуатації чи навіть прання синтетичних тканин.
Вторинний мікропластик формується внаслідок руйнування більших пластикових відходів. Поліетиленові пакети, пляшки, рибальські сітки та інші матеріали поступово деградують під впливом ультрафіолетового випромінювання, механічного пошкодження та вивітрювання, перетворюючись на дрібні фрагменти.
Саме вторинні пластикові частинки становлять одну з найбільших проблем, адже визначити їхнє точне походження надзвичайно складно через постійний процес деградації та зміни структури.
Рівень забруднення агроекосистем мікро- та нанопластиком суттєво відрізняється залежно від регіону, щільності населення та характеру людської діяльності.
Дослідження показують, що європейські сільськогосподарські угіддя можуть містити приблизно 63–430 тисяч тонн МНП, тоді як у Північній Америці цей показник оцінюється у 44–300 тисяч тонн.
У Шанхаї було зафіксовано 62,5 одиниць мікро- та нанопластику на кілограм глибокого ґрунту та 78 одиниць на кілограм поверхневого шару. У ґрунтах поблизу Кампече в Мексиці виявлено 0,87 ± 1,9 частинок на грам ґрунту, а в промислових районах Австралії частка МНП у зразках ґрунту сягала 0,03–6,7%.
Попри це, науковці наголошують: достовірних глобальних даних про походження та просторовий розподіл МНП усе ще недостатньо. Саме ця нестача інформації ускладнює прогнозування майбутніх екологічних ризиків.
Як мікропластик мігрує під землею
На відміну від великих пластикових відходів, мікро- та наночастинки практично не залишаються на одному місці. Вони постійно переміщуються в агроекосистемах вертикально та горизонтально.
Більшість частинок осідає на поверхні ґрунту, але згодом проникає у глибші шари. Цьому сприяють великі пори ґрунту, тріщини, сухий клімат та діяльність кореневої системи рослин.
Горизонтальне перенесення відбувається через потоки води, вітер, паводки та сільськогосподарську діяльність. Особливу роль відіграють компостування, використання осаду стічних вод та зрошення.
Небезпечним є й те, що мікро- та нанопластик можуть досягати неглибоких підземних вод, поширюючись далеко за межі початкового джерела забруднення.
У процесі міграції беруть участь навіть живі організми. Дощові черв’яки та колемболи здатні переносити пластикові частинки завдяки адгезії, а також через поглинання та подальше виділення МНП у різних шарах ґрунту.
Мікро- та нанопластик впливають не лише на фізичну структуру ґрунту, а й на фундаментальні біогеохімічні процеси.
Дослідження демонструють, що пластикові частинки можуть змінювати мікробні угруповання, впливати на активність ґрунтових мікроорганізмів та порушувати кругообіг поживних речовин. У ґрунті формуються специфічні мікробіологічні осередки, що змінюють природний баланс екосистеми.
Пряма токсичність наночастинок або непрямі зміни фізичної структури ґрунту можуть по-різному впливати на ріст і продуктивність рослин. Саме тому результати багатьох досліджень залишаються неоднозначними, хоча загальна тенденція вказує на негативний вплив МНП.
Одна з найсерйозніших загроз пов’язана зі здатністю мікропластику впливати на розвиток сільськогосподарських культур.
Було встановлено, що поліетиленові частинки порушують антиоксидантну систему салату, знижують рівень фотосинтезу та вміст хлорофілу. Інші дослідження підтверджують пригнічення росту пагонів, блокування пор насіння та погіршення поглинання води.
У результаті затримується проростання, сповільнюється розвиток кореневої системи та знижується загальна біомаса рослин.
Поліпропілен та поліамід зменшували біомасу коренів і плодів цибулі-порею, тоді як інші частинки біорозкладного пластику негативно впливали на висоту рослин, кількість пагонів і плодів пшениці.
Фактично пластик починає втручатися у самі механізми формування врожаю.
Мікро- та нанопластик більше не є локальним забрудненням. Вони стали частиною глобального кругообігу речовин у природі.
Через свою стійкість та здатність до міграції МНП накопичуються в ґрунтах, підземних водах і живих організмах. При цьому темпи виробництва пластику у світі продовжують зростати, а знання про довгострокові наслідки залишаються обмеженими.
Саме тому науковці наголошують на необхідності подальших досліджень, збору даних та створення ефективних стратегій управління пластиковим забрудненням агроекосистем.
Адже проблема мікро- та нанопластику — це вже не лише питання екології. Це питання майбутнього ґрунтів, продовольчої безпеки та стабільності екосистем, від яких залежить життя людства.
