Dirvožemio užterštumas mikroplastiku yra viena pagrindinių ekologinių problemų. Prieš kelerius metus mokslininkų atliktas tyrimas atskleidė, kad mikroplastiko tarša dirvožemyje yra didesnė nei vandenynuose, o tai sukėlė susirūpinimą dirvožemio sveikata ir produkcijos saugumu.

Daugiausia tyrimų dėl neigiamo plastiko poveikio aplinkai atliekama vandens ekosistemose. Ir tik nuo 2012 m. pradėta kalbėti apie sausumos, ypač dirvožemio, ekosistemas. Dėl žemdirbystės, ultravioletinių spindulių, vėjo, lietaus, dirvoje gyvenančių gyvūnų ir mikroorganizmų veiklos plastikas dyla į mikroplastiką, kurio dalelių dydis svyruoja nuo 5 mm iki 1 μm.

Mikroplastikas gali keliauti mitybos grandine aukštyn. Dirvožemyje esančios mikroplastiko dalelės per šaknis patenka į augalus, kurie toliau vartojami gyvūnų ir žmonių maistui. Ar gali būti, kad valgydami kvietinę duoną kartu suvalgome ir mikroplastiko dalelių? Kai kurie mokslininkai teigia, kad taip per savaitę žmogus suvalgo vieną plastikinę kreditinę kortelę, t. y. 5 gramus. Nors šie skaičiai stulbina, tačiau nėra tiksliai aišku, koks mikroplastiko toksiškumas augalams, gyvūnams ir žmonėms.

Toksiškas poveikis

Auganti žmonių populiacija susiduria su vis daugiau sunkumų, vienas jų – saugaus ir maisto medžiagų turtingo maisto trūkumas. Sveiki dirvožemiai yra būtini siekiant užtikrinti ekologinę pusiausvyrą ir pakankamą apsirūpinimą maistu. Nekontroliuojami mikroplastiko kiekiai dirvožemyje yra vienas pagrindinių iššūkių. Atsižvelgiant į mikroplastiko dalelių dydį ir tipą, jos gali prasiskverbti į augalų sėklas, šaknis, ūglius, lapus ir vaisių ląsteles.

Dėl įvairių plastiko ardymo būdų atskilusios mikrodalelės yra skirtingų formų – nuo siūlelių iki granulių. Pavyzdžiui, žemės ūkio paskirties dirvožemyje daugiau randama plėvelės formos mikroplastiko dalelių, kurios susidaro dėl intensyvaus mulčiavimo. O upių pakrantėse ar pakelėse vyrauja fragmentų ar pluošto formų dalelės, kurios susidaro dylant padangoms.

Mikroplastiko poveikis antžeminėms sistemoms priklauso nuo jo tipo, augalo ir dirvožemio sistemos. Dalelės veikia toksiškai ir turi įtakos augalų fotosintezei, sutrikdo mitybos procesus.

Mikroplastiko aptinkama tiek daržovėse, tiek vaisiuose. Pastarųjų metų moksliniai tyrimai atskleidžia, kad šių dalelių daugiausia randama morkose (lot. Daucus carota) ir obuoliuose (lot. Malus domestica), mažiau – brokoliuose (lot. Brassica oleracea), kriaušėse (lot. Pyrus communis), salotose (lot. Lactuca sativa). Agurkų (lot. Cucumis sativus) šaknyse taip pat aptikta susikaupusių polistireno nanoplastikų.

Vaisiuose mikroplastiko randama daugiau nei daržovėse. Spėjama, kad taip yra ne tik dėl jų minkštimo savybių, bet ir dėl vaismedžių šaknų sistemos dydžio ir sudėtingumo. Dauguma vaisių auga ant medžių, kuriuose per daugelį metų susikaupia mikroplastiko, susidaro tam tikri jo rezervuarai.

Įrodyta, kad mikroplastikas gali absorbuoti kitus teršalus iš aplinkos, pvz., chemines medžiagas ir sunkiuosius metalus, todėl didelis užterštumas šiomis dalelėmis susijęs su nesaugaus, o gal ir pavojingo derliaus auginimu. Deja, sudėtingas ir brangus šių dalelių koncentracijos nustatymas augalinėje produkcijoje yra iššūkis šių dienų ūkiams.

Patekimo būdai

Plastikas į dirvožemį patenka įvairiais būdais: jo gaminiai plačiai naudojami žemės ūkyje (nuo šiltnamių stogų dengimo iki šiuolaikinių maisto saugojimo sistemų). Pagrindiniai mikroplastiko šaltiniai – plastiko plėvelės, kurios naudojamos mulčiavimui, taip pat biokietosios medžiagos (nuotekų dumblas), atmosferoje esančios mikroplastiko dalelės, komunalinės atliekos (kompostas) ir kt.

Tyrimai rodo, kad, dirvožemį tręšiant nuotekų dumblu, pasaulyje per metus į aplinką patenka 63–430 tūkst. t mikroplastiko. Didžiausias užterštumas Azijoje, kurioje dėl gamtos sąlygų ar prastos infrastruktūros plastiko turintys gaminiai pasirenkami kaip pigus ir greitas sprendimas. Pavyzdžiui, Japonijoje žemės ūkio paskirties laukuose naudojami polietileno maišeliai vandens srovei kontroliuoti: maišai užpildomi smėliu ir paliekami grioviuose, kur laikui bėgant yrančias plastiko daleles išnešioja vanduo ir vėjas. Indijoje kasmet susidaro apie 9,4 mln. t plastiko atliekų.

Tinkamos atliekų tvarkymo infrastruktūros trūkumas ir mažas perdirbimo lygis reiškia, kad didelė dalis šių atliekų patenka į sąvartynus, upes ir vandenynus, kur pamažu biodegraduoja į mikroplastiką. Deja, bet situacija Europoje irgi netoli ekologinės katastrofos. Remiantis naujausio tyrimo duomenimis, Europos žemės ūkio paskirties dirvožemiuose su trąšomis kasmet paskleidžiama nuo 31 tūkst. iki 42 tūkst. t mikroplastiko. Beveik toks pat kiekis nustatomas vandenyno paviršiniame sluoksnyje.

Kalbant apie plastikines plėveles, tikėtasi, kad biologiškai skaidžios plėvelės bus vienas sprendimų, padėsiančių sumažinti plastiko naudojimą žemdirbystėje, tačiau tyrimai, atlikti su kviečiais, neparodė teigiamų rezultatų: po biologiškai skaidžia plėvele augančių kviečių stiebai buvo plonesni, lapų plotai mažesni, o ūglių biomasė gerokai mažesnė nei po polietileno plėvele. Manoma, kad tai dėl to, jog ši biologiškai skaidi plastikinė plėvelė sudaryta iš polibutileno tereftalato (PBT) ir polietileno teraftalato (PET). Negalima teigti, kad visos biologiškai skaidžios dangos panašiai veikia pasėlį, todėl tikimasi ateityje rasti aplinkai ir augalams palankiausios mulčiavimo plėvelės sprendimą.

Poveikis dirvožemiui

Augalų šaknų zonoje (rizosferoje) daugiausia aptinkama dviejų tipų plastiko mikrodalelių: polietileno tereftalato (PET) ir polivinilchlorido (PVC). Iš PET gaminamos pakuotės daugiausia naudojamos maisto pramonėje, vandeniui pakuoti, o PVC šaltinis yra pramoninės, statybinės medžiagos.

Moksliniais tyrimais įrodyta, kad skirtingos kilmės plastikai nevienodai veikia dirvožemyje. PET ir PVC plastikų dalelės veikia mikroorganizmų aktyvumą, didina ureazės ir fosfatazės kiekį rūgščiame dirvožemyje, o polistireno (PS) nanoplastikai sumažina N-leucino aminopeptidazės, kaip pagrindinio azoto ciklo fermento, aktyvumą.

De Souza Machado ir kt. mokslininkų 2018 m. atliktame tyrime pastebėta, kad poliesterio ir poliakrilo mikroplastikai mažina mikroorganizmų aktyvumą ir įvairovę, ypač ši savybė išryškėja rūgščiame dirvožemyje. Šiuo metu vykdomais moksliniais tyrimais daugiausia siekiama nustatyti, kokia plastiko rūšis mažiausiai toksiška biotai ir turi mažiausią neigiamą poveikį aplinkai.

Patekęs į dirvožemį mikroplastikas neigiamai paveikia jo biotinę (gyvąją) ir abiotinę (negyvąją) dalis, sutrikdo augalų augimo ir mitybos ciklus. Analizuojant fizikines savybes pastebėta, kad jis gali pakeisti dirvožemio poringumą: greičiau išgaruojant drėgmei dirvoje atsiranda plyšių. Be to, mikroplastiko dalelės sukelia stresą augalams, fiziškai užima dirvožemio poras, limituoja augalų šaknų augimą, sudarydamos fizinį barjerą.

Naujausi tyrimai rodo, kad mikroplastikai keičia anglies ir maisto medžiagų apykaitos ciklus. Be to, mikroplastikas gali turėti įtakos dirvožemio mikrobiologinei įvairovei, mažina jame anglies ir azoto kiekį, taip neigiamai veikdamas derlingumą. Irdamas mikroplastikas išskiria cheminius priedus (pvz., ftalatus (PAE), bisfenolį A (BPA)), o jie taip pat slopina dirvožemio mikroorganizmus. Didelis anglies kiekis pačiame mikroplastike irgi gali turėti neigiamos įtakos augalų produktyvumui ir jų sudėčiai.

Apibendrindami galime teigti, kad mikroplastike esančios arba pasisavintos toksinės medžiagos neigiamai veikia augalų šaknis, dirvožemio biotos sudėtį ir mikrobiologinį aktyvumą, o tai gali turėti netiesioginės įtakos augalų augimui.

Remiantis publikuotais moksliniais straipsniais, sliekai (lot. Lumbricus terrestris) gali būti laikomi mikroplastiko taršos bioindikatoriais. Per tyrimą buvo nustatyta, kad L. terrestris neatskyrė mikroplastiko nuo dirvožemio dalelių, o mikroplastikai fiziškai sužalojo sliekų gleivinę. Kitoje studijoje atskleista, kad sliekų buvimas dirvožemyje teigiamai veikė kviečių augimą net ir esant dirvožemio užterštumui mikroplastiku. Atlikti tyrimai nėra labai išsamūs, tačiau gauti rezultatai teikia vilčių.

Ieškoma sprendimų

Agroekosistemų užterštumui mikroplastikais artėjant prie katastrofiškos ribos ieškoma sprendimų šiai ekologinei nelaimei kontroliuoti. Vienas jų – radikalus neperdirbamo plastiko naudojimo mažinimas. Europos Komisija inicijavo sprendimą smarkiai sulėtinti plastiko naudojimą: nuo 2020 m. uždraustas sąmoningai pridedamas mikroplastikas, iki 2030 m. pagal ES nulinės taršos veikimo planą siekiama 30 proc. sumažinti į aplinką patenkančio plastiko kiekį.

Taip pat siekiama žemės ūkyje, maisto gamyboje ir sandėliavime plačiau naudoti aplinkai nekenkiančias medžiagas, kurios pagamintos iš biopolimerų (chitozano, celiuliozės ir krakmolo). Šių medžiagų gamyba ne tik novatoriška, bet ir paprasta, nebrangi, saugi. Pirmieji rezultatai su šiais biopolimerais džiugina: maisto pramonėje jie leido pagerinti nanokapsuliuotų bioaktyvių junginių tirpumą, stabilumą, biologinį prieinamumą ir antioksidacinį aktyvumą.

Deja, sprendimo, kaip išvalyti dirvožemį ar bent radikaliai sumažinti jo užterštumą mikroplastikais teks palaukti, tačiau, vis plačiau kalbant apie šią problemą, akcentuojant sveiką ir kokybišką produkciją, tvarus ūkininkavimas, vengiant plastiko gaminių, turės tapti kasdiene rutina.

***

Plastikas jau neatsiejama mūsų greito gyvenimo dalis. XX a. 5 dešimtmetyje prasidėjusi pasaulinė plastiko gamyba greitai įgavo pagreitį, o patys produktai tapo plačiai naudojami dėl savo pigumo ir ilgaamžiškumo. Ironiška, kad būtent plastiko ilgaamžiškumas yra pagrindinė XXI a. ekologinė problema. 2019 m. pasaulinė plastiko gamyba pasiekė 368 mln. tonų, o ateities prognozės gąsdina – 2040 m. šie skaičiai turėtų padvigubėti. Kiti liūdinantys skaičiai – tik maždaug 9 proc. plastiko atliekų yra perdirbamos, 12 proc. sudeginamos, o net apie 79 proc. jo patenka į sąvartynus ar į kitas ekosistemas.