Mikroplastik może znacząco wpływać na strukturę gleby, a jego obecność zmienia porowatość, zdolność zatrzymywania wody oraz napowietrzenie. Agregaty glebowe kontrolują układ porów, co ma znaczenie dla retencji wody, wymiany gazowej i aktywności mikroorganizmów, a od ich stabilności zależy też odporność gleby na erozję (Chia, Lee, Jang, Kim, & Kwon, 2022). Mikroplastiki mogą bezpośrednio wpływać na tworzenie agregatów, a ich kształt odgrywa istotną rolę w tym procesie. Dodatkowo, wpływ MP na strukturę gleby może być pośredni, czyli poprzez oddziaływanie na biotę glebową i materię organiczną (F. Wang et al., 2022). Woda glebowa jest kluczowa dla dostępności składników odżywczych, życia mikroorganizmów i wzrostu roślin. Mikroplastiki (MP) mogą wpływać na jej retencję i dostępność, zarówno bezpośrednio przez swoje właściwości, jak i pośrednio przez zmianę struktury gleby, a sama obecność MP może prowadzić do większego parowania i przesuszenia gleby. Ma to szczególne znaczenie na terenach suchych, gdzie woda jest ograniczonym zasobem, jednocześnie wpływając negatywnie na roślinność i życie mikroorganizmów (F. Wang et al., 2022).

 

Z chemicznego punktu widzenia, mikroplastik może wpływać na pH gleby oraz zawartość materii organicznej. pH gleby silnie wpływa na jej właściwości chemiczne, dostępność składników odżywczych i aktywność mikroorganizmów (Chia et al., 2022). MP może regulować wiązanie minerałów i materii organicznej, a nawet niewielkie zmiany pH mogą zaburzyć równowagę w glebie, co w konsekwencji ma wpływ na rozwój roślin (F. Wang et al., 2022). Organiczne składniki gleby odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu jej żyzności, wspierają odżywianie roślin i stymulują życie mikroorganizmów. Istnieje wiele badań naukowych, które wskazują sprzeczne informacje nt. wpływu mikroplastiku na akumulację materii organicznej gleby. Niektóre badania wskazują na efekt hamujący, inne na promujący, a jeszcze inne na neutralność (F. Wang et al., 2022). Konieczne są dalsze badania, które doprecyzują znaczenie wpływu MPs na materię organiczną gleby. Mikroplastiki mogą obniżać zawartość materii organicznej i azotu, zaburzając mikrobiologiczne procesy cykli węgiel (C) i azot (N). Ich wpływ na składniki odżywcze zależy m.in. od rodzaju, kształtu i ilości MP, a oddziaływania te są złożone i często wzajemnie powiązane. Brakuje jednak danych o wpływie MP na mikroelementy, takie jak żelazo czy cynk, więc potrzebne są szersze badania, szczególnie dotyczące ich wpływu na rośliny (F. Wang et al., 2022).

 

Mikroplastiki (MP) mogą wpływać na obecność i toksyczność zanieczyszczeń w glebie na wiele sposobów. Zawierają własne szkodliwe dodatki jak np. ftalany, bisfenol A czy związki bromowe, które mogą się uwalniać w trakcie ich rozkładu. Dzięki dużej powierzchni sorbują też inne zanieczyszczenia, działając jak nośniki, w związku z tym zarówno pośrednio jak i bezpośrednio mogą zwiększać zanieczyszczenie gleby (Xiang et al., 2022). Mogą być nośnikami metali ciężkim jak kadm (Cd), ołów (Pb), cynk (Zn), miedź (Cu), kobalt (Co), chrom (Cr) i nikiel (Ni) (Hodson, Duffus-Hodson, Clark, Prendergast-Miller, & Thorpe, 2017), a rodzaj MP ma ogromne znaczenie przy absorpcji konkretnych pierwiastków. Mikroplastiki to hydrofobowe cząstki organiczne, które intensywnie wiążą zanieczyszczenia, takie jak pestycydy czy antybiotyki. Dzieje się to dzięki mechanizmom partycjonowania (czyli rozdzielania substancji między wodą a MP), sorpcji powierzchniowej (osadzania się zanieczyszczeń na powierzchni MP) oraz wypełnianiu porów („wchodzenia” zanieczyszczeń w drobne szczeliny w MP). Efektywność tego procesu zależy od właściwości samego mikroplastiku, charakterystyki zanieczyszczeń i warunków środowiskowych, np. pH czy temperatury. W rezultacie MP mają znaczący wpływ na los zanieczyszczeń organicznych (Hartmann et al., 2017; F. Wang et al., 2022).

 

 

Mikroorganizmy glebowe pełnią ważne funkcje ekologiczne, a MP mogą je zakłócać, wpływając na skład mikrobioty i właściwości gleby. Skutkiem są zmiany w procesach takich jak rozkład materii, oddychanie czy denitryfikacja, a to z kolei może modyfikować emisję gazów, np. CO₂ i N₂O. Czasem MP stają się też źródłem węgla dla drobnoustrojów, pobudzając ich aktywność. Dong, Gao, Qiu, and Song (2021) analizowali wpływ mikroplastików (polistyren-PSMP, politetrafluoroetylen-PTFE) na glebę ryzosfery ryżu. Stwierdzono, że mikroplastiki obniżały pH gleby oraz zawartość arsenu(III) i arsenu(V). Zmniejszały też liczebność Proteobacteria, a zwiększały Chloroflexi i Acidobacteria. Mikroplastiki hamowały aktywność enzymów glebowych, co ograniczało dostępność azotu i fosforu. Zauważono, że im więcej mikroplastiku w glebie, tym mniej jest w niej materii organicznej. Mikroplastiki mogą wpływać na życie drobnoustrojów w glebie, zmieniając ich skład i zakłócając współpracę między roślinami a mikroorganizmami. Cząsteczki mikroplastiku mogą też tworzyć małe miejsca w glebie, gdzie aktywność mikroorganizmów jest nienaturalnie wysoka lub nietypowa.Różnice w wynikach badań tłumaczy się ich zmiennym składem chemicznym, strukturą powierzchni i właściwościami fizycznymi, a także wpływem na strukturę gleby. Nadal jednak brakuje pełnego zrozumienia, jak MP oddziałują z mikroorganizmami, co utrudnia ocenę ich wpływu na środowisko (Zhou et al., 2021). Działanie MP zależy również od rodzaju gleby, Qin et al. (2023) przeanalizowali potencjalny wpływ MP na grupy mikroorganizmów w glebie gruntów rolnych, glebie leśnej i glebie piaszczystej. Badanie wykazało, że mikroplastiki wpływają na różnorodność i strukturę bakterii w różnych typach gleb. Największe zmiany zaobserwowano w glebach rolnych, leśnych i piaszczystych wzbogaconych o polistyren i polipropylen. Szczególnie podatna była gleba piaszczysta, co sugeruje, że efekt zależy od rodzaju MP, ich ilości i właściwości gleby. Zmiany te dotyczyły też bakterii kluczowych dla cykli węgla i azotu, co może wpływać na funkcjonowanie całych ekosystemów glebowych.

 

Enzymy glebowe, wrażliwe na zmiany środowiska, są dobrym wskaźnikiem aktywności mikroorganizmów. Mikroplastiki mogą wpływać na ich działanie, modyfikując skład mikrobioty i właściwości gleby (F. Wang et al., 2022; Ya, Jiang, Xing, Zhang, Lv, & Wang, 2021). Oddychanie gleby to emisja CO₂ wynikająca głównie z aktywności mikroorganizmów, korzeni i fauny glebowej. Proces ten zależy od warunków glebowych, takich jak wilgotność, pH czy porowatość, które mogą być zmieniane przez mikroplastiki. MP mogą wpływać na oddychanie zarówno stymulująco, jak i hamująco, w zależności od ich właściwości. Dokładne mechanizmy tych oddziaływań wciąż wymagają dalszych badań (F. Wang et al., 2022).

 

Oddychanie gleby to kluczowy wskaźnik jej kondycji biologicznej. Badania pokazują, że obecność mikroplastików, takich jak polietylen, może je obniżać, niezależnie od zmian w drenażu, napowietrzaniu czy dostępności wody. Przyczyną może być hamowanie aktywności enzymów przez mikroplastiki, co ogranicza procesy odpowiedzialne za oddychanie (Chia et al., 2022).

 

 

Mikroplastik można nazwać fizycznym zanieczyszczeniem gleby, więc rośliny są narażone na skutki jego obecności. Coraz więcej badań pokazuje, że mikroplastiki mogą hamować wzrost roślin, szczególnie poprzez ich oddziaływanie na korzenie, a w mniejszym stopniu na liście i pędy. MP są wchłaniane z gleby lub osiadają na roślinach z powietrza. Ich toksyczność wynika m.in. z obecności dodatków chemicznych (np. plastyfikatorów, metali ciężkich, antybiotyków), które mogą łatwo przenikać do gleby. Im większa zdolność mikroplastików do adsorpcji zanieczyszczeń, zależna od ich typu, kształtu i rozmiaru, tym silniejszy ich szkodliwy wpływ na rośliny (Zhou et al., 2021). Ze względu na duży rozmiar i masę, mikroplastiki nie są zwykle pobierane przez rośliny, ponieważ nie przenikają przez ich ściany komórkowe. Jednak po rozpadzie do nanocząstek mogą przenikać do komórek roślin, co stwarza ryzyko ich przedostania się do łańcucha pokarmowego (Li et al., 2020). Nanocząstki polistyrenu były wchłaniane przez korzenie pszenicy i sałaty (Li et al., 2020), a toksyczne plastyfikatory, jak np. ftalany, trafiły do ziaren pszenicy (Shi, Sun, Wang, He, Quan, & He, 2019).

 

W tym momencie brakuje dogłębnych badań analizujących wpływ mikroplastiku na zasolenie gleby, choć zasolenie i przewodnictwo elektryczne to powiązane problemy, w związku z tym przyszłe analizy powinny uwzględniać oba te aspekty łącznie. Obecne dane są niewystarczające, by ocenić wpływ różnych typów mikroplastiku na właściwości gleby, takie jak: azot, sód, węglan i siarczan wapnia czy pH. Szczególnie brak jest badań nad wpływem mikroplastiku na ogólne zdrowie gleby, co podkreśla potrzebę dalszych, kompleksowych analiz (Chia et al., 2022). Kluczowe jest zrozumienie, jak MP mechanicznie wpływają na właściwości gleby, ponieważ te zmiany oddziałują zarówno na rośliny, jak i mikroorganizmy, a istotne są też ich łączone efekty na strukturę gleby i mikrobiom (Zhou et al., 2021). Zanieczyszczenie gleby mikroplastikiem to problem, który dotyczy zarówno środowiska naturalnego, jak i zdrowia ludzi. Pomimo rosnącej świadomości społecznej, wiele aspektów tego zjawiska wciąż wymaga dalszych badań. Niezbędne są zmiany w polityce zarządzania odpadami, ograniczenie użycia plastiku w rolnictwie oraz rozwój technologii oczyszczania gleby. Potrzebne są szeroko zakrojone programy monitoringu, by globalnie ocenić obecność mikroplastików w glebie i zrozumieć źródła ich pochodzenia. Niezbędne jest też opracowanie skuteczniejszych metod analizy tych zanieczyszczeń. Ważne są dalsze badania nad wpływem mikroplastiku na strukturę gleby, rośliny oraz faunę glebową, w warunkach zbliżonych do naturalnych (W. Wang et al., 2020). Tylko kompleksowe podejście pozwoli zminimalizować długofalowe skutki obecności mikroplastiku w jednym z najważniejszych zasobów naszej planety, glebie.

 

Prof. dr hab. inż. Ewelina Jamróz – polska naukowczyni. Jako pierwsza na świecie opracowała w pełni biodegradowalne folie oraz mikro- i nanokapsułki bazujące na furcelleranie – polisacharydzie pochodzącym z alg czerwonych (Furcellaria lumbricalis). Wykładowczyni w Katedrze Chemii na Uniwersytecie Rolniczym oraz w Katedrze Opakowalnictwa i Procesów Logistycznych Uniwersytetu Ekonomicznego w Krakowie. Głównym celem jej działalności i naukowej jest rozwój biodegradowalnych materiałów nowej generacji, które mogą znaleźć zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, przyczyniając się do poprawy jakości życia i wzrostu konkurencyjności polskiej gospodarki.

 

 

 

Akdogan, Z., & Guven, B. (2019). Microplastics in the environment: A critical review of current understanding and identification of future research needs. Environmental Pollution, 254, 113011.

Cao, D., Wang, X., Luo, X., Liu, G., & Zheng, H. (2017). Effects of polystyrene microplastics on the fitness of earthworms in an agricultural soil. IOP conference series: earth and environmental science (Vol. 61, p. 012148): IOP Publishing.

Chia, R. W., Lee, J.-Y., Jang, J., Kim, H., & Kwon, K. D. (2022). Soil health and microplastics: a review of the impacts of microplastic contamination on soil properties. Journal of Soils and Sediments, 22(10), 2690-2705. https://doi.org/10.1007/s11368-022-03254-4.

Dong, Y., Gao, M., Qiu, W., & Song, Z. (2021). Effect of microplastics and arsenic on nutrients and microorganisms in rice rhizosphere soil. Ecotoxicology and Environmental Safety, 211, 111899. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.111899.

Hartmann, N. B., Rist, S., Bodin, J., Jensen, L. H., Schmidt, S. N., Mayer, P., . . . Baun, A. (2017). Microplastics as vectors for environmental contaminants: Exploring sorption, desorption, and transfer to biota. Integrated environmental assessment and management, 13(3), 488-493.

Hodson, M. E., Duffus-Hodson, C. A., Clark, A., Prendergast-Miller, M. T., & Thorpe, K. L. (2017). Plastic bag derived-microplastics as a vector for metal exposure in terrestrial invertebrates. Environmental science & technology, 51(8), 4714-4721.

Li, L., Luo, Y., Li, R., Zhou, Q., Peijnenburg, W. J., Yin, N., . . . Zhang, Y. (2020). Effective uptake of submicrometre plastics by crop plants via a crack-entry mode. Nature sustainability, 3(11), 929-937.

Qin, P., Li, T., Cui, Z., Zhang, H., Hu, X., Wei, G., & Chen, C. (2023). Responses of bacterial communities to microplastics: More sensitive in less fertile soils. Science of The Total Environment, 857, 159440. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.159440.

Santana, M., Moreira, F., & Turra, A. (2017). Trophic transference of microplastics under a low exposure scenario: insights on the likelihood of particle cascading along marine food-webs. Marine Pollution Bulletin, 121(1-2), 154-159.

Shi, M., Sun, Y., Wang, Z., He, G., Quan, H., & He, H. (2019). Plastic film mulching increased the accumulation and human health risks of phthalate esters in wheat grains. Environmental Pollution, 250, 1-7.

Thompson, R. C., Olsen, Y., Mitchell, R. P., Davis, A., Rowland, S. J., John, A. W., . . . Russell, A. E. (2004). Lost at sea: where is all the plastic? Science, 304(5672), 838-838.

Wang, F., Wang, Q., Adams, C. A., Sun, Y., & Zhang, S. (2022). Effects of microplastics on soil properties: Current knowledge and future perspectives. Journal of Hazardous Materials, 424, 127531. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127531.

Wang, W., Ge, J., Yu, X., & Li, H. (2020). Environmental fate and impacts of microplastics in soil ecosystems: Progress and perspective. Science of The Total Environment, 708, 134841. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134841.

Xiang, Y., Jiang, L., Zhou, Y., Luo, Z., Zhi, D., Yang, J., & Lam, S. S. (2022). Microplastics and environmental pollutants: key interaction and toxicology in aquatic and soil environments. Journal of Hazardous Materials, 422, 126843.

Ya, H., Jiang, B., Xing, Y., Zhang, T., Lv, M., & Wang, X. (2021). Recent advances on ecological effects of microplastics on soil environment. Science of The Total Environment, 798, 149338. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149338.

Zhou, J., Wen, Y., Marshall, M. R., Zhao, J., Gui, H., Yang, Y., . . . Zang, H. (2021). Microplastics as an emerging threat to plant and soil health in agroecosystems. Science of The Total Environment, 787, 147444. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147444.