Microplastics and nanoplastics: fate, transport, and governance from agricultural soil to food webs and humans

  • J. Boctor
  • F. C. Hoyle
  • M. A. Farag
  • M. Ebaid
  • T. Walsh
  • A. S. Whiteley
  • D. V. Murphy
2025 - Environmental Sciences Europe
Palavras-chave: Microplásticos, nanoplásticos, solo, alimentos, saúde, regulamentações
Termos de indexação: Cobertura morta, biossólidos, diversidade microbiana, contaminação do solo, cadeia alimentar
 

Resumo

Microplásticos (MPs) e nanoplásticos (NPs) são contaminantes generalizados em solos agrícolas, levantando preocupações sobre seu destino ambiental, infiltração na cadeia alimentar e potenciais impactos à saúde humana. Esta revisão examina criticamente suas principais fontes, cobertura morta com plástico (mulching), biossólidos, fertilizantes orgânicos e deposição atmosférica, enquanto distingue os achados de estudos laboratoriais, sem campo e de campo. Avaliamos seus efeitos na saúde do solo, diversidade microbiana e produtividade das culturas, enfatizando os desafios metodológicos na detecção e quantificação de MPs. Estudos de toxicidade em plantas e solo frequentemente usam concentrações exageradas de MPs (até 50% em volume), enquanto os dados de campo indicam níveis muito mais baixos, embora cumulativamente significativos (tipicamente abaixo de 0,1% m/m). Esta discrepância revela o potencial para riscos ecológicos cumulativos de longo prazo e deturpações em muitos estudos de toxicidade. Avaliações de toxicidade precisas e metodologias analíticas são cruciais, pois concentrações exageradas de MPs em estudos podem deturpar os riscos do mundo real. A revisão também avalia as vias de absorção pelas plantas, explorando as evidências de bioacumulação e as discrepâncias na pesquisa. Além disso, destacamos o papel dos MPs como carreadores de aditivos perigosos e poluentes, distinguindo seus efeitos intrínsecos daqueles de produtos químicos associados. Uma lacuna significativa permanece nas avaliações de risco padronizadas e nos marcos regulatórios, limitando a governança eficaz apesar da crescente exposição ambiental. Propomos prioridades de pesquisa futuras, incluindo métodos de detecção aprimorados, estudos de campo de longo prazo, estudos de toxicidade ambientalmente relevantes e intervenções políticas, para mitigar os riscos que MPs e NPs representam nos sistemas alimentares baseados no solo. Esta revisão destaca a necessidade urgente de esforços científicos e regulatórios coordenados para enfrentar os crescentes desafios da contaminação por plásticos agrícolas.

 

Abstract

Microplastics (MPs) and nanoplastics (NPs) are pervasive contaminants in agricultural soils, raising concerns over their environmental fate, food chain infiltration, and potential human health impacts. This review critically examines their primary sources—plastic mulching, biosolids, organic fertilisers, and atmospheric deposition—while distinguishing findings from laboratory, semi-field, and field studies. We assess their effects on soil health, microbial diversity, and crop productivity, emphasising methodological challenges in detecting and quantifying MPs. Plant and soil toxicity studies often use exaggerated MP concentrations (up to 50% by volume), whereas field data indicate much lower yet cumulatively significant levels (typically below 0.1% w/w). This discrepancy reveals the potential for long-term accumulative ecological risks and misrepresentations in many toxicity studies. Accurate toxicity assessments and analytical methodologies are crucial, as exaggerated MP concentrations in studies may misrepresent real-world risks. The review also evaluates plant uptake pathways, exploring bioaccumulation evidence and research discrepancies. In addition, we highlight the role of MPs as carriers of hazardous additives and pollutants, distinguishing their intrinsic effects from those of associated chemicals. A significant gap remains in standardised risk assessments and regulatory frameworks, limiting effective governance despite increasing environmental exposure. We propose future research priorities, including improved detection methods, long-term field studies, environmentally relevant toxicity studies and policy interventions, to mitigate the risks MPs and NPs pose in soil-based food systems. This review highlights the urgent need for coordinated scientific and regulatory efforts to address the growing challenges of agricultural plastic contamination.

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