Microplastics in Agricultural Soils: A Case Study in Cultivation of Watermelons and Canning Tomatoes

  • E. A. Isari
  • D. Papaioannou
  • I. K. Kalavrouziotis
  • H. K. Karapanagioti
2021 - Water
Palavras-chave: Poluição do solo, microplásticos, meio ambiente, campos agrícolas
Termos de indexação: Polietileno, contaminação difusa, saúde do solo, filmes de cobertura, espectroscopia
 

Resumo

Trinta amostras de solo foram coletadas de campos que têm sido usados para o cultivo de melancias e tomates industrial por mais de 10 anos. Os microplásticos (MPs) nessas amostras foram separados com um método de flotação por densidade e o uso de peneiras e filtros. Os microplásticos encontrados eram pretos e originavam-se do filme agrícola de cobertura preto (FCP) usado nestes cultivos. A espectroscopia ATR-FTIR revelou que esses microplásticos são do mesmo material que o FCP virgem e que um filme de polietileno virgem usado como branco. Imagens de MEV mostraram que o FCP usado e os MPs encontrados no solo foram oxidados por sua exposição à luz solar e criam bordas fibrosas que levam à criação de MPs de tamanho menor. O número de MPs encontrados em campos com melancia (301 ± 140 itens kg⁻¹) foi mais de quatro vezes maior do que em campos com tomate para enlatamento (69 ± 38 itens kg⁻¹) devido ao plantio duplo a cada ano e ao segundo plantio do ano passado estar mais próximo do episódio de amostragem. Todos os locais de amostra foram coletados de campos agrícolas distantes da área industrial; portanto, esses resultados provam que as atividades agrícolas podem ter causado a contaminação dos solos com MPs. Isso é corroborado ainda mais pelo fato de que nenhum MPs foi encontrado em cinco amostras extras que foram retiradas de áreas não cultivadas como brancos.

 

Abstract

Thirty soil samples were collected from fields that have been used for cultivating watermelons and canning tomatoes for over 10 years. The microplastics (MPs) within these samples were separated with a density floatation method and the use of sieves and filters. The microplastics found were black and originated from the black agricultural mulch film (BMF) used in these cultivations. ATR-FTIR spectroscopy revealed that these microplastics are of the same material as the virgin BMF and as a virgin polyethylene film used as blank. SEM images showed that used BMF and MPs found in soil were oxidized by their exposure to sunlight and create fibrous edges that lead to the creation of smaller size MPs. The number of MPs found in fields with watermelon (301 ± 140 items kg−1) were more than four times higher than in fields with canning tomatoes (69 ± 38 items kg−1) due to the double planting each year and to the second planting last year being closer to the sampling episode. All the sample sites were collected from agricultural fields away from the industrial area; therefore, these results prove that agricultural activities might have caused contamination of soils with MPs. This is corroborated even more by the fact that no MPs were found in five extra samples that were taken from uncultivated areas as blanks.

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