REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Številne znanstvene objave so pokazale vpliv mikro- in nanoplastike (MNP) na žive sisteme
in njihovo prisotnost v različnih ekosistemih, vključno z organizmi, ki so sestavni del
prehranjevalne verige. Kljub temu je bil do nedavnega precejšen del teh znanstvenih
raziskav omejen na vodna okolja, kar nakazuje potrebo po obsežnejših študijah, ki bodo
prispevale k celostnemu razumevanju posledic MNP v različnih okoljih. Nedavno so
raziskave pokazale razširjenost MNP v kopenskem okolju, zlasti v kmetijskih ekosistemih,
kar povzroča zaskrbljenost glede njihovih interakcij in potencialnih vplivov na pridelke.
Predloženo doktorsko delo preučuje interakcije med mikroplastiko, ki izvira iz
komercialnih zastirnih folij za uporabo v kmetijski pridelavi, vključno s konvencionalnimi
polietilenskimi (PE) in biološko razgradljivimi polibutilen adipat tereftalatnimi (PBAT)
folijami, ter ostanki pesticidov iz kmetijske uporabe. Študija raziskuje proces
sorpcije/desorpcije ostankov pesticidov na mikroplastiko in se poglablja v dejavnike, ki
vplivajo na ta kompleksen pojav. Poleg tega študija preučuje tudi absorpcijo,
bioakumulacijo in translokacijo 100 nm polistirenske nanoplastike v užitnem zelišču
Lepidium sativum, kar vzbuja zaskrbljenost glede potencialnega vstopa nanoplastike v
človeško prehranjevalno verigo ter vpliva na zdravje pridelkov. V okviru doktorskega dela
smo na tem področju uvedli nov pristop za kvantifikacijo bioakumulirane nanoplastike na
osnovi konfokalne laserske vrstične mikroskopije v kombinaciji z analizo slik.
Ugotovitve raziskave kažejo, da je bila sorpcija do 90 % višja v primeru mikroplastike,
ki izvira iz PE zastirnih folij, v primerjavi s čistimi polietilenskimi mikrokroglicami. V
primeru PE mikroplastike iz zastirne folije so bili odstotki sorpcije pesticidov pri
koncentracijah 5 μg/L in 200 μg/L v raztopini CaCl₂ sledeči: piridat: 76 % in 52 %,
fenazakin: 49 % in 32 %, piridaben: 45 % in 57 %, bifentrin: 74 % in 26 %, etofenproks: 82
% in 54 % in piridalil: 97 % ter 30 %. Na proces sorpcije je vidno vplival porazdelitveni
koeficient oktanol-voda (log Kow) kot tudi ionska moč medija. PE mikroplastika je sledila
kinetičnemu modelu psevdo prvega reda z vrednostmi R2 med 0,90 in 0,98, medtem ko je
bil model izoterme, ki se najbolje prilega, model Dubinin-Radushkevich z vrednostmi R2
med 0,92 in 0,99. Ugotovitve kažejo na fiziosorpcijo na površini s polnjenjem mikropor, kar
poudarja pomen hidrofobnih in elektrostatičnih sil v procesu.
PE zastirne folije so pokazale nižjo stopnjo zadrževanja ostankov pesticidov in višjo
stopnjo desorpcije/sproščanja pesticidov [z mediano desorpcije 71,86 μg/L, približno
50 %] v primerjavi s PBAT folijami. Nasprotno pa so PBAT zastirne folije zadržale večje količine
ostankov pesticidov na površini in pokazale znatno nižjo stopnjo desorpcije [mediana
desorpcije = 24,27 μg/L, približno 17 %]. Vpliv povišane temperature ni pokazal opaznega
vpliva na končne ravni desorpcije pri PE [mediana = 65,27 μg/L pri 20 °C in 74,23
μg/L pri 40 °C] in PBAT [mediana = 24,26 μg/L pri 20 °C in 24,78 μg/L pri 40 °C] zastirnih
folijah. Kljub temu smo opazili hitrejšo stopnjo desorpcije pesticidov iz PE filmov. Postopek
desorpcije je v obeh primerih plastike, PBAT in PE, pokazal močno korelacijo z
logaritemskimi vrednostmi porazdelitvenega koeficienta oktanol-voda (log Kow)
[Spearmanova korelacija: 0,857 oziroma 0,837, p < 0,05]. Nasprotno pa je bila za PBAT
opažena zmerna korelacija z disociacijsko konstanto kisline (pKa) [Spearmanova korelacija:
0,478, p <0,05], pri PE pa ni bilo pomembne korelacije. Adsorpcijo pesticidov na
biorazgradljivo mikroplastiko PBAT najbolj učinkovito opiše model Elovich [R2: 0,937
– 0,959] in kinetika psevdodrugega reda [R2: 0,942 – 0,987], kar kaže na prisotnost
kemisorpcije. Poleg tega model Weber Morris nakazuje večstopenjski proces, medtem ko
model Boyd kaže na to, da difuzija filma ali tvorba kemične vezi predstavlja
stopnjo, ki omejuje hitrost tega pojava.
V predloženem doktorskem delu smo tudi potrdili privzem, translokacijo in
bioakumulacijo delcev (100 nm) polistirenske nanoplastike v različnih delih rastline
Lepidium sativum, pri čemer so se koncentracije izpostavljenosti gibale od 10
μg/L, kar velja za okoljsko relevantne koncentracije, do 100 mg/L. Pri kopičenju
le-te v rastlinskih tkivih smo opazili vzorec združevanja nanoplastike v medceličnih prostorih, ki vodi do
heterogene porazdelitve po rastlini. Nanoplastiko smo dokazali v različnih delih rastlin, v
notranjosti in površini korenin, prevodnem celičju korenin in stebel, stranskih koreninah in
koreninskih laskih, listnih žilah, povrhnjici listov, vključno z listnimi režami. Raziskava je
pokazala, da se večina delcev nanoplastike zadrži v rastlinskih koreninah, pri čemer
kopičenje v steblih in listih predstavlja le del (13 % do 18 %) mediane,
določene v koreninah. Ugotovitve so tudi pokazale znatno zmanjšanje različnih parametrov rastline
pri višjih koncentracijah izpostavljenosti (≥50 mg/L), vključno z zmanjšanjem stopnje kalivosti
(≈38 %), celokupne teže (≈55 %) in teže korenin (≈80 %), dolžine korenin (≈60%), teže poganjkov
(≈51 % in 78 %) ter števila stranskih korenin (≈28 %), v primeru izpostavljenosti
nižjim okoljskim koncentracijam pa nismo opazili vplivov na zdravje rastlin.