Macro, meso, micro and nanoplastics in horticultural soils in Argentina : abundance, size distribution and fragmentation mechanism

Abstract

La contaminación del suelo con plásticos es una gran preocupación a nivel mundial. Sin embargo, los datos sobre la contaminación plástica en suelos hortícolas de América Latina son escasos. Además, existe información limitada sobre el proceso de fragmentación que sufren los plásticos en condiciones ambientales. En este estudio, investigamos la abundancia de macro, meso, micro y nanoplásticos en un suelo hortícola previamente estudiado (2015) de Buenos Aires, que no ha sido utilizado para ninguna actividad productiva desde entonces. Aunque se conservó la masa de los macroplásticos, el número de fragmentos de plástico por metro cuadrado aumentó significativamente, lo que indica un posible proceso de fragmentación natural. La película de mantillo de polietileno (PE) negra fue el plástico más abundante encontrado. Para este material, al considerar la masa de fragmentos de plástico por metro cuadrado, la abundancia relativa fue, en orden decreciente: macroplásticos (65,1–79,1 %) > mesoplásticos (15,6–24,8 %) > microplásticos (5,3–12,4 %) > nanoplásticos ( 0,1%). Sin embargo, al considerar la cantidad de artículos de plástico por metro cuadrado, el orden fue: microplásticos (2383–3815) > mesoplásticos (1019–1076) > nanoplásticos (509–550) > macroplásticos (25–46). La distribución del tamaño de los desechos plásticos se analizó utilizando el logaritmo natural de la abundancia frente a la raíz cuadrada del área media del decil, con buenas correlaciones lineales (0,7749 < R2 < 0,9785). Estos resultados proporcionan evidencia de un proceso de fragmentación dinámica en curso (modelo de Mott). Nuestra hipótesis es que la descomposición del plástico en pedazos más pequeños podría explicarse por un proceso de fragmentación aleatorio basado en cambios de volumen del suelo entre los estados naturales de hidratación/deshidratación. Estos datos sugieren que el suelo en condiciones naturales podría actuar como un “triturador de plástico ambiental”.

Soil contamination with plastics is a major worldwide concern. However, data on plastic pollution in horticultural soils from Latin America is scarce. Furthermore, there is limited information on the fragmentation process that plastics undergo in environmental conditions. In this study, we investigated the abundance of macro, meso, micro and nano plastics in a previously studied horticultural soil (2015) from Buenos Aires, that has not been used for any productive activity since. Although the mass of macroplastics was conserved, the number of plastic fragments per square meter increased significantly, indicating a possible natural fragmentation process. Black polyethylene (PE) mulch film was the most abundant plastic found. For this material, when considering the mass of plastic fragments per square meter, the relative abundance was, in decreasing order: macroplastics (65.1–79.1 %) > mesoplastics (15.6–24.8 %) > microplastics (5.3–12.4 %) > nanoplastics (0.1 %). However, when considering the number of plastic items per square meter, the order was: microplastics (2383–3815) > mesoplastics (1019–1076) > nanoplastics (509–550) > macroplastics (25–46). The size distribution of plastic debris was analyzed using the natural logarithm of abundance versus the square root of the mean decile area, with good linear correlations (0.7749 < R2 < 0.9785). These results provide evidence for an ongoing dynamic fragmentation process (Mott model). We hypothesize that the breakdown of plastic into smaller pieces could be explained by a random fragmentation process based on soil volume changes between natural hydration/dehydration states. These data suggest that soil under natural conditions could act as an ‘environmental plastic grinder

A contaminação do solo com plásticos é uma grande preocupação mundial. No entanto, os dados sobre a poluição plástica em solos hortícolas da América Latina são escassos. Além disso, há informações limitadas sobre o processo de fragmentação que os plásticos sofrem em condições ambientais. Neste estudo, investigamos a abundância de macro, meso, micro e nanoplásticos em um solo hortícola previamente estudado (2015) de Buenos Aires, que não foi utilizado para nenhuma atividade produtiva desde então. Embora a massa de macroplásticos tenha sido conservada, o número de fragmentos de plástico por metro quadrado aumentou significativamente, indicando um possível processo natural de fragmentação. A película preta de polietileno (PE) foi o plástico mais abundante encontrado. Para este material, ao considerar a massa de fragmentos de plástico por metro quadrado, a abundância relativa foi, em ordem decrescente: macroplásticos (65,1–79,1%) > mesoplásticos (15,6–24,8%) > microplásticos (5,3–12,4%) > nanoplásticos ( 0,1%). No entanto, ao considerar o número de itens de plástico por metro quadrado, a ordem foi: microplásticos (2383–3815) > mesoplásticos (1019–1076) > nanoplásticos (509–550) > macroplásticos (25–46). A distribuição do tamanho dos detritos plásticos foi analisada utilizando o logaritmo natural da abundância versus a raiz quadrada da área média do decil, com boas correlações lineares (0,7749 < R2 < 0,9785). Estes resultados fornecem evidências de um processo de fragmentação dinâmica em curso (modelo de Mott). Nossa hipótese é que a quebra do plástico em pedaços menores poderia ser explicada por um processo de fragmentação aleatório baseado nas mudanças no volume do solo entre os estados naturais de hidratação/desidratação. Estes dados sugerem que o solo em condições naturais poderia atuar como um “triturador ambiental de plástico”.