In de afgelopen decennia heeft de snel toenemende wereldwijde productie van kunststoffen en onjuiste verwijdering en het gebrek aan recycling voor plastic afval geleid tot milieuvervuiling die van invloed is geweest op mariene en terrestrische ecosystemen ^1,2,3. Plastic materialen zijn essentieel voor de hedendaagse landbouw, met name om groenten, klein fruit en andere speciale gewassen te verbouwen. Het gebruik ervan als mulchfolie, hoge en lage tunnelbekleding, druppeltape en andere toepassingen is gericht op het verbeteren van de gewasopbrengst en -kwaliteit, het verlagen van de productiekosten en het bevorderen van duurzame landbouwmethoden ^4,5. De groeiende werkgelegenheid van “plasticulture” heeft echter bezorgdheid gewekt over de vorming, distributie en retentie van plastic stukken in agrarische omgevingen. Na een continu fragmentatieproces veroorzaakt door verbrossing door aantasting van het milieu tijdens de levensduur, vormen grotere plastic fragmenten micro- en nanoplastics (MNP’s), die in de bodem blijven bestaan of migreren naar aangrenzende waterwegen via waterafvoer en wind ^6,7,8. Omgevingsfactoren zoals ultraviolette (UV) straling door zonlicht, mechanische krachten van water en biologische factoren veroorzaken plastic verbrossing van milieuverdeelde kunststoffen, wat resulteert in de afbraak van grotere plastic fragmenten in macro- of meso-plastic deeltjes ^9,10. Verdere defragmentatie vormt microplastics (MP’s) en nanoplastics (NP’s), die deeltjes van gemiddelde grootte (nominale diameter; d_p) van 1-5000 μm en 1-1000 nm, respectievelijk¹¹. De bovenste d_p-grens voor NP’s (d.w.z. een ondergrens voor Kamerleden) is echter niet universeel overeengekomen en in verschillende papers wordt dit vermeld als 100 nm¹².

MNP’s van plastic afval vormen een opkomende wereldwijde bedreiging voor de gezondheid van de bodem en ecosysteemdiensten. Adsorptie van zware metalen uit zoet water door Kamerleden leidde tot een 800-voudig hogere concentratie zware metalen in vergelijking met de omgeving¹³. Bovendien vormen parlementsleden in aquatische ecosystemen meerdere stressoren en verontreinigingen door de lichtpenetratie te veranderen, zuurstofuitputting te veroorzaken en hechting aan verschillende biota te veroorzaken, waaronder penetratie en accumulatie in waterorganismen¹⁴.

Recente studies suggereren dat MNPs de geochemie en biota van de bodem kunnen beïnvloeden, inclusief microbiële gemeenschappen en planten 15,16,17. Bovendien bedreigen NP’s het voedselweb 17,18,19,20. Omdat MNP’s gemakkelijk verticaal en horizontaal transport in de bodem ondergaan, kunnen ze geabsorbeerde verontreinigingen zoals pesticiden, weekmakers en micro-organismen door de bodem naar grondwater of aquatische ecosystemen zoals rivieren en beken^vervoeren 21,22,23,24. Conventionele landbouwplastics zoals mulchfilms zijn gemaakt van polyethyleen, dat na gebruik van het veld moet worden verwijderd en op stortplaatsen moet worden verwijderd. Onvolledige verwijdering leidt echter tot aanzienlijke ophoping van plastic afval in de bodem ^9,25,26. Als alternatief zijn bodem-biologisch afbreekbare plastic mulches (BDM’s) ontworpen om na gebruik in de grond te worden bewerkt, waar ze na verloop van tijd zullen afbreken. BDM’s blijven echter tijdelijk in de bodem en degraderen en fragmenteren geleidelijk in Kamerleden en NP’s ^9,27.

Veel huidige milieu-ecotoxicologische en lotgevallenstudies maken gebruik van geïdealiseerde en niet-representatieve parlementsleden en NP’s-modelmaterialen. De meest gebruikte surrogaat-MNPs zijn monodisperse polystyreen micro- of nanosferen, die niet de werkelijke MNP’s weerspiegelen die in de omgeving wonen^12,28. Bijgevolg kan de selectie van niet-representatieve parlementsleden en np’s leiden tot onnauwkeurige metingen en resultaten. Op basis van het ontbreken van geschikte modelμnp’s voor terrestrische milieustudies, waren de auteurs gemotiveerd om dergelijke modellen te bereiden op basis van landbouwplastics. We rapporteerden eerder over de vorming van MNP’s uit BDM’s en polyethyleenpellets door mechanisch frezen en malen van plastic pellets en filmmaterialen en de dimensionale en moleculaire kenmerken van MNP’s²⁹. Het huidige artikel biedt een meer gedetailleerd protocol voor het voorbereiden van MNP’s dat breder kan worden toegepast op alle landbouwplastics, zoals mulchfolies of hun gepelletiseerde grondstoffen (figuur 1). Hier, om als voorbeeld te dienen, kozen we een mulchfilm en bolvormige pellets van het biologisch afbreekbare polymeer polybutyleenadipaattereftalaat (PBAT) om landbouwplastics te vertegenwoordigen.