Impact of microplastics at concentrations found in grey water on soil properties and plant growth

Abstract

Gri su, tuvalet atıkları dışında genellikle banyo, çamaşırhane ve mutfaktan üretilen evsel bir atık su kategorisi olarak tanımlanmaktadır. Gri suyun yeniden kullanılması, su yönetimine yardımcı olabilir ve sulama için gereken tatlı su miktarını azaltabilir. Ayrıca gri su, içerdiği besinler nedeniyle sulama suyu olarak kullanıldığında bitki büyümesini destekleme potansiyeline sahiptir. Bununla birlikte, sulama için gri su kullanılması, potansiyeline rağmen toprak özelliklerini ve bitki büyümesini olumsuz yönde etkileyebilir. Özellikle son yıllarda çevresel etkileri anlaşılmaya başlanan mikroplastikler, çamaşır ve kişisel bakım ürünlerinden salınması nedeniyle gri suyun önemli bir bileşeni haline gelmiştir. Literatürde mikroplastiklerin toprakla doğrudan ve homojen bir şekilde karıştırılması durumunda mikroplastiklerin toprağın özelliklerini ve bitki büyümesini olumsuz yönde etkileyebildiği görülmektedir. Ancak mikroplastiklerin gri sularda bulunan konsantrasyonlarda ve sulama yoluyla homojen bir şekilde toprağa geçtiğinde bitki ve toprak üzerindeki etkileri konusunda herhangi bir çalışma yapılmamıştır. Bu nedenle, bu çalışmanın amacı, bitki köklerinin ve sürgünlerinin uzunluğu ve kuru ağırlığı gibi bitki büyüme parametrelerine ek olarak, mikroplastik içeren sentetik suyun toprak kütle yoğunluğunu, suya dayanıklı agrega ağırlığı ve toprağın su tutma kapasitesini nasıl etkilediğini araştırmaktır. Bu amaçla, toprak örnekleri ile doldurulan ve taze soğan veya çim ekilen saksılar, gri suda belirlenen konsantrasyonlarda mikroplastik içeren sentetik su ile sulanmıştır. Sonuçlar, gri su ile ilgili konsantrasyonlarda mikroplastiklerin varlığının, mikroplastik konsantrasyonuna, bitki tipine ve toprak özelliklerine bağlı olarak toprak özelliklerini ve bitki büyümesini etkileyebileceğini göstermektedir. Bu çalışmanın, döngüsel şehirlerde gri suyun yeniden kullanım potansiyeli ve gri su ile sulama durumunda gri sudaki mikroplastiklerin risk değerlendirmesi üzerine araştırmalara katkıda bulunması beklenmektedir.Grey water is domestic wastewater produced from bathroom, laundry and kitchen. Reusing grey water can help water management and decrease the freshwater requirement for irrigation. Furthermore, grey water can promote plant growth when used for irrigation by its nutrient content. However, irrigation with grey water can adversely affect soil properties and plant growth. Particularly, microplastics have become an important component of grey water due to release from laundry and personal care products recently. In the literature it is observed that microplastics can negatively affect soil's characteristics and plant growth when mixed directly and homogenously with soil. However, effects of microplastics on plants and soil was not studied when they are at concentrations found in grey water and transferred into soil in inhomogeneously through irrigation. Therefore, the goal of this study is to investigate how synthetic water containing microplastics affects soil bulk density, water stable aggregate weight, and water holding capacity of soil, in addition to plant growth parameters like length and weight of plant's roots and shoots. For this purpose, pots filled with soil samples and planted with spring onions or grass were irrigated with synthetic water containing microplastics at the concentrations determined in grey water. Results indicate that presence of microplastics at concentrations relevant to grey water can affect soil properties and plant growth depending on microplastic concentration, plant type and soil characteristics. This study can contribute to research on grey water reuse potential in circular city and risk assessment of microplastics in grey water in case of irrigation.