دوره 14، شماره 2 - ( 6-1405 )
جلد 14 شماره 2 صفحات 205-184 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Alaei H, Mafigholami R, Khoramipour S, MoradiGhiasabadi B, Moghimi H. Characterization and Biodegradation Feasibility of Microplastics in Agricultural Soils: A Case Study from Southern Tehran Farmlands, Iran. , J Environ Health Eng. 2026; 14 (2) :184-205
URL: http://jehe.abzums.ac.ir/article-1-1162-fa.html
URL: http://jehe.abzums.ac.ir/article-1-1162-fa.html
علایی حسن، مافی غلامی رویا، خرمی پور ساناز، مرادی غیاث آبادی بهناز، مقیمی حمید. شناسایی ویژگی‌ها و امکان‌سنجی زیست‌تخریب‌پذیری میکروپلاستیک‌ها در خاک‌های کشاورزی: مطالعه موردی مزارع کشاورزی جنوب تهران، ایران. , مجله مهندسی بهداشت محیط. 1405; 14 (2) :184-205
حسن علایی1 
، رویا مافی غلامی*2 ، ساناز خرمی پور1 ، بهناز مرادی غیاث آبادی3 ، حمید مقیمی4
، رویا مافی غلامی*2 ، ساناز خرمی پور1 ، بهناز مرادی غیاث آبادی3 ، حمید مقیمی4
1- گروه محیط زیست، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2- گروه محیط زیست، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران ،r.mafigholami@wtiau.ac.ir
3- دانشکده محیط زیست، واحد دماوند، دانشگاه آزاد اسلامی، دماوند، ایران
4- گروه میکروبیولوژی، دانشکده زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2- گروه محیط زیست، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران ،
3- دانشکده محیط زیست، واحد دماوند، دانشگاه آزاد اسلامی، دماوند، ایران
4- گروه میکروبیولوژی، دانشکده زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده: (28 مشاهده)
زمینه و هدف: میکروپلاستیک‌ها به‌عنوان آلاینده‌های پایدار نوظهور، به‌طور فزاینده‌ای در خاک‌های کشاورزی تجمع یافته و می‌توانند سلامت خاک و پایداری اکوسیستم را تهدید کنند. این مطالعه با هدف بررسی آلودگی میکروپلاستیک‌ها و ارزیابی ظرفیت زیست‌تخریب‌پذیری میکروارگانیسم‌های بومی در خاک‌های کشاورزی دشت ورامین انجام شد.
مواد و روش‌ها: نمونه‌برداری از خاک، در پنج مزرعه کشاورزی طی فصول گرم و سرد و در دو عمق سطحی و زیرسطحی انجام شد. استخراج میکروپلاستیک‌ها با استفاده از جداسازی بر اساس چگالی و حذف اکسیداتیو مواد آلی صورت گرفت. شناسایی و کمی‌سازی ذرات با استریومیکروسکوپ انجام شد. تحلیل‌های آماری شامل ANOVA، آزمون t ، همبستگی پیرسون و رگرسیون خطی بود. برای ارزیابی زیست‌تخریب، میکروارگانیسم‌های بومی بر روی پلیمرهای رایج کشت داده شده و شناسایی مولکولی با PCR و توالی‌یابی ژن 16S rRNA انجام گرفت. تغییرات سطحی پلیمرها با FESEM و FTIR بررسی شد.
یافته‌ها: میانگین غلظت میکروپلاستیک‌ها ۳۱۲/۴۹ ذره در کیلوگرم خاک بود. بیشترین فراوانی به ذرات با اندازه ۲۰-۵ میکرومتر و از نظر ریخت‌شناسی به الیاف (۴۲/۳۸ درصد) اختصاص داشت. تفاوت معنی‌داری بین فصول، اعماق، رده‌های اندازه و مزارع مشاهده نشد (P>۰/۰۵). چهار سویه باکتریایی شامل Lysinibacillus boronitolerans، Pseudomonas stutzeri، Bacillus pacificus و hibisci شناسایی شدند که توان ایجاد تغییرات ریخت‌شناسی و ساختاری محدود در پلیمرها را نشان دادند.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان می‌دهد که خاک‌های کشاورزی منطقه به‌طور یکنواختی به میکروپلاستیک‌ها آلوده بوده و هم‌زمان از ظرفیت بالقوه زیست‌تخریب میکروبی برخوردارند. مدیریت منابع فاضلابی، پایش مستمر و بهره‌گیری از توان میکروارگانیسم‌های بومی می‌تواند نقش مهمی در کاهش مخاطرات بلندمدت زیست‌محیطی ایفا کند.
مواد و روش‌ها: نمونه‌برداری از خاک، در پنج مزرعه کشاورزی طی فصول گرم و سرد و در دو عمق سطحی و زیرسطحی انجام شد. استخراج میکروپلاستیک‌ها با استفاده از جداسازی بر اساس چگالی و حذف اکسیداتیو مواد آلی صورت گرفت. شناسایی و کمی‌سازی ذرات با استریومیکروسکوپ انجام شد. تحلیل‌های آماری شامل ANOVA، آزمون t ، همبستگی پیرسون و رگرسیون خطی بود. برای ارزیابی زیست‌تخریب، میکروارگانیسم‌های بومی بر روی پلیمرهای رایج کشت داده شده و شناسایی مولکولی با PCR و توالی‌یابی ژن 16S rRNA انجام گرفت. تغییرات سطحی پلیمرها با FESEM و FTIR بررسی شد.
یافته‌ها: میانگین غلظت میکروپلاستیک‌ها ۳۱۲/۴۹ ذره در کیلوگرم خاک بود. بیشترین فراوانی به ذرات با اندازه ۲۰-۵ میکرومتر و از نظر ریخت‌شناسی به الیاف (۴۲/۳۸ درصد) اختصاص داشت. تفاوت معنی‌داری بین فصول، اعماق، رده‌های اندازه و مزارع مشاهده نشد (P>۰/۰۵). چهار سویه باکتریایی شامل Lysinibacillus boronitolerans، Pseudomonas stutzeri، Bacillus pacificus و hibisci شناسایی شدند که توان ایجاد تغییرات ریخت‌شناسی و ساختاری محدود در پلیمرها را نشان دادند.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان می‌دهد که خاک‌های کشاورزی منطقه به‌طور یکنواختی به میکروپلاستیک‌ها آلوده بوده و هم‌زمان از ظرفیت بالقوه زیست‌تخریب میکروبی برخوردارند. مدیریت منابع فاضلابی، پایش مستمر و بهره‌گیری از توان میکروارگانیسم‌های بومی می‌تواند نقش مهمی در کاهش مخاطرات بلندمدت زیست‌محیطی ایفا کند.
واژه‌های کلیدی: میکروپلاستیک‌ها، خاک‌های کشاورزی، زیست‌تخریب‌پذیری، میکروارگانیسم‌های بومی، دشت ورامین.
فهرست منابع
1. Li K, Gao Y, Zhang Y, Zheng Y, Li G, Zhang L, et al. Establishment and application of standard analysis methods for microplastic samples: Urban sewage and sewage sludge as a source of microplastics in the environment. Environmental Research. 2025;273:121237. [DOI:10.1016/j.envres.2025.121237]
2. Premarathna K, Rajapaksha AU, Vithanage M. Microplastics in road dust and surrounding environment: Sources, fate and analytical approaches. Trends in environmental analytical chemistry. 2025;45:e00256. [DOI:10.1016/j.teac.2024.e00256]
3. Ding Y, Sha C, Wang T. Seasonal dynamics of microplastics in the central South China Sea: Abundance, sources, influencing factors, and ecological risks. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2025;13(2):115937. [DOI:10.1016/j.jece.2025.115937]
4. Aydin S, Mucevher O, Ulvi A, Beduk F, Aydin ME, Merken O, et al. Effects of long-term wastewater irrigation on microplastics pollution in agricultural soil. Environ Sci Pollut Res Int. 2025;32(20):12340-59. [DOI:10.1007/s11356-025-36452-x]
5. Tariq M, Iqbal B, Khan I, Khan AR, Jho EH, Salam A, et al. Microplastic contamination in the agricultural soil-mitigation strategies, heavy metals contamination, and impact on human health: a review. Plant Cell Rep. 2024;43(3):65. [DOI:10.1007/s00299-024-03162-6]
6. Abiar E, MASHAL M. Determining the proposed cropping pattern Major crops using the water, energy and food index (case study: Irrigation and Drainage Network of Varamin Plain). Irrigation Sciences and Engineering. 2025;48(3):109-23.
7. Shayeganfard H, Mehrara M. Assessing Farmers' Prefrences in using Water Resources in Varamin Plain, Iran A Discrete Choice Experiment Technique. The Economic Research. 2025;25(1):159-81.
8. Chia RW, Lee J-Y, Cha J, Rodríguez-Seijo A. Methods of soil sampling for microplastic analysis: a review. Environmental Chemistry Letters. 2024;22(1):227-38. [DOI:10.1007/s10311-023-01652-9]
9. Ahouet L, Ngoulou MO, Okina SN, Dzaba S. Geotechnical Characterization of Termite Mound Soils of Congo. Open Journal of civil engineering. 2022;12(3):370-89. [DOI:10.4236/ojce.2022.123021]
10. Zhang X, Wang H, Luo L. Comparison analysis of the calculation methods for particle diameter. Crystals. 2022;12(8):1107. [DOI:10.3390/cryst12081107]
11. Kononov A, Hishida M, Suzuki K, Harada N. Microplastic extraction from agricultural soils using canola oil and unsaturated sodium chloride solution and evaluation by incineration method. Soil Systems. 2022;6(2):54. [DOI:10.3390/soilsystems6020054]
12. Gündoğdu S, Akca MO, Gursoy M, Yılmaz M, Zhang X, Rodríguez-Seijo A, et al. Microplastics in soil: a comprehensive review of analytical techniques. Frontiers in Soil Science. 2025;5:1614075. [DOI:10.3389/fsoil.2025.1614075]
13. Yang J, Xu Y-P, Chu X-L. Application of mid-infrared spectroscopy in plastic waste discrimination: chemometric methods and exploration of their potential in hyperspectral applications. Measurement. 2025:118657. [DOI:10.1016/j.measurement.2025.118657]
14. Li M-N, Han Q, Wang N, Wang T, You X-M, Zhang S, et al. 16S rRNA gene sequencing for bacterial identification and infectious disease diagnosis. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2024;739:150974. [DOI:10.1016/j.bbrc.2024.150974]
15. Jiang N, Ke C, Zhong J, Jiang K, Wu Y, Zhang Y, et al. Differential decay mechanisms of human-associated Bacteroidales and bacteriophage genetic markers in aquatic environments: Impacts of indigenous microorganisms on DNA stability and fecal pollution assessment. Water Research. 2025:124157. [DOI:10.1016/j.watres.2025.124157]
16. Villanueva-Saz S, Aranda MdC, Jiménez MdlÁ, de Andrés PJ, Verde M, Climent M, et al. Serum protein electrophoresis in European mink (Mustela lutreola): reference intervals and comparison of agarose gel electrophoresis and capillary zone electrophoresis. Veterinary Quarterly. 2024;44(1):1-11. [DOI:10.1080/01652176.2024.2318195]
17. Bustin SA. Improving the quality of quantitative polymerase chain reaction experiments: 15 years of MIQE. Molecular aspects of medicine. 2024;96:101249. [DOI:10.1016/j.mam.2024.101249]
18. Chen L, Han L, Feng Y, He J, Xing B. Soil structures and immobilization of typical contaminants in soils in response to diverse microplastics. Journal of Hazardous Materials. 2022;438:129555. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2022.129555]
19. Yang X, Zhang Z, Guo X. Impact of soil structure and texture on occurrence of microplastics in agricultural soils of karst areas. Science of the Total Environment. 2023;902:166189. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2023.166189]
20. Kinigopoulou V, Pashalidis I, Kalderis D, Anastopoulos I. Microplastics as carriers of inorganic and organic contaminants in the environment: A review of recent progress. Journal of Molecular Liquids. 2022;350:118580. [DOI:10.1016/j.molliq.2022.118580]
21. Zhang Y, Li X, Xiao M, Feng Z, Yu Y, Yao H. Effects of microplastics on soil carbon dioxide emissions and the microbial functional genes involved in organic carbon decomposition in agricultural soil. Science of the Total Environment. 2022;806:150714. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.150714]
22. Neagoe A, Iordache V, Fărcăşanu IC. The role of organic matter in the mobility of metals in contaminated catchments. Bio-geo interactions in metal-contaminated soils: Springer; 2011. p. 297-325. [DOI:10.1007/978-3-642-23327-2_15]
23. Zhang Y-Q, Yu H-W, Xin Y, Li Z-X, He W-M. Microplastic abundance thresholds shape the growth of 18 wild plant species: the importance of soil pH. Journal of Plant Ecology. 2025:rtaf066. [DOI:10.1093/jpe/rtaf066]
24. Urbanek AK, Rymowicz W, Mirończuk AM. Degradation of plastics and plastic-degrading bacteria in cold marine habitats. Applied microbiology and biotechnology. 2018;102(18):7669-78. [DOI:10.1007/s00253-018-9195-y]
25. Mahreen L, C A, Warrier AK. Baseline assessment of microplastic contamination in agricultural soils from the coastal stretches of Karnataka and Goa, Southwestern India. Environmental Monitoring and Assessment. 2025;197(9):1053. [DOI:10.1007/s10661-025-14513-5]
26. Zhang S, Bao A, Lin X, Jia G, Zhang Q. Microplastic accumulation in agricultural soils with different mulching histories in Xinjiang, China. Sustainability. 2023;15(6):5438. [DOI:10.3390/su15065438]
27. Heinze WM, Steinmetz Z, Klemmensen NDR, Vollertsen J, Cornelis G. Vertical distribution of microplastics in an agricultural soil after long-term treatment with sewage sludge and mineral fertiliser. Environmental Pollution. 2024;356:124343. [DOI:10.1016/j.envpol.2024.124343]
28. Sharmin S, Wang Q, Islam MR, Wang W, Enyoh CE. Microplastic Contamination of Non-Mulched Agricultural Soils in Bangladesh: Detection, Characterization, Source Apportionment and Probabilistic Health Risk Assessment. Journal of Xenobiotics. 2024;14(2):812-26. [DOI:10.3390/jox14020046]
29. Guo S, Xiao G, Chen Y, Zhang J, Zhang B, Ru S, et al. Unraveling the characteristics of microplastics in agricultural soils upon long-term organic fertilizer application: A comprehensive study using diversity indices. Chemosphere. 2024;364:143235. [DOI:10.1016/j.chemosphere.2024.143235]
30. Weber CJ, Bastijans J-E, Lügger K, Heller C. Microplastic in long-term soil monitoring: first spatial and temporal data on plastics in agricultural topsoils. Journal of Soils and Sediments. 2024;24(2):692-706. [DOI:10.1007/s11368-023-03663-z]
31. Li J, Zhu B, Huang B, Ma J, Lu C, Chi G, et al. Vertical distribution and characteristics of soil microplastics under different land use patterns: A case study of Shouguang City, China. Science of the Total Environment. 2023;903:166154. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2023.166154]
32. Bello FA, Folorunsho AB, Chia RW, Lee J-Y, Fasusi SA. Microplastics in agricultural soils: sources, impacts on soil organisms, plants, and humans. Environmental Monitoring and Assessment. 2025;197(4):448. [DOI:10.1007/s10661-025-13874-1]
33. Tabatabaei F, Mafigholami R, Moghimi H, Khoramipoor S. Investigating biodegradation of polyethylene and polypropylene microplastics in Tehran DWTPs. Water Science & Technology. 2023;88(11):2996-3008. [DOI:10.2166/wst.2023.360]
34. Aydin S, Mucevher O, Ulvi A, Beduk F, Aydin ME, Merken O, et al. Effects of long-term wastewater irrigation on microplastics pollution in agricultural soil. Environmental Science and Pollution Research. 2025;32(20):12340-59. [DOI:10.1007/s11356-025-36452-x]
35. Schwabl P, Köppel S, Königshofer P, Bucsics T, Trauner M, Reiberger T, et al. Detection of various microplastics in human stool: a prospective case series. Annals of internal medicine. 2019;171(7):453-7. [DOI:10.7326/M19-0618]
36. Chae Y, An Y-J. Current research trends on plastic pollution and ecological impacts on the soil ecosystem: A review. Environmental pollution. 2018;240:387-95. [DOI:10.1016/j.envpol.2018.05.008]
37. Han L, Chen L, Feng Y, Kuzyakov Y, Chen Qa, Zhang S, et al. Microplastics alter soil structure and microbial community composition. Environment International. 2024;185:108508. [DOI:10.1016/j.envint.2024.108508]
38. Lozano YM, Lehnert T, Linck LT, Lehmann A, Rillig MC. Microplastic shape, polymer type, and concentration affect soil properties and plant biomass. Frontiers in plant science. 2021;12:616645. [DOI:10.3389/fpls.2021.616645]
39. Ziajahromi S, Slynkova N, Dwyer J, Griffith M, Fernandes M, Jaeger JE, et al. Comprehensive assessment of microplastics in Australian biosolids: Abundance, seasonal variation and potential transport to agroecosystems. Water Research. 2024;250:121071. [DOI:10.1016/j.watres.2023.121071]
40. Yang Y, Shen W, Zhong Q, Chen Q, He X, Baker JL, et al. Development of a bacteriophage cocktail to constrain the emergence of phage-resistant Pseudomonas aeruginosa. Frontiers in microbiology. 2020;11:327. [DOI:10.3389/fmicb.2020.00327]
41. Srivastava P, Subramanian S, Manickam N. Biochemical and molecular mechanisms of Rhodococcus rhodochrous IITR131 for polyethylene terephthalate degradation. Journal of Applied Microbiology. 2025;136(1):lxae312. [DOI:10.1093/jambio/lxae312]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
