Kirjoittaja: Emilia Marila
Muovi on kasvava ympäristöongelma ympäri maailmaa. Sitä on tuotettu massatuotannolla 1950-luvulta lähtien, ja nykyään vuosituotanto on noin 380 miljoonaa tonnia, josta suurin osa päätyy lopulta ympäristöön. Muovia on lähes mahdotonta hävittää ja sitä löytyy nykyään kaikkialta maapallolla. Viime vuosina muovin nano- ja mikrohiukkasten kulkeutumista luonnossa ja sen vaikutuksia erityisesti maaekosysteemeille on alettu tutkia yhä enemmän. Tässä artikkelissa tarkastellaan nano- ja mikromuovin kulkeutumista puihin ja sen uhkia sekä mahdollisuuksia.
Ympäristöön joutunut muovi hajoaa pieniksi hiukkasiksi, jotka leviävät tuulen ja veden mukana tehokkaasti. Mikromuovi on kooltaan 0,001-5 millimetriä ja nanomuovia ovat tätä pienemmät hiukkaset (<0,001 mm). Muovia löytyy nykyään niin napaseuduilta ja muilta ihmisasutuksen ulkopuolella sijaitsevilta alueilta kuin kalojen sisäelimistä ja ruohovartisista kasveistakin.
Nanomuovitutkimus Sveitsissä
Muovin nanopartikkeleiden kulkeutumista juuriston kautta puuhun tutkittiin laboratoriossa tehdyssä kokeessa rauduskoivun (Betula pendula), talvitammen (Quercus petraea) ja metsäkuusen (Picea abies) 1-2-vuotiailla taimilla. Kutakin puulajia oli 12 kappaletta, joista 6 oli kontrollikasveja ja 6 altistettiin nanomuoville. Taimet olivat ennen koetta kasvaneet ulkona taimistolla.
Taimet istutettiin kasvihuoneeseen ruukkuihin siten, että niiden pääjuurien kärjet ohjattiin ulos ruukun pohjassa olevasta reiästä. Kokeen edetessä ruukun pohjasta ulos tulevien juurien kärjet upotettiin joko yhdeksi tai neljäksi päiväksi liuokseen, joka sisälsi muovin nanopartikkeleita. Juurten kärkien ollessa liuoksessa, juurten keskiosa jätettiin ilmaan siten, ettei se ollut ruukussa eikä liuoksessa. Loput juuret olivat ruukussa omassa kasvualustassaan. Muovin pitoisuus liuoksessa oli sama kuin luonnossa maaekosysteemeissä havaitut pitoisuudet. Käytetty muovi oli polystyreeniä ja se oli rikastettu hiilen pysyvällä isotoopilla (13C), jotta muovin nanopartikkeleiden havaitseminen taimissa olisi mahdollista hiilen isotooppianalyysilla.
Tuloksista selvisi, että nanomuovia kulkeutui liuoksesta taimiin ja että puulajien välillä on eroja. Nanopolystyreeniä löytyi liuokseen upotetuista ja ilmassa olevista juurista kaikilta puulajeilta sekä yhden että neljän päivän altistuksen jälkeen. Koivulla ja kuusella nanopolystyreeniä oli myös ruukussa olevissa juurissa yhden päivän altistuksessa. Koivulta ja kuuselta polystyreeniä löytyi lisäksi taimen varresta sekä yhden että neljän päivän altistuksen jälkeen. Kaikista puulajeista vain koivulta löytyi polystyreeniä myös lehdistä yhden päivän jälkeen. Kuusen neulasista ei löytynyt polystyreeniä ollenkaan. Tammella polystyreeniä ei löytynyt varresta eikä lehdistä ollenkaan.
Kun verrataan kahta altistusaikaa, tilastollisesti merkitseviä tuloksia havaittiin enemmän yhden päivän altistuksen jälkeen. Aiemmin tehdyissä kokeissa joillakin ruohovartisilla kasveilla on havaittu, että nanomuovihiukkaset häiritsevät juuriston mikrohuokosten toimintaa. Voidaankin pohtia, häiritsikö nanopolystyreeni puiden juurten toiminta- ja kuljetuskapasiteettia kasvin muihin osiin heti altistuksen alkaessa.
Löydökset viittavat siihen, että puut voivat ottaa juurillaan nanopolystyreeniä, josta se kulkeutuu puun muihin osiin. Puulajeista vain koivun lehdistä löytyi nanopolystyreeniä, mikä voi selittyä sillä, että koivu on runsaasti vettä kuluttava puulaji, ja sen vedenkuljetusnopeus ja ilmarakohaihdunta ovat vilkkaampia kuin tammella ja kuusella.
Mikromuovitutkimus Berliinissä
Toisessa, Berliinissä tehdyssä kokeessa haluttiin selvittää voisiko rauduskoivua (Betula pendula) käyttää maan puhdistamisessa muovista, eli kulkeutuvatko mikromuovihiukkaset kasvualustasta juuristoon. Kaksi, noin vuoden ikäistä tainta istutettiin ruukkuihin, joissa molemmissa oli 15 litraa kasvualustaa (kuivapaino 7 kg). Kasvualustan sekaan lisättiin 3 grammaa polyamidia. Muovin pitoisuus kasvualustassa oli sama kuin luonnossa havaitut pitoisuudet. Polyamidihiukkaset olivat kooltaan 0,005-0,05 mm ja ne oli värjätty fluoresoivalla väriaineella, jotta ne voitiin myöhemmin havaita silmämääräisesti kasvisolukossa mikroskoopin ja fluoresenssin esiin tuovan valon avulla. Taimet vietiin ulos, suojaisaan paikkaan viideksi kuukaudeksi, missä niitä kasteltiin ja hoidettiin säännöllisesti koko kasvukauden ajan. Kasvukauden päätyttyä ja tuloksia tarkasteltaessa voitiin havaita 0,005-0,010 mm:n kokoisia mikropolyamidihiukkasia juurten eri solurakenteissa.
Polyamidihiukkaset olivat kooltaan 0,005-0,05 mm ja ne oli värjätty fluoresoivalla väriaineella, jotta ne voitiin myöhemmin havaita silmämääräisesti kasvisolukossa mikroskoopin ja fluoresenssin esiin tuovan valon avulla. Taimet vietiin ulos, suojaisaan paikkaan viideksi kuukaudeksi, missä niitä kasteltiin ja hoidettiin säännöllisesti koko kasvukauden ajan. Kasvukauden päätyttyä ja tuloksia tarkasteltaessa voitiin havaita 0,005-0,010 mm:n kokoisia mikropolyamidihiukkasia juurten eri solurakenteissa.
Lisää tutkimusta kaivataan – uhat ja mahdollisuudet
Jälkimmäistä, Berliinissä tehtyä tutkimusta on kritisoitu muun muassa siitä, että kokeessa käytetty fluoresoiva väriaine voi ”vuotaa” tietynlaisissa olosuhteissa ulos muovista; ei siis voida tietää näkyikö mikroskoopin kuvissa muovia vai pelkkää väriainetta. Kritiikkiä on saanut sekin, että kokeesta puuttuivat kokonaan kontrollikasvit.
Aiemmin tehtyjen tutkimusten perusteella kuitenkin tiedetään, että mikro- ja nanomuovit vaikuttavat maan fyysisiin, kemiallisiin ja mikrobiologisiin ominaisuuksia, ja voivat siten vaikuttaa myös puiden juuriston kasvuun ja maan pieneliötoimintaan. Maassa olevalla mikromuovilla voi olla seurauksia koko ekosysteemin toiminnalle. Mikro- ja nanomuovit ovat kooltaan pieniä, mutta niiden pinta-ala suhteessa tilavuuteen on suuri. Muovihiukkasten pinnalle tarttuvat taudinaiheuttajat ja ympäristömyrkyt kulkeutuvat niiden mukana kaikkialle. Kasveihin ja eläimiin päätyvä mikromuovi on uhka eliöille ja ympäristölle itselleen, mutta myös ravintoverkolle.
Lisätutkimusta kaivataan mikro- ja nanomuovin pitkäaikaisvaikutuksista puiden terveydelle, mutta myös siitä, voisiko puita käyttää tulevaisuudessa muovilla saastuneiden maiden puhdistamisessa. Koivuja on aiemmin käytetty apuna pilaantuneiden maiden kunnostamisessa teollisuuden ja liikenteen aiheuttamista haitallisista PAH-yhdisteistä. Puut ovat mm. mahdollistaneet PAH-yhdisteitä hajottavien mikrobiyhteisöjen muodostumisen maaperään.
Tarkastellut tutkimukset:
Murazzi ME, Cherubini P, Brunner Ivano, Kägi R, Saurer Matthias, Ballikaya Paula, Hagedorn Frank, Cheikh M, Onandia Gabriela, Gessler Arthur. (2022). Can forest trees take up and transport nanoplastics? iForest – Biogeosciences and Forestry. 15. 128-132. https//doi.org/10.3832/ifor4021-015.
Austen Kat, MacLean Joana, Balanzategui Daniel, Hölker Franz (2022). Microplastic inclusion in birch tree roots. Science of The Total Environment, Volume 808 (2022) 152085. ISSN 0048-9697. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.152085.