Ảnh hưởng của vi nhựa đến sinh trưởng và phát triển của thực vật

Trước hết, một điều cần khẳng định là chưa có một cơ chế tác động rõ ràng nào của vi nhựa đến cây trồng được chứng minh. Hiện có 5 giả thuyết được đưa ra, mô tả tương đối chính xác và toàn diện về cách thức tác động của vi nhựa đến sinh trưởng của thực vật, gồm: i) Biến đổi cấu tượng đất; ii) Bất động hóa chất dinh dưỡng; iii) Vận chuyển hoặc hấp phụ các chất gây ô nhiễm; iv) Trực tiếp gây độc cho cây; v) Ảnh hưởng đến quần xã sinh vật và vi sinh vật cộng sinh ở rễ.

Biến đổi cấu tượng đất: cấu tượng đất được hiểu là dạng thể của đất có được do hoạt động phân giải chất hữu cơ của các vi sinh vật trong khoảng thời gian rất dài. Dạng thể này chứa chất mùn (chủ yếu là axit humic, ulmic và fulvic) liên kết với nhau tạo thành các hạt đất có kích thước khác nhau, nước, không khí và một số chất dinh dưỡng khác. Vì thế, đất có cấu tượng rất tốt cho việc canh tác nông nghiệp nói chung. Sự tích lũy của vi sợi theo một cách nào đó có thể làm giảm mật độ khối , phá vỡ kết cấu đất nén, tăng tính thấm khí của đất, kích thích bộ rễ phát triển. Tuy vậy, sự tồn tại của vi nhựa vẫn được xem là yếu tố vật lý gây ô nhiễm trong đất. Màng nhựa tích lũy nhiều có thể tạo ra các kênh di chuyển của nước trong đất làm tăng cường quá trình bay hơi nước , dẫn đến đất không giữ được nước, gây tác động xấu cho cây trồng . Vi nhựa làm biến đổi cấu trúc đất, sẽ gián tiếp làm thay đổi thành phần quần xã vi sinh vật trong đất. Tuy vậy, rất khó để dự đoán được thành phần loài chuyển dịch theo hướng nào, cũng như những ảnh hưởng về mặt chức năng chúng gây ra. Nếu như những thay đổi này tác động đến hệ vi sinh vật ở vùng rễ (nấm rễ và sinh vật cố định nitơ) nhiều khả năng sẽ dẫn đến những hậu quả xấu cho sinh trưởng ở cây trồng. Ngoài ra, sự thay đổi cấu trúc đất do vi nhựa cũng được chứng minh là ảnh hưởng đến quá trình hình thành các hạt keo đất, dẫn đến thay đổi tính chất của đất.

Kìm hãm dòng vận chuyển của dinh dưỡng: các hạt nhựa có hàm lượng cacbon rất cao và hầu hết lượng cacbon này tương đối trơ. Quá trình phân giải vật liệu nhựa đã giải phóng ra lượng C:N trơ vào các hạt đất, điều này được cho là làm hạn chế sự di động của hệ vi sinh vật, thậm chí là một số loài động vật tồn tại trong đất. Do hầu hết các vật liệu nhựa có tốc độ phân hủy rất chậm, việc kìm hãm sự di chuyển của vi sinh vật sẽ diễn ra trong một khoảng thời gian dài, mặc dù chưa ghi nhận thấy bất cứ ảnh hưởng nào đến hoạt động sống của vi sinh vật, nhưng vô hình chung có thể gây kìm hãm dòng vận chuyển dinh dưỡng trong đất. Một số báo cáo đã cho thấy các yếu tố cấu thành năng suất (ví dụ như diện tích lá) bị giảm khi có mặt vật liệu nhựa.

Vận chuyển hoặc hấp phụ chất gây ô nhiễm: sự tích tụ của vi nhựa trong đất có thể tạo ra các bề mặt kỵ nước, làm thay đổi tính chất đất. Hầu hết các chất gây ô nhiễm môi trường đều có tính kỵ nước có thể bám trên bề mặt các hạt vi nhựa này và có khả năng liên kết thành dạng bền vững trong một thời gian dài. Ngoài ra, một số chất độc với cây trồng có sẵn trong vi nhựa (phụ gia trong quá trình sản xuất) có thể được tích lũy trong đất. Việc hấp phụ các chất này sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến rễ cây hoặc các nhóm vi sinh vật cộng sinh, từ đó gây tác động xấu đối với sự sinh trưởng của thực vật. Trong điều kiện thí nghiệm thủy canh, hạt vi nhựa dạng PS và polytetrafluoroethylene làm tăng hàm lượng Asen trong các mô lá và rễ lúa giai đoạn cây non. Ngược lại, sự hấp phụ của những chất gây ô nhiễm ở bề mặt vi nhựa có thể khiến các chất gây ô nhiễm khác ít tác động lên sinh vật đất và thực vật, do đó chúng lại có tác dụng bảo vệ cây khỏi chất gây ô nhiễm. Vì vậy, các nghiên cứu hiện nay chưa đi đến kết luận chính xác được việc vi nhựa làm tăng hay giảm ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm lên thực vật.

Gây độc trực tiếp cho cây trồng: hạt vi nhựa có kích thước càng nhỏ sẽ càng gây ra nhiều ảnh hưởng về mặt hóa học/độc hại hơn là những tác nhân vật lý thông thường trong đất. Mặc dù các nghiên cứu hiện nay vẫn chưa đưa ra được bằng chứng rõ ràng về sự tồn tại của dạng nhựa có kích thước nano trong đất, nhưng các nhà khoa học tin rằng hạt nhựa kích cỡ nano (<100 nm) hoàn toàn có thể xâm nhập vào rễ cây thông qua lớp lông hút. Sau khi được hấp thụ, các nano nhựa có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực cho cây như làm thay đổi màng tế bào và gây nên bất lợi ôxy hóa. Vì thế, việc vi nhựa hoặc các hạt nano nhựa xâm nhập vào chuỗi thức ăn của con người là điều hoàn toàn có thể xảy ra.><100nm)hoàn toàn có thể xâm nhập vào rễ cây thông qua các lông hút.

Ảnh hưởng đến quần xã sinh vật, vi sinh vật cộng sinh ở rễ: sinh trưởng và phát triển của cây trồng phụ thuộc rất nhiều vào quần xã vi sinh vật trong đất, điển hình như các nhóm vi sinh vật cộng sinh ở vùng rễ, vi khuẩn gây bệnh và nấm rễ. Nếu các dạng vi nhựa gây ra những thay đổi trong cấu trúc đất, điều này có thể ảnh hưởng tới hoạt động sống của quần xã các sinh vật trong đất cũng như ảnh hưởng tới tỷ lệ khoáng hóa và các nhóm vi sinh vật định cư ở rễ . Tương tự, các dạng nano nhựa cũng được giả thuyết có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến một số nhóm nấm rễ như những vật liệu nano khác. Tuy nhiên, tác động của vi nhựa hay nano nhựa đối với quần xã vi sinh vật đất, vi sinh vật định cư ở rễ vẫn chưa được chứng minh rõ ràng, cần tiếp tục nghiên cứu để làm rõ cơ chế tác động.