Repositorio
Institucional

Sarkar, Binoy

Microplastics Influence Phosphate Adsorption in Volcanic Ash Soil

SPRINGER INT PUBL AG

JOURNAL OF SOIL SCIENCE AND PLANT NUTRITION

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Purpose: There is a debate whether microplastic particles released into soils can modify phosphorus bioavailability by altering the soil surface properties. Here, we aim to explore the impact of polyethylene microplastics (PE-MPs) on the adsorption-desorption of inorganic phosphate anions (P) on a volcanic ash soil (VAS). Methods: Batch P adsorption-desorption experiments were conducted in a Chilean VAS with and without 1% (w/w) PE-MPs addition taking P concentrations (KH2PO4 dissolved in 0.01 mol L-1 NaCl background solution) 0.02-6.47 mmol L-1, solid (g):liquid (mL) ratio 1:40, and at a pH range of 4.5 to 10.5 at 20 +/- 1 degrees C temperature. The VAS and VAS/PE-MPs systems were characterized and kinetic and isotherm adsorption data were modelled to predict mechanisms. Results: The Elovich model described the kinetics P adsorption data on VAS with and without 1% PE-MPs (r2 >= 0.985 and chi 2 <= 12). Adsorption isotherms fitted well to the Freundlich model (r2 >= 0.994 and chi 2 <= 6.39), indicating a high heterogeneous surface for both systems. The Freundlich model indicated an increase in P adsorption capacity from 49.55 (mmol kg-1) (L mmol-1)1/n for VAS to 54.66 (mmol kg -1) (L mmol -1)1/n for VAS + 1% PE-MPs. Desorption of P was higher in the VAS + 1% PE-MPs system compared to VAS alone. For both systems, solution pH showed no significant changes in P adsorption on VAS. Scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy results showed that P was bound to PE-MPs through a weak van der Waals force and/or pore-filling mechanism. Conclusion: This study demonstrated that PE-MPs in VAS could modify surfaces available for P adsorption and act as a carrier to enhance P mobility.Objetivo: Existe un debate sobre si las partículas de microplástico liberadas en los suelos pueden modificar la biodisponibilidad del fósforo al alterar las propiedades de la superficie del suelo. Aquí, nuestro objetivo es explorar el impacto de los microplásticos de polietileno (PE-MPs) en la adsorción-desorción de aniones de fosfato inorgánico (P) en un suelo de ceniza volcánica (VAS). Métodos: Se realizaron experimentos de adsorción-desorción de P por lotes en un VAS chileno con y sin adición de 1% (p/p) de PE-MPs tomando concentraciones de P (KH2PO4 disuelto en una solución de fondo de NaCl 0,01 mol L-1) de 0,02-6,47 mmol L-1, relación sólido (g):líquido (mL) de 1:40, y en un rango de pH de 4,5 a 10,5 a una temperatura de 20 ± 1 °C. Los sistemas VAS y VAS/PE-MPs se caracterizaron y los datos de adsorción cinética e isotérmica se modelaron para predecir mecanismos. Resultados: El modelo de Elovich describió los datos de cinética de adsorción de P en VAS con y sin 1% de PE-MPs (r2 >= 0,985 y chi 2 <= 12). Las isotermas de adsorción se ajustaron bien al modelo de Freundlich (r2 >= 0,994 y chi 2 <= 6,39), lo que indica una superficie altamente heterogénea para ambos sistemas. El modelo de Freundlich indicó un aumento en la capacidad de adsorción de P de 49,55 (mmol kg-1) (L mmol-1)1/n para VAS a 54,66 (mmol kg -1) (L mmol -1)1/n para VAS + 1% PE-MPs. La desorción de P fue mayor en el sistema VAS + 1% PE-MPs en comparación con VAS solo. Para ambos sistemas, el pH de la solución no mostró cambios significativos en la adsorción de P en VAS. Los resultados de la microscopía electrónica de barrido con espectroscopia de rayos X de energía dispersiva y la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier mostraron que el fósforo se unía a las micropartículas de polietileno (PE-MPs) mediante una débil fuerza de van der Waals y/o un mecanismo de llenado de poros. Conclusión: Este estudio demostró que las PE-MPs en los sistemas de adsorción de vapor (VAS) pueden modificar las superficies disponibles para la adsorción de fósforo y actuar como portador para mejorar la movilidad del fósforo.

artículo original

Emerging contaminants

Plant nutrients

Plastic pollution

Soil phosphorus

Eutrophication

10.1007/s42729-025-02472-2

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ORGANIC-MATTER

PHOSPHORUS

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SORPTION

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Ciencias del suelo

Ingeniería Ambiental y Geológica

Geoquímica y Geofísica

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WOS:001498483900001

Microplastics Influence Phosphate Adsorption in Volcanic Ash Soil

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SPRINGER INT PUBL AG

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Plant Sciences

Environmental Sciences

Soil Science

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Agencia Nacional de Investigacin y Desarrollo#Soil and Plant Laboratory - Research Directorate of Universidad de La Frontera

Agencia Nacional de Investigacin y Desarrollo

Soil and Plant Laboratory - Research Directorate of Universidad de La Frontera

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