Microplastics have been frequently detected in aquatic environments, and there are increasing concerns about potential effects on biota. In this study, zebrafish Danio rerio and nematode Caenorhabditis elegans were used as model organisms for microplastic exposure in freshwater pelagic (i.e. water column) and benthic (i.e. sediment) environments. We investigated the toxic effects of five common types of microplastics: polyamides (PA), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC) and polystyrene (PS) particles. Results showed no or low lethality in D. rerio after exposure for 10d at 0.001-10.0mgL-1 microplastics. The PA, PE, PP and/or PVC microplastics with ~70μm size caused intestinal damage including cracking of villi and splitting of enterocytes. Exposure to 5.0mgm-2 microplastics for 2d significantly inhibited survival rates, body length and reproduction of C. elegans. Moreover, exposure to microplastics reduced calcium levels but increased expression of the glutathione S-transferase 4 enzyme in the intestine, which indicates intestinal damage and oxidative stress are major effects of microplastic exposure. Among 0.1, 1.0 and 5.0μm sizes of fluorescently labeled PS, 1.0μm particles caused the highest lethality, the maximum accumulation, the lowest Ca2+ level in the intestine and the highest expression of glutathione S-transferase 4 in nematodes. Taken together, these findings suggest that intestinal damage is a key effect of microplastics; and that the toxicity of microplastics is closely dependent on their size, rather than their composition.

Microplastics are emerging pollutants which have been extensively detected in water environments. However, little is known about microplastic pollution in soil environments. In this study, we investigated microplastics and mesoplastics in farmland soils from twenty vegetable fields around the suburbs of Shanghai. In each site, three duplicate soil samples were collected from shallow (0–3 cm) and deep soils (3–6 cm), respectively. Microplastics (sizes of 20 μm - 5 mm) and mesoplastics (5 mm - 2 cm) were detected using methods of density extraction, 30% H2O2 digestion and micro-fourier transform infrared spectroscopy. The abundance of microplastics was 78.00 ± 12.91 and 62.50 ± 12.97 items kg−1 in shallow and deep soils, respectively. While, mesoplastics were found with abundance of 6.75 ± 1.51 and 3.25 ± 1.04 items kg−1 in shallow and deep soils. Among these micro(meso)plastics, 48.79% and 59.81% were in size of <1 mm in shallow and deep soils. The main morphotypes of microplastics included fiber, fragment and film, mostly in color of black or transparent. Moreover, we found that topsoil contained higher concentrations and larger sizes of micro(meso)plastics than deep soil. In addition, the vast majority of micro(meso)plastics were polypropylene (50.51%) and polyethylene (43.43%). This study reveals occurrence and characteristics of microplastic pollution in typical farmland soils. It provides important data for subsequent research on microplatics in the terrestrial ecosystem.

Microplastics are emerging persistent contaminants of increasing concern. Although microplastics have been extensively detected in aquatic environments, their occurrence in soil ecosystems remains largely unexplored. This review focused on recent progress in analytical methods, pollution characteristics and ecological effects of microplastics in soils. In spite of the presence of microplastics in soils, no standardized methods are available for the quantification. Uniform protocols including microplastic extraction and identification are urgently needed to develop. In soil environments, main sources of microplastics include mulching film, sludge, wastewater irrigation and atmospheric deposition. The fate of microplastics is closely related to soil physio-chemistry and biota. Existing evidence shows that microplastics can influence soil biota at different trophic levels, and even threaten human health through food chains. Therefore, further research is needed to fully reveal the fate and ecological risks of microplastics in soils; and necessary action is required to control microplastic pollution in terrestrial ecosystems.