In-situ formation of glyphosate and AMPA in activated sludge from phosphonates used as antiscalants and bleach stabilizers in households and industry.
Water Res · 2025 · 280:123464 · PMID 40112459 · 등급8 기타 원저 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · AMPA
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제초제 글리포세이트와 글리포세이트의 대사산물인 아미노메틸 포스폰산(AMPA)은 유럽 강에서 광범위하게 발견되는 오염 물질이다. 우리는 최근 농업적 또는 도시적 제초제 사용 후 빗물 유입 외에도 생활 하수가 유럽 강 내 글리포세이트 오염에 상당한 기여를 한다는 것을 보여주었다. 연중 비교적 일정한 질량 흐름은 제초제 사용만으로는 설명하기 어렵게 만들었다. 글리포세이트와 AMPA의 새로운 공급원을 찾던 중, 본 연구에서는 세탁 세제 및 수많은 산업 공정에서 스케일 방지제 및 표백제 안정제로 사용되는 특정 아미노폴리포스폰산염이 글리포세이트와 AMPA 모두의 전구체임을 실험적 증거를 통해 제시한다. 신선한 활성 슬러지 내 디에틸렌트리아민 펜타(메틸렌 포스폰산) (DTPMP)로 배양하는 실험에서, 우리는 72시간 후 글리포세이트가 0.017~0.040 mol% 범위로 생성되었고 AMPA는 0.402~1.72 mol% 범위로 생성되는 것을 관찰하였다. 두 화합물 모두 DTPMP와 가능한 중간체로부터 형성되지만, 연속적인 반응을 통해 스스로도 추가적으로 변환된다. DTPMP로부터의 글리포세이트 형성은 $^{13}\text{C}$-표지된 DTPMP를 배양하여 $^{13}\text{C}$-글리포세이트와 $^{13}\text{C}$-AMPA로 변환되는 것을 통해 추가적으로 입증되었다. 아자이드 처리된 활성 슬러지에 DTPMP를 첨가했을 때 유사하거나 더 높은 글리포세이트 및 AMPA 농도가 나타나, 비생물학적 과정이 변환 과정을 지배함을 시사한다. 세탁 첨가제인 DTPMP로부터의 현장(in-situ) 글리포세이트 및 AMPA 형성이 관련성을 판단하기 위해, 우리는 하수에서 평균 농도를 추정하였다.ORIGINAL ABSTRACT
The herbicide glyphosate and aminomethyl phosphonic acid (AMPA), a transformation product of glyphosate and other aminopolyphosphonates are widespread pollutants in European rivers. We recently showed that besides rain-driven input after agricultural or urban herbicide application, municipal wastewater significantly contributes to glyphosate contamination in European rivers. The rather constant mass fluxes over the year, made an explanation by herbicide applications difficult. In our search for a new source of glyphosate and AMPA, we here provide experimental evidence that a certain aminopolyphosphonate, used as antiscalant and bleach stabilizer in household detergents and numerous industrial processes, is a precursor of both glyphosate and AMPA. During incubation experiments with diethylenetriamine penta(methylene phosphonic acid) (DTPMP) in fresh activated sludge, we observed the formation of glyphosate with yields ranging from 0.017 to 0.040 mol% and formation of AMPA in the range of 0.402 to 1.72 mol% after 72 h. Both compounds are formed from DTPMP and possible intermediates, but they are also further transformed themselves in consecutive reactions. Glyphosate formation from DTPMP was further proven by incubating 13C-labeled DTPMP, which transformed into 13C-glyphosate and 13C-AMPA. The addition of DTPMP to azide-treated activated sludge yielded similar or even higher glyphosate and AMPA concentrations indicating that abiotic processes dominate the transformation process. In order to judge the relevance of this in-situ formation of glyphosate and AMPA from the laundry additive DTPMP, we estimated the average concentrations in wastewater.| 저자 | Engelbart, L.; Bieger, S.; Thompson, K.; Fischer, L.; Bader, T.; Kramer, M.; Haderlein, S. B.; Röhnelt, A. M.; Martin, P. R.; Buchner, D.; Bloch, R.; Rügner, H.; Huhn, C. |
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| 저널 | Water research |
| 권·호·쪽 | 280, 123464 |
| PMID | 40112459 |
| DOI | 10.1016/j.watres.2025.123464 |
| MeSH | Glyphosate; Glycine; Sewage; Organophosphonates; Herbicides; Water Pollutants, Chemical |