Meta-analysis of glyphosate contamination in surface waters and dissipation by biofilms.
Environ Int · 2019 · 124:284-293 · PMID 30660841 · 등급1 최상위근거 메타분석 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · 환경시료 · AMPA
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글리포세이트의 집중적인 사용 중 하나는 활성 물질과 그 대사산물인 아미노메틸 포스폰산(AMPA) 및 사르코신이 강을 오염시켜 강 부영양화를 유발하는 것이다. 생물막은 강 내 미생물의 주요 생활 양식이며, 생태계 기능 유지와 오염물질 제거에 중요한 역할을 한다. 이러한 생태계에서 글리포세이트의 잔류성은 주로 미생물 생분해 과정에 의해 영향을 받는 것으로 추정된다. 본 연구는 강에서의 생물막, 인(phosphorus), 그리고 글리포세이트 간의 삼자 관계를 조사하는 것을 목표로 하였다. 첫 번째 부분은 2013년부터 2017년까지 프랑스 지표수에서 측정된 광범위한 데이터셋(n = 56,198)을 사용하여 글리포세이트, AMPA 및 인 간의 동시 발생 분석으로 구성되었다. 두 번째 부분에서는 미소생태계 연구를 통해 자연 강 생물막이 인 가용성과 생물막의 노출 이력에 따라 글리포세이트를 분해하는 능력을 조사하였다. 지표수에서 글리포세이트, AMPA 및 인 간의 강한 동시 발생이 발견되었다. 샘플의 3분의 2 이상에서 인과 함께 글리포세이트, AMPA 또는 두 화합물이 검출되었다. 글리포세이트, AMPA 및 인 농도의 계절적 변동은 살충제 살포 직후 봄/여름에 최고조를 이루하며 상관관계를 보였다. 실험실 실험 결과, 자연 강 생물막이 글리포세이트를 분해할 수 있음이 밝혀졌다. 그러나 인 가용성은 글리포세이트의 생분해를 부정적으로 영향을 미쳤고 물속 AMPA 축적을 유도하였다. 알칼리성 포스파타아제 활성과 인 흡수 증가는 글리포세이트 분해 생물막에서 관찰되었으며, 이는 인 제한과 생물막에 의한 글리포세이트 분해 사이의 긴밀한 연관성을 입증하였다. 본 연구 결과는 인이 강 부영양화의 주요 동인일 뿐만 아니라 생물막에 의한 완전한 글리포세이트 분해를 감소시키고 강물 속 AMPA 축적을 촉진할 수 있음을 보여준다. 따라서 글리포세이트의 거동과 잔류성을 더 잘 평가하기 위해서는 생물막의 우세한 역할과 강의 영양 상태가 고려되어야 한다.ORIGINAL ABSTRACT
One consequence of the intensive use of glyphosate is the contamination of rivers by the active substance and its metabolites aminomethyl phosphonic acid (AMPA) and sarcosine, inducing river eutrophication. Biofilms are the predominant lifestyle for microorganisms in rivers, providing pivotal roles in ecosystem functioning and pollutant removal. The persistence of glyphosate in these ecosystems is suspected to be mostly influenced by microbial biodegradation processes. The present study aimed to investigate the tripartite relationship among biofilms, phosphorus and glyphosate in rivers. The first part consists of a co-occurrence analysis among glyphosate, AMPA and phosphorus using an extensive dataset of measurements (n = 56,198) from French surface waters between 2013 and 2017. The second part investigated the capacity of natural river biofilms to dissipate glyphosate, depending on phosphorus availability and the exposure history of the biofilm, in a microcosm study. A strong co-occurrence among glyphosate, AMPA and phosphorus was found in surface waters. More than two-thirds of samples contained phosphorous with glyphosate, AMPA or both compounds. Seasonal fluctuations in glyphosate, AMPA and phosphorus concentrations were correlated, peaking in spring/summer shortly after pesticide spreading. Laboratory experiments revealed that natural river biofilms can degrade glyphosate. However, phosphorus availability negatively influenced the biodegradation of glyphosate and induced the accumulation of AMPA in water. An increase in alkaline phosphatase activity and phosphorus uptake was observed in glyphosate-degrading biofilms, evidencing the tight link between phosphorus limitation and glyphosate degradation by biofilms. The results of the present study show that phosphorus not only is a key driver of river eutrophication but also can reduce complete glyphosate degradation by biofilms and favour the accumulation of AMPA in river water. The predominant role of biofilms and the trophic status of rivers must therefore be considered in order to better assess the fate and persistence of glyphosate.| 저자 | Carles, L.; Gardon, H.; Joseph, L.; Sanchís, J.; Farré, M.; Artigas, J. |
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| 저널 | Environment international |
| 권·호·쪽 | 124, 284-293 |
| PMID | 30660841 |
| DOI | 10.1016/j.envint.2018.12.064 |
| MeSH | Biodegradation, Environmental; Biofilms; Environmental Monitoring; Glycine; Organophosphorus Compounds; Phosphorus; Rivers; Sarcosine; Seasons; Water Pollutants, Chemical; Glyphosate |