Microcosm test for pesticide fate assessment in planted water filters: 13C,15N-labeled glyphosate as an example.
Water Res · 2022 · 226:119211 · PMID 36252297 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 환경과 생태 > 토양 거동 · 환경
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식재된 여과기는 종종 유출수로부터 농약을 제거하는 데 사용된다. 그러나 식재된 여과기 내에서 농약의 상세한 거동은 여전히 불분명하다. 이는 농약의 거동과 관련된 환경 위험을 정확하게 평가하고 적절한 완화 전략을 개발하는 것을 저해한다. 게다가, 식물과 특히 식재된 여과기를 포함하는 화학적 거동 분석을 위한 시험 시스템이 아직 잘 확립되어 있지 않다. 따라서 우리는 식재된 여과기 내 농약의 거동을 모사하기 위해 미소생물군(microcosm) 시험을 개발하였고, 모델 농약으로 2-13C,15N-글리포세이트를 적용하였다. 31일 동안 배양된 식재된 미소생물군 내에서 2-13C,15N-글리포세이트의 거동을 분석하였고, 이는 비식재된 미소생물군에서의 거동과 비교되었다. 2-13C,15N-글리포세이트의 물질 수지에는 13C 광물화, 분해 산물, 그리고 13C 및 15N이 근권 미생물 바이오매스 및 식물에 통합된 양이 포함되었다. 우리는 두 미소생물군 모두에서 자갈에 대한 흡착으로 인해 글리포세이트의 높은 제거율(> 88%)을 관찰하였다. 식재된 미소생물군에서는 13C가 4.1% 광물화되고, 13C가 1.5%, 15N이 3.8% 미생물 바이오매스에 통합되어 더 많은 글리포세이트가 분해되었다. 비식재된 미소생물군에서는 2-13C,15N-글리포세이트의 13C 중 1.1%가 광물화되었고, 미생물 바이오매스에 동화된 것은 13C의 0.2%와 15N의 0.1%에 불과했다. 13C 및 15N의 총 회수율은 식재된 미소생물군에서 각각 81%와 85%였으며, 비식재된 대조군에서는 각각 91%와 93%였다. 따라서 이 미소생물군 시험은 식재된 여과기 내 휘발성 화학 물질의 거동에 대한 물질 수지 평가가 가능함을 입증하였다. 이러한 연구 결과는 농약 제거를 위한 식재된 여과기의 개선 및 설계 관리에 도움을 줄 수 있다.ORIGINAL ABSTRACT
Planted filters are often used to remove pesticides from runoff water. However, the detailed fate of pesticides in the planted filters still remains elusive. This hampers an accurate assessment of environmental risks of the pesticides related to their fate and thereby development of proper mitigation strategies. In addition, a test system for the chemical fate analysis including plants and in particular for planted filters is not well established yet. Therefore, we developed a microcosm test to simulate the fate of pesticide in planted filters, and applied 2-13C,15N-glyphosate as a model pesticide. The fate of 2-13C,15N-glyphosate in the planted microcosms over 31 day-incubation period was balanced and compared with that in the unplanted microcosms. The mass balance of 2-13C,15N-glyphosate turnover included 13C mineralization, degradation products, and the 13C and 15N incorporation into the rhizosphere microbial biomass and plants. We observed high removal of glyphosate (> 88%) from the water mainly due to adsorption on gravel in both microcosms. More glyphosate was degraded in the planted microcosms with 4.1% of 13C being mineralized, 1.5% of 13C and 3.8% of 15N being incorporated into microbial biomass. In the unplanted microcosms, 1.1% of 13C from 2-13C,15N-glyphosate was mineralized, and only 0.2% of 13C and 0.1% of 15N were assimilated into microbial biomass. The total recovery of 13C and 15N was 81% and 85% in planted microcosms, and 91% and 93% in unplanted counterparts, respectively. The microcosm test was thus proven to be feasible for mass balance assessments of the fate of non-volatile chemicals in planted filters. The results of such studies could help better manage and design planted filters for pesticide removal.| 저자 | Jing, Y.; Miltner, A.; Eggen, T.; Kästner, M.; Nowak, K. M. |
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| 저널 | Water research |
| 권·호·쪽 | 226, 119211 |
| PMID | 36252297 |
| DOI | 10.1016/j.watres.2022.119211 |
| MeSH | Pesticides; Water; Glycine; Plants; Glyphosate |