Exploring the interactions of glyphosate in soil: the sorption scenario upon soil depletion and effect on waterleaf (Talinum triangulare) growth.
Environ Sci Process Impacts · 2024 · 26:2051-2061 · PMID 39380556 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 환경과 생태 > 토양 거동 · 환경
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제초제인 글리포세이트는 농업의 용이성과 높은 수확량에 크게 기여하였다. 그러나 지속적으로 증가하는 제초제의 환경 유입은 비표적 생물에 미치는 여러 의도치 않은 영향으로 인해 특히 주목받고 있다. 토양에서 흡착, 이동, 잠재적 흡수 및 식물 성장에 대한 영향은 아직 잘 이해되지 않고 있으며, 이는 사하라 이남 지역의 경우 더욱 그러하다. 흡착 과정은 토양 구성, 특성 및 주변 조건에 달려 있으며, 이러한 요소들은 기후 변화로 인해 제초제의 거동을 바꿀 수 있는 방식으로 점점 더 영향을 받고 있다. 따라서 유기물 제거(OMR) 및 산화철 제거(IOR) 처리를 거친 대표적인 사하라 이남 전토양(WS)을 사용하여 이러한 주요 성분들이 글리포세이트 흡착 과정에 기여하는 정도와 토양 내 글리포세이트가 물잎(*Talinum triangulare*)의 성장에 미치는 영향을 확인하였다. 모든 처리에서 글리포세이트 흡착은 빠르았으며 약 720분경 평형에 도달하였다. pH가 증가함에 따라 흡착은 감소하였고, 농도 의존적이며 글리포세이트 농도가 증가함에 따라 점진적으로 증가하였다. 이 과정은 흡열성이었으며, 흡착 데이터는 프랙탈 유사 2차 모델과 프룬들리히 흡착 등온선 모델로 더 잘 설명되었는데, 이는 상호작용하는 흡착력의 복잡한 영향을 시사한다. IOR 샘플(유기물은 보존되었으나 산화철이 제거된)은 OMR 및 WS보다 높은 흡착을 보여 글리포세이트 흡착에서 유기물의 기여를 강조하였다. 모든 샘플에서 이력 현상(hysteresis)이 높았고 온도에 따라 증가하였다. 사하라 이남 지역에서 글리포세이트의 규제되지 않은 사용을 고려할 때, 본 연구에서 관찰된 낮은 흡착, 특히 처리된 토양에서의 낮은 흡착은 글리포세이트가 대수층으로 용출되어 이 수원(水源)을 오염시킬 가능성이 높음을 시사하는 반면, 높은 이력 현상은 식물 흡수를 위한 표토 내 글리포세이트의 생체 이용률이 높음을 의미하며, 이는 물잎 성장 연구에서 확인되었듯이 유기물/산화철 제거 토양에서의 성장이 상당히 저해된 것으로 나타났다. 따라서 글리포세이트는 특히 유기물/산화철 제거 토양에서 물잎 성장에 영향을 미친다.ORIGINAL ABSTRACT
The pesticide glyphosate has contributed immensely to the ease of farming and high yields. However, the ever-increasing environmental input of pesticides is of particular interest due to several unintended effects on non-target organisms. In soil, the sorption, transport, possible uptake, and effect on plant growth are still not well understood, and much so for the sub-Sahara. Sorption processes are contingent on the soil composition, characteristics, and ambient conditions, and these are becoming increasingly affected by climate change in a way that may alter pesticide fate. Hence, representative sub-Saharan whole soil (WS) treated to eliminate organic matter (OMR) and iron oxides (IOR) was employed to ascertain the contributions of these major constituents to glyphosate sorption processes, as well as ascertain the effect of glyphosate in soil on the growth of Talinum triangulare-waterleaf. Glyphosate sorption for all treatments was rapid with equilibrium at around 720 min. The sorption decreased as pH increased, and was concentration-dependent, gradually increasing with glyphosate concentration. The process was endothermic, and sorption data were better described by the fractal pseudo-second-order and Freundlich adsorption isotherm models, suggesting a complex interplay of interactive sorption forces. The IOR sample (with iron oxide depleted but organic matter intact) exhibited higher sorption than the OMR and WS, highlighting the contribution of organic matter in glyphosate sorption. Hysteresis was high for all samples and increased with temperature. Considering the unregulated usage of glyphosate in the sub-Sahara, the poor sorption, especially in treated soils, observed in this study suggests a high possibility of glyphosate leaching into the aquifer and poisoning of this water source, while the high hysteresis implied the bio-availability of glyphosate in surface soil for plant absorption, hence affecting growth; as confirmed in the waterleaf growth study where growth in the organic-matter/iron-oxide-depleted soils was substantially stunted. Hence, glyphosate affects waterleaf growth, especially in organic-matter/iron-oxide-depleted soils.| 저자 | Diagboya, P. N.; Olu-Owolabi, B. I.; Düring, R. A. |
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| 저널 | Environmental science. Processes & impacts |
| 권·호·쪽 | 26(11), 2051-2061 |
| PMID | 39380556 |
| DOI | 10.1039/d4em00433g |
| MeSH | Glyphosate; Glycine; Soil Pollutants; Soil; Herbicides; Adsorption |