ВВЕДЕНИЕ 3
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 4
1. Применение гербицида в сельском хозяйстве 4
1.1. Использование глифосата 5
2. Характеристика и механизм действия глифосата 7
3. Экотоксикология глифосата 10
3.1. Влияние глифосата на микроорганизмы 11
3.2. Воздействие глифосата на окружающую среду и здоровье
человека 12
4. Сорбция и подвижность глифосата в почве 13
5. Использование пластика в сельском хозяйстве 15
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 18
6. Объект исследования 18
7. Методы определения общей характеристики почвы 18
8. Методика определения глифосата в почве 18
8.1. Определение содержания глифосата 18
8.2. Кинетика деградации глифосата 20
9 . Метод определения скорости базального дыхания 22
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 24
10. Общая характеристика почвы 24
11. Скорость базального дыхания 25
12. Содержание глифосата 28
13. Кинетика деградации глифосата 29
ВЫВОДЫ 34
ЛИТЕРАТУРА
В современном земледелии все чаще стали использовать гербициды для борьбы с сорными растениями. С каждым годом их объем увеличивается. Для уничтожения однолетних и многолетних сорняков, чаще всего используют неселективные послевсходовые гербициды содержащие глифосат. Данный гербицид умеренно устойчив в почве, но скорость полной деградации противоречивы (Шушкова и др., 2009). Разложение глифосата в почве может проходить от 6 до 280 дней, но даже за этот срок глифосат не полностью исчезает (Rueppel et al., 1977). Он может накапливаться вследствие сорбции и миграции, и сохраняться в почве в течение нескольких лет. Частое применение может повлиять на почвенную экосистему, изменить ее состав и активность микроорганизмов, увеличить восприимчивость культурных растений к болезням (Шушкова, 2010).
Применение глифосата и скорость его разложения, а так же выявление остаточного количества, и его влияние на почву и микроорганизмы является актуальной темой.
Целью данной работы является, изучение поведения глифосата в почвах, загрязненных микропластиком.
Задачи:
1. Изучить влияние глифосата и микропластика на дыхание микроорганизмов
2. Изучить разложение глифосата в почве
3. Выявить скорость деградации глифосата, в почвах загрязненных
микропластиком
1. По полученным результатам и данным научной литературы, можно сделать вывод, что глифосат и микропластик влияют на дыхание микроорганизмов.
2. В течение 30 дневного анализа, остатки глифосата были обнаружены во всех взятых образцах. На всем протяжении анализа содержание гербицида снижалось.
3. Была выявлена теоретическая кривая распада глифосата и установлены периоды полураспада. Период полураспада глифосата варьируется от 9 дней до 77 дней.
1. Благодатская, Е.В. Характеристика состояния микробного сообщества почв по величине метаболического коэффициента / Е.В. Благодатская, Н.Д. Ананьева, Т.Н. Мякшина // Почвоведение - М.: Международная академическая издательская компания "Наука". - 1995.- № 2. - 205-210 с.
2. Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации / Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России) .- М. - 2017.
3. Груздев, Г.С. Химическая защита растений. / Г.С. Груздев ; под редакцией Г.С. Груздева - 3 -е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат. - 1987. - 415 с.
4. Куликова, Н.А. Гербициды и экологические аспекты их применения. Учебное пособие. / Н.А. Куликова, Г.Ф. Лебедева // - М.: книжные дом "ЛИБРОКОМ". - 2010. - 152 с.
5. Шушкова, Т.В. Сорбция глифосата и его микробная деградация в почвенных суспензиях / Т.В. Шушкова, Г.К. Васильева, И.Т. Ермакова, А.А. Леонтьевский // Прикладная биохимия и микробиология. - 2009. - № 6. - С. 664 - 669.
6. Шушкова, Т.В. Биодеструкция глифосата почвенными бактериями: автореф. дис. на соиск. учен.степ. канд. биол. наук (03.01.06) / Шушкова Татьяна Валентиновна // Ин-т биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН. Пущино. - 2010. - 128 с.
7. Acquavella, J. Glyphosate biomonitoring for farmers and their families: results from the farm family exposure study / J. Acquavella, B. Alexander, J. Mandel,
C. Gustin et al. // Environmental Health Perspective. - 2004. - № 112. - P. 321-326.
8. Andrady, A.L., Neal, M.A Applications and societal benefits of plastics / A.L. Andrady, M.A. Neal // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. - 2009. - № 364. - Р. 1977-1984.
9. Al-Rajab, A.J. Sorption and leaching of (14)Cglyphosate in agricultural soils / A.J. Al-Rajab, S. Amellal, M. Schiavon // Agron. Sustain. Dev. - 2008. - № 28. - Р. 419-428.
10. Barriuso, E. Formation of pesticide nonextractable (bound) residues in soil:magnitude, controlling factors and reversibility / E. Barriuso, P. Benoit, I.G. Dubus // Environ. Sci. Technol. - 2008. - № 42. - Р. 1845-1854.
11. Bergstrom, L. Laboratory and lysimeter studies of glyphosate and aminomethylphosphonic acid in a sand and a clay soil / L. Bergstrom, E. Borjesson, J. Stenstrom // J. Environ. Qual. - 2011. - № 40. - Р. 98-108.
12. Bhardwaj, H. Microbial population associated with plastic degradation / H. Bhardwaj, R. Gupta, A. Tiwari // Sci. Rep. 5. - 2012. - Р. 272-274.
13. Bolognesi, C. Biomonitoring of genotoxic risk in agricultural workers from five Colombian regions: association to occupational exposure to glyphosate /
C. Bolognesi, G. Carrasquilla, S. Volpi, K.R. Solomon, E.J. Marshall // Journal of Toxicology and Environmental Health Part A. - 2009. - № 72. - P. 986-997.
14. Borggaard, K. Fate of glyphosate in soil and the possibility of leaching to ground and surface waters: a review / K. Borggaard, A.L. Gimsing // Pest Manag. Sci. - 2008. - № 64. - Р. 441-456.
15. Botta, F. Transfer of glyphosate and its degradate AMPA to surface waters through urban sewerage systems / F. Botta, G. Lavison, G. Couturier, F. Alliot et al. // Chemosphere. - 2009. - № 77. - Р. 133-139.
16. Candela, L. Laboratory studies on glyphosate transport in soils of theMaresme area near Barcelona, Spain: transport model parameter estimation / L. Candela, J. Alvarez-Benedi, M.T. Condesso deMelo, P.S.C. Rao // Geoderma. - 2007. - № 140. - Р. 8-16.
17. Candela, L. Glyphosate transport through weathered granite soils under irrigated and non-irrigated conditions — Barcelona / L. Candela, J. Caballero, D. Ronen // Spain. Sci. Total Environ. - 2010. - № 408. - Р. 2509-2516.
18. Celia P.M. Bento. Persistence of glyphosate and aminomethylphosphonic acid in loess soil under different combinations of temperature, soil moisture and light/darkness / Celia P.M. Bento, X. Yang , G. Gort, S. Xue et al. // Science of the Total Environment. - 2016. - P. 301- 311.
19. Cuello, P. J. Impact of plastic film mulching on increasing greenhouse gas emissions in temperate upland soil during maize cultivation / J. P. Cuello, H.Y. Hwang , J.Gutierrez et al. // Applied Soil Ecology. - 2015. - № 91. - Р. 48-57.
20. Comanita, E.D. Occurrence of plastic waste in the environment: ecological and health risks / E.D. Comanita, R.M. Hlihor, C. Ghinea, M. Gavrilescu // Environ. Eng. Manag. J. - 2016. - № 15. - Р. 675-685.
21. Driedger, A.G.J. Plastic debris in the laurentian great lakes: a review / A.G.J. Driedger, H.H. Durr, K. Mitchell, P. Van Cappellen // J. Great Lake. - 2015. - № 41. - Р. 9-19.
22. Dousset, S. Facilitated transport of diuron and glyphosate in high copper vineyard soils. Environ / S. Dousset, A.R. Jacobson, J.-B. Dessogne, N. Guichard. et al. // Sci. Technol. - 2007. - № 41. - Р. 8056-8061.
23. Eriksson, M. Pesticide exposure as risk factor for non-Hodgkin lymphoma including histopathological subgroup analysis / M. Eriksson, L. Hardell, M. Carlberg, M. Akerman // International Journal of Cancer. - 2008. - № 123. - P. 1657-1663.
24. Emden, v.H.F. Plastic films for polytunnels can prolong the effective residual life of cypermethrin to over 6 months / H.F. Emden, P. Hadley, J. Hortic // Sci. Biotechnol. - 2011. -№ 86. - Р. 196-200.
25. Gjettermann, B. Particle-facilitated pesticide leaching from differently structured soil monoliths // B. Gjettermann, C.T. Petersen, C.B. Koch, N.H. Spliid et al. // J. Environ. Qual. - 2009. - № 38. - Р. 2382-2393.
26. Glass, R.L. Adsorption of glyphosate by soils and clay minerals / R.L. Glass // J Agric Food Chern. - 1987. - № 35. - P. 497-500.
27. Gil-Delgado, J.A. Presence of plastic particles in waterbirds faeces collected in Spanish lakes / J.A. Gil-Delgado, D. Guijarro, R.U. Gos_alvez et al. // Environ. Pollut. - 2017. - № 220 (Part A). - Р. 732-736.
28. Gimsing, A.L. . Influence of soil composition on adsorption of glyphosate and phosphate by contrasting Danish surface soils / A.L. Gimsing, O.K. Borggaard, M. Bang // Eur. J. Soil Sci. - 2004. - № 55. - Р. 183-191.
29. Gimsing, A.L. Phosphate and glyphosate adsorption by hematite and ferrihydrite and comparison with other variable-charge minerals. Clay Clay Miner / A.L. Gimsing, O.K. Borggaard // - 2007. - № 55. - Р. 110-116.
30. Hance, R.J. Adsorption of glyphosate by soils / R.J. Hance // Pestic Sci. - 1976. - № 7.
31. Hammer, J. Plastics in the marine environment: the dark side of a modern gift / J. Hammer, M.H.S. Kraak, J.R. Parsons // Environ. Contam. Toxicol. - 2012. - Р. 1-44.
32. Hildebrand L.D. Experimental studies of rainbow trout populations exposed to field applications of Roundup herbicide / L.D. Hildebrand, D.S. Sullivan, T.P. Sullivan // Arch Environ Contam Toxicol. - 1982. - № 11. - Р. 9398.
33. Heinonen-Tanski, H. The effect of temperature and liming on the degradation of glyphosate in two arctic forest soils / H. Heinonen-Tanski // Soil Bioi Biochem. - 1989. - № 21(2). - P. 313-317.
34. Jurado, A.S. Herbicides: The Face and the Reverse of the Coin. An in vitro Approach to the Toxicity of Herbicides in Non-Target Organisms / Amalia S. Jurado, Maria A. S. Fernandes, Romeu A. Videira et al. // Herbicides and Environment, Andreas Kortekamp (Ed.), ISBN: 978-953-307-476-4. - 2013.
35. Jonge, de. H. Glyphosate sorption in soils of different ph and phosphorus content / H. de Jonge, L.W. de Jonge, O.H. Jacobsen et al. // Soil Science. - 2001. - P. 230-238. - P. 363-366.
36. Koelmans, A.A. Plastic as a Carrier of POPs to aquatic organisms: a model analysis / A.A. Koelmans, E. Besseling, A. Wegner, E.M. Foekema // Environ. Sci. Technol. - 2013. - № 47. - Р. 7812-7820.
37. Law, K.L. Plastics in the marine environment / K.L. Law // Annu. Rev. Mar. Sci. - 2017. - № 9. - Р. 205-229.
38. Lee, H. Sorption capacity of plastic debris for hydrophobic organic chemicals / H. Lee, W.J. Shim, J.H. Kwon // Sci. Total Environ. - 2014. - № 470471. - Р. 1545-1552.
39. Li, K. Distribution of phthalate esters in agricultural soil with plastic film mulching in Shandong Peninsula, East China / K. Li, D. Ma, J. Wu, C. Chai, Y. Shi // Chemosphere. - 2016. - № 164. - Р. 314-321.
40. Mensah P.K. Ecotoxicology of Glyphosate and Glyphosate-Based Herbicides — Toxicity to Wildlife and Humans / P.K. Mensah, C.G. Palmer, O.N. Odume // Licensee InTech. - 2015. URL: http://dx.doi.org/10.5772/60767
41. Mitchell D.G. Acute toxicity of Roundup and Rodeo herbicides to rainbow trout, chinook, and coho salmon / D.G. Mitchell, P.M. Chapman, T.J. Long // Bull Environ Contam Toxicol. - 1987. - № 39(6). - P. 1028-1035.
42. Miles, C.J. & Moye, H.A. Extraction of glyphosate herbicide from soil and clay minerals and determination of residues in soils / C.J. Miles, H.A. Moye // J Agric Food Chern. - 1988b. - № 36(3). - P. 486-491.
43. Morillo, E. Adsorption of glyphosate on the clay mineral montmorillonite: effect of Cu(II) in solution and adsorbed on the mineral / E. Morillo, T. Undabeytia, C. Maqueda // Environ. Sci. Technol. - 1997. - № 31. Р. 3588-3592.
44. Nuelle, M.-T. A new analytical approach for monitoring microplastics in marine sediments / M.-T. Nuelle, J.H. Dekiff, D. Remy, E. Fries // Environ. Pollut. - 2014. - № 184. - Р. 161-169.
45. Nguyen, D.B. Impact of glyphosate on soil microbial biomass and respiration: a meta-analysis / D.B. Nguyen, M.T. Rose, T.J. Rose, S.G. Morris // Soil Biol. Biochem. - 2016. - № 92. Р. 50-57.
46. Passeport, E. Dynamics and mitigation of six pesticides in a “Wet” forest buffer zone / E. Passeport, B. Richard, C. Chaumont, C. Margoum, L. Liger,
J.J. Gril et al. // Environ. Sci. Pollut. - 2014. - № 21. - Р. 4883-4894.
47. Paradelo, М. Prediction of the glyphosate sorption coefficient across two loamy agricultural fields. - 2015.
48. Perez, G.L. Effects of Herbicide Glyphosate and Glyphosate-Based Formulations on Aquatic Ecosystems. In: Andreas Kortekamp (Ed.) / G.L. Perez, M.S. Vera, L. Miranda // Herbicides and Environment. InTech Publications, Rijeka, Croatia. - 2011.
49. Piccolo, A. Adsorption of the herbicide glyphosate on a metal-humic acid complex / A. Piccolo, G. Celano, G. Pietramellara // Sci Total Environ. - 1992. - № 123/124. - P. 77-82.
50. Pignatello, R. Lipophilicity evaluation by RP-HPLC of two homologous series of methotrexate derivatives / R. Pignatello, G. Puglisi // Pharmaceutica Acta Helvetiae. - 2000. - № 74. - Р. 405-410.
51. PlasticsEurope,. Plastics - the Facts 2016. An Analysis of European Plastics Production, Demand and Waste Data. - 2016
52. PRB (Population Reference Bureau). World population data sheet, published by the Population Reference Bureau, 1875 Connecticut Ave., NW, Suite 520, Washington, DC 20009 USA. Accessed December 2012 at: http://www.prb.org/ pdf12/2012-population-data-sheet_eng.pdf. - 2012.
53. Rueppel, M. Metabolism and degradation of glyphosate in soil and water / M. Rueppel, З. Brightwell, J. Schaefer, J. Marcel // J. Agric. Food Chem. - 1977. - № 25 (3). - P. 517-528.
54. Rose, M.T. Impact of herbicides on soil biology and function / M.T. Rose, T.R. Cavagnaro, C.A. Scanlan, T.J. Rose et al. // Adv. Agron. - 2016. - № 136. - Р. 133-220.
55. Schwarenbach, R.P. The challenge of micropollutants in aquatic systems / R.P. Schwarenbach, B.I. Escher, K. Fenner, T.B. Hoffstetter et al. // Science. - 2006. - № 313. - P. 1072-1077.
56. Sheals, J. Adsorption of glyphosate on goethite: molecular
characterization of surface complexes / J. Sheals, S. Sjoberg, P. Persson // Environ. Sci. Technol. - 2002. - № 36. - Р. 3090-3095.
57. Shoval, S. Interaction betweed roundup (glyphosate) and montmorillonite. 1. Infrared study of the sorption of glyphosate by montmorillonite. Clay Clay Miner / S. Shoval, S. Yariv // - 1979. - № 27. - Р. 1928.
58. Sihtmae, M. Ecotoxicological effects of different glyphosate formulations / M. Sihtmae, I. Blinova, K. Kunnis-Beres, L. Kanarbik, M. Heinlaan, A. Kahru // Appl. Soil Ecol. - 2013. - № 72. - Р. 215-224.
59. Simonsen, L. Fate and availability of glyphosate and AMPA in agricultural soil / L. Simonsen, I. Fomsgaard, B. Svensmark, N.H. Spliid // J. Environ. Sci. Health B. - 2008. - № 43. - Р. 365-375.
60. Stalikas, C.D. Analytical methods to determine phosphonic and amino acid group-containing pesticides / C.D. Stalikas, C.N. Konidari // J. Chromatogr. - 2001. - № 907 (1-2). - Р. 1-19.
61. Stenersen, J. Chemical Pesticides: Mode of Action and Toxicology / J. Stenersen // CRC Press, Boca Raton, Florida, USA. - 2004. - P. 296.
62. Steinmetz, Z. Plastic mulching in agriculture. Trading short-term agronomic benefits for long-term soil degradation? / Z. Steinmetz, C. Wollmann, M. Schaefer, C. Buchmann, J. David et al. // Sci. Total Environ. - 2016. - № 550. - Р. 690-705.
63. Sorensen, S.R. Sorption, desorption and mineralisation of the herbicides glyphosate and MCPA in samples from two Danish soil and subsurface profiles / S.R. Sorensen, A. Schultz, O.S. Jacobsen, J. Aamand // Environ. Pollut. - 2006. - № 141. - P. 184-194.
64. Sprankle, P. Adsorption, mobility, and microbial degradation of glyphosate in the soil / P. Sprankle, W.F. Meggitt, D. Penner // Weed Sci. - 1975. - № 23(3). - P. 229-234.
65. UNECE (United Nations Economic Commission for Europe). Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) / Part 3: Health Hazards. GHS (5th revised edn). - 2013.
66. Vereecken, H. Mobility and leaching of glyphosate: a review / H. Vereecken // Pest Manag. Sci. - 2005. - № 61. - Р. 1139-1151.
67. WSSA ( Weed Science Society of America). Herbicide handbook of the Weed Science Society of America / Weed Science Society of America // Champaign-Urbana, Illinois. - 5th ed. - 1983.
68. Wang, J. Effects of plastic film residues on occurrence of phthalates and microbial activity in soils / J. Wang, Lv. S. Zhang, M. Chen, G. Zhu et al. // Chemosphere. - 2016a. - № 15. -Р. 171-177.
69. Wang, L. Continuous plastic-film mulching increases soil aggregation but decreases soil pH in semiarid areas of China / L. Wang, X.G. Li, J. Lv, T. Fu et al. // Soil Tillage Res. - 2017. - № 167. - Р. 46-53.
70. WHO (World Health Organization). Environmental Health Criteria 159 - Glyphosate / International Programme on Chemical Safety. World Health Organization, Geneva, Switzerland. - 1994. - P. 179.
71. Williams, G.M. Safety evaluation and risk assessment of the herbicide Roundup and its active ingredient, glyphosate, for humans / G.M. Williams, R. Kroes, I.C. Munro // Regulatory Toxicology and Pharmacology. - 2000. - № 31. - P. 117-165.
72. Yang, X. Influence of microplastic addition on glyphosate decay and soil microbial activities in Chinese loess soil / X. Yang, Celia P.M. Bento, H. Chen, H. Zhang et al. // Environmental Pollution. - 2018. - P. 338-347.
73. Yang, X. Short - term transport of glyphosate with erosion in Chinese loess soil - A flume experiment / X. Yang, F. Wang, C.P.M. Bento, S. Xue et al. // Science of the Total Environment. - 2015. - P. 406-414.
74. Ziccardi, L.M. Microplastics as vectors for bioaccumulation of hydrophobic organic chemicals in the marine environment: a state-of-the-science review / L.M. Ziccardi, A. Edgington, K. Hentz, K.J. Kulacki et al. // Environ. Toxicol. Chem. - 2016. -№ 35(7). - Р. 1667-1676.
75. Zhang, F. Plastic film mulching increases soil respiration in ridge- furrow maize management / F. Zhang, M. Li, J. Qi, F. Li, G. Sun // Arid Land Res. Manag. - 2015a. - № 29. - Р. 432-453.
76. Zhao, B. Glyphosate mobility in soils by phosphate application: laboratory column experiments / B. Zhao, J. Zhang, J. Gong et al. // Geoderma. - 2009. - № 149 (3-4). - Р. 290-297.
77. Zhou, Y. Differential transport of atrazine and glyphosate in undisturbed sandy soil column / Y. Zhou, Y. Wang, D. Hunkeler, F. Zwahlen, J. Boillat // Soil Sediment Contam. - 2010. - № 19. - Р. 365-377.