Progress in Plant Protection

Influence of heavy metals on bromoxynil decay in soil from Legnica-Głogów Copper District
Wpływ metali ciężkich na rozkład bromoksynilu w glebie z Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego 

Olga Kalitowska, e-mail: o.kalitowska@iung.wroclaw.pl

Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa Państwowy – Instytut Badawczy, Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli, Orzechowa 61, 50-540 Wrocław, Polska

Mariusz Kucharski, e-mail: m.kucharski@iung.wroclaw.pl

Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa Państwowy – Instytut Badawczy, Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli, Orzechowa 61, 50-540 Wrocław, Polska
Streszczenie

The aim of the studies was to determine the influence of heavy metals on bromoxynil degradation in soil. The experiments were carried out under laboratory conditions (plant growth chamber). Bromoxynil was applied to two different soils, which have similar textures, pH and organic carbon content but differed in the content of copper, lead and zinc. The soil sample that originated from Copper District was contaminated with heavy metals while another sample represented soil with low heavy metals concentration. The soil samples were taken for analyses 1 hour (initial concentration) and 2, 4, 8, 16, 32 and 64 days after treatment. Bromoxynil residue was analysed using GC/ECD (gas chromatography with electron capture detector). The differences in the content of heavy metals affected the bromoxynil decay in soil. A high concentration of heavy metals in soil slowed down of bromoxynil degradation only in the first 2 weeks after herbicide application. After this period degradation of bromoxynil in the both soils was similar and differences between values of DT50 were not significant. The values of DT50 obtained in the experiment varied from 27 to 29 days. Moreover, the application of herbicide caused short-term decrease in microbiological activity of the soils, especially in the soil contaminated with heavy metals.


Celem pracy była ocena wpływu metali ciężkich na rozkład bromoksynilu w glebie. Doświadczenia prowadzono w warunkach kontrolowanych (komora klimatyczna). Bromoksynil aplikowano na dwie gleby o zbliżonym składzie granulometrycznym, pH i zawartości węgla organicznego, a o zróżnicowanej zawartości metali ciężkich: gleba skażona metalami ciężkimi z okolic huty miedzi (Cu, Pb, Zn) i gleba o niskiej, naturalnej zawartości tych metali. Próbki gleby do analiz pobierano 1 godzinę po opryskiwaniu (stężenie początkowe), a następne po 2, 4, 8, 16, 32 i 64 dniach po aplikacji herbicydu. Pozostałości bromoksynilu oznaczano metodą chromatografii gazowej z detektorem wychwytu elektronów (GC/ECD – gas chromatography with electron capture detector). Zawartość metali ciężkich w glebie miała wpływ na przebieg rozkładu. Wolniejszy rozkład bromoksynilu w okresie pierwszych 2 tygodni po zabiegu stwierdzono w glebie zanieczyszczonej metalami ciężkimi. Po tym okresie rozkład w obu glebach był zbliżony, a uzyskane czasy połowicznego rozkładu DT50 nie różniły się znacząco i wynosiły 27–29 dni. Ponadto stwierdzono, że aplikacja bromoksynilu spowodowała przejściowe zahamowanie aktywności mikrobiologicznej gleb, które było szczególnie widoczne w glebie skażonej metalami.


Słowa kluczowe
bromoxynil; heavy metals; degradation; soil; DT50;  bromoksynil; metale ciężkie; rozkład; gleba
Referencje

Chelme Ayala P., El Din M.G., Smith D.W. 2010. Degradation of bromoxynil and trifluralin in natural water by direct photolysis and UV plus H2O2 advanced oxidation process. Water Research 44 (7): 2221–2228.

Chen X., Li W., Wu Q., Zhi Y., Han L. 2011. Bromoxynil residues and dissipation rates in maize crops and soil. Ecotoxicology and Environmental Safety 74 (6): 1659–1663.

Cuevas M.V., Cox L., Calderon M.J., Hermosin M.C., Fernandez J.E. 2007. Chloridazon and lenacil dissipation in a clayey soil of the Guadalquivir river marshes (southwest Spain). Agriculture, Ecosystems and Environment 124 (3–4): 245–251.

Giller K.E., Witter E., McGrath S.P. 2009. Heavy metals and soil microbes. Soil Biology & Biochemistry 41: 2031–2037.

Guidance Document on Persistence in Soil. 2000. 9188/VI/97 rev. 8, 12.07.2000. European Commission, Directorate General for Agriculture, VI B II.1.

Holze M.S., Sørensen S.R., Sørensen J., Aamand J. 2008. Microbial degradation of the benzonitrile herbicides dichlorobenil, bromoxynil and ioxynil in soil and subsurface environments insights into degradation pathways, persistent metabolites and involved degrader organisms. Environmental Pollution 154 (2): 155–168.

Jaworska H., Dąbkowska-Naskręt D. 2012. Influence of Głogów Copper Works on the content of mobile forms of copper and zinc in arable soils. Journal of Elementology 17 (1): 57–66.

Kabała C., Karczewska A., Kozak M. 2010. Przydatność roślin energetycznych do zagospodarowania gleb zdegradowanych. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, Rolnictwo 576, XCVI: 97–118.

Karczewska A., Kabała C. 2008. Metodyka analiz laboratoryjnych gleb i roślin. Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Instytut Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska, Zakład Ochrony Środowiska, Wydanie 4. http://www.ar.wroc.pl/~kabala [dostęp: 27.09.2016].

Klimek B., Niklińska M. 2007. Zinc and copper toxicity to soil bacteria and fungi from zinc polluted and unpolluted soils: a comparative study with different type of biology plates. Bulletin Environmental Contamination and Toxicology 78 (2): 112–117.

Lock K., Janssen C.R. 2005. Influence of soil zinc concentration on zinc sensitivity and functional diversity of microbial communities. Environmental Pollution 136 (2): 275–281.

Margesin R., Walder G., Schinner F. 2000. The impact of hydrocarbon remediation (diesel oil and polycyclic aromatic hydrocarbons) on enzyme activities and microbes properties of soil. Acta Biotechnologica 20 (3–4): 313–333.

Millet M., Palm W.-U., Zetzsch C. 1998. Abiotic degradation of halobenzonitriles: Investigation of the photolysis in solution. Ecotoxicology and Environmental Safety 41 (1): 44–50.

Mocek-Płóciniak A. 2011. Wpływ metali ciężkich na mikroorganizmy oraz aktywność enzymatyczną gleby. Roczniki Gleboznawcze 62 (4): 211–220.

Morimoto H., Shimmen T. 2008. Primary effect of bromoxynil to induce plant cell death may by cytosol acidification. Journal of Plant Research 121 (2): 227–233.

Nowak J., Niedźwiedzki E., Dziel M. 1999. Wpływ metali ciężkich na zmiany aktywności enzymatycznej gleby. Roczniki Gleboznawcze 50 (1–2): 61–68.

Pampulha M.E., Oliveira A. 2006. Impact of an herbicide combination of bromoxynil and protosulfuron on soil microorganism. Current Microbiology 53 (3): 238–243.

Ravelli A., Pantani O., Calamai L., Fust P. 1997. Rates of chlorsulfuron degradation in three Brazilian oxisoils. Weed Research 37: 51–59.

Rosada J. 2007. Ekologiczne aspekty wykorzystania obszarów objętych oddziaływaniem emisji hut miedzi do upraw rolniczych. [Ecological aspects of utilizing areas influenced by copper foundries for cultivation of agricultural plants]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 47 (1): 119–127.

Rosenbrock P., Munch J.C., Scheunert I., Dörfler U. 2004. Biodegradation of the herbicide bromoxynil and its plant cell wall bound residues in an agricultural soil. Pesticide Biochemistry and Physiology 78 (1): 49–57.

Rozporządzenie Ministra Środowiska 2002 w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi. Dz. U. Nr 165 z dnia 4 października 2002 r.

Sadowski J., Kucharski M., Wróbel S., Kalitowska O. 2013. Wpływ miedzi na rozkład acetochloru w glebie. [Influence of cooper on acetochlor degradation on soil]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 53 (4): 674–676.

Said W.A., Lewis D. 1991. Quantitative assessment of the effect of metals on microbial degradation of organic chemicals. Applied and Environmental Microbiology 57 (5): 1498–1503.

SANCO 2013. Document SANCO/12571/2013. Guidance document on analytical quality control and validation procedures for pesticide residues analysis in food and feed, 42 pp.

Sheng G., Yang Y., Huang M., Yang K. 2005. Influence of pH on pesticide sorption by soil containing wheat residue-derived char. Environmental Pollution 134 (3): 457–463.

Strączyński S.J., Strączyńska S. 2009. Bioakumulacja miedzi w wybranych gatunkach roślin uprawianych w rejonie zanieczyszczonym przez hutnictwo miedzi. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 541 (2): 409–416.

Suhadolc M., Schroll R., Gattinger M., Schloter M., Munch J.C., Lestan D. 2004. Effects of modified Pb-, Zn-, and Cd- availability on the microbial communities and on the degradation of isoproturon in a heavy metal contaminated soil. Soil Biology and Biochemistry 36 (12): 1943–1954.

Thalmann A. 1968. Zur Methodik der Bestimmung der Dehydrogenaseaktivität im Boden Mittels Triphenyltetrazoliumchlorid. Landwirtschaftliche Forschung 21 (12): 249–259.

Zabłocka-Godlewska E., Galimska-Stypa R. 1999. Gleba jako środowisko życia mikroorganizmów. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice: 202–204.

Progress in Plant Protection (2017) 57: 61-65
Data pierwszej publikacji on-line: 2017-02-23 14:49:34
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2017-009
Pełny tekst (.PDF) BibTeX Mendeley Powrót do listy