Procesy degradacji glifosatu w oczyszczalniach ścieków

• Autorzy: Kwiatkowska Klaudia

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2024.5.6

Warianty tytułu

EN

Behavior of Glyphosate in Wastewater Treatment Plants

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Glifosat jest jednym z najpowszechniej stosowanych herbicydów na świecie, ze względu na szerokie spektrum działania. Z powodu intensywnego stosowania i dużych zdolności akumulacyjnych, glifosat obecnie wykrywany jest we wszystkich środowiskach. Związki herbicydowe, przedostające się do czyszczalni ścieków mogą zakłócać procesy oczyszczania, zwłaszcza oddziałując na mikroorganizmy osadu czynnego. Podwyższone stężenia w ściekach oczyszczonych sugerują, że ścieki komunalne są ważnym źródłem glifosatu w wodach powierzchniowych. Dzieje się to ze względu na ograniczone procesy degradacji, a w połączeniu z silną adsorpcją dochodzi do znacznego wzbogacenia glifosatem oraz jego metabolitami, głównie w osadzie czynnym. Wzbogacenie oraz wiek osadu czynnego (kilkanaście dni w po-równaniu do kilku godzin w przypadku samych ścieków), nadaje wysokich zdolności akumulacji glifosatu oraz jego metabolitów w komórkach organizmów biorących udział podczas biologicznego oczyszczania ścieków. Biodegradacja glifosatu jest bowiem możliwa poprzez konwersje glifosatu do AMPA i kwasu glioksalowego przy udziale glioksydoreduktazy fosforanowej. Zakłócenia tej ścieżki degradacji i brak aktywności enzymu spowodowany jest nadmierną aklimatyzacją osadu czynnego oraz wykorzystaniem glifosatu jako źródła łatwo przyswajalnego węgla.

EN

Glyphosate is one of the most widely used herbicides in the world due to its broad spectrum of action. Because of its intensive use and high accumulation capacity, glyphosate is currently detected in all environments. Herbicide compounds entering wastewater treatment plants can interfere with treatment processes, especially by affecting activated sludge microorganisms. Elevated concentrations in treated wastewater suggest that municipal wastewater is an important source of glyphosate in post-surface water. This is due to limited degradation process-es, and combined with strong adsorption, there is significant enrichment with glyphosate and its metabolites, mainly in activated sludge. The enrichment and the age of the activated sludge (several days compared to a few hours in the case of wastewater alone), imparts high accumulation capacities of glyphosate and its metabolites in the cells of organisms involved during biological treatment of wastewater. Indeed, the biodegradation of glyphosate is possible through the conversion of glyphosate to AMPA and glyoxylic acid with the participation of phosphate glyoxydoreductase. Disruption of the degradation pathway and lack of enzyme activity, is caused by excessive acclimatization of activated sludge and the use of glyphosate as a source of the only carbon.

Słowa kluczowe

PL

glifosat; herbicydy; adsorpcja; oczyszczalnie ścieków; ścieki; zagrożenie ekologiczne

EN

glyphosate; herbicides; absorption; sewage treatment plants; wastewater; environmental risk

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 5
• Strony: 33--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Kwiatkowska Klaudia

• Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Katedra Technologii Środowiskowych

• https://orcid.org/0000-0002-7479-7732

Bibliografia

• [1] Brinchuk M. 1989. "Ecological and legal problems of agrochemicalization". Pace Environmental Law Review 7: 171-178.
• [2] Castrejón-Godinez M. L., Tovar-Sanchez E., Leticia Valencia-Cuevas L., Rosas-Ramirez M. E., Rodriguez A., Mussali-Galante P. 2021. "Glyphosate Pollution Treatment and Microbial Degradation Alternatives, a Review". Microorganisms. 9: 2322.
• [3] Donley N. 2019. "The USA lags other agricultural nations in banning harmful pesticides". Environmental Health. 18: 44.
• [4] Gill J. P. K., Sethi N., Mohan. A., Datta S. 2018. "Glyphosate toxicity for animals". Environmental Chemistry Letters 16: 401-426.
• [5] Gillezeau C., van Gerwen M., Shaffer R. M., Rana I., Zhang L., Lianne Sheppard L., Taioli E. 2019. "The evidence of human exposure to glyphosate: a review". Environmental Health. 18: 2.
• [6] Jürgens M. D., Crosse J., Hamilton P. B., Johnson A. C., Jones K. C. 2016. "The long shadow of our chemical past - High DDT concentrations in fish near a former agrochemicals factory in England". Chemosphere. 162: 333-344.
• [7] Kanissery R., Gairhe R., Kadyampakeni D., Batuman O., Alferez F. 2019. "Glyphosate: Its environmental persistence and impact on crop health and nutrition". Plants (Basel) 8: 499-509.
• [8] Kowalska G., Kowalski R. 2020, Pestycydy - zakres i ryzyko stosowania, korzyści i zagrożenia-praca przeglądowa". Annales Horticulturae, 29: 5-25.
• [9] Kudelek E., Dudziak M. 2017. "Wpływ wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych na ekosystemy wodne”. Journal of Ecological Engineering. 18: 83-90.
• [10] Kwiatkowska M., Jarosiewicz P., Bukowska B. 2013. Glifosat i jego preparaty - toksyczność, narażenie zawodowe i środowiskowe" Medycyna Pracy. 5: 717-729.
• [11] Mahmood I., Imadi S. R., Shazadi K., Gul A., Hakeem K. R. 2015. "Implications in Crop: Effects of Pesticides on Environment" Plant, Soil and Microbes 20: 253-266.
• [12] Marin-Morales M. A., de Campos Ventura - Camargo B., Hoshina M. M. 2021. "Herbicides: Toxicity of Herbicides: Impact on Aquatic and Soil Biota and Human”. IntechOpen.
• [13] Marques M. N., Passos E. A., da Silval M. T. S., Correial F. O., Santos A. M. O., Gomes S. S., Alves J. P. H.2009. "Determination of Glyphosate in Water Samples by IC". Journal of Chromatographic Science 47: 822-824.
• [14] Peillex C., Pelletier M. 2020. "The impact and toxicity of glyphosate and glyphosate-based herbicides on health and immunity”. Journal of Immunotoxicology 17: 163-174.
• [15] Pérez G. L., Vera M. S., Miranda L. A. 2011. "Herbicides and Environment: Effects of Herbicide Glyphosate and Glyphosate-Based Formulations on Aquatic Ecosystems”. IntechOpen.
• [16] Płatkowski M., Telesiński A. 2015., Ocena oddziaływania glifosatu na aktywność wybranych enzymów biorących udział w przemianach związków fosforu w glebie lekkiej”. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 49: 79-89.
• [17] Samsel A., Seneffl S. 2015 "Glyphosate, pathways to modern diseases III: Manganese, neurological diseases, and associated pathologies". Surgical Neurology International 6: 22-45.
• [18] Sharma A., Kumar V., Shahzad B., Tanveer M., Sidhu G. P. S., Handa N., Kohli S. K, Yadav P., Bali A. S., Parihar R.D. 2019. "Worldwide pesticide usage and its impacts on ecosystem". Springer Nature Switzerland 1: 1446.
• [19] Silva L. C. M., Moreira R. A., Pinto T. J. S., Vanderlei M. R., Athayde D. B., Lopes L. F. P., Ogura A. P., Yoshii M. P. C., Freitas J. S., Montagner C. C. 2021. "Lethal and sublethal toxicity of pesticides and vinasse used in sugarcane cultivation to Ceriodaphnia silvestrii". Aquatic Toxycology 241: 106017.
• [20] Sinhorin V. D. G., Sinhorin A. P., dos Santos Teixeira J. M., Milćski K. M. L., Hansen P. C., Moreira P. S. A., Kawashita N. H., Baviera A. M., Loro V. L. 2014. "Effects of the acute exposition to glyphosate-based herbicide on oxidative stress parameters and antioxidant responses in a hybrid Amazon fish surubim (Pseudoplatystoma sp)". Ecotoxicology and Environmental Safety 106: 181-187.
• [21] Sylwestrzak Z., Zgrundo A., Latała A. 2016 Polscy doktorzy i doktoranci w rozwoju światowej myśli naukowej: Wpływ Roundupu® w tym glifosatu na okrzemkę Navicula perminuta (Grunow) hodowaną w mieszanej kulturze glonów i naturalnym zbiorowisku mikrofitobentosu. Monografia.
• [22] van Bruggen A. H. C., Finckh M. R., He M., Ritsema C. J., Harkes P., Knuth D., and Geissen V. 202. "Indirect Effects of the Herbicide Glyphosate on Plant, Animal and Human Health Through its Effects on Microbial Communities". Frontiers in Environmental Science 9: 763917.
• [23] Włodarczyk-Makuła M. 2019. Charakterystyka substancji priorytetowych dla środowiska wodnego, LAB Laboratoria, Aparatura, Badania 20: 24-30.
• [24] Xiao R., Kuang B., Hu Y, Wang Y., Bai J., Zhang L. 2023. "Ecological risk assessment of glyphosate and its possible effect on bacterial community in surface sediments”. Ecotoxicology and Environmental Safety 249: 11445.
• [25] Xie L., Irwin MA., Thrippleton K., Siemering G. 2005. "Evaluation of estrogenic activities of aquatic herbicides and surfactants using a rainbow trout vitellogenin assay". Toxicological Sciences 87: 391-408.