Adsorption, Desorption and Degradation of Carbendazim in the Loess-Like Soil

• Autorzy: Paszko T. , Skrzypek A.

Warianty tytułu

PL

Adsorpcja, desorpcja i degradacja karbendazymu w glebie lessowatej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Studies on the adsorption, desorption, reaction kinetic and degradation of carbendazim in samples from Ap, Eg, Bt and 2Cca horizons of gleved lessive soil formed from loess-like formations (Gleyic Luvisol) were carried out. Degradation experiments were performed at 5 and 25 °C. Degradation data fitted very well to the exponential form of the three-half kinetic model and, to a much lesser extent, to the first-order kinetic model. This was probably due to the changes in microbial activity of biomass during the degradation process. Therefore, the zero-order kinetic equation was also used. The DT50 values from first-order equation at 25 st. C were 12.3, 20.2, 76.6 and 183.1 days for the Ap, Eg, Bt and 2CCa horizon, respectively. The activation energies Ea for all soil horizons were in the range of 52-67 kJ o mol-1. The adsorption process proceeded very quickly, within 2 hours equilibrium was achieved, and after maximum 8 hours in the case of desorption. Kinetics data fitted well to the two-site kinetic model. The achieved Freundlich isotherms were of L-type. The estimated Kd ads values were the largest in samples from Bt horizon - 32.89 and the smallest in samples from 2Ca horizon - 0.656. The same was in the case of desorption: 34.99 for Bt and 1.105 for 2CCa horizon. The results suggest that clay minerals play an important role in sorption-desorption processes of this compound in the soil. The calculated Groundwater Ubiquity Score (GUS) index assessed carbendazim on the border between non-leaching and transient compounds.

PL

Badania adsorpcji, desorpcji, kinetyki reakcji i degradacji karbendazymu przeprowadzono w próbkach z poziomu Ap, Eg, Bt i 2Cca gleby płowej opadowo-glejowej wytworzonej z utworów lessowatych (Gleyic Luvisol), Doświadczenia z degradacją przeprowadzono dla temp. 5 i 25 °C. Dane z degradacji były bardzo dobrze opisywane wykładniczą postacią modelu trzy i półrzędowej kinetyki i w dużo mniejszym stopniu przez model kinetyki pierwszorzędowej. Było to prawdopodobnie spowodowane zmianami mikrobiologicznej aktywności biomasy w czasie procesu degradacji. Dlatego zastosowano również równanie kinetyki rzędu zerowego. Wartości DT50 z równania pierwszego rzędu dla 25 °C dla poziomu Ap, Eg, Bt and 2CCa wyniosły odpowiednio 12,3, 20,2, 76,6 i 183,1 dni. Energie aktywacji Ea dla wszystkich poziomów gleby mieściły się w zakresie 52-67 kJ o mol-1. Proces adsorpcji przebiegał bardzo szybko i w czasie 2 godz. ustalała się równowaga, a w przypadku desorpcji po maksymalnie 8 godz. Dane kinetyczne były dobrze opisywane za pomocą modelu kinetyki dwucentrowej. Otrzymano izotermy Freundlicha typu L. Największe wartości Kd adss otrzymano dla próbek z poziomu Bt - 32,89, najmniejsze dla próbek z poziomu 2CCa - 0,656. Tak samo było w przypadku desorpcji: 34,99 dla poziomu Bt i 1,105 dla 2CCa. Wyniki wskazują, że minerały ilaste odgrywają ważną rolę w procesach sorpcyjno-desorpcyjnych tego związku w glebie. Wyznaczona wartość indeksu GUS wskazuje, że karbendazym jest na granicy pomiędzy związkami niepodatnymi na wymywanie i przejściowymi.

Słowa kluczowe

EN

carbendazim; adsorption; desorption; kinetics; degradation; loess-like soil; GUS index

PL

karbendazym; adsorpcja; desorpcja; kinetyka; degradacja; gleba lessowa; indeks GUS

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 17, nr 2-3
• Strony: 249--259
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab.

Twórcy

autor

Paszko T.

autor

Skrzypek A.

• Katedra Chemii, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie,

Bibliografia

• [1] Dios Cancela G., Romero Taboada E. and Sanchez-Rasero F.: Carbendazim adsorption on montmorillonite, peal and soils. J. Soil Sci. 1992, 43, 99-111.
• [2] Jones S.E., Williams D.J., Holliman P.J., Taylor N., Baumann J., Forster B., Van Gestel C.A.M. and Rodrigues J. M. L.: Ring-testing and Field-validation of a Terrestrial Model Ecosystem (TME) — An Instrument for Testing Potentially Harmful Substances: Fate of the Model Chemical Carbendazim. Ecotoxicology 2004, 13, 29-32.
• [3] McBride M. B.: Environmental Chemistry of Soils. Oxford University Press, New York-0xford 1994.
• [4] Mazellier P., Leroy E., De Laat J. and Legube B.: Degradation of carbendazim by uy/H2O2 investigated by kinetic modelling. Environ. Chem. Lett. 2003, 1, 68-72.
• [5] Aharonson N. and Kafkafi U.: Adsorption of Benzimidazole Fungicides on Montmorillonite and Kaolinite Clay Surfaces. J. Agric. Food Chem. 1975, 23, 434-437.
• [6] Berglof T., Van Dung T., Kylin H. and Nilsson I.: Carbendazim sorption-desorption in Vietnamese soils. Chemosphere 2002, 48, 267-273.
• [7] Nemeth-Konda L., Fiilkey Gy., Morovjan Gy. and Csokan P.: Sorption behavior of acetochlor, atrazine, carbendazim, diazinon, imidacloprid and isoproturon on Hungarian agricultural soil. Chemosphere 2002, 48, 545-552.
• [8] Aharonson N. and Kafkafi U.: Adsorption Mobility, and Persistence of Thiabendazole and Methyl 2-Benzimidazolecarbamate in Soils. J. Agric. Food Chem. 1975, 23, 720-724.
• [9] Helweg A.: Degradation and Adsorption of Carbendazim and 2-Aminobenzinidazole in Soil. Pestic. Sci. 1977, 8, 71-78.
• [10] Fielding M., Barcelo D., Helweg A., Galassi S., Torstensson L., Van Zoonen P., Wolter R. and Angeletti G.: Pesticides in ground and drinking water. Brussels, Water Pollution Research Report, 1992, 27, 135 pp.
• [11] Uziak S.: Loess-Like Formations of Gieiczew Elevation. Ann. Univ. Maria Curie-Skłodowska 1974, B9, 125-140.
• [12] Klimowicz Z.: Changes in the soil cover in the less and less-like area depending on the utilization period and land relief. Habilitation Thesis, Maria Curie-Skłodowska University. Lublin 1993, 47, 102 pp. [In Polish]
• [13] Uziak S.: Clay Minerals in Soils Formed from Loess. Ann. Univ. Maria Curie-Skłodowska, 1960, B 15, 12-21.
• [14] ISO 14240-1. Soil quality. Determination of soil microbial biomass. Part 1: substrate induced respiration method, 1997.
• [15] OECD. Aerobic and Anaerobic transformation in soil. OECD guideline for the testing of chemicals, 2002, 307.
• [16] OECD. Adsorption-desorption using batch equilibrium method. OECD guideline for the testing of chemicals, 2000, 106.
• [17] Brunner W. and Focht D. D.: Deterministic three-half-order kinetic model for microbial degradation of added carbon substrates in soils. Appl. Environ. Microbiol. 1984, 47, 167—172.
• [18] Paszko T.: Degradation of MCPA in Soil Horizons of Polish Agricultural Soils. Polish J. Environ. Stud. 2009, 18, 1081-1089.
• [19] Willis B. G., Woodruff W.H., Frysinger J. R., Margerum D.W. and Pardue H.L.: Simultaneous kinetic determination of mixtures by on-line regression analysis. Anal. Chem. 1970, 42, 1350-1355.
• [20] Paszko T.: Sorptive Behavior and Kinetics of Carbendazim m Mineral Soils. Polish J. Environ. Stud. 2006, 15, 449-456.
• [21] Beulke S., Brown C.D., Fryer C.J. and Van Beinum W.: Influence of kinetic sorption and diffusion on pesticide movement through aggregated soils. Chemosphere 2004, 57, 481-490.
• [22] Leistra M. and Matser A.M.: Adsorption, Transformation, and Bioavailability of the Fungicides Carbendazim and prodione in Soil, Alone and m Combination. J. Environ. Sci. Health 2004, B 39, 1-17.
• [23] Varden O., Aharonson N. and Katan J.: Accelerated microbial degradation of methyl benzimidazole-2-ylcarbamate in soil and its control. Soil Biol. Biochem. 1987, 19, 735-739.
• [24] Walker A., Helweg A. and Jacobson O. S.: Temperature and pesticide transformation. In Soil persistence models and European Union pesticide registration: Final report of the FOCUS working group. European Union document DOC 7617/YI/96, 1997, 10.
• [25] Calvet R.: Adsorption of Organic Chemicals in Soils. Environ. Health Persp. 1989, 83, 145-177.
• [26] Geavo B. Semple K.T. and Jones K.C.: Bound pesticide residues in soi/s: a review. Environ. Pollut. 2000, 108, 3-14.
• [27] Sheng G., Johnson C.T., Teppen B.J. and Boyd S.A.: Potential Contributions of Smectite Clays and Organic Matter to Pesticide Retention in Soils. J. Agric. Food Chem. 2001, 49, 2899-2907.