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Degradation of the fungicide metalaxyl and its non-extractable residue formation in soil clay and silt fractions

Pedosphere 2021年第4期31卷 549-559页

作者： Roschni KALATHOOR Jens BOTTERWECK Andreas SCHÄFFER burkhard schmidt Jan SCHWARZBAUER Institute of Geology and Geochemistry of Petroleum and Coal RWTH Aachen UniversityAachen 52062(Germany) Institute for Environmental Research RWTH Aachen UniversityAachen 52062(Germany) School of the Environment Nanjing UniversityNanjing 210023(China)

The proportion of organic matter and mineral composition are important factors determining the formation and type of non-extractable residues(NERs) of pesticides in soil. In this study, we investigated the enantioselectivity in degradation and NER formation of the chiral fungicide metalaxyl in soil particle size fractions(silt and clay). Microbial and extracellular enzyme activities during these processes were monitored in incubation of silt and clay samples isolated from sterilized and non-sterilized soil samples collected from a long-term agricultural field experimental site in Ultuna, Sweden. The temporal influence on the fate of the fungicide was noted by short-term(10-d) and long-term(92-d) incubations. Besides the acquisition of quantitative data with gas chromatography-mass spectrometry(GC/MS), stereoselective analyses were performed with chiral GC/MS. Quantitative results pointed to a higher metabolism rate of the pesticide through microbial activity than through extracellular enzyme activity. This was also confirmed by the enantioselective depletion of R-metalaxyl and the subsequent formation of R-metalaxyl acid in microbially active samples from non-sterilized soil. The silt fraction containing a high amount of organic matter exhibited a significant hydrolyzable proportion of metalaxyl NERs that was releasable under alkaline conditions. On the contrary, the clay fraction showed an enhanced affinity for covalently bound residues. Based on our results, we recommend differentiating between reversibly and irreversibly bound proportions of pesticides in persistence and environmental risk assessment because the reversible fraction contained potentially bioavailable amounts of residues that may be released under natural conditions.

关键词： chiral fungicide enantioselectivity metalaxyl enantiomer non-extractable pesticide residues organo-mineral complex pesticide degradation extracellular enzymes soil particle size fractions

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植物在修复、固定和重建水生、陆生生态系统中的应用

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重庆师范大学学报（自然科学版） 2012年第3期29卷 1-3,84-86,I0004,I0005页

作者： Andreas SCHAEFFER 陈忠礼 Mathias EBEL Michael EVANGELOU Henner HOLLERT Martina RO-NICKOLL burkhard schmidt 袁野 Gottfried LENNARTZ 亚琛工业大学德国亚琛52076 GAIAC生态系统分析与评估研究所德国亚琛52072

植物能够吸收或降解污染物来修复受污染的土壤和水体[1-2],还能固定土壤、泥沙防止侵蚀和污染物从固体介质中释放[3]。众多无机和有机污染物都能被对其有耐性且生物量大的植物有效降解。例如,凤眼莲能吸收和净化来自金矿采掘废水的氰化... 详细信息

植物能够吸收或降解污染物来修复受污染的土壤和水体[1-2],还能固定土壤、泥沙防止侵蚀和污染物从固体介质中释放[3]。众多无机和有机污染物都能被对其有耐性且生物量大的植物有效降解。例如,凤眼莲能吸收和净化来自金矿采掘废水的氰化物,这类废水含各种氰化物以及重金属元素的浓度达到导致生物体产生毒性效应的水平。检测表明氰化物对凤眼莲的半数致死剂量(LC50)为13 mg/L,将经过高浓度氰化物废水驯化后的凤眼莲放在野外小型湿地进行试验,结果显示这类植物对氰化物的降解效率更高。放射性同位素试验发现氰化物分子中的C和N原子经过植物代谢合成天冬酰胺,从而将有毒性的氰化物转化为无毒的产物[4]。尾矿场也可以用植物来修复,一方面植物可以过滤污染物浓度很高的渗滤液,另一方面栽种植物可以固定边坡减少侵蚀。将高覆盖度植被的概念应用在一个尾矿场上,通过种植北美黄杉使其全年都维持较高的蒸腾效率来减少渗滤液。而边坡的固定首先需要在坡面安置固定、菱形的新鲜柳条编织成的笼状网格,其后覆上土壤并喷播能在生长期对固定土壤发挥作用的草本、灌木以及树木种子。这项技术同样适用于河岸侵蚀防护。

关键词：植物修复氰化物废料土壤固定渗滤液减量侵蚀控制

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