Control of the Microbial Block of the Biogeochemical Cycle of Organochlorine Pesticides in Agroecosystems. Message 1. Microbial Transformation of Pesticides

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The processes of mineralization of xenobiotic organic compounds and their inclusion in the biogeochemical cycle, which is carried out due to their biochemical (microbiological) transformations, are considered. The state of pesticides in the soil and their degradation potential are assessed. The features of microbiological transformation and degradation of pesticides in soils, natural waters and bottom sediments are shown. The physicochemical and biological properties of agroecosystems affecting the transformation of organochlorine pesticides are characterized. A historical digression into the problem of microbial transformation of pesticides is given and the current state of knowledge of this problem is presented.

全文:

受限制的访问

作者简介

V. Bashkin

Institute of Physicochemical and Biological Problems of Soil Science, RAS

编辑信件的主要联系方式.
Email: vladimirbashkin@yandex.ru
俄罗斯联邦, ul. Institutskaya 2, Moscow region, Pushchino 142290

R. Galiulina

Institute of Fundamental Problems of Biology RAS

Email: vladimirbashkin@yandex.ru
俄罗斯联邦, ul. Institutskaya 2, Moscow region, Pushchino 142290

参考

  1. Башкин В.Н., Галиулина Р.А. Оценка риска загрязнения окружающей среды и биологических субстратов человека пестицидом ДДТ и его метаболитами // Проблемы анализа риска. 2023. Т. 20. № 4. С. 28–42. doi: 10.32686/1812-5220-2023-20-4-28-42
  2. Евстафьева Е.В. Современные аспекты экологической медицины: теория и практика на Крымском полуострове. М.: Научн.-изд. центр “ИНФРА-М”, 2023, 251 с.
  3. Галиулина Р.А., Галиулин Р.В. Реконструкция загрязнения почв и поверхностных вод инсектицидами ДДТ и ГХЦГ по данным их мониторинга // Агрохимия,. 2004. № 4. С. 73–77.
  4. Соколов М.С., Галиулин Р.В. Микробиологическое самоочищение почвы от пестицидов. Обзор. информ. М.: ВНИИТЭИ, 1987. 51 с.
  5. Bashkin V.N. Modern biogeochemistry: environmental risk assessment, 2d ed. Springer Publishers, 2006. 444 p.
  6. Башкин В.Н. Биогеохимия. М.: Научный мир, 2004, 582 с.
  7. Galiulin R.V., Bashkin V.N., Galiulina R.А., Birch P. The theoretical basis of microbiological transformation and degradation of pesticides in soil // Land Contam. Reclamat. 2001. V. 9. № 4. P. 367–376.
  8. Holden P.A., Firestone M.K. Soil microorganisms in soil cleanup: how can we improve our understanding? // J. Environ. Qual. 1997. V. 26. № 1. P. 32–40.
  9. Головлева Л.А., Головлев Е.Л. Микробиологическая деградация пестицидов // Усп. микробиол. 1980. Т. 15. С. 137–179.
  10. Purnomo Adi Setyo, Rizqi Hamdan Dwi, Fatmawati Sri, Putro Herdayanto Sulistyo, Kamei Ichiro. Effects of bacterium Ralstonia pickettii addition on DDT biodegradation by Daedalea dickinsii // Res. J. Chem. Environ. 2018. V. 22 (Special Issue II). № 8. Р. 151–156.
  11. Purnomo A.S., Kamei I., Kondo R. Degradation of 1,1,1-trichlro-2,2-bis (4-chlorophenyl) ethane (DDT) by brown-rot fungi // J. Biosci. Bioeng. 2008. V. 105. P. 614–621.
  12. Purnomo A.S., Mori T., Takagi K., Kondo R. Bioremediation of DDT contaminated soil using brown-rot fungi // Inter. Biodet. Biodeg. 2011. V. 65. P. 691–695.
  13. Purnomo A.S., Mori T., Kamei I., Kondo R. Basic studies and applications on bioremediation of DDT: A review // Inter. Biodet. Biodeg. 2011. V. 65. P. 921–930.
  14. Purnomo A.S., Ashari K., Hermansyah F.T. Evaluation of the synergistic effect of mixed cultures of White-Rot Fungus Pleurotus ostreatus and biosurfactant producing bacteria on DDT biodegradation // J. Microbiol. Biotechnol. 2017. V. 27. P. 1306–1315.
  15. Purnomo A.S., Ashari K.A., Hermansyah F.T. Evaluation of the synergistic effect of mixed cultures of white-rot fungus Pleurotus ostreatus and biosurfactant-producing bacteria on DDT biodegradation // J. Microbiol. Biotechnol. 2017. V. 27. № 7. P. 1306–1315. doi: 10.4014/jmb.1701.01073
  16. Purnomo A.S. Pengaruh penambahan Bacillus subtilis pada biodegradasi DDT oleh Phlebia brevispora // Akta Kimindo. 2017. № 2. P. 58–65.
  17. Wahyuni S., Suhartono M.T., Khaeruni A., Purnomo A.S., Holilah A., Riupassa P.A. Purification and characterization of thermostable chitinase from Bacillus SW42 for chitin oligomer production // Asian J. Chem. 2016. V. 28. P. 2731–2736. doi: 10.1007/s12010-008-8328-7
  18. Wahyuni S., Khaeruni A., Purnomo A.S., Holilah A. Characterization of mannanase isolated from corncob waste bacteria // Asian J. Chem. 2017. V. 29. P.1119–1120. doi: 10.14233/ajchem.2017.20437
  19. Parthipan P., Preetham E., Machuca L.L., Rahman P.K.S.M., Murugan K., Rajasekar A. Biosurfactant and degradative enzymes mediated crude oil degradation by bacterium Bacillus subtilis A1 // Front. Microbiol. 2017. V. 8. P. 193. doi: 10.3389/fmicb.2017.00193
  20. Mwangi K., Boga H.I., Muigai A.W., Kiiyukia C., K. Tsanuo M. Degradation of dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) by bacterial isolates from cultivated and uncultivated soil // Afric. J. Microbiol. Res. 2010. V. 4. № 3. P. 185–196.
  21. Chen M., Cao F., Li F., Liu Ch., Tong H., Wu W., Hu M. Anaerobic transformation of DDT related to iron(III) reduction and microbial community structure in paddy soils // J. Agric. Food Chem. 2013. V. 61. P. 2224−2233. doi: 10.1021/jf305029p
  22. Fairchild J.F., Ruessler D.S., Carlson A.R. Comparative sensitivity of five species of macrophytes and six species of algae to atrazine, metribuzin, alachlor, and metolachlor // Environ. Toxicol. Chem. 1998. V. 17. № 9. P. 1830–1834.
  23. Домрачева Л.И., Кондакова Л.В., Ашихмина Т.Я., Огородникова С.Ю., Олькова А.С., Фокина А.И. Применение тетразольно-топографического метода определения нитрогеназной активности цианобактерий в загрязненных средах // Теор. и прикл. экол. 2008. № 2. С. 23–28.
  24. Домрачева Л.И., Ашихмина Т.Я., Кондакова Л.В., Березин Г.И. Реакция почвенной микробиоты на действие пестицидов (обзор) // Теор. и прикл. экол. 2012. № 3. С. 4–18.
  25. Sousa J.P., Rodrigues J.M.L., Loureiro S., Soares A.M.V.M., Jones S.E., Forster B., van Gestel C.A.M. Ring-testing and field-validation of a Terrestrial Model Ecosystem (TME) – an instrument for testing potential lyharmful substances: effects of carbendazim on soil microbial parameters // Ecotoxicology. 2004. V. 13. № 1. P. 43–60.
  26. Veeh R.H., Inskeep W.P., Camper A.K. Soil depth and temperature effects on microbial degradation of the 2,4-D // J. Environ. Qual. 1996. V. 25. № 1. P. 5–12.
  27. Галиулин Р.В. Оценка поведения гербицида 2,4-Д в системе почва–вода–донные отложения в модельных условиях // Агрохимия. 2000. № 7. С. 65–71.
  28. Сергеева H.P., Соколов M.C., Васильева Г.К. Ускорение разложения 3,4-дихлоранилина в рыбоводных прудах с помощью бактерий // Агрохимия. 1998. № 4. С. 84–90.
  29. Круглов Ю.В. Распределение микроорганизмов в почве при обработке пестицидами // Тр. ВНИИСХМ. 1983. Т. 52. С. 32–36.
  30. Samson R., Cseh T., Hawar, J. Biotechnologies appliquees a la restauration de sites contamines avec exemple d’application d’une technique physico–chimique et biologique pour les sols contamines par des BPC // Sci. Tech. Eau. 1990. V. 23. № 1. P. 15–23.
  31. Houx N.W.H., Aben W.J.M. Bioavailability of pollutants to soil organisms via the soil solution // Sci. Total Environ. 1993. Рart 1. P. 387–395.
  32. Khmelevtsova L.E., Sazykin I.S., Azhogina, T.N., Sazykina M.A. Influence of agricultural practices on bacterial community of cultivated soils // Agriculture. 2022. V. 12. № 3. P. 371–392.
  33. Gomiero T., Pimentel D., Paoletti M.G. Environmental impact of different agricultural management practices: conventional vs. organic agriculture // Critic. Rev. Plant Sci. 2011. V. 30. № 1–2. P. 95–124.
  34. Yang L., Barnard R., Kuzyakov Y., Tian J. Bacterial communities drive the resistance of soil multifunctionality to land-use change in karst soils // Europ. J. Soil Biol. 2021. V. 104. P. 103313–103322.
  35. Ажогина Т.Н., Климова М.В., Карчава Ш.К., Хмелевцова Л.Е. Влияние пестицидов и минеральных удобрений на бактериальное сообщество возделываемых почв // Мат-лы Всерос. конф. молод. ученых “Экология: факты, гипотезы, модели”, посвящ. Международ. году фундамент. наук 18–22 апреля 2022 г. С. 5–7.
  36. Khmelevtsova L., Konstantinova E., Karchava S., Klimova M., Azhogina T., Polienko E., Khammami M., Sazykin I., Sazykina M. Influence of pesticides and mineral fertilizers on the bacterial community of arable soils under pea and chickpea crops // Agronomy. 2023. V. 13. Р. 750. doi: 10.3390/agronomy13030750
  37. Sharma N., Singhvi R. Effects of chemical fertilizers and pesticides on human health and environment: a review // Inter. J. Agricult. Environ. Biotechnol. 2017. V. 10. № 6. P. 675–679. doi: 10.5958/2230-732X.2017.00083.3
  38. Alcock R., Bashkin V. Health risk of persistent organic pollutants from long-range transboundary air pollution. WHO, 2003. 252 p.
  39. Башкин В.Н. Стойкие органические поллютанты: оценка риска при трансграничном переносе и биотрансформации // Пробл. анализа риска. 2024. Т. 21. № 1. С. 11–25. doi: 10.32686/1812-5220-2024-21-1-11-25

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Conceptual model for managing microbiological transformation of pesticides in soil.

下载 (301KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Scheme of interaction of microorganisms and pesticides in soil: C – free cells in soil solution; K – colonies, films, groups of microorganisms on the surface of soil particles; I – microorganisms immobilized in organomineral gels and structural elements of soil; I – pesticides (particles, drops, films); II – pesticides in solution; III – physically bound pesticides; IV – pesticides in the interpacket space of clay minerals; IV – chemically bound pesticides.

下载 (149KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Transformation of DDT (R = Cl), DDD (R = H) or DDE (R = OH) into DBP in the Fenton reaction [10].

下载 (223KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Ecograms of transformation and degradation of 3,4-dichloroaniline (Co = 50 mg/kg) in sod-podzolic soil (Belarus). T50 and T95 are the periods of transformation and degradation of xenobiotics by 50 and 95%, respectively. TMC is the total moisture capacity.

下载 (313KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Transformation and degradation of a pesticide in the soil: DP is a dissolved pesticide, IP is an immobilized pesticide, PM is a pesticide metabolite, DPM is a dissolved pesticide metabolite. IPM is an immobilized pesticide metabolite, DPM is a dissolved final pesticide metabolite, IPM is an immobilized final pesticide metabolite, SA is soil air, ESA is trapped in soil air.

下载 (187KB)
索引源数据

版权所有 © The Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».