Миклобутанил является системным фунгицидом, принадлежащим к группе триазолов, который часто обнаруживается в пробах окружающей среды. Тритиконазол, также триазольный фунгицид, борется с болезнями растений, передающимися через почву и семена, и в основном используется в качестве пестицида для покрытия семян. И миклобутанил, и тритиконазол считаются стойкими загрязнителями окружающей среды, что вызывает обеспокоенность по поводу их экологической судьбы и потенциальной экотоксичности
Группа исследователей из Фракийского университета Демокрита в Греции провели эксперимент по эффективности четырех пилотных очистителей, построенных в виде водно-болотных блоков, для очистки искусственно загрязненной воды от миклобутанила и тритиконазола.
«Пестициды могут легко попасть в естественные водоемы из-за неправильного обращения с остатками баковой смеси, аварий, прямого применения или других точечных и неточечных источников загрязнения (например, сельскохозяйственных стоков, эрозии почвы, подземного дренажа), что вызывает опасения по поводу их воздействия на качество поверхностных и подземных вод и здоровье человека, - пишут авторы в статье, опубликованной в журнале Agronomy 2023 на портале MDPI. - Миклобутанил является системным фунгицидом, используемым против широкого спектра болезней зерновых, фруктов и овощей, включая пятнистости, мучнистую росу и ржавчину. Высокая химическая, биологическая и фотохимическая стойкость миклобутанила с периодом полураспада от 25 до 222 дней в воде и почве вызывает опасения по поводу потенциального загрязнения водоемов. Согласно данным австралийских исследований, миклобутанил был одним из наиболее часто обнаруживаемых фунгицидов с концентрациями выше 0,2 мкг/л в пробах воды и выше 120 мкг/кг сухого веса в пробах донных отложений водных систем в Австралии. Аналогично этому, миклобутанил имеет высокую частоту обнаружения в воде, донных отложениях, рыбе и песке в местах устья рек в прибрежной Калифорнии, в регионе выращивания салата в Америке.
Тритиконазол борется с болезнями, передающимися через почву и семена, в первую очередь у злаков, ингибируя выработку грибковых стеролов. Период полувыведения тритиконазола в полевых условиях составляет в среднем более 100 дней, при этом существует большая вероятность его накопления в почве и других матрицах. Этот фунгицид может попасть в сточные воды после использования на фермах, в том числе, при посадке обработанных семян.
Многие исследований показывают необходимость снижения и/или исключения поступления пестицидов в поверхностные и подземные воды. Предложено несколько методов, таких как буферные зоны с растительностью на краях полей и использование искусственных водно-болотных угодий.
Созданные водно-болотные угодья представляют собой искусственные системы для преимуществ различных физико-химических и биологических процессов рассеивания загрязняющих веществ в регулируемых условиях. Такие обработки включают биологические, химические и физические процессы: биодеградация, поглощение растениями, адсорбция, удержание и осаждение.
Одним из основных компонентов является поддерживающая матрица, также известная как подложка, пористая среда или фильтрующий материал. Для сорбции загрязняющих веществ крайне важно обеспечить надлежащий поток воды в искусственных заболоченных местах, прикрепление и удержание взвешенных материалов и органических веществ, посадку растений-очистителей.
Макрофиты (тростник обыкновенный, ирис ложноаировый, рогоз широколистный и канареечник тростниковидный) высаживают на пористую среду, что значительно способствует удалению пестицидов. Растительность может поглощать загрязняющие вещества и увеличивать микробное разнообразие, биомассу и активность, способствуя биодеградации пестицидов.
Четыре системы пилотного масштаба, использованные в этом исследовании, были названы WMG-C, WMG-R, WMG-U и WFG-R. Это были прямоугольные резервуары длиной, шириной и глубиной 3,0 м, 0,75 м и 1 м соответственно и глубиной пористой среды 0,45 м. В качестве пористой среды в установках использовали средний и мелкий гравий.
Используемые виды растений: тростник обыкновенный (Phragmites australis) в WMG-R и WFG-R и рогоз (Typha latifolia) в WMG-C.
Блок WMG-U не был засажен и служил контролем.
Тростник обыкновенный считается инвазивным видом, потому что он может вытеснять местные растения, но при этом признается эффективным для биоремедиации загрязненных территорий благодаря его способности выживать в условиях стресса. Можно использовать стратегии контроля, чтобы остановить его распространение и вторжение в естественную среду (например, вырубка). Рогоз также успешно удаляет различные пестициды, не проявляя симптомов токсичности.
Ежедневная загрузка четырех систем происходила с марта по июль 2022 года загрязненной водой, обогащенной миклобутанилом и тритиконазолом.
Посаженные растения продемонстрировали более высокую эффективность удаления фунгицидов по сравнению с контролем для обоих фунгицидов. Пористая подложка в виде среднего гравия оказалась предпочтительнее мелкого.
Микробная активность была значительно выше в блоках с растениями.
Предполагается, что микробные сообщества, обитающие в ризосфере растений и пористых (связанных с гравием) средах, физиологически отличны друг от друга. Однако ризосфера макрофитов может привлекать микроорганизмы микросреды вокруг своих корней, а с другой стороны, корневые экссудаты и ферменты могут использоваться микроорганизмами для развития микробных сообществ в субстрате, где происходит расщепление большинства загрязнителей.
Кроме того, присутствие растений способствует росту ризосферных микробных сообществ за счет выделения корневых экссудатов, а растения обеспечивают поверхность для прикрепления микробиома.
Эпифитные или эндофитные микроорганизмы могут колонизировать растения водно-болотных угодий, усиливая рост растений и, таким образом, увеличивая фитоаккумуляцию загрязняющих веществ. Ризодеградация связана с тем, что существуют ризосферные бактерии, устойчивые к пестицидам или способные разлагать пестициды. Кроме того, растения помогают стабилизировать поверхность дна водно-болотных угодий и увеличить пористость субстрата, что позволяет аэробным бактериям процветать в почве и ускоряет процесс биодеградации.
Поэтому рекомендуется строительство искусственных водно-болотных объектов вблизи мест, где происходит смешивание пестицидов и промывка оборудования (например, миклобутанил) и/или сброс сточных вод от семенных заводов, где семена покрывают тритиконазолом».
По статье группы авторов (Параскевас Парлакидис, Иоанна Гунари, Аристидис Георгиу, Джордж Адамидис, Зисис Вризас, Георгиос Д. Гикас), опубликованной в журнале Agronomy 2023 на портале www.mdpi.com.
На снимке, предоставленным группой указанных авторов, вы видите блоки с растениями для биодеградации пестицидов.