Επίδραση διαφόρων εδαφοβελτιωτικών στη συμπεριφορά του ζιζανιοκτόνου Terbuthylazine στο έδαφος

Abstract

The present dissertation studies the behavior of the herbicide terbuthylazine (TA) in soil under the presence of various amendments that improve the soil physicochemical characteristics. TA has replaced the banned herbicide atrazine in most European countries, because of the frequent detection of large atrazine concentrations in groundwater and surface water bodies. However, both TA and the principal product of its degradation, which is DETA (Desethyl Terbuthylazine) have been detected in water bodies at concentrations greater than the maximum admissible concentration (MAC) of 0.1 pg/L for drinking water (ELI Regulation 778/80, EURAU, 2001). As for every herbicide, the behavior of TA in soil depends on the soil mechanical properties, the pH and the microbial populations of the soil. Besides these factors, the behavior of TA is determined by several non-predictable factors of both abiotic-chemical and biotic-microbiological nature. In particular, addition of organic amendments (OA) in soil, either as a proper agricultural practice or as an economically and environmentally accepted method, in parallel to the improvement of the soil fertility, mechanical characteristics and structure, affects the behavior of TA (and the behavior of any herbicide in general) through its positive or negative effect on the rate and mechanism of the TA degradation and its natural removal from the soil solution. For example, OAs may increase the soil microflora, thereby increasing the microbial degradation of TA. Likewise, OAs may increase the organic percentage of the soil, which would increase the adsorption of TA by the soil and in turn decrease the probability of TA leaching. On the contrary, application of certain OAs may increase the dissolved organic matter (DOM), thus increasing the TA leaching, either through a decrease of the TA adsorption because of the competition of TA with DOM for the same sorption sites, or through an increase of TA solubility (increase of leaching) because of the presence of DOM in the soil solution. After atrazine banning, TA is widely used in com plantations in Greece for the control of a wide spectrum of weeds (Ministry Regulation 105261/04-0602004 in accordance to the ELI Regulation 2004/248/EK/10-3-2004). In contrast to atrazine, however, the international data on the environmental behavior of TA and its principal degradation products and on the effect of OAs on the TA behavior in soil are extremely limited. This limitation inspired the present work, which studies the environmental behavior of TA in the presence of several OAs that are used or are expected to be used in Greece. More specifically, the present study includes laboratory experiments, experiments of pilot scale in columns, and field experiments, focusing on the environmental behavior of TA in the presence of three amendments, activated sludge from urban wastewater treatment units that has undergone anaerobic digestion (Urban Sewage Sludge, USS), poultry compost (PC), and com straw (CS). […]

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αποσκοπεί στη διερεύνηση της συμπεριφοράς του ζιζανιοκτόνου terbuthylazine (ΤΑ) στο έδαφος παρουσία διαφόρων προσθετικών βελτίωσης των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών του εδάφους. Το ΤΑ έχει αντικαταστήσει το απαγορευθέν ζιζανιοκτόνο atrazine στις περισσότερες ευρωπαϊκές χώρες εξαιτίας της συχνής ανίχνευσής του σε υψηλές συγκεντρώσεις σε υπόγεια και επιφανειακά νερά. Όμως, υπολείμματα και του ζιζανιοκτόνου ΤΑ, όπως και του κυριότερου προϊόντος αποδόμησης αυτού DETA (αποαιθυλιωμένη, Dethyl Terbuthylazine), έχουν ανιχνευτεί σε νερά και μάλιστα σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από την ανώτατη αποδεκτή συγκέντρωση (MAC, maximum admissible concentration) των 0.1 pg/L πόσιμου νερού (κοινοτική οδηγία 778/80 Ε.Ε., EURAU, 2001). H συμπεριφορά του ΤΑ στο έδαφος, όπως και κάθε άλλου ζιζανιοκτόνου, εξαρτάται από τη μηχανική σύσταση, το pH και τη μικροβιακή χλωρίδα του εδάφους. Βέβαια, εκτός από τους παράγοντες αυτούς, η συμπεριφορά του ΤΑ επηρεάζεται και από άλλους παράγοντες (αβιοτικούς-χημικούς, βιοτικούς-μικροβιολογικούς) των οποίων η επίδραση δεν είναι προβλέψιμη. Ειδικότερα, η προσθήκη των εδαφοβελτιωτικών (ΕΒ) στο έδαφος, είτε ως μέθοδος ορθής γεωργικής πρακτικής είτε ως οικονομικά και περιβαλλοντικά αποδεκτή μέθοδος, παράλληλα με τη βελτίωση της γονιμότητας, της μηχανικής σύστασης και της δομής των εδαφών, επηρεάζει τη συμπεριφορά του ΤΑ και κάθε άλλου ζιζανιοκτόνου μέσω της ευνοϊκής ή δυσμενούς επίδρασής της στο ρυθμό και στον τρόπο διάσπασης, αλλά και στην απομάκρυνσή του από το εδαφικό διάλυμα μέσω διεργασιών φυσικής απομάκρυνσης. Συγκεκριμένα, τα ΕΒ μπορεί να αυξήσουν τη μικροβιακή χλωρίδα ενός εδάφους και να αυξήσουν κατ’ επέκταση τη μικροβιακή αποδόμηση του ΤΑ. Επίσης, αυτά μπορεί να αυξήσουν την οργανική ουσία του εδάφους, η οποία αυξάνει την ικανότητα των εδαφών για προσρόφηση του ΤΑ και μειώνει ως εκ τούτου την πιθανότητα έκπλυσής του. Αντίθετα, η προσθήκη ορισμένων ΕΒ μπορεί να αυξήσει την «διαλυμένη στο εδαφικό διάλυμα οργανική ουσία» (ΔΟΟ), η οποία αυξάνει την έκπλυση του ΤΑ είτε μέσω της μείωσης της προσρόφησης λόγω ανταγωνισμού του ΤΑ για τις ίδιες θέσεις προσρόφησης με τη ΔΟΟ είτε μέσω της αύξησης της διαλυτότητας του ΤΑ (αύξηση της έκπλυσης) από την παρουσία της ΔΟΟ στο εδαφικό διάλυμα. Το ΤΑ χρησιμοποιείται ευρέως για την αντιμετώπιση ευρέος φάσματος ζιζανίων στην καλλιέργεια του αραβοσίτου στη χώρα μας μετά την απόσυρση του ζιζανιοκτόνου atrazine (Απόφαση Υπουργείου 105261/04-06-2004 σύμφωνα με απόφαση της Ε.Ε 2004/248/ΕΚ/10-3-2004). Βέβαια, τα διεθνή δεδομένα σχετικά με την περιβαλλοντική συμπεριφορά του ΤΑ και των βασικών μεταβολιτών του, σε αντίθεση με το atrazine, είναι ελάχιστα, όπως ελάχιστα είναι και τα δεδομένα σχετικά με την επίδραση των ΕΒ στη συμπεριφορά του στο έδαφος. Το γεγονός αυτό αποτέλεσε το έναυσμα για την έναρξη αυτής της έρευνας, η οποία έχει σκοπό τη διερεύνηση της περιβαλλοντικής συμπεριφοράς του ζιζανιοκτόνου ΤΑ παρουσία ΕΒ που χρησιμοποιούνται ή πρόκειται να χρησιμοποιηθούν στην Ελλάδα. Ειδικότερα, η έρευνα αυτή περιλαμβάνει πειράματα εργαστηρίου, στηλών έκπλυσης και αγρού, τα οποία έγιναν με σκοπό τη διερεύνηση της περιβαλλοντικής συμπεριφοράς του ΤΑ στο έδαφος παρουσία τριών εδαφοβελτιωτικών [αστική ιλύς βιολογικού καθαρισμού (ΑΙΒ), η οποία προέρχεται από αναερόβια ζύμωση, χωνεμένη κοπριά από κοτόπουλα (ΚΚ) και φυτικά υπολείμματα αραβοσίτου (ΦΥ)]. […]