Biotransformation of pesticides in saturated-zone materials |
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| Authors: | Blythe L Hoyle Ellen L Arthur |
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| Institution: | Department of Geological and Atmospheric Sciences, 253 Science I, Iowa State University, Ames, Iowa 50011, USA Fax: +1-515-294-6049 e-mail: blhoyle@iastate.edu, US
Bayer Corporation, 17745?S Metcalf Avenue Stilwell, Kansas 66085, USA, US
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| Abstract: | Many studies have been conducted to evaluate pesticide contamination of groundwater in the United States, but investigations of pesticide biotransformation in saturated zones are much less numerous than in surface soils. Because results of studies using soils are not directly applicable to the subsurface, the purpose of this paper is to illustrate examples of pesticide biotransformation in saturated-zone materials. Although it must be considered with caution, the US Environmental Protection Agency's (EPA) "Pesticides in Ground Water Database" was used to focus the discussion on the biotransformation potential of dibromoethane (EDB), atrazine, acetanilide herbicides, and aldicarb, all of which have been detected in groundwater in the United States. Results of more than two dozen studies indicate that a biotransformation potential for these pesticides exists in saturated-zone materials, although for any given pesticide substantial differences in biotransformation occurred. These variations were due both to differences in experimental methods and to heterogeneities in the subsurface materials under investigation. However, because biotransformation mechanisms were not well investigated, it is generally not possible to extrapolate predictions of biotransformation potential beyond the specific sites investigated. These results highlight the need to better understand microbial genetic regulation of biotransformation processes so that genetic information may be effectively incorporated into future investigations of biotransformation potential in the subsurface. Résumé De nombreuses études ont été réalisées pour évaluer le degré de pollution des aquifères par les pesticides aux États-Unis, mais les recherches concernant la biotransformation des pesticides dans les eaux souterraines sont beaucoup moins nombreuses que dans les sols. Du fait que les résultats des études concernant les sols ne sont pas directement applicables au milieu souterrain, le propos de cet article est d'illustrer par des exemples la biotransformation des pesticides dans les nappes. Bien qu'il faille la considérer avec précaution, la base de données sur les pesticides dans les eaux souterraines de l'Agence américaine pour la protection de l'environnement a été utilisée pour centrer la discussion sur le potentiel de biotransformation du dibromoéthane (EDB), de l'atrazine, des désherbants acétanildés et de l'aldicarb, qui tous ont été détectés dans les nappes des États-Unis. Les résultats de plus de deux douzaines d'études indiquent qu'il existe un potentiel de biotransformation de ces pesticides dans les nappes, bien qu'entre chacun de ces pesticides il existe des différences très nettes dans la biotransformation. Ces variations sont en fait dues à la fois à des différences dans les méthodes expérimentales et dans les hétérogénéités dans les matériaux étudiés. Cependant, parce que les mécanismes de la biotransformation ne sont pas bien étudiés, il est en général impossible d'extrapoler les prédictions du potentiel de biotransformation à des sites d'étude spécifiques. Ces résultats soulignent la nécessité de mieux comprendre la régulation génétique microbienne des processus de biotransformation, pour que l'information génétique puisse être efficacement prise en compte dans les futures recherches sur le potentiel de biotransformation dans le sous-sol. Resumen Se han llevado a cabo un gran número de estudios para evaluar la contaminación por pesticidas en los acuíferos de los Estados Unidos de América. Sin embargo, las investigaciones sobre biotransformación de pesticidas en la zona saturada son mucho menos numerosas que en suelos. Como los resultados obtenidos en suelos no son directamente transladables a la zona saturada, el objetivo de este artículo es mostrar ejemplos de biotransformación de pesticidas en la zona saturada. Aunque debe tomarse con cautela, la base de datos "Pesticides in Ground Water Database (Base de Datos de Pesticidas en Aguas Subterráneas)" perteneciente a la US EPA (Agencia de Protección Ambiental de los EEUU) se usó para centrar la discusión en la biotransformación potencial de diversos compuestos orgánicos detectados en diversos acuíferos de los EEUU. Los resultados de más de dos docenas de estudios indican que la biotransformación potencial de estos pesticidas en la zona saturada es posible, aunque para un pesticida dado pueden presentarse grandes diferencias, debidas tanto a diferencias en los métodos experimentales como a la heterogeneidad de los materiales. Sin embargo, no es posible en general extrapolar las predicciones de biotransformación potencial más allá de las zonas específicas estudiadas, al no haberse investigado en detalle sus mecanismos. Los resultados del estudio indican la necesidad de entender mejor la regulación genética de los procesos de biotransformación, para que la información genética pueda incorporarse de manera efectiva en las investigaciones futuras de biotransformación potencial en acuíferos. |
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