Microbial degradation and other methods for accelerated degradation the Herbicide Imazapyr

제초제 Imazapyr 의 미생물에 의한 분해 및 기타 방법에 의한 분해 촉진

The microbial degradation, photosensitizer-mediated photolysis, and bioceramic- accelerated degradation of the herbicide imazapyr were investigated using four types of soil. 1. Seven strains of microorganisms isolated from the soil A and the active sludge collected from the waste water disposal plant in CheongJu did not give any distinct degradation products in pure culture. When imazapyr (10ppm) was incubated for 14days with each of the 6strains of the known bacteria, they did not produce any noticeable products, either, suggesting that imazapyr was degraded very little by microorganisms in aqueous media. Meanwhile, when 50ppm of imazapyr was incubated in soil A and B for 6months, a degradation product of m/z 279 was detected. It turned out to be 2-[(1-carbamoyl-1,2-dimethylpropyl)carbamoyl]nicotinic acid, which was formed by the hydrolytic cleavage of the imidazolinone ring and by tautomerism. When imazapyr was exposed to sunlight, degradation rates were 14.6% under the control and 66.0, 76.5, 26.7, and 90.0% in the presence of PS-1 (100ppm), PS-1 (200ppm), PS-2(100ppm), and PS-3(100ppm), respectively, and a degradation product of m/z 149 was tentatively identified in the treatment of PS-1. 2. When soil C and D treated with bioceramic were incubated for 7weeks, the $^{14}C$-activities of $^{14}CO_2$ evolved were 2.03 and 1.12% of the originally applied ones, respectively, whereas those in control soils without bioceramic were 1.88 and 0.82% showing no significant defferences.After 5 weeks, however,the differences in the amounts of $^{14}CO_2$ between the two treatments increased gradually, suggesting the bioceramic effect.

물리화학적 특성이 상이한 4종의 토양을 이용하여 제초제 imazapyr의 미생물에 의한 분해, 감광제에 의한 광분해 촉진 및 bioceramic 첨가에 의한 분해 촉진 시험을 수행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 토양 A와 active sludge로부터 분리한 7종의 미생물을 접종한 순수배양에서 뚜렷한 대사산물을 얻지 못했다. 또한 6종의 기지 미생물을 이용한 14일간의 배양실험에서 역시 대사산물을 얻지 못했다. 이 결과는 수중에서 imazapyr가 미생물에 의해서는 거의 분해가 되지 않음을 시사해 준다. Imazapyr를 처리하여 배양한 토양중 그 분해산물로는 imidazolinone ring의 개열에 의해 형성된 m/z 279의 2-[(1-carbamoyl-1,2-dimethylpropyl)carbamoyl]nicotinic acid를 얻었다. 또한 자연광하에서 행한 광분해 시험에서 감광제의 종류에 따라 분해율에 많은 차이를 보였다. 무처리의 경우에는 14.6%의 분해율을 보인 반면 PS-1의 100ppm과 200ppm에서 각각 66.0과 76.5%로 농도가 높을수록 높은 분해율을 보였고, PS-2와 PS-3에서 각각 26.7과 90.0%의 분해율을 보였다. Aromatic ketone계 감광제인 PS-2는 무처리와 큰 차이를 보이지 않았다. PS-1을 첨가한 광분해 시료에서 m/z 149의 광분해 산물을 검출하였으며, 그 생성경로는 imidazolinone환이 개열된 후 가수분해되어 2-carbamoyl-nicotinic acid ${\rightarrow}$ 2,3-pyridinedicarboxylic acid ${\rightarrow}$ 2,3-pyridine-dicarboxylic anhydride(m/z 149)로 추정되었다. 토양 C와 D에 $[^{14}C]$imazapyr를 처리하고 bioceramic을 첨가하였을 때 발생된 $^{14}CO_2$의 방사능은 각각 총 처리방사능의 2.03%와 1.12%인 반면 bioceramic을 처리하지 않은 구에서는 각각 1.88%와 0.82%로써 유의성 있는 차이는 보이지 않았으나 5주 이후에는 $^{14}CO_2$의 양이 점점 증가했다.