Degradation and adsorption of 14C‐MCPA in soil—influence of concentration, temperature and moisture content on degradation

Summary MCPA was weakly absorbed in soils with 2.4, 3.0 and 2.9% humus. Kd-values were 0.7, 0.9 and 1.0, respectively. In soil, not previously treated with MCPA, the degradation of 0.05 mg kg−114C-MCPA followed first-order reaction kinetics whereas degradation of 5 mg kg−1 was only first-order for 2 weeks; exponentially increasing degradation rates followed indicating enrichment of the soil with MCPA decomposers. Degradation was monitored by evolution of 14CO2. The influence of temperature on degradation of MCPA (4 mg kg−1) could initially be described by Q10 values or by the Arrhenius equation. After 1 day of incubation in two field soils Q10 values were 3.3 and 2.9, respectively, between 0°C and 29°C; the activation energies were 87 and 76 kj mol−1. Exponentially increasing degradation rates followed with doubling times of about 4.0, 1.8, 1.2 and 0.6 days at 6,10, 15 and 21°C, respectively. After 51 days of incubation, at temperatures between 6°C and 29°C, about 60%14C was evolved in CO2 and only traces of MCPA were left in the soil. At 0°C and at 40°C only 1% and 10%14C, respectively, were evolved as CO2 after 51 days. 14C-MCPA (4 mg kg−1) was incubated at moisture contents from that in air-dried soil to 2.3 times field capacity. Optimum for degradation was from 0.6 to 1.2. field capacity. Degradation was very slow where water contents were below the level of wilting point and was nil in air-dried soil. In wet soil degradation was delayed, but even in water-logged soil (2.3 times field capacity) MCPA was decomposed after 4 to 5 weeks at 10°C. Resume * Degradation et adsorption dans le sol du MCPA (C14)—influence de la concentration, la temperature et de l'humidite sur la degradation. Le MCPA a ete faiblement adsorbe dans des sols a 2,4: 3,0 et 2,9 pour cent d'humus. Les valeurs de Kdetant respectivement de 0,7; 0,9 et 1,0. Dans un sol, non traite prealablement au MCPA, la degradation de 0,05 mg kg−114C-MCPA suivait une reaction cinetique prealable alors que la degradation de 5 mg kg−1etait seulement prealable pendant 2 semaines; les niveaux de degradation augmentant exponentiellement suivaient l'enrichissement du sol avec les metabolites de MCPA. La degradation etait suivie par l'evolution du 14CO2. L'influence de la temperature sur la degradation du MCPA (4 mg kg−1) pourrait etre dans un premier temps decrite par les valeurs de Q10 ou par l'equation d'Arrhenius. Apres un jour d'incubation dans les sols de plein champ, les valeurs de Q10etaient respectivement de 3,3 et 2,9 entre 0°C et 29°C; l'energie mise en oeuvre etait de 87 et 76 kJ mol−1. Les vitesses de degradation a augmentation exponentielle doublaient avec les temperatures d'environ 4,0; 1,8; 1,2 et 0,6 jours a 6,10, 15 et 21°C respectivement. Apres 51 jours d'incubation, a des temperatures comprises entre 6.et 29%, environ 60% du C14 avaient evolue en CO2 et seules des traces de MCPA subsistaient dans le sol. A 0°C et 40°C seulement 1 et 10% de 14C avaient respectivement evolue en CO2 apres 51 jours. Du14C-MCPA (4 mg kg−1) a ete placea une humidite dans un sol sechea l'air, de 2, 3 fois la capacite du champ. L'optimum de la degradation se situait entre 0,6 et 1,2 fois la capacite du champ. La degradation etait tres lente quand l'eau contenue etait inferieure au point de fletris-sement et nulle dans un sol sechea l'air. Dans un sol humide, la degradation etait retardee mais meme dans un sol gorge d'eau (2,3 fois la capacite du champ) le MCPA etait degrade apres 4 a semaines a 10°C. Zusammenfassung . Abbau and Adsorption von 14C-MCPA im Boden-Einfluss von Konjentration, Temperaturand Feuchtigkeitsgehalt auf den Abbau MCPA wurde in Boden mit 2,4. 3,0 und 2.9% Humus nur schwach adsorbiert. Die entsprechenden Kd-Werte lagen bei 0,7, 0,9 und 1,0. In nicht mit MCPA vorbehandelten Boden erfolgte der Abbau von 0.05 mg 14C-MCPA mg kg−1 Boden nach einer Reaktion 1. Ordnung, wohingegen bei 5 mg kg−1 diese Reaklionskinetik nur fur 2 Wochen zutraf, dann aber eine exponentiell erhohte Abbaurate folgte, die auf eine Zunahme von MCPA-abbauenden Mikroorganismen hinweist. Der Abbau wurde anhand der 14CO2-Entwicklung gemessen. Der Einfluss der Temperatur auf den Abbau von 4 mg kg−1 konnte anfanglich mit Q10-Werten oder der Arrhenius-Gleichung beschrieben werden. Nach eintagiger Inkubation bei Temperaturen zwischen 0°C und 29°C betrugen die Q10-Werte 3,3 bzw. 2,9 und die Aktivierungsenergie 87 bzw. 76 kJ M−1. Bei steigenden Temperaturen von 6 auf 10. 15 und 21°C halbierte sich die Abbaurate im exponentiell gesteigerten Bereich in etwa von 4,0 auf 1,8, 1,2, und 0,6 Tage. Nach 51 Tagen Inkubationsdauer bei Temperaturen zwischen 6°C und 29°C waren etwa 60% des 14C als CO2- gebildet und nur noch Spuren des Ausgangsstoffs im Boden vorhanden. Bei 0°C und bei 40°C wurden in derselben Zeil nur 1% bzw. 10%14CO2 gebildet. Bei Versuchen zum Einfluss der Bodenfeuchte (zwischen‘lufttrocken’und dem 2,3fachen der Feldkapazitat) wurden ebenfalls 4 mg kg−114C-MCPA inkubiert. Das Optimum des Abbaus lag zwischen dem 0,6-und 1.2-fachen der Feldkapazitat. Bei Wassergehalten unterhalb des permanenten Welkepunktes konnte nur ein sehr geringer und bei lufttrockenem Boden uberhaupt kein Abbau festgestellt werden. In feuchlen Boden war der Abbau ebenfalls verzogert, und sogar in ubersattigtem Hoden (2,3faches der Feldkapazitat) wurde MCPA innerhalb von 4 bis 5 Wochen auch hei 10°C noch abgebaut.