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Sorption and metabolism of selected herbicides in river biofilm communities

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Abstract:

In the present study, biofilms were grown in rotating annular bioreactors with river water as inoculum and sole source of nutrients. The herbicides atrazine and diclofop methyl were applied to the bioreactors, while an identical reactor acted as a control. Biofilm structure was visualized using specific fluorescent probes in conjunction with confocal laser scanning microscopy. The concentration of both herbicides in the bulk water phase followed the pattern of application. Atrazine and metabolites were detected in biofilm samples using direct insertion probe tandem mass spectrometry (DIP-MS/MS) and only trace levels were detected after the addition phase. Monoclonal antibody (MAb) studies indicated that sorption of atrazine was associated with a unique microcolony type. In contrast, diclofop and metabolites reached a maximum level in the biofilm at the end of the addition phase and persisted in the biofilm. Experiments with 14C-labeled atrazine and diclofop methyl indicated that mineralization of these compounds to CO2 (<1%) occurred in the river biofilms. Thus, both herbicides were sorbed and metabolized by the river biofilm community and detected in biofilms when they were not detected in the bulk water phase. These results indicate that biofilms and specific community members may act as a sink for herbicides, and that this should be taken into account in terms of both sampling and studies of the environmental chemodynamics of contaminants.Key words: biofilm, confocal, image analyses, herbicide, sorption.

Dans l'étude présente, des biofilms ont été cultivés dans des bioréacteurs annulaires rotatifs ayant de l'eau de rivière comme inoculant et seule source de nutriments. Les herbicides atrazine et diclofop méthyle ont été appliqués aux bioréacteurs, un réacteur identique faisant figure de témoin. La structure des biofilms a été visualisée en utilisant des sondes fluorescentes spécifiques en combinaison avec la microscopie à balayage au laser confocal. La concentration des deux herbicides dans le volume de phase aqueuse a suivi le patron de l'application. L'atrazine et ses métabolites furent détectés dans les échantillons de biofilms par spectrométrie de masse en tandem par sonde à insertion directe (SM/SM-SID) et seulement des traces furent détectées après la phase d'ajout. Des études exploitant des anticorps monoclonaux ont indiqué que la sorption de l'atrazine était associée avec un type de micro-colonie unique. En revanche, le diclofop et ses métabolites ont atteint un niveau maximum dans le biofilm à la fin de la phase d'addition et ont persisté dans le biofilm. Des expériences avec de l'atrazine et du diclofop méthyle marqués au 14C ont indiqué que la minéralisation de ces composés en CO2 (<1 %) se produisait dans les biofilms de rivière. Ainsi, les deux herbicides ont été sorbés et métabolisés par la communauté des biofilms de rivière et ont été détectés dans les biofilms quand ils n'ont pas été détectés dans le volume de la phase aqueuse. Ces résultats indiquent que les biofilms, et des membres spécifiques de la communauté, pourraient faire figure de puits pour les herbicides et que ceci devrait être tenu en ligne de compte relativement à l'échantillonnage et aux études sur la chimiodynamique environnementale des contaminants.Mots clés : biofilm, confocal, analyses d'image, herbicides, sorption[Traduit par la Rédaction]

Keywords: analyses d'image; biofilm; confocal; herbicide; herbicides; image analyses; sorption

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2001

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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