GLIFOSAT (N-fosfonometyloglicyna: C₃H₈NO₅P) jest stosowanym od 1971 roku nieselektywnym herbicydem o szerokim spektrum aktywności biologicznej. Obecnie stosuje się ponad 90 preparatów handlowych, w których substancją aktywną jest glifosat. Najbardziej popularnym preparatem zawierającym glifosat, jest Roundup firmy Monsanto. Glifosat stał się jeszcze bardziej popularny w dobie rozwoju inżynierii genetycznej i planowania roślin genetycznie modyfikowanych. Obecnie jest to najczęściej stosowany herbicyd na świecie. Dla przykładu, w Niemczech jego wykorzystanie wzrosło o 100% w latach 1999 – 2010.

Glifosat jest N-fosfonometyloglicyną. Należy do herbicydów fosfonianowych – jest to pochodna kwasu fosfonowego, w cząsteczce której jeden z atomów wodoru grupy metylowej (CH₃-) połączonej bezpośrednio z atomem fosforu, został zastąpiony przez glicynę (Ryc. 1). Glifosat powstaje w reakcji kwasu aminometylofosfonowego i nitrylu glikolowego  w środowisku alkalicznym, a następnie hydrolizy powstałego N-fosfonometyloglicynonitrylu w obecności wodorotlenków. Glifosat ze względu na niską prężność par występuje w środowisku przede wszystkim w postaci stałej (bezbarwne kryształy).

Ryc. 1. Wzór chemiczny glifosatu (N-fosfonometyloglicyny)

Aby zwiększyć skuteczność działania glifosatu, stosuje się różne modyfikacje jego cząsteczki. Glifosat występuje w postaci kwasu, soli sodowej, potasowej, amonowej, izopropylowej oraz jako sól trimetylosiarczanu. W preparatach pestycydowych glifosat znajduje się głównie w formie soli izopropylowej. Rozpuszczalność glifosatu w wodzie, w temperaturze 25⁰C wynosi 1,16%, a w temperaturze 100⁰C – 6%. Często stosowana sól izopropyloamoniowa glifosatu jest bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie. Glifosat nie rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych, z wyjątkiem kwasu trifluorooctowego. Słabo rozpuszcza się w acetonie, heksanie, octanie etylu oraz propan-2-olu. Dzięki temu nie powinien według niektórych autorów rozpuszczać się w tłuszczach, czyli ulegać bioakumulacji w tkankach zwierzęcych. Inni badacze uważają, że niektóre organizmy (kręgowce i bezkręgowce) mogą wykazywać zdolność do jego gromadzenia. Głównym metabolitem glifosatu jest kwas aminometylofosfonowy (aminomethylphosphonic acid – AMPA). Glifosat i AMPA są dosyć trwałe w środowisku. Można je wykryć w wodzie deszczowej, w wodzie powierzchniowej oraz glebie.

Glifosat uznawany jest za rolników za bardzo dobry herbicyd ze względu na jego szybkie i skuteczne działanie. Glifosat wykazuje działanie w stosunku do jednorocznych i wieloletnich traw oraz roślin dwuliściennych. Służy on do zwalczania praktycznie wszystkich chwastów. Jest dobrym preparatem do niszczenia różnych gatunków niepożądanych roślin na dużych powierzchniach. Rośliną niewrażliwą na glifosat jest skrzyp. Do gatunków silnie wrażliwych należą: gorczyca polna, jaskier polny, gwiazdnica pospolita, kostrzewa łąkowa, komosa biała, rzodkiew, starzec zwyczajny, świerzepa, przymiotno kanadyjskie,  bluszczyk perski, perz właściwy, przetacznik, przytulia czepna, szarłat szorstki, rumianek pospolity, rumian polny, tasznik pospolity, niezapominajka polna, wiechlina roczna i żółtlica drobnokwiatowa. Gatunkami wrażliwymi na glifosat są: wyka, mlecz polny, mniszek pospolity, ostrożeń polny, krwawnik pospolity, rdesty, powój polny, babka zwyczajna i pokrzywa żegawka. Do gatunków roślin wodnych wrażliwych na glifosat należą: grążel żółty, hiacynt wodny, ostrożeń błotny, czyściec błotny, pałka wodna, manna mielec, rdest ziemnowodny, mozga trzcinowata, strzałka wodna, strzałka pospolita, wierzby i olcha czarna. Glifosat jest jedynym zaakceptowanym przez Agencję Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA) herbicydem do walki z chwastami w środowisku wodnym.

Glifosat jest również wykorzystywany do niszczenia zbędnej roślinności przed zasianiem trawy, wokół drzew i krzewów, a także żywopłotów, w zbiornikach i ciekach wodnych, które nie są ujęciami wody pitnej, w szparach chodnikowych oraz na torach kolejowych. Glifosat stosuje się także do niszczenia bananowców zakażonych nicieniami z gatunku Radopholus similis Cobb.

Glifosat wykazuje dwa mechanizmy działania na rośliny. Związek ten pobierany jest przez zielone części roślin (liście, zielone pędy oraz pozbawioną drewna korę). Dalej przemieszcza się w roślinie w sposób układowy (zostaje rozprowadzony wraz z wodą oraz asymilatami) i dalej dostaje do jej części podziemnych (korzenia, rozłogów, cebuli, kłącza, bulw), wywołując ich obumieranie. Glifosat, po przedostaniu się do rośliny, hamuje aktywność syntetazy EPSP (5-enolopirogroniano-szikimo-3-fosforanu). Jest to główny enzym szlaku szikimowego, obecnego we wszystkich roślinach, grzybach i mikroorganizamach. Szlak ten nie występuje u zwierząt, dlatego też uważa się, że glifosat ze względu na główny mechanizm działania jest nietoksyczny dla zwierząt. W efekcie zahamowania syntetazy EPSP, zablokowana zostaje synteza aminokwasów aromatycznych w roślinach (fenyloalaniny, tyrozyny i tryptofanu), które są niezbędne dla ich wzrostu. Aminokwasy aromatyczne wchodzą bowiem w skład wielu barwników roślinnych: antocyjanów i flawonoidów.

Glifosat posiada również drugi mechanizm działania. Rozprowadzanie glifosatu po roślinie ma charakter samoregulujący. Glifosat ogranicza działanie tkanki asymilującej dwutlenek węgla w zielonych liściach i hamuje w ten sposób fotosyntezę. Zmniejszenie fotosyntezy ogranicza transport asymilatów i glifosatu, dzięki czemu wzrasta jego stężenie w liściach. W efekcie zaburzenia cyklu fotosyntezy przez glifosat, dochodzi do desykacji, czyli wysuszania roślin przez odwadnianie. Ograniczona zostaje dostępność wody do tkanek w roślinie. Desykację zapoczątkowuje zamknięcie aparatów szparkowych rośliny na skutek ograniczenia procesu respiracji. Przedłużone hamowanie fotosyntezy powoduje przemieszczanie się glifosatu do zamierających tkanek, gdzie wywołuje dalsze uszkodzenia. Tej metody działania glifosatu nie stosuje się tylko do niszczenia chwastów. Glifosat wykorzystuje się także w celu dosuszenia zbiorów zboża i rzepaku, a także aby zapobiec wtórnemu zachwaszczeniu.

Click edit button to change this text.Glifosat hamuje rozwój chwastów już w ciągu pierwszej doby od zabiegu. Wchłanianie preparatów, które zawierają glifosat przez rośliny zachodzi tuż po ich opryskaniu i trwa około trzech godzin. Po upływie 7 – 14 dni od zastosowania preparatu widoczne są pierwsze objawy działania związku, czyli więdnięcie i żółknięcie chwastów. Zamierają one po 3 – 4 tygodniach. Preparaty handlowe zawierające glifosat są zazwyczaj znacznie bardziej toksyczne dla środowiska od samej substancji czynnej (glifosatu), ze względu na obecność substancji powierzchniowo czynnych oraz związków nośnikowych. Glifosat rozkłada się w środowisku przez pięć dni, natomiast okres połowicznego rozpadu Roundapu wynosi 45 – 60 dni, a w specyficznych warunkach nawet 360 dni. Jest on 17 – 32 razy bardziej toksyczny od samego glifosatu (zawiera dodatkowo sole amoniowe oraz związki powierzchniowo czynne). Preparat ten zostaje w środowisku naturalnym rozcieńczony w wodzie oraz rozproszony przez wiatr i zależnie od temperatury, dostępu tlenu, rodzaju gleby oraz rodzaju i ilości mikroorganizmów w glebie, może utrzymywać się w środowisku nawet przez czas 1,5 – 2 lat. Glifosat ulega szybkiej adsorpcji w glebie i jest bardzo łatwo rozkładany przez organizmy w niej żyjące. Bardzo dużo pozostałości glifosatu (do 90%) jest znajdowanych w glebie do głębokości 15 cm. Wpływa to na aktywność mikrobiologiczną gleby i na pobieranie przez system korzeniowy roślin składników pokarmowych. Glifosat ulega również hydrolizie w wodzie, fotolizie i rozkładzie z wykorzystaniem procesów fotosyntezy. Rozkład Roundapu następuje znacznie wolniej i wymaga skomplikowanych mechanizmów. Od początku lat sześćdziesiątych nieprzydatne oraz przeterminowane środki ochrony roślin składowano w tzw. mogilnikach, a po ich wypełnieniu składowano je nieraz obok, w miejscach, które nie były do tego przeznaczone i nie odpowiadały podstawowym normom bezpieczeństwa. Dlatego też poszukuje się stale nowych metod detoksykacji pestycydów należących do węglowodorów chlorowanych i fosforoorganicznych, herbicydów triazynowych oraz insektycydów. Alternatywnymi metodami stały się techniki AOP (Advanced Oxidation Processes).

Obecnie dąży się do tego, aby herbicydy miały hydrofilowy charakter, ulegały szybkiej biodegradacji i nie ulegały bioakumulacji. Glifosat ulega szybkiej biodegradacji, zwłaszcza w środowisku wodnym. Glifosat oraz AMPA nie były wykrywane w wodzie pitnej, być może ze względu na brak dostępności odpowiednich metod analitycznych. W produktach rolnych stwierdzano glifosat, od ledwie wykrywalnych stężeń, poniżej 0,05 mg/kg do 20 mg/kg. Pozostałości glifosatu znajdowano w pszenicy i jęczmieniu oraz produktach pochodzących z tych zbóż, a także w soi, grochu i soczewicy. W ziarnach zbóż stężenie glifosatu występowało w granicach 0,1 – 9,5 mg/kg. Największe uprawy zbóż odpornych na glifosat znajdują się w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, Argentynie i Brazylii. W Brazylii glifosat znajdował się w dużej ilości w wodzie, w stężeniu 0,1 – 0,7 mg/l, a w glebie 0,5 – 5 mg/kg.

Click edit button to change this text.Szczególnie narażeni na kontakt z glifosatem są rolnicy, ogrodnicy, działkowcy oraz ich rodziny. Wiele przeprowadzonych badań świadczy o tym, że glifosat ma niekorzystny wpływ na organizm człowieka (np. wzrasta ryzyko wystąpienia chłoniaka nieziarniczego z przerzutami do licznych narządów, podwyższone ryzyko poronień i wad wrodzonych u dzieci farmerów). Maksymalna zalecana w rolnictwie dawka glifosatu wynosi 1,8 kg/ha. Najwyższe dopuszczalne stężenie glifosatu w powietrzu (NDS) wynosi 10 mg/m3. Roundup może dostawać się do organizmu drogą powietrzną podczas oprysków. Poważne zatrucia glifosatem zdarzają się rzadko, ze względu na jego niskie wchłanianie przez skórę, układ oddechowy oraz inne drogi. Jest on uznawany za związek umiarkowanie toksyczny. Poważne zatrucia zdarzają się w wyniku przypadkowego lub celowego połknięcia preparatu.
Głównym produktem rozpadu glifosatu w wodzie, glebie oraz roślinach jest AMPA, czyli kwas aminometylofosfonowy. Powstaje on w wyniku hydrolizy glifosatu i ma dłuższy okres półtrwania od niego. Różni się też od niego mechanizmem działania, który do tej pory nie jest dość dobrze poznany. AMPA wykazuje większą toksyczność od samego glifosatu.

Click edit button to change this t1. Brzeźnicki S., Bonczarowska M., Glifosat – metoda oznaczania. Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy, 2008, 1 (55), s. 35 – 40.
2. Grobela M., Różnice w pobieraniu Mn przez Sinapis alba L. oraz Triticum aestivum L.
3. Kwiatkowska M., Jarosiewicz P., Bukowska B., Glifosat i jego preparaty – toksyczność, narażenie zawodowe i środowiskowe. Medycyna Pracy, 2013, 64 (5), s. 717 – 729.
4. Pieniążek D., Bukowska B., Duda W., Glifosat – nietoksyczny pestycyd? Medycyna Pracy, 2003, 54 (6), s. 579 – 583.
po zastosowaniu środków ochrony roślin na bazie glifosatu i MCPA oraz odpowiednich herbicydowych cieczy jonowych. Progress in Plant Protection, 2016, 56 (3), s. 312 – 317.
5. Skoczko I., Rozkład pestycydów metodą Fentona z wykorzystaniem MgO2. Rocznik Ochrona Środowiska Środkowo – Pomorskiego Towarzystwa Naukowego Ochrony Środowiska, 2013, 15, s. 1460 – 1473.
6. Steinmann H.H., Dickeduisberg M., Theuvsen L., Uses and benefits of glyphosate in German arable farming. Crop Prot., 2012, 42, s. 164 – 169.
ext.