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Transport of nanopesticides in saturated porous media
Daniel Schweizer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Betreuer*in
Thilo Hofmann
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.34774
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30348.87048.332470-7
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Heutzutage finden sich viele Polymere, wie zum Beispiel Poly(epsilon-caprolactone) (PCL), welche sich zur Herstellung von kapselähnlichen Strukturen eignen und als Transportmedium für einen bestimmten Wirkstoff eingesetzt werden können. Daraus ergeben sich wiederum veränderte Transporteigenschaften des Wirkstoffes, die sich auch auf die Mobilität im Untergrund auswirken können. Die vorliegende Studie wurde durchgeführt mit dem Ziel, den Einfluss von einer, auf PCL basierten, Nanokapsel (nanocarrier) auf den Transport des Herbizides (Wirkstoff) Atrazin im wassergesättigten Boden zu ermitteln. Dabei wurden die Auswirkungen von a) Einkapselung, b) erhöhte Ionenstärke und c) Ladungsheterogenität der Kollektoroberfläche auf Partikeldepositionsraten (deposition rate) und Anlagerungseffizienz (attachment efficiency) anhand von Säulenexperimenten untersucht. Die aus den Experimenten resultierenden Durchbruchskurven wurden mit Hilfe der Software STANMOD, die eine Convections-Dispersionsgleichung (CDE) löst, gefitted und analysiert. Der Transport und die Ablagung der Partikel wurde anschließend mit der kolloidalen Filtrationstheorie (CFT) beschrieben. Sowohl das Fitten der Durchbruchskurven als auch die Anwendung der kolloidalen Filtrationstheorie zeigten keine direkte Auswirkung auf das Transport- und Ablagerungsverhalten durch die Einkapselung des Wirkstoffes. Dem gegenüber konnte eine Zunahme der Depositionsraten und Anlagerungseffizienz von etwa einer Größenordnung im Zusammenhang mit einer erhöhten Ionenstärke festgestellt werden. Allerdings blieb die tatsächlich beobachtete Ablagerungsmenge von Partikeln auf der Kollektoroberfläche gering. Das zusätzliche Beschichten der Kollektoroberfläche mit Ferrihydrit zur Erhöhung der Ladungsheterogenität zeigte wiederum keine Auswirkung auf die errechnete Depositionsrate und Anlagerungseffizienz. Des Weiteren lässt sich aus den Resultaten der Modellierung im Zusammenhang mit einer vorhandenen Fraktion an größeren Partikel-Aggregaten, ein möglicher Einfluss von Ionenstärke auf den Partikeltransport durch Straining ableiten. Außerdem konnte gezeigt werden, dass sich die tatsächliche Freisetzungsrate des Wirkstoffes stark von den bisher angenommenen Raten aus vorangegangenen Studien unterscheidet (Grillo et al., 2012). Dies lässt vermuten, dass auch die tatsächliche Partikeldepositionsrate für den übrigen, noch eingekapselten Wirkstoff sehr viel höher ausfällt, als die Durchbruchskurven zunächst erwarten lassen. Besonders im Zusammenhang mit der erhöhten Ionenstärke scheint dies von Bedeutung zu sein. Die Ergebnisse weisen außerdem darauf hin, dass eine erhöhte Oberflächenladungsheterogenität entweder ein Remobilisieren des Nanopestizids, oder aber eine weitere Freisetzung des Wirkstoffes verhindern kann. Demnach scheint die Oberflächenladung für das Transportverhalten des Nanopestizids zumindest bedingt eine Rolle zu spielen. Insgesamt wird der überwiegende Teil des Wirkstoffes in Lösung transportiert, weshalb ein Model für den gelösten Stofftransport besser geeignet erscheint um das Transportverhalten darzustellen, als die kolloidale Filtrationstheorie. Nichtsdestotrotz haben physikalisch-chemische Faktoren (z.B. Ionenstärke und Oberflächenladung) einen Einfluss auf den Transport und die Ablagerung des Nanopestizids. Weitere Experimente mit Produkten (Nanopestiziden), die eine geringere Freisetzungsrate des Wirkstoffes aufweisen werden benötigt, um den Einfluss von Nanokapseln auf den Transport des Wirkstoffes eindeutiger zu bestimmen.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Deutsch)
Nanopestizide Transport Colloid gesättigt
Autor*innen
Daniel Schweizer
Haupttitel (Englisch)
Transport of nanopesticides in saturated porous media
Paralleltitel (Deutsch)
Transport von Nanopestiziden im wassergesättigten porösen Medium
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
VII, 51 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thilo Hofmann
Klassifikationen
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,
35 Chemie > 35.18 Kolloidchemie, Grenzflächenchemie ,
38 Geowissenschaften > 38.85 Hydrologie: Allgemeines ,
38 Geowissenschaften > 38.95 Umweltgeologie, Geoökologie
AC Nummer
AC12205961
Utheses ID
30848
Studienkennzahl
UA | 066 | 299 | |
Universität Wien, Universitätsbibliothek, 1010 Wien, Universitätsring 1