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Environmental fate of clothianidin nanopesticides
Helene Walch
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Interdisziplinäres Masterstudium Environmental Sciences
Betreuer*in
Thilo Hofmann
Mitbetreuer*in
Mélanie Kah
DOI
10.25365/thesis.44009
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30234.00681.722971-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Im Hinblick auf die Umwelt-Risikobewertung, wurde der Einfluss dreier polymerbasierter Pestizid-Nanoformulierungen auf (1) den photochemischen Abbau und (2) das Sorptionsverhalten des Wirkstoffes Clothianidin im Vergleich zu einer kommerziell erhältlichen Formulierung (Com) und der reinen Wirkstofflösung (AI) untersucht. Clothianidin, ein Neonikotinoid, wurde mit HPLC und UV-Vis Detektion analysiert. Die getesteten Konzentrationen (in entionisiertem Wasser und PowerPhos Flüssigdünger-Lösung) basierten auf maximal relaistischen Ausbringungsmengen für Feldfrüchte bei der Blattspritzung (photochemischer Abbau) und mit der Saat in der Anbaufurche (Sorption).
Die photochemischen Abbauraten wurden mithilfe einer Xenonbogenlampe ermittelt. In wässrigem Hintergrund wurden zusätzliche Konzentrationen unter und über der Clothianidin Löslichkeit getestet. Die Abbauraten sanken mit steigenden Konzentrationen und ein Schutzmechanismus der Nanoformulierungen setzte bei Konzentrationen über der Löslichkeit ein, was mit der beobachteten löslichkeitsabhängigen Freisetzung des Wirkstoffes von den Nanopartikeln übereinstimmte. Die Zugabe von PowerPhos reduzierte den Abbau aller Formulierungen und des AI durch Beschattungseffekte, löste aber keine Nanoeffekte aus.
Mit einer Batch-Equilibrium Methode und einer Zentrifugenmethode (unter realistischeren Boden:Lösung-Verhältnissen) wurden Sorptionskoeffizienten für Sand und Lehm bestimmt. Das Sorptionsverhalten wurde vom Bodentyp dominiert. In Übereinstimmung mit der sofortigen Freisetzung von Clothianidin unterhalb der Löslichkeit, konnte kein genereller Nanoeffekt gezeigt werden, auch nicht unter PowerPhos Zugabe. Dennoch konnte für einzelne Nanoformulierungen in der Batch-Methode eine etwas stärkere Sorption verglichen zu Com/AI beobachtet werden. In der Zentrifugenmethode überlagerten die Einflüsse von Struktur (Aggregate) und Dünger eventuelle Nanoeffekte.
Die Ergebnisse unterstreichen, dass der Einfluss einer Nanoformulierung auf das Umweltverhalten des Wirkstoffes vom Freisetzungsverhalten abhängt.
Abstract
(Englisch)
With regards to environmental risk assessment, the impact of three polymer-based pesticide nanoformulations on (1) the aqueous photodegradation rate and (2) the sorption behavior of the active ingredient (AI) clothianidin were investigated, in comparison with a commercially available formulation (Com) and the AI-solution. Clothianidin, a neonicotinoid, was analyzed by HPLC with UV-Vis detection. Test-solution concentrations (in deionized H2O and PowerPhos liquid fertilizer solutions) were based on maximum realistic application rates on crops in foliar spray (photodegradation) and in-furrow while seeding (sorption).
Photodegradation rates were determined using a xenon arc lamp. In H2O, additional concentrations below and above clothianidin solubility were tested. Degradation rates decreased with increasing concentrations and an AI protection by nanoformulations emerged at concentrations exceeding clothianidin solubility. This was in line with the solubility-dependent release of clothianidin from the nanocarriers. PowerPhos addition did not enhance this nano-effect, but strongly reduced degradation of all formulations and the AI due to shading.
Sorption coefficients were determined for sand and loam using a batch-equilibrium method and a centrifugation method, with a more realistic soil:solution ratio. Sorption behavior was dominated by the soil type and, in line with the immediate release of clothianidin at concentration below solubility, no overarching nano-effect could be shown. Also PowerPhos addition did not enhance nano-effects. However, single nanoformulations exhibited slightly stronger sorption than Com/AI in the batch method. In the centrifugation method, aggregates and fertilizer impacts masked any nano-effects.
The results underline that the impact of nanoformulations on the environmental fate depends on the AI-release behavior.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
nanopesticide nanopolymer nanoformulation clothianidin photodegradation sorption fertilizer neonicotinoid environmental fate soil
Schlagwörter
(Deutsch)
Nanopestizid Nanopolymer Nanoformulierung Clothianidin photochemischer Abbau Sorption Dünger Neonikotinoid Umweltverhalten Boden
Autor*innen
Helene Walch
Haupttitel (Englisch)
Environmental fate of clothianidin nanopesticides
Paralleltitel (Deutsch)
Verhalten und Verbleib von Clothianidin Nanopestiziden in der Umwelt
Publikationsjahr
2016
Umfangsangabe
56, xvi Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thilo Hofmann
Klassifikationen
38 Geowissenschaften > 38.32 Geochemie ,
38 Geowissenschaften > 38.69 Bodenkunde: Sonstiges ,
43 Umweltforschung > 43.12 Umweltchemie ,
43 Umweltforschung > 43.13 Umwelttoxikologie ,
43 Umweltforschung > 43.50 Umweltbelastungen ,
43 Umweltforschung > 43.61 Umweltbelastung durch Land- und Forstwirtschaft ,
48 Land- und Forstwirtschaft > 48.54 Pflanzenpathologie
AC Nummer
AC13667973
Utheses ID
38965
Studienkennzahl
UA | 066 | 299 | |