Fenilurea peszticidek oxidatv talakulsnak vizsglata kotoxikolgiai szempontbl KSZNETNYILVNTS

Fenil-urea peszticidek oxidatív átalakulásának vizsgálata ökotoxikológiai szempontból KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A kutatás a TÁMOP-4. 2. 4. A/2 -11/1 -2012 -0001 azonosító számú Nemzeti Kiválóság Program – Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító rendszer kidolgozása és működtetése konvergencia program című kiemelt projekt által nyújtott személyi támogatással valósult meg. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

Bevezetés Napjaink mezőgazdasági színvonala nem tartható fenn peszticidek alkalmazása nélkül. • bizonyos peszticidek lassan bomlanak le a természetben • bemosódhatnak természetes vizeinkbe, megjelenhetnek ivóvizeinkben is és hagyományos víztisztítási módszerekkel nem távolíthatók el minden esetben • élő szervezetekben akkumulálódhatnak • lehetséges hormonális hatás (EDC) A peszticid hatóanyagokra vonatkozó határértékek szigorodnak, ezért új, kiegészítő víztisztitási technológiák kidolgozása vált szükségessé. Sok esetben az adott eljárás hatékonyságát csak a kiindulási vegyület átalakulási sebességével jellemzik. A képződött köztitermékek toxicitása bizonyos esetekben meghaladhatja a kiindulási vegyületét.

Célkitűzés Diuron Monuron Fenuron N-(3, 4 -diklórfenil)- N-(4 -klórfenil)- N’, N’-dimetil-3 -fenil- N’, N’-dimetil-karbamid • három, szerkezetileg hasonló peszticid hatóanyag átalakulási sebességének összehasonlítása UV fotolízis, ózonos kezelés, heterogén fotokatalízis, valamint ezek kombinációjának alkalmazása során • a vizsgált peszticid hatóanyagok átalakulása során képződött több komponensű elegyek ökotoxikológiai hatásának vizsgálata

Kísérleti elrendezés (1) Tápegység (2) Teflon dugó (3) Fényforrás 254/185 nm Φ=3, 45( 0, 09)× 10 -5 molfoton s-1 254 nm 365 nm Φ=5, 12( 0, 06)× 10 -5 molfoton s-1 (4) Búra perforált üveg: O 3 kvarc UV 254 nm Ti. O 2 365 nm Ti. O 2/UV 254 nm perforált kvarc UV/O 3 O 3/Ti. O 2 365 nm (5) Reakcióedény (500 cm 3) (6) Tartály (7) Mágneses keverő (8) Perisztaltikus pumpa (300 cm 3/perc) (9) Termosztát (298 K) (10) Oxigén/levegő palack (11) Áramlásmérő (510 cm 3/perc)

Kísérleti eredmények kezdeti átalakulási sebesség (r 0 (× 10 -8 mol dm-3 s-1)) 254 nm O 3 Ti. O 2 365 nm / O 3 254 nm O 3 Ti. O 2 254 nm / O 3 diuron 13, 6 1, 0 7, 9 26, 5 27, 3 11, 0 25, 0 monuron 46, 0 0, 6 13, 1 25, 8 56, 8 18, 4 37, 9 fenuron 2, 7 10, 6 16, 2 37, 7 22, 5 23, 1 55, 7 • a szerves vegyület tulajdonságai (moláris abszorbancia, klóratomszám) alapvetően meghatározzák, hogy melyik kombináció a leghatékonyabb az átalakulás szempontjából • minden esetben az ózon hozzáadása jelentősen megnövelte az egyes módszerek hatékonyságát

Ökotoxikológiai vizsgálatok Algaltoxkit FTM Selenastrum Capricornum egysejtű alga növekedés-gátláson alapuló teszt. Az exponenciális növekedési fázisban lévő algatenyészetet tesszük ki a vegyi anyag hatásának 72 órán keresztül. Daphtoxkit FTM Magna édesvízi teszt rákocskák (Daphnia A magna) mortalitásán keresztül ad információt az egyes vegyületek toxicitásáról. Az eljárás során a tesztelendő vegyi anyag hatására bekövetkező immobilizációt vizsgáljuk. Vibrio fischeri biolumineszcencia-gátlási teszt A módszer a Vibrio fischeri tengeri baktérium által emittált lumineszcens fény intenzitásának mérésen alapul. Gátló anyag jelenlétében a fényemisszió csökken, amit luminométerrel mérünk.

Ökotoxikológiai vizsgálatok - előkísérletek Algaltoxkit FTM Az eredmények alapján az algák számára a szaporodáshoz szükséges előírt 72 óra helyett célszerűnek tűnt a 96 órát választani. Az eredmények reprodukálhatósága az általam alkalmazott megvilágítás mellett is kielégítő volt.

Ökotoxikológiai vizsgálatok - előkísérletek Algaltoxkit FTM diuron monuron fenuron c 0 0 c 1 8, 50 E-05 c 2 8, 50 E-06 c 3 8, 50 E-07 c 4 8, 50 E-08 c 5 8, 50 E-09

Ökotoxikológiai vizsgálatok - előkísérletek Algaltoxkit FTM diuron monuron fenuron c 0 0 c 1 8, 50 E-08 8, 50 E-07 8, 50 E-06 c 2 4, 76 E-08 4, 76 E-07 4, 76 E-06 c 3 2, 72 E-08 2, 72 E-07 2, 72 E-06 c 4 1, 53 E-08 1, 53 E-07 1, 53 E-06 c 5 8, 50 E-09 8, 50 E-07 8, 50 E-06

Ökotoxikológiai vizsgálatok - előkísérletek Daphtoxkit FTM Magna Célszerű hígítás nélkül használnunk a peszticid oldatot, illetve az annak kezelése során kapott elegyet, mivel a mortalitás mértéke nem haladja meg a 30%-ot. Daphnia Magna mortalitása (elpusztult egyedek száma (%) a különböző mértékben hígított oldatok esetén Kizárólag a kiindulási peszticid hatóanyagot tartalmazó oldatra vonatkozó 16 mérési eredményből azt kaptam, hogy az átlagos mortalitás értéke, mely 19 -15 % volt, összemérhető a szórással, melynek értéke átlagosan 11 -14 % közötti a három anyagra vonatkozóan.

Ökotoxikológiai vizsgálatok - előkísérletek Vibrio fischeri biolumineszcencia-gátlási teszt diuron mérési idő 1, 7× 10 -4 M 8, 5× 10 -5 M monuron fenuron 15 perc 30 perc átlag (%) 15 23 29 35 12 20 szórás (%) 5 3 5 6 8 9 átlag (%) 12 20 14 22 5 10 szórás (%) 4 7 5 6 6 8 Az eredmények alapján a továbbiakban hígítás nélküli mintákkal, 30 perces mérési idővel dolgoztam.

Ökotoxikológiai vizsgálatok Daphtoxkit FTM Magna diuron monuron fenuron UV fotolízis diuron monuron fenuron Ózonos kezelés diuron monuron fenuron UV fotolízissel kombinált ózonos kezelés

Ökotoxikológiai vizsgálatok Daphtoxkit FTM Magna diuron monuron fenuron heterogén fotokatalízis diuron monuron fenuron UV fotolízissel kombinált heterogén fotokatalízis

Ökotoxikológiai vizsgálatok Vibrio fischeri biolumineszcencia-gátlási teszt diuron monuron fenuron UV fotolízis diuron monuron fenuron Ózonos kezelés diuron monuron fenuron UV fotolízissel kombinált ózonos kezelés

Ökotoxikológiai vizsgálatok Vibrio fischeri biolumineszcencia-gátlási teszt diuron monuron fenuron heterogén fotokatalízis diuron monuron fenuron UV fotolízissel kombinált heterogén fotokatalízis

Összefoglalás A vizsgált oxidációs eljárások között az ultraibolya fotolízis elsősorban a klórozott származékok esetén bizonyult hatékonynak, az ózonos kezelés hatékonysága a klórozott származékoknál elhanyagolható, fenuronnál azonban számottevő, a heterogén fotokatalitikus kezelés mindhárom vegyületnél hatékony. Az általunk alkalmazott kis ózonkoncentráció minden esetben jelentős mértékben megnövelte az egyes eljárások hatékonyságát. A kiindulási peszticid oldatok ökotoxikológiai jellemzése során használt tesztek közül a legérzékenyebb az alga növekedés gátlási teszt volt. Daphtoxkit FTM immobilitási teszt és Vibrio fischeri biolumineszencia gátlási teszteket használva a hígítás nélküli oldatokkal is csupán 40% alatti mortalitást illetve gátlást mértem.

Összefoglalás Daphtoxkit FTM Magna immobilitási teszt és Vibrio fischeri biolumineszencia gátlási tesztet használva, a kezelt oldatok toxicitása: ultraibolya fotolízis során maximumgörbe szerint változott ózonos kezelést alkalmazva a toxicitás növekedése figyelhető meg, amit feltehetően a peszticid hatóanyagoknak a molekuláris ózonnal való reakciói során képződött, meglehetősen toxikus köztitermékek felhalmozódása okozhat az ózonos kezelést ultraibolya fotolízissel kombinálva, ismét maximumgörbe szerint változott a toxicitás mértéke, azonban maximális értékét hamarabb érte el, mint fotolízis során heterogén fotokatalízis, valamint annak egyéb módszerekkel való kombinációit alkalmazva a toxicitás szintén maximumgörbe szerint változott, azonban a maximális immobilitás, illetve gátlás értéke kisebb volt, mint az ultraibolya fotolízisnél mért érték