Fenil-urea peszticidek oxidatív átalakulásának vizsgálata ökotoxikológiai szempontból KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A kutatás a TÁMOP A/2-11/ 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 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 Diuron N-(3,4-diklórfenil)- N’,N’-dimetil-karbamid Monuron N-(4-klórfenil)- N’,N’-dimetil-karbamid Fenuron N’,N’-dimetil-3-fenil- karbamid

(1) Tápegység (2) Teflon dugó (3) Fényforrás 254/185 nm 254 nm 365 nm (4) Búra perfor á lt ü veg: O 3 kvarc UV 254 nm TiO nm TiO 2 /UV 254 nm perfor á lt kvarc UV/O 3 O 3 /TiO 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 elrendezés Φ=3,45(  0,09)×10 -5 mol foton s -1 Φ=5,12(  0,06)×10 -5 mol foton s -1

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 254 nm O3O3 TiO nm TiO nm / O nm O 3 TiO nm TiO nm / O 3 diuron13,61,07,926,527,311,025,0 monuron46,00,613,125,856,818,437,9 fenuron2,710,616,237,722,523,155,7 kezdeti átalakulási sebesség (r 0 (×10 -8 mol dm -3 s -1 )) Kísérleti eredmények

Daphtoxkit F TM Magna A teszt édesvízi rákocskák (Daphnia magna) mortalitásán keresztül ad információt az egyes vegyületek toxicitásáról. Az eljárás során a tesztelendő vegyi anyag hatására bekövetkező immobilizációt vizsgáljuk. Ökotoxikológiai vizsgálatok Algaltoxkit F TM Selenastrum Capricornum egysejtű alga növekedés-gátláson alapuló teszt. Az exponenciális növekedési fázisban lévő algatenyészetet tesszük ki a vegyi anyag hatásának 72 órán keresztül. 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.

Algaltoxkit F TM Ökotoxikológiai vizsgálatok - előkísérletek 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.

Algaltoxkit F TM Ökotoxikológiai vizsgálatok - előkísérletek diuronmonuron fenuron diuronmonuronfenuron c0c0 000 c1c1 8,50E-05 c2c2 8,50E-06 c3c3 8,50E-07 c4c4 8,50E-08 c5c5 8,50E-09

Algaltoxkit F TM Ökotoxikológiai vizsgálatok - előkísérletek diuronmonuron fenuron diuronmonuronfenuron c0c0 000 c1c1 8,50E-088,50E-078,50E-06 c2c2 4,76E-084,76E-074,76E-06 c3c3 2,72E-082,72E-072,72E-06 c4c4 1,53E-081,53E-071,53E-06 c5c5 8,50E-098,50E-078,50E-06

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

Vibrio fischeri biolumineszcencia-gátlási teszt Ökotoxikológiai vizsgálatok - előkísérletek diuronmonuronfenuron mérési idő 15 perc30 perc15 perc30 perc15 perc30 perc 1,7×10 -4 M átlag (%) szórás (%) ,5×10 -5 M átlag (%) szórás (%) Az eredmények alapján a továbbiakban hígítás nélküli mintákkal, 30 perces mérési idővel dolgoztam. Vibrio fischeri biolumineszcencia-gátlási teszt Vibrio fischeri biolumineszcencia-gátlási teszt Vibrio fischeri biolumineszcencia-gátlási teszt

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

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

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

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

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. A kiindulási peszticid oldatok ökotoxikológiai jellemzése során használt tesztek közül a legérzékenyebb az alga növekedés gátlási teszt volt. Daphtoxkit F TM immobilitási teszt és Vibrio fischeri biolumineszencia gátlási teszteket használva a hígítás nélküli oldatokkal is csupán 40% alatti mortalitást illetve gátlást mértem. Az általunk alkalmazott kis ózonkoncentráció minden esetben jelentős mértékben megnövelte az egyes eljárások hatékonyságát.

Összefoglalás Daphtoxkit F TM 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