LC-MS/MS Multimethode zur Bestimmung von Pflanzenschutzmitteln und deren Metaboliten in Kläranlagenabläufen und Oberflächenwasser
Zielsetzung
Pflanzenschutzmittel (PSM) werden weltweit in erheblichen Mengen in die Umwelt ausgebracht. Neben dem produktionsbedingten Eintrag in die aquatische Umwelt spielt der anwendungsbedingte Eintrag eine wesentliche Rolle. Relevant sind die Anwendung in der Landwirtschaft, auf Verkehrs- und Industrieflächen sowie im privaten Bereich (z.B. Garten). Der Eintrag aus dem landwirtschaftlichen Bereich kann durch Abdrift und Abschwemmung sowie über Drainagen in die Gewässer erfolgen, ein erheblicher Teil der Pflanzenschutzmittelfrachten stammt aus kommunalen Kläranlagen. Die Pestizide gelangen durch die Tropfverluste auf den Straßen und die Reinigung der Geräte auf den Höfen in das kommunale Abwasser und werden zum Teil nicht vollständig in den Kläranlagen abgebaut. Auf Grund der punktuellen Einträge von PSM in Oberflächenwasser kommt der Überwachung der PSM-Konzentrationen in den Abläufen der Kläranlagen besondere Bedeutung zu. Im Folgenden wird die Entwicklung und Validierung einer Multi-PSM-Methode zur selektiven und sensitiven Bestimmung in Zusammenarbeit mit Prof. Frede, Universität Giessen, Institut für Landschaftsökologie und Ressourcenmanagement dargestellt.
Vorgehensweise
Anhand vielfältiger Daten über Einsatzmengen, physikochemischer Eigenschaften und Metabolismus wurden 28 Wirkstoffe und 2 wesentliche Metabolite aus der Vielzahl der in Deutschland zugelassenen PSM ausgewählt. Hierbei handelt es sich unter anderem um Triazine, Acetamide, Organophosphate, Phenylharnstoffe und Phenoxysäuren. Aufgrund der unterschiedlichen Stoffgruppen eignet sich nur die LC-MS/MS als geeignete Analysenmethode. Die Zielanalyten wurden mittels Festphasenextraktion (SPE) angereichert.
Ergebnisse
Die besten Ergebnisse mittels SPE wurden bei der Extraktion von 0,25 Liter Probe bei essigsaurem pH-Wert mittels StrataX-Polymermaterial erzielt. Die Wiederfindungen unter Einbeziehen geeigneter interner Standards liegen für gereinigtes Abwasser für fast alle Verbindungen zwischen 80 % und 120% (Abb. 14).
Die Anwendung des multiple reaction monitoring (MRM) Modus führt zu Bestimmungsgrenzen von < 0,05 μg/l. In Kläranlagen in Deutschland konnten 23 der untersuchten 30 Verbindungen oberhalb von 0,05 μg/l bestimmt werden. Von diesen Verbindungen zeichneten sich 8 durch Konzentrationen im oberen ng/l-Bereich aus und zwei Verbindungen wurden bis in den unteren μg/l-Bereich bestimmt. Hervorzuheben ist das Auftreten des Metamitronmetaboliten Desamino-Metamitron, welcher die Konzentrationen von Metamitron oftmals deutlich übertraf.
Wiederfindungen und Standardabweichungen [%] der untersuchten Pflanzenschutzmittel und Metaboliten in verschiedenen Abwässern
Förderung
Die Förderung des Vorhabens (Projekt 05HS022) erfolgt aus Mitteln des Bundesminiteriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE).
Ansprechpartner
Prof. Dr. Hans-Georg Frede
http://www.uni-giessen.de
hans-georg.frede@agrar.uni-giessen.de
Fon: +49 (0)641 99 37380
Dr. Martin Bach
http://www.uni-giessen.de/~ghj9/
martin.bach@agrar.uni-giessen.de
Fon: +49 (0)641 / 99-37375
MSc. Umwelt- und Ressourcenmanagement Annika Susanne Hoch
http://www.uni-giessen.de
annika.s.hoch@agrar.uni-giessen.de
Fon: +49 (0)641 99 37382
Dr. rer. nat. Sebastian Zühlke
S.Zuehlke@infu.uni-dortmund.de
Fon: (0231) 755-4088
Univ.-Prof. Dr. Dr. h.c. Michael Spiteller
M.Spiteller@infu.uni-dortmund.de
Fon: (0231) 755-4080