Umweltverhalten von Trifloxystrobin

Trifloxystrobin (TFS) ist ein neues mesostemisches Fungizid der Strobiluringruppe mit einer Oximether-Seitenkette (Abb. 7). Durch die Kombination aus Methyl- und Phenyl-Substituenten in der Oximetherhälfte und die Anwesenheit der CF₃-Gruppe im Phenyl-Ring der Seitenkette besitzt TFS momentan eine breite Wirkung gegenüber pilzartigen Erkrankungen in vielen Obst-, Gemüse- und Getreidearten.

Strukturformel von Trifloxystrobin (EE Isomer)

Ziele

In diesem Forschungsprojekt wurde das Verhalten von TFS in Böden mit folgenden Zielsetzungen untersucht

1. um die Abbauraten von TFS in Böden mit unterschiedlichen physiko-chemischen Eigenschaften und geographischem Ursprung zu studieren und seine Effekte auf die biologischen Eigenschaften des Bodens herauszufinden
2. um die Adsorption-Desorption von TFS auf Böden mit unterschiedlichen physiko-chemischen Eigenschaften zu studieren
3. um den Photolyseabbau von TFS in wässrigen Systemen zu studieren.

Vorgehensweise

'''Abbauexperiment in Böden'''

Das Schicksal von Trifloxystrobin (TFS) wurde unter in-vitro-Bedingung untersucht. TFS wurde auf drei Böden mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften aus Indien und Deutschland appliziert (USDA Kategorie: Typic Ustochrepts, Vertic Ustropepts und Typic Cambudolls). Die Kinetiken des biologischen Abbaus wurden entsprechend der internationalen Protokolle von EU, SETAC, BBA und FDA ermittelt. Das Abbauexperiment wurde innerhalb eines Zeitraums von 90 Tagen durchgeführt. Die Proben wurden in regelmäßigen Abständen auf TFS (EE Isomer), seinen drei Isomeren (EZ, ZE und ZZ) und allen vier Säure-Metaboliten der Isomeren (EE-Säure, EZ-Säure, ZE-Säure und ZZ-Säure) mittels LC-MS/MS analysiert.

Adsorption-Desorption

Die Adsorptions- und Desorptionsrate sowie die Isothermen wurden mit Hilfe der US-EPA-Methode für alle Böden ermittelt.

'''Photolytischer Abbau in Wasser'''

Für die Photolysestudien wurden reines Aceton, Wasser/Methanol (9/1 v/v) und Wasser/Methanol (9/1 v/v) und Huminsäure 10 mg/l verwendet. An 12 unterschiedlichen geographischen Standorten zwischen dem 20. und 60. mittleren Breitengrad wurde die photolytische Umwelthalbwertszeit für die Monate März, Juni, September und Dezember berechnet.

Resultate

'''Kinetiken des Abbaus'''

Der biologische Abbau von TFS in Dunkelheit konnte durch eine Kinetik der
ersten+ersten Ordnung erklärt werden. Die Halbwertzeiten lagen zwischen 1,8 und 2,3 Tagen. Die Hydrolyse ist der wesentliche Abbauweg von TFS, die zur Bildung des entsprechenden Säure-Metaboliten TFS-Säure mit EE-Konformation führt.

Sorptionsuntersuchungen

Die Adsorptionsrate von TFS und der TFS-Säuren folgte einer linearen oder Freundlich-Isotherme. Die Adsorption korrelierte direkt mit dem organischen Kohlenstoffgehalt und dem Tongehalt der Böden, während die Desorption eine negative Korrelation zu diesem Parameter aufwies. Im Falle der TFS-Säure war die Adsorption jedoch schwächer; folglich können bei einem weiteren langsameren Abbau tiefere Bodenschichten kontaminiert werden und es besteht eine potentielle Gefahr für das Grundwasser.

'''Photolytischer Abbau in Wasser'''

In allen Photolysestudien war der wesentliche Abbauweg die Isomerisierung. Die Daten der theoretischen Umwelthalbwertszeiten zeigten, dass im Sommer abhängig von den Breitengraden die Halbwertszeiten zwischen 0,7 bis 1,3 Tagen liegen. Die Halbwertzeit verlängert sich entsprechend der saisonal bedingten Änderung von Frühling zu Winter. Dieser Befund zeigt, dass TFS photolytisch rasch abgebaut wird.

Förderung

Ministerium für Wissenschaft & Technik, Indische Regierung, BOYSCAST

Ansprechpartner

Dr. rer. nat. Kaushik Banerjee
http://nrcgrapes.nic.in/
kbgrape@yahoo.com
Fon: +20 (0)2691-4245

Univ.-Prof. Dr. Dr. h.c. Michael Spiteller
M.Spiteller@infu.uni-dortmund.de
Fon: (0231) 755-4080

Veröffentlichungen

1. Banerjee, K.; Ligon, A.; Spiteller, M. (2007):
   "Spectral elucidation of the acid metabolites of four geometric isomers of trifloxystrobin" Analytical and Bioanalytical Chemistry, 388, (8), 1831-1838.

2. Banerjee, K.; Ligon, A. P.; Spiteller, M. (2006):
   "Environmental Fate of Trifloxystrobin in Soils of Different Geographical Origins and Photolytic Degradation in Water" Journal of Agriculture and Food Chemistry, 54 (25), 9479-9487.

3. Banerjee, K.; Ligon, A.P.; Spiteller, M. (2005):
   "Photoisomerization kinetics of trifloxystrobin" Analytical and Bioanalytical Chemistry, 382 (7), 1527-1533.