Pestizide Umweltbezogene Struktur- Wirkungsbeziehungen

Transkript

1 Pestizide Umweltbezogene Struktur- Wirkungsbeziehungen von Dr. Andreas Sonnenberg und Prof. Dr. Manfred Sietz ochschule stwestfalen Lippe University of Applied Science

2 arboxylgruppen ionische Struktur gut wasserlösich wird leicht(er) aus dem Boden ausgewaschen gerät dadurch leicht(er) ins Grundwasser albwertszeit im Boden gering geringe Lipophilie ochschule WL, University of Applied Science

3 Aminosäuren, Säureamide R1 N R2 δ - δ - N R1 biogene Strukturen Moleküle können leicht verstoffwechselt werden polare Strukturen gute Wasserlöslichkeit werden gut an uminsäuren adsorbiert: δ + R1 N δ - durch Adsorption an uminsäuren sind höhere albwertszeiten im Boden zu erwarten über ydrolysemechanismen sind diese Stoffe gut abbaubar molekulare N-Quellen sind für Pflanzen Vorraussetzung zur Biomasseproduktion (N-Düngung) ochschule WL, University of Applied Science

4 Aromatische Strukturen Aromatische Strukuren erhöhen die Lipophilie von Molekülen: Bioakkumulation, d.h. Speicherung der Stoffe im Fettgewebe Persistenz ochschule WL, University of Applied Science

5 hlororganische Strukturen l erhöhen die Lipophilie erhöhen die Bioakkumulation senken die biologische Abbaubarkeit Gefahr der Persistenz ist gegeben! hohe Fischgiftigkeit durch Dipolcharakter der -l-bindung kann die albwertszeit im Boden erhöht werden: δ + δ - l ochschule WL, University of Applied Science

6 Beispiel: DDT l l l l l giftiger Feststoff Wasserlöslichkeit: 0,0055 mg/l bei 20 log p W = 6,1 Siedepunkt = 186 Wassergefährdungsklasse WGK 3 (stark wassergefährdend) Dampfdruck p = mpa (25 ) albwertszeit: Jahre Toxizität: LD 50 ca. 100 mg/kg (Ratte, oral) ochschule WL, University of Applied Science

7 Molekülgröße und Symmetrie kleine Moleküle (< 5 6 ) hoher Dampfdruck große Moleküle (> 5 6 ) geringer Dampfdruck Moleküle mit hoher Symmetrie sind sehr stabil, nicht leicht zu zersetzen und neigen zur Persistenz ochschule WL, University of Applied Science

8 Beispiel: Phosphorsäureester P biogene Strukturen, entsprechende Moleküle werden leicht verstoffwechselt wirken nach ydrolyse mit am Energiestoffwechsel der Pflanzen: Energie ADP + P ATP sind als Phosphorquellen essenziell für Pflanzen: - P P + ochschule WL, University of Applied Science

9 Beispiel: Thiophosphorsäureester S P enthalten Schwefel biogene Struktur, ähnlich der essenziellen schwefelhaltigen Aminosäure Methionin: 3 S N 2 ochschule WL, University of Applied Science

10 Modifikationen Moleküle mit langen -Seitenketten sind wahrscheinlich gut biologisch abbaubau Verzweigte Seitenketten sind schlechter biologisch abbaubar ochschule WL, University of Applied Science

11 Beispiel: arnstoffderivate 2 N N 2 arnstoff: biogenes Molekül, da Ausscheidemetabolit Diuron l N l N 3 3 kristalliner Feststoff Wasserlöslichkeit: 42 mg/l (20 ) log p W = 2,68 Siedepunkt: 180 Dampfdruck p = 1, mpa (25 ) LD 50 = 1000 mg/kg (Ratte, oral) albwertsziet: Tage (max. mehrere Monate) ochschule WL, University of Applied Science

12 Beispiel: hlorphenoxycarbonsäuren l X allgemeine Form l 2,4-D l häufigstes erbizid weltweit kristalliner Feststoff Siedepunkt: 160 Wasserlöslichkeit: 900 mg/l (25 ) log pw = 2,64 LD50 = mg/kg (Ratte, oral) albwertszeit etwa 1 Woche Dampfdrck p = 1,86 Pa (25 ) ochschule WL, University of Applied Science