Studie zeigt, dass gefährliche Herbizid-Chemikalie in die Luft gelangt

„Dicamba-Drift“ – die Bewegung des Herbizids Dicamba von Feldfrüchten durch die Atmosphäre – kann zu unbeabsichtigten Schäden an benachbarten Pflanzen führen. Um das Abdriften von Dicamba zu verhindern, werden andere Chemikalien, typischerweise Amine, mit Dicamba gemischt, um es an Ort und Stelle zu „verankern“ und zu verhindern, dass es sich verflüchtigt oder sich in einen Dampf verwandelt, der sich leichter in der Atmosphäre bewegt.

Jetzt haben neue Forschungsergebnisse aus dem Labor von Kimberly Parker, Assistenzprofessorin für Energie-, Umwelt- und Chemieingenieurwesen an der Washington University in der McKelvey School of Engineering in St. Louis, ein neues Licht auf diese Geschichte geworfen, indem sie zum ersten Mal zeigen, dass diese Amine selbst verflüchtigen, oft mehr als Dicamba selbst.

Ihre Ergebnisse wurden am 23. September in der Zeitschrift veröffentlicht Umweltwissenschaft und -technologie.

Die Verflüchtigung von Aminen bei Anwendung mit Dicamba kann dabei helfen, die Prozesse zu erklären, die eine Drift von Dicamba verursachen. Amine werden jedoch auch in anderen Herbiziden verwendet, darunter Glyphosat, das am häufigsten verwendete Herbizid der Welt. Unabhängig vom Herbizid stellten die Forscher fest, dass sich immer noch Amine verflüchtigten.

Wenn Amine selbst in die Atmosphäre freigesetzt werden, können sie sich negativ auf die menschliche Gesundheit auswirken, da sie krebsfördernde Substanzen bilden können. Sie beeinflussen auch das Klima und die Atmosphärenchemie. Aufgrund ihrer potenziellen Gefahr und Verbreitung ist die wissenschaftliche Literatur voll von Forschungsergebnissen, die sich mit der Art und Weise ihrer Freisetzung in die Atmosphäre befassen – außer wenn es um ihre Verwendung in Herbizid-Amin-Formulierungen geht.

„Amine unterliegen auch Reaktionen, um Partikel zu bilden – winzige Partikel, die beim Einatmen in den Körper gelangen können“, sagte Parker. „Diese Partikel sind auch giftig und krebserregend“, und sie haben Folgen für die Atmosphärenchemie, indem sie das Klima beeinflussen.

„Forscher haben sich mit industriellen Anwendungen, Tierbetrieben und Umweltquellen von Aminen befasst, aber soweit wir gesehen haben, hat sich überhaupt niemand mit Herbiziden befasst, obwohl große Mengen von Herbizid-Amin-Mischungen auf Feldfrüchte gesprüht werden das Land“, sagte Parker.

„Wir waren wirklich überrascht zu sehen, dass diese Quelle übersehen wurde.“

Ihr Labor hat die Verwendung von Aminen mit Herbiziden in der Landwirtschaft erforscht. In diesen Szenarien wurden die Amine hinzugefügt, um zu verhindern, dass sich das Herbizid Dicamba verflüchtigt. Die Technik war jedoch oft unwirksam und das Dicamba trieb schließlich zu nahe gelegenen Feldfrüchten.

Erstautor Stephen Sharkey, ein Ph.D. Student in Parkers Labor, leitete diese frühere Forschung, die die Verflüchtigung von Dicamba aus Dicamba-Amin-Mischungen untersuchte, und fragte sich: „Wenn sich das Dicamba verflüchtigt, was passiert dann mit dem Amin, das dort sein sollte, um den Verflüchtigungsprozess zu stoppen?“

Um dies herauszufinden, maß Sharkey die Veränderung der Menge an vorhandenen Aminen im Laufe der Zeit, wenn sie mit verschiedenen Herbiziden gemischt wurden. Die Ergebnisse? Bei allen Mischungen verflüchtigten sich die Amine aus den Herbizid-Amin-Mischungen. Sharkey arbeitete auch mit dem Labor von Brent Williams, einem außerordentlichen Professor für Energie-, Umwelt- und Chemieingenieurwesen, zusammen, um zu bestätigen, dass die Amine aus Herbizid-Amin-Mischungen in die Gasphase gelangen, indem Amine aus der Luft zur Messung eingefangen wurden.

In landwirtschaftlichen Umgebungen, so Parker, werden Amine nicht nur mit Dicamba gemischt, sondern auch mit anderen Herbiziden, einschließlich 2,4D und dem weit verbreiteten Glyphosat.

Zusätzlich zu den Experimenten quantifizierte Sharkey auch die Menge an Aminen, die tatsächlich in die Atmosphäre gelangten, was ein wenig Detektivarbeit erforderte. Er verwendete zwei separate Datensätze – geschätzte Raten von Herbizidanwendungen und Umfragedaten von US-Landwirten, die zeigten, welche spezifischen Amine mit verschiedenen Herbiziden verwendet wurden.

Sharkey kam zu dem Schluss, dass die Verwendung von Herbiziden in den Vereinigten Staaten jährlich für die Freisetzung von etwa 4 Gigagramm (4.000 Tonnen) Aminen verantwortlich ist.

Die Ergebnisse kamen für Parker etwas überraschend, nicht nur, weil die Chemie nicht sofort darauf hindeutet, dass sich Amine auf diese Weise verflüchtigen, sondern auch aus einem praktischeren Grund.

„Es gab umfangreiche Arbeiten, die sich mit den verschiedenen Wegen befassten, auf denen Amine in die Atmosphäre gelangen“, sagte sie. „Es wurde viel Mühe darauf verwendet, zu verstehen, woher Amine kommen, aber die Erforschung ihrer Verwendung mit Herbiziden wurde vorher einfach nicht in Betracht gezogen.“