Untersuchung der Sorption und Verlagerung von Terbuthylazin an verschiedenen Böden:
Gespeichert in:
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| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Inst. für Bodenkunde und Standortslehre
1996
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| Schriftenreihe: | Hohenheimer bodenkundliche Hefte
32 |
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1 EINLEITUNG...........................................................................................................1
2 PROBLEMSTELLUNG.............................................................................................3
3 THEORETISCHE GRUNDLAGEN..........................................................................5
3.1 Böden......................................................................................................................5
3.1.1 Eigenschaften von Huminstoffen und Tonen......................................................5
3.2 Theorie der Sorption...............................................................................................9
3.2.1 Sorptionskinetik und Kinetik der Wirkstoffabnahme im Feld...........................10
3.2.2 Adsorptionsisothermen...................................................................................12
3.2.2.1 Adsorptionsisotherme von Langmuir........................................................13
3.2.2.2 Adsorptionsisotherme von Freundlich.......................................................14
3.2.2.3 Lineare Adsorptionsisotherme..................................................................15
4 MATERIAL UND METHODEN.............................................................................16
4.1 Eigenschaften der eingesetzten Herbizide...............................................................16
4.1.1 Terbuthylazin..................................................................................................16
4.1.2 Atrazin...........................................................................................................17
4.1.3 Cyanazin.........................................................................................................18
4.1.4 Anwendung der Triazine.................................................................................19
4.1.5 Chemie der Triazine........................................................................................19
4.2 Standorte und Böden.............................................................................................24
4.3 Weitere, verwendete Adsorbentien.........................................................................25
4.4 Methoden zur Ermittlung der Bodenkenndaten......................................................26
4.4.1 Körnung.........................................................................................................26
4.4.2 Gewinnung der Tonfraktion............................................................................26
4.4.3 Bestimmung der spezifischen Oberfläche.........................................................26
4.4.4 pH-Wert.........................................................................................................27
4.4.5 Elektrische Leitfähigkeit.................................................................................27
4.4.6 Gehalt an organischem Kohlenstoff(Corg)......................................................27
4.4.7 Kalkgehah......................................................................................................28
4.4.8 Gesamtstickstoffgehalt....................................................................................28
4.4.9 Potentielle Kationenaustauschkapazhät...........................................................28
4.5 Sorptionsversuche.................................................................................................29
4.5.1 Sorptionskinetik..............................................................................................30
4.5.2 Sorptionsisothermen (Sorptionsgleichgewicht)................................................30
4.5.3 Iteration der Kinetikkurven und der Sorptionsisothermen................................31
4.6 Versuche zur Verlagerung.....................................................................................32
4.6.1 Laborversuch: Perkolation an Bodensäulen.....................................................32
4.6.2 Feldversuch....................................................................................................34
4.7 Rückstandsanalytik der Herbizide und ihrer Metaboliten........................................36
4.7.1 Probenauftereitung der wäßrigen Proben........................................................36
4.7.2 Bodenextraktion - Feldversuch.......................................................................36
4.7.3 Wiederfindung................................................................................................37
4.7.4 Nachweisgrenzen für die Wirkstoffe................................................................38
4.7.5 Gaschromatographischer Nachweis.................................................................40
4.8 Fourier-Transformations-Infrarot- (FTIR-) Spektroskopie.....................................41
4.8.1 Versuchsdurchführung....................................................................................41
4.8.2 FTIR-Messung...............................................................................................43
5 ERGEBNISSE.........................................................................................................45
5.1 Sorptionsversuche.................................................................................................45
5.1.1 Sorptionskinetik.............................................................................................45
5.1.2 Adsorptionsisothermen...................................................................................49
5.1.2.1 Adsorptionsisothermen von verschiedenen Boden und Tonen...................50
5.1.2.2 Vergleich der verschiedenen Böden und Tone..........................................56
5.1.2.3 Vergleich von Terbuthylazin und Atrazin.................................................59
5.1.2.4 Zusammenfassung der Abhängigkeit der Adsorption von der Temperatur,
dempH-Wert und der Ionenstärke...........................................................59
5.1.2.5 Adsorptionsisothermen nach Langmuir, nach Freundlich und lineare
Adsorptionsisotherme...............................................................................59
5.1.3 Desorptionsisothermen...................................................................................60
5.1.3.1 Abhängigkeit der Desorption von der Temperatur, vom pH-Wert und von
der Ionenstärke........................................................................................60
5.1.4 Hysterese........................................................................................................62
5.2 Versuche zur Verlagerung.....................................................................................64
5.2.1 Perkolationsversuche mit Bodensäulen............................................................64
5.2.1.1 Physikalische Kenngrößen der Bodeniüllung in den Säulen.......................64
5.2.1.2 Tracerversuch..........................................................................................64
5.2.1.3 Herbiziddurchbruchkurven.......................................................................67
5.2.2 Bodenextraktion - Feldversuch.......................................................................77
5.2.2.1 Verlauf der Terbuthylazin (TER)- und Desethylterbuthylazin (DET -
Konzentrationen.......................................................................................77
5.3 Untersuchung der Bindungsmechanismen mittels FTIR-Spektroskopie..................81
5.3.1 FTIR-Spektren von Terbuthylazin, Atrazin und Cyanazin................................81
5.3.2 FTIR-Spektren der reinen Böden bzw. Tone...................................................88
5.3.3 FTIR-Spektren der Tonfraktion des Bodens Horkheim und des Calcium-
bentonitsmit adsorbiertem Atrazin bzw. Terbuthylazin...................................97
6 DISKUSSION.......................................................................................................105
6.1 Sorption..............................................................................................................105
6.1.1 Sorptionskinetik...........................................................................................105
6.1.2 Adsorptionsisothermen nach Langmuir.........................................................106
6.1.2.1 Abhängigkeit der Adsorption von der Temperatur..................................107
6.1.2.2 Abhängigkeit der Adsorption vom pH-Wert...........................................109
6.1.2.3 Abhängigkeit der Adsorption von der Ionenstärke..................................112
6.1.2.4 Abhängigkeit der Adsorption vom Gehalt an organischer Substanz, vom
Tongehalt und von der Kationenaustauschkapazität................................115
6.1.2.5 Abhängigkeit der Sorption von wasserlöslicher organischer Substanz.....117
6.1.2.6 Adsorption von Hydroxyatrazin.............................................................118
6.1.3 Adsorptionsisothermen nach Langmuir, nach Freundlich und lineare
Adsorptionsisothermen im Vergleich.............................................................119
6.1.4 Desorptionsisothermen.................................................................................120
6.1.5 Abschätzung von Adsorptionskoeffizienten...................................................121
6.2 Verlagerung.........................................................................................................122
6.2.1 Laborversuch: Eluierte und extrahierte Menge an Terbuthylazin und Bildung
von gebundenen Rückständen.......................................................................122
6.2.2 Kinetik der Wirkstoffabnahme im Feldversuch und Vergleich von Feldversuch
und Laborversuch.........................................................................................126
6.3 Untersuchung der Bindungsmechanismen mittels FTIR-Spektroskopie.................134
7 ZUSAMMENFASSUNG.......................................................................................146
8 SUMMARY...........................................................................................................150
9 LITERATUR.........................................................................................................154
AANHANG
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