Extraktion und Analyse von Sedimenten hinsichtlich der stofflichen Belastung der Herbizid-Wirkstoffe Metazachlor und Flufenacet sowie deren Metaboliten.

Abstract

Der Zweck dieser Arbeit war die Bestimmung der stofflichen Belastung von Sedimenten aus zehn Söllen und einem Drainageteich mit den Herbizid-Wirkstoffen Metazachlor (MZC) und Flufenacet (FLU) sowie deren Sulfonsäure- (ESA) und Oxalsäure (OA) -Transformationsproduk-ten (TPs). Eine umfassende Probenaufbereitung wurde durchgeführt, um die Sedimente in drei Zyklen mit einer Acetonitril-Wasser-Mischung (9:1 v/v) und einer 0,01 M CaCl2-Lösung diskontinuierlich zu extrahieren. Für die Extraktion wurden in einer Doppelbestimmung je-weils circa 1 g Sediment mit insgesamt 10 mL Extraktionsmittel extrahiert. Zur Anreicherung der Analyt Konzentrationen in den Extrakten wurde eine Verdampfungsmethode entwickelt, die es ermöglichte Konzentrationen in den Sedimentextrakten zu quantifizieren. Die Konzent-rationen der Analyten in den Extrakten konnten durch Verdampfung des Extraktionsmittels und Aufnahme in 500 μL Acetonitril, abhängig vom Extraktvolumen, um das 12,0 - 17,2-fache angereichert werden. In der Aufbereitung, gewonnene Wasserphasen wurden mittels Fest-phasenextraktion extrahiert, unter Stickstoff eingeengt und in 200 μL Acetonitril aufgenom-men. Die Analytik der Analyt Konzentrationen in den Extrakten erfolgte durch Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie gekoppelt mit einem Tandem Massenspektrome-ter (RP-HPLC-MS/MS). In vier der elf Sedimente, speziell in Sedimenten mit hohem Kohlen-stoffanteil, konnten Rückstände von MZC oder dessen TPs nachgewiesen und quantifiziert werden. Die Konzentrationen von MZC in den Sedimenten betrugen c = 0,51 μg/kg und c = 1,47 μg/kg, die der TPs c = 4,34 μg/kg bis c = 26,59 μg/kg. In drei Wasserphasen konnte MZC in Konzentrationen c < 1 ng/L bestimmt werden. Die Konzentrationen der ESA- und OA-TPs von MZC konnten in acht Wasserphasen bestimmt werden und waren mit c = 370 ng/L (MZC-ESA) um ein vielfaches höher als die der Muttersubstanz. Die Bestimmung von FLU und dessen ESA- und OA-TPs in der Sediment- und der Wasserphase konnte nicht erfolgen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Extraktion von Sedimenten aus Söllen und die stoffliche Analyse von MZC und seine ESA- und OA-TPs, mit den, in dieser Arbeit verwendeten Methoden, gut anwendbar sind. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass MZC-ESA, MZC-OA und die Mut-tersubstanz hauptsächlich an Sedimenten mit hohem Kohlenstoffanteil adsorbieren.

The purpose of this work was to quantify herbicide residues of metazachlor (MZC), flufenacete (FLU) and their ethane suflonic acid- (ESA) and oxalic acid- (OA)- transformationproducts (TPs) in ten sediments from small-water-bodies. Therefore extensive sample preparation steps were done, to extract the sediments in three cycles with a acetonitrile-water mixture (9:1 v/v) and a 0,01 M CaCl2-solution in a discontinouse liquid-solid-extraction. Extractions were made in duplicates, by extracting approximately 1 g oft the sediments with overall 10 mL extractant. To quantify analyte concentrations in sediment extracts, a technique for evaporation was de-veloped, to enrich analyte concentrations. Extract volumes were evaporated and the residue was affiliated in 500 μL acetonitrile (ACN). The concentration of the analytes in the extracts could be enriched in a range from 12.0 up to 17.2, depending on the extract volumes. By sample preperation the water phase of each sediment was colleceted and extracted by solid phase extraction, enriched under nitrogen and affiliated in 200 μL ACN. The analyses of the analyte concentration in the extracts was done by reversed phase-high performance liquid chromatography coupled with a tandem mass spectrometer (RP-HPLC-MS/MS). In four out of eleven sediments, especially in those with a high carbon content, residues of MZC and its TPs were qualified and could be quantified. The concentrations of MZC, quantified in the sediment extracts, were c = 0.51 μg/kg and c = 1.47 μg/kg. TPs of MZC were quantified in concentrations c = 4.34 μg/kg and c = 26.59 μg/kg. In three out of eleven water phases MZC could be quanti-fied in concentration below 1 ng/L. The concentrations of MZC-ESA and MZC-OA could be quantified in eight water phases and were higher by a multiple than from the mother com-pound (c = 370 ng/L). FLU and its ESA- and OA-TPs could not be quantified in the sediment- and water phase. The results show that the extraction of sediments from small-water-bodies and the analyses of the concetrations of MZC and its ESA- and OA-TPs in the extracts, by applying the methods explained in this thesis, is good to apply. Furthermore it could be shown that adsorption of MZC, MZC-ESA and MZC-OA occurs at sediments with high carbon content.