SRP om Pesticider i Historie A og Kemi A

Side 1

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 1 af 37

Indholdsfortegnelse

♣ Indholdsfortegnelse 1

♣ Indledning 3

♣ Pesticider 4 o 1.: Konsekvenser ved brug af pesticider 5

▪ 1.1.: Ændring i klimaet kan have konsekvenser(fremtiden) 6

▪ 1.2.: Spredning af pesticider 7

▪ 1.3.: Konsekvenser for dyrelivet 7

▪ 1.4.: Konsekvenser for mennesker 8

▪ 1.5.: En verden uden pesticider 9 o 2.: Herbicider 10

▪ 2.1.: Atrazin 10 o 3.: Insekticider 14

▪ 3.1.: Pirimicarb 14

♣ Nedbrydning af pesticider 17

♣ Forsøgene 20

♣ Teori bag forsøgene 20 o 1.: Akut toksicitetstest med dafnier magna 21 o Fremgangsmåde 21

▪ 1.1.: Dafnier med pirimicarb 1 21

▪ 1.2.: Dafnier med pirimicarb 2 22

▪ 1.3.: Dafnier med atrazin 22

▪ 1.4.: Resultatbehandling 23

• 1.4.1.: Dafnier med pirimicarb 1 23

• 1.4.2.: Dafnier med pirimicarb 2 24

• 1.4.3.: Dafnier med atrazin 25

• 1.4.4.: Samlet 25 o 2.: Toksicitets-test med ferskvandsalger 26 o Specifik teori for toksicitets-test med ferskvandsalger 26 o Fremgangsmåde 27

Side 2

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 2 af 37

▪ 2.1.: Alger med atrazin 1 27

▪ 2.2.: Alger med atrazin 2 28

▪ 2.3.: Alger med pirimicarb 29

▪ 2.4.: Resultatbehandling 29

• 2.4.1.: Alger med atrazin 1 30

• 2.4.2.: Alger med atrazin 2 31

• 2.4.3.: Alger med pirimicarb 32

• 2.4.4.: Samlet 33

♣ Konklusion 34

♣ Litteraturliste 35

♣ Bilag 2: M7-medie

♣ Bilag 3: Medium

♣ Bilag 4: Resultater fra forsøg 3

Antal sider: 37

Antal sider med bilag, abstrakt, og faktablad:

Antal tegn med mellemrum: 41.115

Side 3

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 3 af 37

Indledning

Pesticider er kemiske stoffer, som bruges til bekæmpelses mod skadedyr, plantesygdomme og ukrudt.

Allerede i 1860 begyndte brugen af pesticider, men først i 1963 opdagede man, at der var miljømæssige konsekvenser, da pesticidet DDT havde slået massevis af rovfugle ihjel. Siden da, er der blevet lavet mange pesticidplaner, som alle omhandler nedskæringen af pesticidforbruget. Pesticider er kemiske stoffer, som ikke er naturligt fremstillet, og mange af dem er blevet forbudte i Danmark, fx atrazin, som er et ukrudtmiddel. Pesticidet pirimicarb, som bekæmper skadedyr, bliver i dag stadig brugt, da det ikke menes at være sundhedsskadeligt. Hvert pesticid har deres historie.

Jeg vil i denne opgave gør rede for de kemiske og fysiske egenskaber samt strukturen for de to pesticider, atrazin og pirimicarb. Herunder hvordan de fremstilles og hvordan de nedbrydes.

Dertil vil jeg behandle de miljø- og sundhedsmæssige konsekvenser ved brug af pesticider, samt udviklingen af landbrugets brug af pesticider.

Jeg vil beskrive det eksperimentelle og redegøre for teorien bag forsøgende, som jeg lavede på DTU, med insekticidet pirimicarb og herbicidet atrazin ved dafnie test og alge test. Derved undersøges også toksiciteten(giftigheden) ved at finde de relevante EC-værdier for stofferne. Der vil være databehandling og vurdering af resultaterne fra forsøgene på DTU. Da der ikke skete nogen væsentlige kemiske reaktioner under forsøget, har jeg ikke omtalt dette nærmere.

Side 4

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 4 af 37

Parisergrønt:

CuOAs O -Cu(C H O)

2 3 2 3 2 2

DDT:

Cl Cl

Cl

Cl

Cl

Denne tabel kommer fra Aktuelt landbrug – pesticider side 7

Pesticider

Pesticider er kemiske stoffer, som bruges til bekæmpelse af fx ukrudt, plantesygdomme og skadedyr, hvis hovedformel er at reducere tabet på høstudbyttet per arealenhed. De er delt op i 9 grupper med hver deres formål. Derudover er de inddelt i stofgrupper, som indeholder forskellige pesticider.

Pesticider er kunstigt fremstillet og de fleste pesticider er organiske forbindelser, hvor deres giftighed er knyttet til deres kemiske struktur. De mest brugte pesticider er herbicider, insekticider og fungicider. Siden 1860 har mennesket brugt pesticider som bekæmpelsesmiddel. Den gang brugte man parisergrønt, som indeholder kobber til bekæmpelse af coloradobiller i kartoflerne. Først i 1960ʼerne opstod der kritik af pesticider, da bogen Det tavse forår blev udgivet af en biolog. Denne bog havde specielt henblik på DDT. DDT er en chloreret kulbrinte, der anvendes som insekticid. Dette pesticid blev lavet til at bekæmpe en bille, som spredte elmesygesvampen, men viste sig at være giftigt for både dyr og mennesker, da den påvirker kalkstofskiftet og nervesystemet. Især antallet af rovfugle er blevet reduceret pga. DDT. Når

DDT optages i kroppen hos fuglene, bevirker det, at de lægger æg med tynde skaller, som knækker under udrugningen og betyder at ungerne dør og antallet af rovfugle falder. Da de er øverst i fødekæden, er dette et kæmpe problem for hele økobalancen og betyder at antallet af insekter stiger og en ond cirkel er i gang.

Der er sket en markant reducering af salget af pesticider siden 1987, da miljøministeriet i 1986 foreslog en handlingsplan for reducering af pesticid forbruget. Denne plan trådte i kraft 1987. Fra

1981 – 1985 var der en voldsomstigning i pesticidforbruget og det var dette, der udløste handlingsplanen.

Handlingsplanen omhandler nedsættelse af pesticidforbruget. Nogle af forudsætningerne for denne plan var, at i år 1997 skulle behandlingshyppigheden og forbruget af pesticider blive formindsket med

50 % målt i forhold til1985 og de anvendte pesticider skulle erstattes med mindre farlige.

Betegnelsen Bækæmpelse/formål

Fungicider | Svampe
Herbicider | Ukrudt
Insekticider | Insekter
Acaricider | Mider
Nematicider | Rodål
Fumigeringsmidler | Jorddesinfektion
Rodenticider | Gnavere
Juvenilhormoner | Vækstregulatorer til insekter
Repellenter | Afskrækningsmidler

Side 5

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 5 af 37

Antal tons pesticider solgt Mængde aktivstoffer (tons) (miljøstyrelsen) til markanvendelse i År År 1990 År 1997 År 2005 År 2008 landbruget 🡪

1

6972 4809 3675 3246 3998

Antallet af tons pesticider er faldet, men dette fortæller ikke nødvendigvis noget om behandlingshyppigheden, da der i stedet anvendes en anden slags pesticid med større effekt end før.

Et godt eksempel på dette er, før i tiden brugte man 1-2 kg aktivt stof af phenoxysyreforbindelser, det blev erstattet af 4 g fra sulfunylureagruppen. Men igennem tiden er de farlige pesticider blevet udskiftet med mindre farlige.

Det antal gange landbrugsarealet Behandlingshyppighed (miljøstyrelsen) kan behandles med den År År 1990 År 1997 År 2005 År 2008 anbefalede dosering 🡪

2

2,67 3,02 2,45 2,32 2,97

Den ønskede behandlingshyppighed i 1997 var 1,34 (kilde: miljøministeriet), som ligger 45 % under den faktisk forekomne behandlingshyppighed i 1997 og det ønskede salg i tons af pesticider var 3487 tons, som ligger 5 % under det faktisk solgte i 1997.

Siden 1997 målt op mod 2008 er pesticidforbruget ikke blevet reduceret, men tværtimod steget 8 % målt i salg i tons og 18 % målt behandlingshyppighed. Der bemærkes et fald i 2005 umiddelbart efter en ny pesticidplan blev vedtaget i 2003 med ændrede ønskede reduceringer af pesticider, en trend som man ikke har formået at fastholde i 2008.

1. Konsekvenser ved brug af pesticider

Når pesticiderne bliver sprøjtet ud på marken, rammer de relativt meget ved siden af de egentlige skadevoldere, derfor skader de også andre organismer, som ikke er uønskede. Et problem er også, at pesticider kan føres med vejret til områder, som ikke har behov for at sprøjtes, og forurener søer og græsarealer. Naturen og miljøet påvirkes negativt af pesticider, men de er dog ikke den største bidragsydere til forurening og ubalance. Gødning og landbrugsmaskiner forringer også miljøet. I Danmark er et af de mest regulerede miljøområder pesticider. Mange pesticider er blevet forbudte. Vi gik fra 213 lovlige til 76. De anvendte pesticider i dag, er de pesticider, som bliver hurtigst nedbrudt, og derved skader mindst.

Allerede omkrig Grækernes storhed (ca. 2000 år før vores tidsregning), anbefalede græske filosoffer, at landmændene skulle bruge kemikalier til at bekæmpe uønskede skadevoldere. I Kina har man brugt arsensulfid til at beskytte afgrøderne siden 1500-tallet. Til beskyttelse af

1

Gennemsnit

2

Gennemsnit

Side 6

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 6 af 37 frugter brugte man stoffer som nikotin, arsenik og svovlholdige midler. Disse stoffer var naturligt forekomster i naturen, men var rent faktisk mere skadelige for mennesker end pesticider. Så i 1860 kom pesticiderne frem, da landmændene i USA begyndte at sprøjte kartoffelmarkerne med et pesticid kaldet parisergrønt. I Danmark kom den første lov om pesticider i 1931, som omhandlede retten til at sælge. 1939 kom en liste med 54 lovlige insekticider og fungicider. I 1950 blev de første herbicider godkendt i Danmark. Efter 1945 begyndte pesticid salget at stige voldsomt. Fra 1956 startede kemikaliekontrollen med at registrere, hvor meget pesticid der blev brugt, og i 1960 kom der fokus på pesticiders sideeffekter. Men først i 1987 kom den første handlingsplan for nedsættelse af pesticider.

I 2003 blev pesticidhandlingsplan III udgivet. Et af målene var at få behandlingshyppigheden nedsat til 1,7 inden udgangen af 2009. Men i 2008 var den på 2,97, så dette mål er langt fra nået, og behandlingshyppigheden er steget siden 2003 med ca. 30 %.

I dag stiller miljøstyrelsen det krav, at halverings tid for nedbrydning af de anvendte pesticider ikke må overskride 3 måneder.

1.1. Ændring i klimaet kan have konsekvenser (fremtiden)

Klimaets stigende temperaturer, mere nedbør og stigende luftfugtighed medfører et stor stigning af antallet skadevoldere, som medfører et stigende behov for at bruge pesticider, især insekticider. Skadevolderne kan blive modstandsdygtige overfor pesticidet, og dette kan have den konsekvens, at der sprøjtes med større mængder og oftere. Hvis der ingen virkning er sket, vil landmanden måske finde et andet pesticid, at sprøjte marken med. Varmere vintre kan have den konsekvens, at insekterne så kan overleve vinterperioden. I Nord- og Vestjylland er temperaturen en ½° højere end resten af Danmark. Dette betyder en stigning på 50 % af brug af insekticider. Ved den øgede nedbør kan der blive behov for flere pesticider, da dette kan få pesticiderne til at regne væk, inden der er kommet en virkning på afgrøderne.

Der er udviklet nye sprøjtemetoder ved hjælp af en robot, som kan sprede pesticider mere specifikt og afgrænset end normale sprøjtemaskiner og dermed reducere dosissen af pesticidet.

Der er 3 forskellige robotter, pletsprøjten, som kan reducerer brugen af herbicider med 39 %, cellesprøjten, som kan reducerer brugen af herbicider med 50 % og til sidst mikrosprøjten, som kan reducerer brugen af herbicider med 99 %.

Side 7

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 7 af 37

Informationen kommer fra Pesticider – påvirkning i naturen.

1.2. Spredning af pesticider

Pesticider er fundet uden for de områder, som de bruges i. De er fundet i nedbør og i dybe grundvandsmagasiner. Derfor er det meget vigtigt vi finder pesticidkilderne, så vi på den måde kan formindske udsatte områder.

Spredningen fra et sted til et andet kan ske via atmosfæren. Via fordampning op i atmosfæren eller med blæsten kan pesticider føres langt væk, og falder først til jorden igen, når nedbøren kommer eller vinden lægger sig. I tyske regnvandsprøver er der påvist pirimicarb på op til 1

µg/L.

1.3. Konsekvenser for dyrelivet

Mange dyr og insekter lever af ukrudt, og færre ukrudtsplanter i markerne, gør at dyrene ikke får tilstrækkeligt med mad og indtager pesticider med føden. Hele økosystemet brydes og der opstår ubalance mellem udbud og efterspørgsel af planteføde.

Økologisk landbrug Konventionelt landbrug

Vilde planter 1,6 gange højere i økologiske end konventionelt dyrkede marker

Vilde planter antal 140 plantearter 88 plantearter

Antallet af individer og den samlede biomasse var også højst i de økologiske marker [3] Siden 1960ʼerne har der været et fald af det gennemsnitlige antal ukrudtsarter. Men der har været en stigning siden slutningen af 1980ʼerne. Det skyldes bl.a. siden 80ʼerne har der været stor fokus på brugen af pesticidernes og deres virkning på miljøet. Pesticider forringer levevilkårene for dyrene og betyder bl.a. også at de lægger mindre æg eller frø og får mindre modstandsdygtigt afkom.

3

Bog: Pesticider – påvirkninger i naturen. Kap. 4 liv i landbruget. Side 52.

Side 8

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 8 af 37

Informationen kommer fra Pesticider – påvirkning i naturen.

Antallet af harer i Danmark er faldet markant siden 1940, hvor jægerne ca. fik 450.000 i

jagtudbytte mod i år 2007/2008 kun 57.000. Prøver viser, at det er sket en forringelse af

harens formeringsevne og helbredstilstand. Haren lever af ukrudtet på markerne, derfor betyder mindre ukrudt, mindre føde, og så er der færre hare. Også fugle har svært ved at klare sig under vilkårene i landbruget. På konventionelt dyrkede marker er fuglebestanden meget lavere end på økologiske dyrkede marker pga. brug af pesticider. Ved de konventionelt dyrkede marker er de 7 mest almindelige fugles formering enten gået i stå eller faldet siden 1970ʼerne.

Gennemsnitligt er der lidt under 1 unge, som overlever pr. fugle par. Nogle grunde til at formeringen er faldet, er bl.a. at markerne udnyttes mere intenst og der sprøjtes med flere pesticider og det medfører, at både ukrudt og insekter, som er fugle mad, reduceres eller ligefrem forsvinder. Men hos det økologiske landbrug har fuglene det heller ikke nødvendigvis bedre. For landmændene strigler markerne, og ofte ødelægger de på den måde alle rederne, så ynglingen af fugle alligevel ikke sker.

Danmark har siden slutningen af 1980ʼerne prøvet at tage hensyn til miljøet, så den største nedskæring af fugle er opmålt i starten af 1970ʼerne til 1980ʼerne.

1.4. Konsekvenser for Mennesker

Der kan opstå rester af pesticider eller deres nedbrydnings produkter i maden. Derfor har myndighederne fastsat en maksimalgrænseværdi, betegnes MRL, for hvor meget pesticid maden må indeholde. Denne værdi bliver fastsat efter betydningen for sundhed og behovet for brug af pesticider. MRL for drikkevandet er meget lavt. For hvert af stofferne må der højst være

0,1 µg/L og samlet må det højst være 0,5 µg/L. Den maksimale indtagelse for et menneske

Side 9

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 9 af 37 betegnes ADI. Denne fastlægges efter viden om stoffets toksicitet. Nogle pesticider kan fremkalde kræft eller nedsat frugtbarhed, de stoffer har ingen ADI, og er overhovedet ikke godkendt. Pesticider, der indeholder klorforbindelser, kan være fedtopløselige, og det gør, at de bliver ophobet i fødekæden og givet videre gennem mælk fra køer eller fra ammende kvinder til spædbørn. Pesticider mistænkes også for at være hormonforstyrrende, som kan nedsætte frugtbarheden.

1.5. En verden uden pesticider

En verden uden pesticider, betyder mere økologi, som for alle er meget sundere. Siden

1960ʼerne har konsekvenser af pesticider været omtalt. I 1989 begyndte man at skelne mellem økologi og konventionel. Siden har folk været mere miljø og sundhedsbevidste.

Det samlede dyrkede areal udgør ca. 2.700.000 ha (information: landbrugsrådet). I 1989 var der omkring 10.000 ha økologisk, dette er ca. 0,37

% af det samlede landbrugsareal. I dag udgør det økologiske landbrug ca. 5,93 %, da ca.

160.000 ha er økologisk.

En verden uden pesticider vil udfordre høstudbyttet per arealenhed og dermed mængden af fødevareproduktionen. Med 854 millioner underernærede mennesker på verdensplan vil det sandsynligvis forværre situationen for endnu flere mennesker. I 1997 blev Bichel-udvalget dannet. De skulle finde positive og negative konsekvenser ved pesticider. De kom frem til, at uden pesticider ville der være et samlet produktionstab på 3 – 50 %, og især kartofler og sukkerroer ville have svært ved at klare sig. Danmarks BNP ville falde med 0,8 %, som svarer til

5.700 kr. pr. familie i gennemsnit, men til gengæld ville fx drikkevandet være nemmere at få rent, og hver familie ville få en besvarelse på 141 kr. i gennemsnit. Økonomien og velstanden vil i hvert fald på kort sigt blive presset og der vil opstå behov for at udvikle alternative produktionsmetoder med tilsvarende produktionsudbytte. Spørgsmålene er mange, men hvad

Side 10

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 10 af 37 der er dyrest for hvem og i hvilket tids perspektiv og hvorledes omkostningerne skal opgøres, er nogle af dem der skal besvares.

2. Herbicider

Herbicider er ukrudtsmidler. Under herbicider er der både bladmidler og jordmidler.

Bladmidler optages gennem planternes blade. De transporteres enten rundt i planten eller også har de direkte virkning på det ramte sted.

Jordmidler optages gennem planternes rødder, de bruges lige før eller lige efter såning.

Der under findes der 3 forskellige virkemåder. Der er hormonmidler, som får planten til at vokse sig ihjel, svidningsmidler, der er fotosyntesehæmmende, som gør at planten dør og minimidler, som hæmmer dannelsen af aminosyrer, og dermed væksten.

2.1. Atrazin

Struktur navn: 2-Chloro-4-(ethylamino)-6-(isopropylamino)-s-triazin

6-chloro-N-ethyl-Nʼ-isopropyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine

Stofgruppe: Triazin

CAS nr.: 1912-24-9

Stofformel: C H ClN

8 14 5

Molare masse: 215,7 g/mol
Opløselighed i vand(20° C): 35 mg/L

Smeltepunkt: 175,8° C pK: 12,3 b

Log K (20° C): 2,7 ow

Damptryk: 4 ∙ 10 kPa = 3,95 ∙ 10^{-10} atm

-8

Henrys lov konstant (20° C): 1,20 ∙ 10^{-7}
K: 39 – 155 L/kg

oc

Nedbrydningstid(T): 1 år

½

Eksempler på K værdier: d

Pesticid Lokalitet/jorddybte Humus K -værdi Denne tabel er fra kemiske stoffer i miljøet
side 80. (Atrazins K -værdi er 1,5 L/kg i

d normal landbrugsjord).

d

Atrazin Drengsted/pløjelag 4,5 % 5,2 L/kg
Atrazin Drengsted/50 cm 1,1 % 0,6 L/kg
Atrazin Drengsted/100 cm 0,2 % 0,1 L/kg

Side 11

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 11 af 37

N N

N

Cl

N

N

H

CH_{2}

CH_{3}

H

CH

CH_{3}

CH_{3}

Strukturformel:

Atrazin blev brugt i perioden

1960 til 1994.

Det blev mest brugt på majsmarker og udyrkede arealer. Det blev forbudt at sælge og købe d. 1. december

1994 pga. det forårsagede store forureninger i grundvandet. Atrazin er det 25. mest anvendte stof. I Danmark blev der brugt 1300 tons. Atrazin er meget giftigt for fisk og ikke så giftigt for fugle. Da Atrazin er en svag base og vil derfor være neutralt i grundvandsrelevante områder.

Opløseligheden af atrazin er meget lille, fordelingskoefficienten er høj, derfor sorberer atrazin både til sedimenter og aktivt kul.

Atrazin er sundhedsskadeligt og kan forårsage kroniske skader. Opstår der brand vil atrazin danne meget giftige nitrøse gasser og ætsende hydrogenchlorid. Atrazin er giftig ved indånding, indtagelse og berøring. Ved indånding kan der opstå irritation af luftvejene, muskelsammentrækninger, øget åndedrætstilstand og muskelkramper. Indtagelse af stoffet kan forårsage ændring af blodets sammensætning og skade indre organer, fx hjerne, hjerte og meget mere. Ved berøring kan der opstå allergiske reaktioner. Det er kræftfremkaldende og kan forsage hudsygdomme fx allergi. Det mistænkes for at skade arveanlægget, nervesystemet og organerne.

Atrazin er farveløst pulver og et aktivt stof. Opbygningen af atrazin er, en triazin kæde med en binding ud til et chlor atom, og en binding ud til en ethylamin gruppe og en binding ud til en isopropylamin gruppe. Begge amingrupper er sekundære. Aminer indeholder et ledigt elektron par, derfor er der mulighed for, at de kan optræde som baser. De vil optræde som svage baser, da det er aromatiske aminer. Atrazin hæmmer fotosyntesen. Fotosyntesens foregår i grønkornet, hvor sollyset opfanges af klorofyl og derefter omdannes til glukose.

Fotosyntesen har to processer, mørkeprocessen og lysprocessen. Lysprocessen deles også op i

2 processer, den cykliske og den acykliske lysproces. I den cykliske lysproces dannes der ATP ud fra ADP og i den acykliske proces dannes der både ATP og NADPH. Dette transporteres så

2

Side 12

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 12 af 37

NAD PH_{2}

NAD P

C_{4}

CO_{2} Stivelse

P_{i}
Ribulosediphosphat ATP C_{6} G lukose

NAD PH_{2}
C_{4}

C_{3}

CO_{2}

2 A D P

AD P 2 A T P

HCO H O xaled d ikes yre æ bles yre

Calvin

O CH Cyklus

C ellevæ g m ed cytoplasm astreng e

Strengskede kloroplast

B ladkø d kloroplast pyro drue syre

PEP

2 Phosphorenol pyrodruesyre

NADPH

2

O C H_{2} O CH

2

HO C C O O H

CO

H C O H

2

Hypotetisk mellem produkt

C O

HCO H

O C H_{2}

CO_{2}

O C O | C O O H
HCO H | HCO H

O C H_{2} O C H

Diphospho | Phospho
glycerosyre | glycerosyre

HC O

HCO H

O C H_{2}

Triosephosphat

H

HO C

H C O H

HO C H O

H C O H

H C

H C O H

H

G lukose

HO C H_{2}

C O

H C O H

H C O H

O CH

2

Ribulosephosphat

AT P

NAD PH_{2}

NAD P

AD P

AT P over til mørkeprocessen. Atrazin går ind og stopper for transporten af ATP og NADPH.

2

Ukrudtet vil hurtigt dø pga. manglende energirige molekyler. Se illustration:

Illustration er selvlavet i ChemSketch, vidst i Gyldendals Minilex Biologi side 267-268 Lysprocessen

Mørkeprocessen

Side 13

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 13 af 37

N N

N

Cl

Cl

Cl

NH

2

CH

N N

N NH

Cl

Cl

CH

3

CH

CH

3

NH

2

CH C H

2 3

N N

N

Cl

N

N

H

CH

2

CH

3

H

CH

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

Fremstillingen af atrazin forløber således:

Denne fremstilling foregår vha. toluen (C

6 5 3

H

CH

) i vand hele vejen igennem. Ved første trin blandes 2,4,6-trichloro-1,3,5-triazine med isopropylamin. Der dannes så 2,6-dichloro-4- isopropylamino-1,3,5-triazine, dertil dannes der også HCl. Efter mellemproduktets omdannelse tilsættes NaOH og sidste trin i processen udføres således; 2,6-dichloro-4-isopropylamino-1,3,5- triazine blandes med ethylamin og der dannes igen HCl og så også atrazin.

2,4,6-trichloro-1,3,5-triazine isopropylamin

2,6 -dichloro-4-isopropylamino-1,3,5-triazine ethylamin

6-chloro-2-ethylamino-4-isopropylamino-1,3,5-triazine

Side 14

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 14 af 37

NN

N

CH_{3} CH_{3}

CH_{3}

CH

3

3^{CH} C

O N

O

CH_{3}

3. Insekticider

Insekticider bruges til bekæmpelse af insekter. De optages via. tarmsystemet, åndedrætssystemet, huden eller når insekterne indtager noget fra behandlede planter. Dette gør, at nervesystemet hæmmes, så nerveimpulserne blokeres og der kan opstå lammelse eller nerveimpulserne banker ukontrolleret, som giver krampe.

Pyrethroider er en undergruppe under insekticider. Disse afgiver en duft, som insekterne ikke kan lide, samtidig med de hæmmer nervesystemet.

Nogle insekticider dræber kun nogle insekter fx bladlus og mens de ikke dræber de andre insekter.

3.1. Pirimicarb

Struktur navn: 2-(dimethylamino)-5,6-dimethyl-4-pyrimidinyldimethylcarbamat

5,6-dimetyl-2-dimethylamino-4-dimethylcarbamoyloxypyrimidine

CAS nr.:

Stofformel: C H N O

11 18 4 2

Molare masse: 238,3 g/mol
Masse fylde: 1,2 (vand = 1)

Smeltepunkt: 91,6°

Damptryk: 1,0 ∙ 10 kPa = 9,87 ∙ 10^{-9} atm

-6

Opløselighed i vand: 2,7 g/L

pK: 9,6 b

Log K: 1,7 ow

Henrys lov konstant (20°C): 1,40 ∙ 10^{-7}

Nedbrygnings tid (T): 16 dage

½

Strukturformel:

Side 15

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 15 af 37

C C C C

H Ethyl-3-methyl-2-oxo-butanester

H

H O H O C C H

O

H H

H H

H SO N C

2 4

N C H

H C H

H

H

N

H

H

NN

N

H C O H

H C H

H

H C H

H C H

H

H

H H

H

O C

Cl

Cl

H N

C H O H

N,N-dimehylguanidinesulfate_{H}

C H

H

H H C H

H

Cl

N

C H

H

H

H C H

H

NN

N

CH CH

3 3

CH

3

CH

3

3^{CH} C

O N

O

CH

3

Pirimicarb er et insekticid. Af udseende er det farveløse krystaller. Det er lovligt i Danmark. Det skyldes, at der ikke er dokumentation på at dette stof skulle være skadeligt. Ved brand kan der opstå giftige nitrøse gasser. Dette stof har meget lav opløselighed i vand, derfor kan det ophobes i vandmiljøet og er grundet til at stoffet er skadeligt for vandmiljøet. Ved indånding kan der ske irritation af slimhinderne ved luftvejene. Stoffet er giftigt ved indtagelse og ved berøring kan der ske irritation. Pirimicarb er et middel med selektiv virkning, altså det dræber kun nogle insekter, såsom bladlus. Doseringen må højst være på 0,3 kg pirimicarb pr. ha (på kartoffelmarker) og der må højst sprøjtes 2 gange pr. vækstsæson.

Opbygningen af pirimicarb består af en 1,3-diazine (pyrimidine) med to bindinger til metylgrupper, en dimethylamin gruppe og en anden dimethylamin gruppe bundet til en ester.

Denne amingruppe er et tertiær amin, og har også svage base egenskaber.

Fremstilling af Pirimicarb:

Chlor-dimethylamino-methanon

Pirimicarb dichloroxomethan

Dimethylamin

2-dimethylamino-4-hydroxypyrimidine

Side 16

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 16 af 37

Fremstillingen af pirimicarb sker over to processer. I den en ene proces blandes ethyl-3- methyl-2-oxo-butenester og N,N-dimethylguanidinesulfate, og der dannes en 2-dimethylamino-

4-hydroxypyrimidine og C H O S. I den anden proces blandes dichloroxomethan og

2 9 6 dimethylamin, og der dannes en chlor-dimethylamino-methanon og HCL. De to mellem produkter blandes og pirimicarb er blevet fremstillet samt noget HCl.

Side 17

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 17 af 37

N N

N

Cl

N

N

N N CH_{3}

N

Cl Hydroxyatrazin (HA)

NH N

2

N N

Cl

NH_{2}

NH

Atrazin

Desisoproplylatrazin (D IA)

Desethylatrazin (D EA )

H

CH_{2}

CH_{3}

H

CH

CH_{3}

CH_{3}

N N

N

O H

NH

N

H

CH

CH_{3}

CH_{3}

N

H

CH

CH_{3}

CH

2

CH_{3}

CH

2

CH_{3}

Nedbrydning

Det meste af pesticidets nedbrydning i jord, sker vha. bakterier og svampe, som via deres enzymer kan spalte pesticider. Når et pesticid er helt nedbrudt, vil det sige, at noget af stoffet er blevet til kuldioxid og andet er blevet til opbygning af mikroorganismer. Men dette sker sjældent. Ofte vil stoffet efterlade nogle metabolitter (nedbrydningsprodukter). Disse metabolitter er ikke altid mindre miljøskadelige end moderstoffet. Atrazin har 3 metabolitter, desethylatrazin (DEA), desisoprppylatrazin (DIA) og hydroxyatrazin (HA). DEA og DIA er mere stabile og binder sig derfor dårligere til jorden end moderstoffet. Stofferne bliver stadig fundet i Danmark som forurening af grundvandet.

Atrazin nedbrydning:

Atrazins nedbrydnings stoffer:

DEA: 2-chloro-4-amino-6-isopropylamino-1,3,5-triazine

DIA: 2-chloro-4-amino-6-ethylamino-1,3,5-triazine

HA: 2-hydroxy-4-ethylamino-6-isopropylamino-1,3,5-triazine

Side 18

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 18 af 37

NN

N

CH_{3} CH_{3}

CH_{3}

CH

CH_{3} 3

3^{CH} C

O N

O

CH_{3}

NN

N

CH_{3}

CH

3 NN

3^{CH} C

O N

O

CH_{3}

O

H

C

N

CH_{3} CH_{3}

CH_{3}
Pirimicarb-desmethyl-formamido 3^{CH}

CH

3

O C N

O

H

Pirimicarb

Pirimicarb-desmethyl

Pirimicarb har 2 metabolitter. Disse to er pirimicarb-desmethyl og pirimicarb-desmethyl-formamido:

Pirimicarb-desmethyl: 2-(dimethylamino)-5,6-dimethyl-4-pyrimidinylmethylcarbemate

Pirimicarb-desmethyl-formamido: 2-methylformamido-5,6-dimethylpyrimidine-4-yl-dimethylcarbamate

De pesticider som er godkendt i DK bliver hurtigt nedbrudt af mikroorganismer. Jo hurtigere de bliver nedbrudt, jo mere betyder det, at de ikke bliver ophobet i jorden, og derefter optaget, af mennesker, dyr og planter. Pesticiders nedbrydningstid afhænger også af jordtypen.

Pesticider binder sig meget forskelligt, alt efter hvilket miljø pesticidet lander i. Pesticiders binding beskrives ved stoffets K -værdi, som er fordelingskoefficienten mellem vand og jord for et kemisk stof, d og stoffets K -værdi, som er K -værdien i forhold til indholdet af organisk kulstof i jorden. Ligevægten oc d mellem stoffets binding til jorden og vandet, gør mest gavn, hvis den er forskudt mod jorden. Det er fordi, at når stoffet er bundet til jorden, som er en fast fase, vil stoffet være stabilt, hvorimod i vand vil det være mobilt.

K kan udtrykkes ved: d

K =
    𝐶
     𝑠𝑜𝑙

d

𝐶_{𝑠}^{𝑚𝑜𝑙}_{𝑘𝑔}

  1
(   )
 𝑚𝑜𝑙

C: koncentrationen af stoffet på den faste fase s

C: koncentrationen af stoffet i den opløste fase sol

Jordens sammensætning betyder rigtigt meget, især når en stor del af jorden er organisk carbon.

K kan udtrykkes ved: oc

Side 19

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 19 af 37

K  =
     𝑓
     𝑜𝑐

oc

𝐶_{𝑠}
∙𝐶_{𝑠𝑜𝑙}
f = indholdet af organisk carbon (0 – 1) (1 = 100 %)

oc

Derudover findes K, som er fordelingskoefficienten mellem stoffets koncentration i vand og octanol.

ow

     𝐶
      𝑜𝑐𝑡
K  =
     𝐶
      𝑤

ow

C er koncentrationen af organisk stof i octanol målt i mol/L

oct

C er koncentrationen af organisk stof i vand målt i mol/L

w

Dette er alle 3 meget vigtige formler, for at finde bindingen af pesticidet til jorden.

Ud fra Henrys lov-konstant kan der vurderes om stofferne fordamper. Der er fordelingen af stoffets vandige fase og gas fase givet:

    𝑃      𝐿
     𝑖
K =   𝑎𝑡𝑚
    𝐶     𝑚𝑜𝑙
     𝑤

H

K er Henrys lov-konstant

H

P er stoffet damptryk målt i atm (atmosfære) i

C er stoffets koncentration i vand målt i L/mol

w

Da både atrazin og pirimicarb har en meget lav K

H

-værdi ved 20° C, betyder det, at fordampningen formentlig ikke har betydning for stoffets forsvinding.

Side 20

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 20 af 37

Forsøgene:

Teori bag forsøgene:

Formålet med forsøgene er at finde de forskellige EC-værdier. EC står for effekt koncentration. EC er

50 den koncentration, hvor der ses en effekt på 50 % af forsøgsindividerne i løbet af et bestemt tidsinterval. EC er den koncentration, hvor man kan se en effekt på 100 % af forsøgsindividerne i

100 løbet af et bestemt tidsinterval osv.

Jeg har fundet nogle EC

50 værdier på nettet, som er fundet ved det samme forsøg som mit.

For alger med atrazin er EC 80 – 120 µg/L^{4}. Og for alger med pirimicarb er EC 150 mg/L^{5}.

50 50

For dafnier med atrazin er EC 7 – 115 mg/L^{6}. og for dafnier med pirimicarb er EC 6,5 – 28 µg/L^{7}.

50 50

Da herbicider er fotosyntesehæmmere og insekticider hæmmer nervesystemet, virker de forskelligt på planter og insekter. Derfor er deres EC-værdier meget forskellige i forhold til hinanden. EC-værdierne er meget lavere hos herbicider end insekticider, når det skal virke på planter, og insekticiders EC-værdier er meget lavere end herbicider, hvis det omhandler insekter.

Inden forsøgets start skal vi finde en faktor, vi vil fortynde koncentrationen med. Faktoren skal ligge mellem 1,8 og 3. Det er vigtigt at vælge en faktor, som får koncentrationerne omkring de givne EC

50 værdier, så der både er koncentrationer lavere, i midten og højere end den givne EC værdi.

50

Derefter bruges fortyndingsformlen til at bestemme volumen af stoffet, der skal bruges.

Fortyndingsformlen:

𝐶_{2} = 𝐶_{1} ∙^{𝑉_{2}}_{𝑉_{1}}

C: er koncentrationen efter

2

C: er koncentrationen før

1

V: er den volumen som skal tilsættes, når der skal fortyndes

2

V: er den nuværende tilsatte volumen

1

4 www.USEPA.com

5

Fra rapport om pirimicarb og alger

6 www.USEPA.com

7 www.USEPA.com

Side 21

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 21 af 37

1. Akut toksicitetstest med dafnier magna:

Fremgangsmåde:

Der laves 2 forsøg med pirimicarb og et forsøg med atrazin.

1.1. Dafnier med pirimicarb 1:

Vi skal bruge 5 stk. 100 mL målekolber med hver sin koncentration. Vores start koncentration

af pirimicarb er 180 µg/L. I de næste målekolber vælger vi at fortynde med en faktor 3, da vi
ved fra teorien at EC værdien er mellem 6,5 – 28 µg/L. Vores anden koncentration bliver:

50

180^{µg}_{L}

3

= 60 µg/L

For at finde ud af hvor meget pirimicarb vi skal bruge i 2. målekolbe bruges fortyndings formlen(se teori):

𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒(60 = 180 ∙,𝑉)

µg µg 𝑉_{2}

L L 100 𝑚𝐿

Jeg får: V = 33,33 mL

2

Dettes gøres 3 gange mere, så vi har 5 forskellige koncentrationer:

Målekolbe 1 2 3 4 5

Koncentration 180 µg/L 60 µg/L 20 µg/L 6,67 µg/L 2,22 µg/L

V af Pirimicarb 100 mL 33,33 mL 11,11 mL 3,70 mL 1,23 mL

Alle målekolberne fyldes med den angivne Volumen af pirimicarb.

Derefter fyldes der til stregen med M7- medie (se bilag 2). Kolberne rystes.

Derefter findes 24 målebæger, 4 til hver opløsning, og 4 til kontrol. Kontrol består kun af M7-medie. En kolbe skal fordeles på 4 glas.

Når dette er fordelt, fyldes der 5 dafnier i hvert glas vha. en nylonnet.

Der sættes låg på alle glassene. De stilles mørk i 20 grades rummet.

Efter 24 timer:

Glassene tages ud af rummet, og lågene tages af. Hvert glas stilles op på et lysbord til undersøgelse, for at finde ud af hvor mange dafnier der er immobile.

Dafnier defineres som immobile, når de ikke kan svømme eller de har krampeagtige bevægelser og ligger på bunden. Døde dafnier tælles også med som immobile.

Resultater for testen:

Side 22

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 22 af 37

Koncentration Total antal af dafnier per Total antal af immobile Total antal af

koncentration | dafnier efter 24 timer | immobile dafnier i %

Kontrol 20 0 0 %

2,2 µg/L 20 0 0 %
6,67 µg/L 20 0 0 %
20 µg/L 20 2 10 %
60 µg/L 20 20 100 %
180 µg/L 20 20 100 %

1.2. Dafnier i pirimicarb 2:

Forsøget udføres på samme måde, men vi fortynder i stedet med en faktor 2,5.

Målekolbe 1 2 3 4 5

Koncentration 180 µg/L 72 µg/L 28,8 µg/L 11,52 µg/L 4,61 µg/L

V af Pirimicarb 100 mL 40 mL 16 mL 6,4 mL 2,56 mL

Efter 24 timer:

Det samme foretages og resultaterne ser således ud:

Koncentration Total antal af dafnier per Total antal af immobile Total antal af

koncentration | dafnier efter 24 timer | immobile dafnier i %

Kontrol 20 1^{8} 0 %
4,61 µg/L 20 1 5 %
11,52 µg/L 20 1 5 %
28,8 µg/L 7^{9} 3 42,9 %
72 µg/L 20 19 95 %
180 µg/L 20 20 100 %

1.3. Dafnier i atrazin:

Forsøget udføres på samme måde, men i stedet for pirimicarb bruges atrazin, og der fortyndes med en faktor 2.

Målekolbe 1 2 3 4 5

Koncentration 35 mg/L 17,5 mg/L 8,75 mg/L 4,38 mg/L 2,19 mg/L

V af Atrazin 100 mL 50 mL 25 mL 12,5 mL 6,25 mL

Efter 24 timer:

Det samme fortages og resultaterne ser med atrazin således ud:

Koncentration Total antal af dafnier per Total antal af immobile Total antal af

koncentration | dafnier efter 24 timer | immobile dafnier i %

8

En af dafnierne havde tydeligvis ligget på kanten af glasset, uden for vandet. Derfor regnes denne ikke med, da den ikke er død

af pesticid årsagerne.
9

I to af glassene var der ikke blevet isat dafnier, i et af glassene var der kun blevet isat 2 dafnier. Dvs. denne test ikk e er hel optimal

Side 23

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 23 af 37

Kontrol 20 0 0 %

2,19 mg/L 20 0 0 %
4,38 mg/L 20 0 0 %
8,75 mg/L 20 0 0 %
17,5 mg/L 20 1 5 %
35 mg/L 20 2 10 %

1.4. Resultatbehandling:

Ud fra resultaterne fra testen laves der en graf over hvert forsøg.

Ud af x-aksen afsættes de forskellige koncentrationer, og ud af y-aksen afsættes immobile dafnier magna i %.

1.4.1. Graf for pirimicarb 1:

Denne graf er kun en tilnærmelse, da den vil kunne se ud på mange forskellige måder, da jeg ikke har nogen værdi mellem 10 % og 100 %.

Ud fra resultaterne og denne graf, kan vi se at EC er 20 µg/L og EC er 60 µg/L.

10 100

Resultaterne fortæller ikke noget om at vores EC evt. kunne være lavere.

100

På denne graf er EC værdien ca. 32 µg/L.

50

I teorien er der oplyst at EC værdien skal ligge mellem er 6,5 – 28 µg/L. Vi kan anslå at EC -

50 50

værdien må ligge i den høje ende, men det eneste der vides er, at den skal ligge mellem 21 µg/L
og 59 µg/L.

0 0 0 0

10 10

100 100 100

20

30

40

50

60

70

80

90

0 200

Immobile i %

Pirimicarb koncentration i µg/L

Side 24

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 24 af 37

Afvigelses procent:

        32−28
%      =     ∙ 100 % = 14,29 %

afvigelse

28

        32−6,5
%      =     ∙ 100 % = 392,31 %

afvigelse

6,5

1.4.2. Graf for pirimicarb 2:

Denne graf er en bedre tilnærmelse end den forrige, da vi har flere forskellige værdier. Men under dette forsøg skete der store fejl ved manglende dafnier, og derfor vil denne model ikke kunne bruges.

Ud fra denne graf, kan vi se at EC er 12 µg/L og EC er 100 µg/L.

10 100

På denne graf er EC værdien ca. 33 µg/L, dvs. at denne værdi vil ligge i den højere ende. Men

50

det eneste jeg kan sige er at den må ligge mellem 28,9 – 73 µg/L.

Afvigelses procent:

        33−28
%      =     ∙ 100 % = 17,86 %

afvigelse

28

        33−6,5
%      =     ∙ 100 % = 407,69 %

afvigelse

6,5

0 0

5 5

42,9

95

100 100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 200

Immobile i %

Pirimicarb koncentration i µg/L

Side 25

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 25 af 37

1.4.3. Graf for atrazin:

Denne graf har en tilnærmelse til EC

10 50

. Men vi kan ikke finde en tilnærmelse af EC

, da

vores højeste EC-værdi er EC, som er 35 mg/L.

10

I teorien er vores EC værdi mellem 7 mg/L og 115 mg/L. Det eneste vi kan anslå er at EC er

50 50

højre end 35 mg/L.

1.4.4. De to forsøg med pirimicarb, har næsten den samme tilnærmelse af EC. Derimod har atrazin

50 en meget højere EC værdi. Dette skyldes at atrazin er et herbicid, så der skal bruges højere

50 koncentrationer for at hæmme et insekt, end der skal bruges med pirimicarb, som er et insekticid. Da vores pirimicarb undersøgelser ligger meget tæt på hinanden, kan fejlkilden være, at M7-medie, ikke er lavet så præcist, som det burde eller at start koncentrationen evt.

ikke var den samme som regnet. Og så kan afvejningsfejl også være en væsentlig fejlkilde.

0 0 0 0 0

5

10 10

2

4

6

8

12

Immobile i %

Atrazin Koncentration i mg/L

Side 26

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 26 af 37

420 nm 671 nm Flourometeret

2. Toksicitets-test med ferskvandsalger (Selenastrum capricornutum):

Specifik teori for toksicitets-test med ferskvandsalger:

Den blinde tests biomasse burde trækkes fra opløsningerne, men dette er uden betydning, da alle opløsningerne har denne baggrunds fluorescens af opløsningsmidlerne (medie og acetone).

En hældning på over 100 % betyder, at algerne bliver fjernet, dette antager vi ikke sker, derfor sættes alle procent over 100 % til 100 %, det samme med en negativ procentværdi, sættes til 0

%.

Acetonen bruges, fordi klorofylet kommer ud af cellen gennem cellemembranen, som gør, at der kommer en masse flouroserende stoffer ud i opløsningen, og derved stoppes væksten. Og det er disse fluorescerende stoffer, som skal måles.

Biomassen tæthed måles på et flourometer, dette udtrykkes som Fluorescens af ekstraheret klorofyl.

Når dette måles, går der en bølgelængde på 420 nm ind på det ekstraherede klorofyl og aktiverer det i millisekunder. Da klorofyl ikke længere er i cellerne, vil den fastholdte energi blive frigivet igen som lys og varme. Derfor er det lys, der så sendes ud igen på 671 nm, ikke ligeså energirig, og det er det lys, som måles på flourometeret. Målingerne af fluorescens kan bruges direkte som biomassemål.

Dette er en eksponentielvækst, da algerne vil dele sig med en konstant generations tid.

Vækstraten måles ved at findes biomassens vækstrate via. denne formel:

µ =

ln ( 𝑁_{𝑛}) −ln ( 𝑁_{𝑂})
𝑡_{𝑑}
µ = biomassens vækstrate
N = Slut målingernes biomasse, antal blade ved slut

n

N = Start målingernes biomasse, antal blade ved start

O

t = tid i dage

d

Vækstratehæmningsprocenten regnes ud via. denne formel:

Iμ (%) = (1 - μ /μ) x 100

i i c

Iµ (%) = vækstratehæmningsprocenten

i

Side 27

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 27 af 37

µ = er gennemsnits vækstraten i koncentrationerne (udregnes via formlen for biomassens

i vækstrate)

µ = er gennemsnits vækstraten af kontrollen (udregnes via formlen for biomassens vækstrate)

c

Fremgangsmåde:

2.1. Alger med atrazin 1:

Vores alger har en celledensitet på 10^{6} celler/mL, dette skal vi lave om til 5 ∙ 10^{4} celler/mL.

Da vi har 50 mL målekolber, skal vi finde ud af hvor meget alge der skal tilsættes:

5 ∙10^{4}^{𝑐𝑒𝑙𝑙𝑒𝑟}_{𝑚𝐿}
10^{6}^{𝑐𝑒𝑙𝑙𝑒𝑟}

𝑚𝐿

∙ 50 𝑚𝐿 = 2,5 mL

Dvs. vi skal bruge 2,5 mL alge i hver af de 6 stk. 50 mL målekolber. Dette hældes i.

Vores atrazin start koncentration er 1000 µg/L. Vi vælger at fortynde med en faktor 2,5, da vi
ved EC værdien skal være mellem 80 – 120 µg/L. Vores første koncentration bliver:

50

1000^{µg}_{L}

2,5

= 400 µg/L

For at finde ud af hvor meget atrazin vi skal bruge i 2. målekolbe bruges fortyndings formlen:

𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒(400 = 1000 ∙,𝑉)

µg µg 𝑉_{2}

L L 47,5 𝑚𝐿

Jeg får: V = 19 mL

2

Dettes gøres 3 gange mere, så vi har 5 forskellige koncentrationer:

Målekolbe 1 2 3 4 5

Koncentration 1000 µg/L 400 µg/L 160 µg/L 64 µg/L 25,6 µg/L

V af atrazin 47,5 mL 19 mL 7,6 mL 3,04 mL 1,22 mL

I 1. målekolbe fylder vi 47,5 mL atrazin i. Men inden vi gør det i de andre målekolber skal der fyldes Medium(se bilag 3) op.

Dvs. i 2 målekolbe skal vi fylde:

50 mL – 2,5 mL(alge) – 19 mL(atrazin) = 28,5 mL

Målekolbe 1 2 3 4 5

V af medium 0 mL 28,5 mL 39,9 mL 44,46 mL 46,28 mL

Alle målekolber fyldes først med medium og derefter atrazin.

Målekolbe nr. 6 fyldes kun med medium.

Derefter rystes alle flaskerne.

Side 28

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 28 af 37

Så laves 6 replikater af kontrollen og 3 af hver af de andre koncentrationer med 4 mL i hver lille glas med låg.

De stilles på et hjemmelavet rystelysbord.

Derefter skal der laves reagensglas med acetone i, til biomasse målingerne.

Vi skal bruge 6 reagensglas til dette, hvor vi kommer 0,4 mL fra hver måleglas i reagensglassene og derefter 1,6 mL acetone. Der laves et 7. reagensglas, som er en blind prøve, med medium og acetone. Disse reagensglas stilles mørkt med låg så acetonen ikke fordamper.

Efter 24 timer:

Reagensglassene med acetone findes og vi skal nu måle biomassen ved hjælp af flourometer.

Resultater:

Se bilag 4

Derefter findes 21 nye reagensglas. Der tages 0,4 mL fra hvert gals med låg over et hver deres reagensglas. Derefter tilføres 1,6 mL acetone i hvert reagensglas og der sættes låg på, derefter stilles de mørkt.

Efter 48 timer fra start:

Reagensglassene med acetone findes frem og nu skal biomassen måles ved dem alle sammen, ved hjælp af flourometeret.

Resultater:

Se bilag 4

2.2. Alger med atrazin 2:

Dette forsøg udføres på præcis samme måde som før, med samme faktor.

Men dette har givet nogle andre resultater:

Biomasse målt efter 24 timer:

Se bilag 4

Biomassen målt efter 48 timer:

Se bilag 4

Side 29

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 29 af 37

2.3. Alger med pirimicarb:

Dette forsøg udføres på samme måde som før, bare med pirimicarb i stedet for. EC værdien er

50

her 150 mg/L, og vi har en start koncentration på 600 mg/L, derfor fortyndes der med faktor 2.

Vores første koncentration bliver:

600^{𝐦g}_{L}

2

= 300 mg/L

For at finde ud af hvor meget pirimicarb vi skal bruge i 2. målekolbe bruges fortyndings formlen(se teori):

𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒(300 = 600 ∙,𝑉)

mg mg 𝑉_{2}

L L 47,5 𝑚𝐿

Jeg får: V = 23,75 mL

2

Dettes gøres 3 gange mere, så vi har 5 forskellige koncentrationer:

Målekolbe 1 2 3 4 5

Koncentration 600 mg/L 300 mg/L 150 mg/L 75 mg/L 37,5 mg/L

V af atrazin 47,5 mL 23,75 mL 11,88 mL 5,94 mL 2,97 mL

V af medium 0 mL 23,75 mL 35,62 mL 41,56 mL 44,53 mL

Derefter gøres det som vist i punkt 2.1., bare med de nye volumener.

Biomasse målt efter 24 timer:

Se bilag 4

Biomassen målt efter 48 timer:

Se bilag 4

2.4. Resultatbehandling:

Ud fra resultaterne fra testen laves der beregninger, som fortalt i teorien, og derefter laves en graf over hvert forsøg.

Ud af x-aksen afsættes de forskellige koncentrationer, og ud af y-aksen afsættes vækstratehæmning i %.

Side 30

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 30 af 37

2.4.1. Resultatbehandling af atrazin 1:

Kontrol 25,6 µg/L 64 µg/L 160 µg/L 400 µg/L 1000 µg/L

38,07

46,4

46,8 30,26 32,19 21,3 15,51 12,58

46,78 27,83 38,13 23,9 15,38 12,37

43,3 33,95 35,62 21,18 14,57 11,87

Sum 221,35 92,04 105,94 66,38 45,46 36,82 gennemsnit

(N) 44,27 30,68 35,31 22,13 15,15 12,27 n

Start målinger

(N): 16,39 12,83 17,4 14,81 17,35 16,98

0

Udregning af vækstraten, u:

u=(ln(N)-ln(N))/t

n 0

U = 0,993636 u = 0,87 0,71 0,40 -0,14 -0,32

c i

I (%)=(1-u /u)*100

ui i c

I (%)= 0 % 12,26 28,77 59,59 113,65 132,67

ui

Graf:

EC er 23 µg/L.

10

EC er 120 µg/L.

50

EC er 400 µg/L.

100

Vores angivne EC værdi fra teorien ligger mellem 80 – 120 µg/L. Ud fra min graf, som kun er

50 en tilnærmelse, kan vi se at vores EC

50 værdi ligger inde for det optimale. Men dette er dog kun

en tilnærmelse, det eneste vi kan slå fast er at EC skal ligge mellem 65 µg/L og 159 µg/L.

50

0 0

12,26

28,77

59,59

100 100 100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 1200

Vækstratehæmning i %

Atrazin Koncentration i µg/L

Side 31

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 31 af 37

2.4.2. Resultatbehandling af atrazin 2:

Kontrol 25,6 µg/L 64 µg/L 160 µg/L 400 µg/L 1000 µg/L

42,7

43,16

42,34 42,73 28,11 19,26 13,28 11,28

44,56 42,61 32,95 17,56 12,61 11,59

38,99 44,34 30,7 22,51 12,97 10,42

Sum 211,75 129,68 91,76 59,33 38,86 33,29 gennemsnit

(N) 42,35 43,23 30,59 19,78 12,95 11,10 n

Start målinger

(N): 8,88 8,627 9,076 6,318 5,987 7,077

0

Udregning af vækstraten, u:

u=(ln(N)-ln(N))/t

n 0

U = 1,562167 u = 1,61 1,21 1,14 0,77 0,45

c i

I (%)=(1-u /u)*100

ui i c

I (%)= 0 % -3,16 % 22,23 % 26,95 % 50,59 % 71,21 %

ui

Graf:

EC er 20 µg/L.

10

EC er 400 µg/L.

50

Denne graf har en bedre tilnærmelse til EC

50 50,6

, da der er fundet en EC

. Men denne værdi er meget høj i forhold til den optimale værdi fra teorien.

Afvigelses procent:

         400−120
%      =       ∙ 100 % = 233,33 %

afvigelse

120

0 0 0

22,23

26,95

50,59

71,21

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1200

Vækstratehæmning i %

Atrazin Koncentration i µg/L

Side 32

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 32 af 37

         400−80
%      =      ∙ 100 % = 266,67 %

afvigelse

80

2.4.3. Resultatbehandling af pirimicarb:

Kontrol 37,5 mg/L 75 mg/L 150 mg/L 300 mg/L 600 mg/L

42,7

43,16

42,34 46,1 40,42 33,99 32,01 23,04

44,56 46,18 39,67 36,84 mangler^{10} 21,89

38,99 44,44 42,18 38,07 31,97 22,01

Sum 211,75 136,77 122,27 108,9 63,98 66,94

gennemsnit 42,35^{11} 45,59 40,76 36,3 31,99 22,31

(N) n

Start målinger 9,6^{12} 9,6 8,96 9,3 9,57 9,23

(N):

0

Udregning af vækstraten, u:

u=(ln(N)-ln(N))/t

n 0

U = 1,3 u = 1,56 1,51 1,36 1,21 0,88

c i

I (%)=(1-u /u)*100

ui i c

I (%)= 0 % -4,97 % -2,06 % 8,25 % 18,69 % 40,53 %

ui

Her bruges atrazin 2ʼs kontrol resultater, da enge er forlagt.

Graf:

EC = 174 mg/L.

10

10

Ikke medtaget, da denne værdi er langt fra de andre

11

Kontrol værdien N_{n} er taget fra forsøg: atrazin 2

12

Kontrol-værdien var langt fra de andre værdier, derfor bruges 37,5 mg/L værdien for N_{0}.

0 0 0 0

8,247

18,691

40,962

5

10

15

20

25

30

35

40

45

600 700

Vækstratehæmning i %

Pirimicarb Koncentration i mg/L

Side 33

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 33 af 37

EC = 587 mg/L.

40

Den angivne EC værdi er 150 mg/L. Denne graf en kun en tilnærmelse, men der kan anslås at

50

EC må være højere end 600 mg/L.

50

2.4.4. I de to forsøg med atrazin er EC

50 værdierne meget forskellige. Dette kan skyldes afvejningsfejl, men der kan igen ske fejl ved blandingen af stamopløsningerne. Dette tror jeg dog ikke er den væsentlige fejlkilde, da atrazin 1 er vellykket. Igen kan der ses forskellen på herbiciders og insekticider virkningen på alger.

Side 34

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 34 af 37

Konklusion:

Pesticider er bekæmpelses midler. Dette er blevet brugt siden 1860, og i 1960 startede kritikken af brugen. I dag er der kommet massevis af miljøplaner, som bestemmer grænseværdien for de forskellige pesticider og hvilke, der ikke tilladte. Pesticider siver ned i grundvandet, som bliver forurenet og derefter skal lukkes ellers renes, da vi mennesker ikke vil indtage pesticider. Men Danmark uden pesticider ville også være et problem, da vores BNP produkt ville falde med 0,8 %.

Derfor kan det konkluderes at det er vigtigt at finde en balancegang.

Jeg kom frem til, at atrazin er et herbicid, til at slå ukrudt ihjel. Dette er meget giftigt og kræftfremkaldende, derfor blev det i 1994 forbudt i Danmark. Atrazins metabolitter er DEA, DIA og HA, hvor DEA og DIA er mere farlige end atrazin. Atrazins hæmmer fotosyntesen, mellem mørkeprocessen og lysprocessen ved at stoppe for transporten af energi.

Pirimicarb er stadig lovligt i Danmark, da der ingen større risiko er ved brugen af dette stof. Dette er et insekticid, til at slå bladlus ihjel med. Pirimicarbs nedbrydningsprodukter er Pirimicarb-desmethyl-formamido og Pirimicarb-desmethyl, men disse er ikke skadelige.

Jeg har fået udarbejdet fremstillingen og nedbrydningen af begge stoffer.

I mit forsøg med dafnier, har jeg fundet toksiciteten af henholdsvis atrazin og pirimicarb, og fandt ud af at pirimicarbs virkning på dafnier er større end atrazins virkning. Jeg fandt at EC værdien for

10

atrazin var 35 mg/L, da der ingen EC værdi fandtes. Pirimicarbs EC -værdier var 32 µg/L og 33

50 50

µg/L, med en afvigelses procenten mellem 14,29 % og 392,31 %, og en den anden afvigelsesprocent på

17,86 % og 407,69 %. Dette forsøg er uvellykket, da afvigelsesprocenterne er så høje. Men dette er også svært at tage højde for, når vi ikke fandt de eksakte EC

50

-værdier, for nogle af forsøgene.

I forsøget med alger, fandt jeg også toksiciteten af henholdsvis atrazin og pirimicarb, og fandt at

atrazins toksicitet var højere. Atrazins EC -værdier var henholdsvis 120 µg/L og 400 µg/L, med en

50 afvigelses procent på 0 % og en på 233,33 – 266,67 %. For pirimicarb fandt jeg en EC værdi på 587

40

mg/L. Første forsøg med atrazin er meget vellykket, da resultatet af EC ligger inde for de angivende

50

EC -værdi. Men det andet forsøg med atrazin og forsøget med pirimicarb er uvellykkede.

50

Side 35

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 35 af 37

Litteraturliste

Bøger:

♣ Navn: Kemiske stoffer i miljøet

Fagbog nr.: 69.87

Redigeret af: Helweg, Arne

Med bidrag af: Hans-Jørgen Albrechtsen, Poul L. Bjerg, Lars Carlsen, Kjeld C. Engvild, Arne Helweg, Bjørn Jensen, John Jensen, Hans Løkke, Torben Madsen, Finn Pedersen, Lennart Rasmussen

1. udgave, 1. oplag 2000

♣ Navn: Aktuelt landbrug – pesticider

Fagbog nr.: 63.28

♣ Navn: Risiko og usikkerhed – miljø og fødevarer

Fagbog nr.: 66.8

Udgiver: Miljø- og Energiministeriet, Danmarks miljøundersøgelser

Udgivet: juli 2000

TEMA-rapport fra DMU, 32/2000

♣ Navn: Pesticider – påvirkning i naturen

Forlag: hovedland

Udgivet: 1. oplag 2009, 1 udgave

♣ Navn: Statistik over økologiske jordbrugsbedrifter 2008

Autorisation og produktion

Lavet af: ministeriet for fødevarer, landbrug og fiskeri i 2009

Plantedirektoratet

♣ Navn: Biologi – Gyldendals minilex

3. udgave, 1. oplag

♣ Navn: Kemi 2000 – A-niveau 1

Side 36

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 36 af 37

Forlag: P. Haase og Søns Forlag as 1995

1. udgave, 5. oplag 2002

♣ Navn: Fokus på Pesticider

Forfatter: Hans Nielsen, Landbrugsfaglig medarbejder i det økologiske råd

Forlag: det økologiske råd

Fag nr.: 63.28

1. udgave, oktober 2001

♣ Navn: Fokus på EUʼs pesticidpolitik – og Danmarks muligheder for at påvirke den

Forfatter: Hans Nielsen, Landbrugsfaglig medarbejder i det økologiske råd

Forlag: det økologiske råd

Fag nr.: 63.28

1. udgave, juni 2004

♣ Økotoksikologi – pesticider og østrogenlignende stoffer

Forlag: Nucleus

Fag nr.: 63.28

1. udgave, 1 oplag 1997

♣ Navn: Kemiske stoffer i landjordsmiljøer

Redaktion af: Arne Helweg

Fag nr.: 69.87

Forlag: teknisk forlag A/S, 1988

♣ Navn: Databog – fysik kemi

Forlag: F og K forlaget

Udgivet: 2007

Internettet:

♣ www.USEPA.com

♣ http://books.google.dk/books?id=blYN-
_pY9_IC&pg=PA91&lpg=PA91&dq=pirimicarb+synthesis&source=bl&ots=VCGRGfeUce&sig=EL
hYzXBkwFkKJwDj4TAMLFojkgo&hl=da&ei=D4YnS_XwL4Tc-

Side 37

[navn fjernet] gymnasium 3.b

Studieretningsprojekt: Pesticider

Fagkombination: Kemi og Historie Vejleder: JP og OV

Side 37 af 37

Qbv_tmjDQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CAgQ6AEwAA#v=onepage&q=
&f=false
♣ http://www.geus.dk/geuspage-dk.htm?www.geus.dk/publications/div-artikler/aktuel-

naturvidenskab-3-2000-dk.htm

♣ http://www.bama.ua.edu/~chem/seminars/student_seminars/spring06/papers-s06/brown-

sem.pdf

♣ http://www.miljøogsundhed.dk/default.asp?getreq=%2FDEFAULT%2Easpx%3Fnode%3D577

7

♣ http://www.dansklandbrug.dk/NR/rdonlyres/1D65DAC3-A3EF-4D90-8C40-
E05348A6F71B/0/fakta_om_pesticider.pdf
♣ http://pdir.fvm.dk/Økologi_i_tal.aspx?ID=2134
♣ http://www2.mst.dk/Udgiv/publikationer/1994/0-9/pdf/0-9.pdf
♣ http://sitem.herts.ac.uk/aeru/iupac/43.htm
♣ http://www2.mst.dk/common/Udgivramme/Frame.asp?http://www2.mst.dk/udgiv/publikat
ioner/2007/2-406-3/html/bred08.htm
♣ http://ing.dk/artikel/88385-afrika-kan-maette-alle-sultende-i-verden
♣ http://www.epa.gov/waterscience/criteria/atrazine/rev-draft.pdf
♣ http://www2.mst.dk/common/Udgivramme/Frame.asp?http://www2.mst.dk/Udgiv/publikat
ioner/2004/8-4/html/kap07.htm
♣ http://toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/search/f?./temp/~k7R4BE:1
♣ http://www.kemikalieberedskab.dk/ikkort/41/ik.kort.[P].414.html
♣ http://www.kemikalieberedskab.dk/upload/ik/123.pdf
♣ http://www.landbrugsraadet.dk/getMedia.asp?mb_GUID=0B61B7BC-3FB1-4B41-8E7E-

CF5EEBEC3F40.pdf