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Titelaufnahme

Titel
Sorption and leaching of artemisinin in soils using the DAISY-model / submitted by Matthias Ofner
VerfasserOfner, Matthias
GutachterWenzel, Walter ; Hansen, Søren
Erschienen2013
Umfang93 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Masterarb., 2013
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Artemisinin, Freundlichisotherme, DAISY-Modell, Auswaschung, Sensitivitätsanalyse
Schlagwörter (EN)Artemisinin, Freundlich sorption isotherm, DAISY-model, leaching, sensitivity analysis
Schlagwörter (GND)Dänemark / Einjähriger Beifuß / Gift / Bodenverschmutzung / Auswaschung / Modellierung
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-14767 Persistent Identifier (URN)
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Sorption and leaching of artemisinin in soils using the DAISY-model [1.59 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Artemisinin, ein bioaktiver sekundärer Pflanzenstoff produziert von Artemisia annua, wird weltweit für die medizinische Behandlung von Malaria eingesetzt. Artemisinin kann toxische Auswirkungen auf gewisse aquatische und terrestrische Lebewesen ausüben. In einer Feldstudie wurde Artemisinin in 2 Meter tiefen Drainagerohren gefunden. Deswegen untersucht diese Masterarbeit experimentell die Sorptions-Eigenschaften und Mechanismen von Artemisinin in Böden. Weiterhin wurden mit dem Umwelt-Modell DAISY Auswaschung-Simulationen durchgeführt und beobachtet, ob Artemisinin den EC10 und EC50 für Lemna minor und Pseudokirchneriella sp. überschreitet. Schlussendlich wurden Sensitivitätsanalysen durchgeführt. Die Sorptionsexperimente wurden mit einem sandigen, und einem sandig-lehmigen Ober-und Unterboden durchgeführt. Weiter wurden die Sorptionsdaten verwendet, um DAISY zu parametrisieren und Sensitivitäts-Analysen durchzuführen. Die Ergebnisse zeigten ein schwaches Sorptionsvermögen von Artemisinin und Partitionierung als wesentlichsten Sorptionsmechanismus. Der Ap-Horizont des sandigen Bodens besaß einen KF-Wert von 0,58 L kg -1 und der C-Horizont 0,3 L kg-1. Der Ap-Horizont des sandig-ehmigen Bodens hatte einen KF-Wert von 0,61 L kg-1 und der Bt Horizont 0,31 L kg-1. Es wurde keine Auswaschung von Artemisinin in das Grundwasser im sandigen Boden beobachtet. Auch im sandig-lehmigen Boden gab es keine Überschreitung des ökotoxikologischen Schwellenwertes, aber aufgrund von Makroporen konnte eine erhebliche Menge von Artemisinin, nach einem starken Regen-Ereignis, durch die bioaktive obere Bodenmatrix in den Unterboden oberhalb des Grundwassers gelangen. Daher sind Makroporen, Drainagerohre, aber auch die Freisetzungsrate und klimatischen Bedingungen wichtige Faktoren. in der Simulation unberücksichtigt blieben die Mineralisierung im Unterboden, die Photolyse auf der Bodenoberlfäche, und Kolloid-Transport.

Zusammenfassung (Englisch)

Artemisinin, a bioactive compound produced and released by the plant Artemisia annua, is used worldwide for medical malaria treatment. Research exhibited that artemisinin can have toxic effects in the aquatic and terrestrial environment. In a field study, artemisinin was found in two-meter deep drainage pipes. Consequently, this master thesis observes experimentally the sorption properties and mechanism of artemisinin in soils. Additionally, simulations were carried out using the DAISY model to determine if artemisinin is able to leach to the groundwater and if it is capable to exceed the EC10 and EC50 for Lemna minor and Pseudokirchneriella sp. Finally, sensitivity analyses were performed. Sorption batch experiments were carried out with sandy and sandy loam top- and subsoil. The sorption data were used to parameterize DAISY and sensitivity analyses were carried out. The results showed weak sorption capacity of artemisinin in both soils and revealed partitioning into SOM as the main sorption mechanism. For the sandy soil, the Ap-horizon possessed a KF-value of 0.58 L kg-1 and the C-horizon 0.3 L kg-1. The sandy loam soil Ap-horizon had a KF of 0.61 L kg-1 and the Bt-horizon 0.31 Lkg-1.Surface complexation on clay particles take place as well. There was no leaching of artemisinin to the upper groundwater observed in the sandy soil with the DAISY simulation. As well, the sandy loam soil revealed no exceedance of the ecotoxicological threshold but, due to preferential flow, a substantial amount of artemisinin was bypassing, the degrading upper soil matrix after an intensive rain event. Thus, macropores, drainage pipes, the load and climatic conditions are considered to be important. Potentially important factors such as runoff, subsurface degradation, photolysis, and colloids were omitted and need to be incorporated when necessary. Finally, it is recommended to conduct field experiments to verify the modelled outcome in order to create reliable risk assessments.