SPI 9 Pesticidele-cauza principala a poluarii chimice

SPI 9 Pesticidele-cauza principala a poluarii chimice

Rezumat

O cauza principala a poluarii chimice o constituie pesticidele asa numitele "otravuri chimice".

Lucrarea realizeaza o clasificare a pesticidelor si analizeaza proprietatile fizico-chimice ale acestora. De asemenea se studiaza Atrazinul, Propazinul si Simazinul prin spectroscopia clasica prezentandu-se spectrele de absorbtie in UV obtinute pentru solutii proaspete la diferite concentratii precum si spectrele unor amestecuri. Din analiza acestor curbe rezulta ca nu se pot identifica separat acesti poluanti, ci numai cantitatea totala, cumulata a acestora. Pesticidele sunt greu biodegradabile. Au fost facute masuratori si pe probe mai vechi de 14 ani. Pentru a ridica spectrele in domeniul vizibil este necesara o tratare chimica a pesticidelor.

Spectrele de absorbtie pot fi ridicate si prin utilizarea unei surse laser acordabile.

S-au trasat si spectrele de fluorescenta prin metoda clasica si prin folosirea radiatiei laserului cu colorant pompat cu un laser cu azot.

Deci pentru detectarea pesticidelor pot fi folosite atat metoda spectroscopiei de absorbtie cat si cea a spectrofotofluorimetriei.

O cauza principala a poluarii chimice o constituie pesticidele adesea numite "otravuri chimice".Termenul cuprinde toate preparatele destinate a fi folosite ca insecticide, fungicide, ierbicide, rodenticide, regulatori pentru cresterea plantelor, defoliante, etc.

laser, pesticide, spectre de absorbtie, spectre de fluorescenta

Studiul pesticidelor prin spectroscopia clasica

Au fost analizate solutii de clor-triazine (Atrazin, Propazin si Simazin).Au fost trasate spectre din care rezulta ca clor-triazinele prezinta in solutie apoasa, neprelucrate, spectre de absorbtie in UV caracterizate de unul sau doua maxime. Cele trei clor-triazine absorb la aceleasi lungimi de unda : 224nm, respectiv 265nm.

In figurile urmatoare sunt prezentate spectrele de absorbtie in UV pentru Atrazin, Propazin si respectiv Simazin. Spectrele au fost obtinute pentru substante proaspat preparate la aceeasi concentratie (10ppm).

S-au preparat de asemenea, probe proaspete de amestecuri ale celor trei triazine in diverse concentratii carora li s-ai ridicat spectre de absorbtie in UV. Se prezinta spectrul de absorbtie in UV al amestecului Atrazin cu Simazin (curba 1 pentru 12 ppm Atrazin si 100ppm Simazin, curba 2 pentru 12ppm Atrazin si 12ppm Simazin)

Spectrul de absorbtie al amestecului Atrazin si Propazin este aratat in figura de mai jos (curba 1 pentru 12 ppm Atrazin si 6ppm Propazin, curba 2 pentru 12ppm Atrazin si 3ppm Propazin)

Din aceste curbe rezulta ca daca se lucreaza pe baza spectrelor de absorbtie masurate in UV sub 300nm, nu se pot identifica separat poluantii de tip Atrazin, Propazin si Simazin, ci numai cantitatea totala cumulata a acestora. Aceasta concluzie se bazeaza pe faptul ca maximele de absorbtie ale solutiilor apoase ce contin pesticidele respective sunt largi si nu se poate face in nici un caz o separare spectrala a lor.

In UV se pot face direct masuratori pe probe de apa poluate fara alte operatii suplimentare, eventual cu exceptia filtrarii probelor.

Pesticidele sunt in general greu biodegradabile. In mediul inconjurator pot exista deversate ppesticide al caror timp de viata mediu sa depaseasca 10 ani. Au fost efectuate masuratori si asupra unor probe de pesticide , vechi de peste 14 ani. In figura urmatoare sunt prezentate spectrele de absorbtie in UV ale Atrazinului, Propazinului si Simazinului.luate separat la concentratii de 10ppm fiecare in apa. Se observa ca Atrazinul si Propazinul prezinta doua maxime de absorbtie :unul mai ingust la 248nm si al doilea mai larg la 266nm.Simazinul prezinta un singur maxim centrat pe 266nm.

Daca se compara aceste spectre cu cele prezintate anterior, rezulta ca Atrazinul si Propazinul au suferit o modificare in timp, care este reflectata in spectrul de absorbtie.

Pentru a se obtine semnalul de absorbtie in domeniul spectral vizibil, probele de clor-triazine au fost prelucrate prin complexare cu piridina.

Principalul dezavantaj al metodei este faptul ca permite numai dozarea totala a clor-triazinelor.

Sunt prezentate : spectrul de absorbtie pentru Atrazin (concentratia de 1 ppm) complexat cu poiridina si cianoacetat de etil, spectrul de absorbtie in vizibil pentru Propazin complexat (concentratia de 1 ppm), spectrul de absorbtie pentru Simazin complexat (concentratia de 1 ppm)

Se observa ca cele trei triazine clorurate prezinta un singur maxim de absorbtie la cca. 545 nm dupa cum rezulta si din figura urmatoare unde s-a reprezentat un amestec format din Atrazin 0,6 ppm, Propazin 0,2 ppm, Simazin 0,2 ppm.

Deci, maximul de absorbtie din vizibil nu este influentat de continutul cuvei de referinta, el aparand la aceeasi lungime de unda pentru toate cele trei triazine .Se poate face o dozare globala a pesticidelor dupa spectrul de absorbtie masurat in domeniul spectral vizibil.

Fluorescenta pesticidelor

Spectrele de fluorescenta pentru cele trei triazine sunt aratate mai jos. Intrucat triazinele sunt practic insolubile in apa, pentru dizolvare s-au adaugat la solutie 2ml Dimetilformamida (DMFA).Se observa ca spectrul solventului (apa cu DMFA)(din curba 1 ) este asemanator cu cel al triazinelor.Cu toate acestea exista diferente.

Maximul de fluorescenta centrat pe 335nm are in cazul Atrazinului valori superioare celui corespunzator solventului(curba 2), valori inferioare pentru Propazin (curba 3) si mult scazute pentru Simazin (curba4). Acelasi lucru este valabil si pentru banda de fluorescenta centrata pe 640nm cu observatia ca pentru Simazin aceasta banda se anuleaza.Pentru banda centrata pe 490nm, contributia tuturor pesticidelor masurate se adauga spectrului de fluorescenta al solventului fara a se face vreo exceptie.Aceste elemente indica faptul ca benzile de fluorescenta extreme au provenienta diferita fata de banda de fluorescenta centrala.

Spectroscopia de absorbtie prin utilizarea unei surse laser

Metoda spectroscopiei de absorbtie este aplicata si in cazul utilizarii unui generator laser drept sursa de radiatie. Exista posibilitatea folosirii unui generator laser cu lungime de unda fixa in cazul in care aceasta lungime de unda coincide cu un maxim de absorbtie al substantei tinta.In acest caz, si indeosebi in lipsa unei surse poluante secundare care ar produce alte substante, avand o absorbtie semnificativa la lungimea de unda aleasa, metoda poate fi folosita intr-un sistem rapid de "screening" automat pentru urmarirea si dozarea concentratiei substantei tinta.

In general, insa este indicata utilizarea unei surse laser acordabile, care asigura o flexibilitate mare a metodei, in acest caz putandu-se aplica pentru clase mari de substante ce prezinta coeficienti de absorbtie semnificativi in anumite domenii ale spectrului UV sau vizibil. Sursa laser utilizata este un laser acordabil cu colorant pompat de un laser pulsat cu azot. Tinand seama de lungimea de unda la care proba utilizata are absorbtie semnificativa, in cazul Atrazinului s-a utilizat colorantul laser Sodiu Fluoresceina ce permite acordarea cavitatii laser in domeniul spectral 540nm-580nm.

Spectrele de absorbtie obtinute sunt prezentate in figura de mai jos. Pentru Atrazin s-au detectat concentratii de 10^-3-10^-4 ppm, limita inferioara garantata fiind de 10^-3ppm.

Concluzii

Din analizele efectuate asupra clor-triazinelor rezulta ca in solutie apoasa, neprelucrate, acestea prezinta spectre de absorbtie in UV caracterizate de unul sau doua maxime.Atrazinul, Propazinul si Simazinul absorb la aceleasi lungimi de unda 224nm respectiv 265nm.Nu se pot deci identifica separat, dar exista posibilitatea de a determina cantitatea totala cumulata a acestora.

Probele de clor-triazine prin complexare cu piridina prezinta spectre de absorbtie in domeniul vizibil, cu un singur maxim la aproximativ 545nm.Se poate face deci o dozare globala a pesticidelor dupa spectrul de absorbtie masurat in domeniul vizibil, insa acest lucru presupune o tratare chimica care este scumpa si laborioasa.

Pentru studiul spectrelor de fluorescenta cele trei clor-triazine au fost dizolvate in solutii continand 2ml Dimetilformamida (DMFA), deoarece acestea sunt insolubile in apa.S-a observat ca spectrul solventului (apa+DMFA) este asemanator celor trei triazine.

Pentru dozarea pesticidelor in apele reziduale poate fi folosita atat metoda spectroscopiei de absorbtie, cat si cea a spectrofotofluorimetriei.

Bibliografie:

[1]E.I.TOADER , Aparate optice , Ed.Stiintifica , 1995