Het gebruik van bestrijdingsmiddelen kan leiden tot een ophoping van giftige en ecologisch schadelijke residuen in de bodem. Tot voor kort, voor welke bestrijdingsmiddelen dit geldt en in welke mate is niet in detail te achterhalen. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het Helmholtz Centrum voor Milieuonderzoek (UFZ), in samenwerking met collega's van de Technische Universiteit van Denemarken (DTU), hebben een model ontwikkeld waarmee de vorming van potentieel toxische residuen nauwkeuriger kan worden voorspeld. Het model zou kunnen worden gebruikt voor toekomstige gevarenbeoordeling in het goedkeuringsproces voor pesticiden van het Europees Agentschap voor chemische stoffen (ECHA). De studie verschijnt in de huidige editie van Milieuwetenschap en -technologie .

Als pesticiden afbreken, stoffen die bekend staan ​​als niet-extraheerbare residuen (NER) hopen zich op in de bodem. gebonden aan bodemdeeltjes, deze kunnen bestaan ​​uit onschadelijke bacteriële biomassa (biogene resten), het bestrijdingsmiddel zelf, of transformatieproducten die een toxisch effect hebben en een milieurisico vormen (toxische residuen). Het aandeel toxicologisch relevante residuen varieert van bestrijdingsmiddel tot bestrijdingsmiddel, en met eerdere methoden kon dit niet worden bepaald. "Maar het is belangrijk om dit te weten om de gevarenbeoordeling zo realistisch mogelijk te maken, " zegt prof. Matthias Kästner, een milieubiotechnoloog aan het UFZ.

Samenwerken met collega's van de Technische Universiteit van Denemarken, UFZ-onderzoekers hebben nu een model ontwikkeld waarmee ze in eerste instantie kunnen berekenen hoeveel biogene resten kunnen worden gevormd door bacteriële afbraakprocessen. Wanneer de gemodelleerde biogene residuen vervolgens worden afgetrokken van de totale hoeveelheid niet-extraheerbare residuen (NER) - die wordt gemeten voor alle bestrijdingsmiddelen in het goedkeuringsproces - is het resultaat het aandeel toxicologisch relevante residuen. "Dit zijn de resten die er echt toe doen, " zegt Kästner. "Ze kunnen vaak niet verder worden afgebroken door micro-organismen, dus ze kunnen giftig en schadelijk zijn voor de bodem."

Het model is gebaseerd op een analyse van de chemische structuur van het betreffende bestrijdingsmiddel, die in detail wordt onderzocht om te bepalen of het door bacteriën kan worden gebruikt. "Omdat micro-organismen zich in principe kunnen voeden met alles waar ze energie van krijgen, zelfs verontreinigende stoffen zoals pesticiden kunnen hen een voedselbron bieden, " legt Kästner uit. "De chemische binding en energie-eigenschappen van een stof bepalen hoe gemakkelijk de bacteriën het kunnen afbreken en hoeveel energie ze er uit kunnen halen." De onderzoekers gebruikten de resultaten van de analyse om de hoeveelheid microbiële biomassa te berekenen die kan mogelijk worden geproduceerd door de afbraak van het pesticide, en die in de vorm van onschadelijke biogene resten in de bodem achterblijft.

Voor de studie, de wetenschappers hebben de biogene residuen van 40 verschillende pesticiden gemodelleerd en vergeleken met gemeten waarden van bodemtesten die zijn uitgevoerd als onderdeel van het chemische goedkeuringsproces, waarin de hoeveelheden biogene residuen van deze bestrijdingsmiddelen zijn bepaald. "Het was zeer bevredigend om te zien dat onze modelberekeningen grotendeels correleren met de werkelijke gemeten waarden, " zegt Kästner. "Dit betekent dat, op basis van de moleculaire eigenschappen, we kunnen nu vooraf inschatten welke bestrijdingsmiddelen mogelijk biologisch afbreekbaar zijn en wat de waarschijnlijke hoeveelheid giftige residuen is. Er zullen geen tijdrovende testreeksen meer nodig zijn." De onderzoekers verwachten dat het nieuwe model de toekomstige gevarenbeoordeling van pesticiden zal verbeteren. De kans is groot dat het zal worden gebruikt in het goedkeuringsproces van het European Chemicals Agency ( ECHA).