Dicamba is het onderwerp geweest van rechtszaken in het hele land, met landeigenaren die het herbicide betwisten, bij gebruik door naburige telers, op hun eigendom is geblazen, het doden van waardevolle niet-resistente gewassen.

Dicamba wordt gespoten in een formulering die een amine, een chemisch middel dat het herbicide op zijn plaats moet houden, voorkomen dat het de lucht in gaat. Doorlopende meldingen van gewasschade ondanks deze maatregelen hebben eerder aangetoond dat echter, dat het misschien niet werkt zoals het zou moeten, vooral wanneer de dicamba/amine-formulering wordt besproeid met het meest gebruikte herbicide ter wereld, glyfosaat, het hoofdbestanddeel van Roundup.

Washington University in St. Louis onderzoekers in het lab van Kimberly Parker, universitair docent bij de afdeling Energie, Milieu- en chemische technologie aan de McKelvey School of Engineering, hebben een mechanisme voorgesteld dat beschrijft hoe de vluchtigheid van dicamba wordt gecontroleerd door aminen.

De bevinding werd in oktober gepubliceerd in Milieuwetenschap en -technologie .

De factoren die ervoor zorgen dat dicamba vervluchtigt - in de lucht komen - zijn eerder onderzocht in wetenschappelijke onderzoeken op velden en in kassen waar onderzoekers maten hoeveel dicamba in een gas veranderde dat in de lucht kon worden gemeten of door schade aan planten te beoordelen.

Maar er bleven grote hiaten als het ging om het begrijpen van de moleculaire processen op het werk, dus Parker's lab ging op pad om ze te vullen.

"We hebben besloten om het vanuit een unieke richting te benaderen, " zei hoofdauteur Stephen Sharkey, een doctoraat student in het Parker Lab. "We wilden proberen om in de chemie achter het vluchtigheidsproces te komen."

Hij begon met het beschouwen van de interacties van moleculen in de vaste fase van de dicamba/amine formulering.

Er zijn drie aminen die typisch worden gebruikt in commerciële dicamba-formuleringen. Sharkey beschouwde deze drie veelgebruikte amines en zes andere om een ​​betere, meer algemeen toepasbaar begrip van hun eigenschappen en hun impact op de vervluchtiging van dicamba. Hoe interageren de amines met dicamba en kan deze informatie worden gebruikt om te ontdekken waarom dicamba nog steeds vluchtig is?

Parker zei dat er een aantal algemene veronderstellingen zijn over wat er gebeurt tussen amines en dicamba:het zwaardere amine werkt als een anker, waardoor het herbicide wordt verzwaard, of vervluchtiging wordt bepaald door pH-niveaus.

Sharkey's onderzoek toonde iets anders aan. Met betrekking tot de drie meest gebruikte aminen, hij zei, "degenen die het beste werken, hebben meer waterstofbindende functionele groepen." Hij vond dezelfde resultaten in de zes extra amines.

De onderzoekers keken ook hoe andere moleculen deze interacties kunnen beïnvloeden. "We vonden glyfosaat verhoogde vluchtigheid in twee van de drie belangrijkste amines, Sharkey zei. "Een manier waarop dicamba-producten kunnen worden gebruikt, is naast glyfosaat als een manier om veel verschillende onkruiden te doden, " inclusief die die resistent zijn tegen glyfosaat en/of die die resistent zijn tegen dicamba.

Het onderzoeksteam denkt dat het zo kan zijn dat glyfosaat, die veel plaatsen heeft waar het waterstofbruggen kan vormen, kan interfereren met het vermogen van dicamba om bindingen te vormen met de aminen. In essentie, glyfosaat kan een chemische wig tussen de twee drijven door zijn eigen bindingen aan de dicamba- of aminemoleculen te vormen.

Geen van de andere potentiële factoren die ze testten, had een zo betrouwbaar of consistent effect op de vluchtigheid als het aantal waterstofbindingsplaatsen op het amine.

Het team heeft verschillende variabelen getest, inclusief temperatuur, het verlagen van de amineconcentratie ten opzichte van dicamba, amine zuurgraad, amine dampdruk, aminemolecuulgewicht, pH-waarden van de oplossing en de aanwezigheid van glyfosaat.

"We toonden aan dat dit geen primaire determinanten waren, "Zei Parker. "Waterstofbinding leek de belangrijkste factor te zijn. Als het amine meer waterstofbindende functionele groepen heeft, dicamba-vluchtigheid is verminderd in vergelijking met andere amineformuleringen."

Vooruit gaan, dit betere begrip van hoe dicamba en amines op elkaar inwerken, identificeert een specifiek kenmerk dat kan worden gewijzigd om het vermogen van een formule om op een gewas en uit de buurt van omliggende velden te blijven, te verbeteren. Het wijst ook op de voordelen van het bestuderen van herbiciden in het laboratorium naast het werk van andere onderzoekers in het veld. Dat is iets wat Parker en haar team hebben gedaan en zullen blijven doen.

Wat de volgende stappen betreft, Sharkey's laatste werk is een blik op hoe de introductie van meer tolerante gewassen het gebruik van herbiciden beïnvloedt. Parker zei dat ze graag meer inzicht zou krijgen in de effecten van complexere chemie op de vluchtigheid van dicamba.

"Hoe zit het met andere chemicaliën op het oppervlak van een blad, bijvoorbeeld?" vroeg ze. "Hoe kunnen die de vervluchtiging verder beïnvloeden?"