Kinetics of Releasing Herbicide Metazachlor from Hydrogel Microcapsules to Aquatic Environments

• Autorzy: Włodarczyk M.

Warianty tytułu

PL

Kinetyka uwalniania herbicydu metazachlor z hydrożelowych mikrokapsułek do środowiska wodnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Formulation of metazachlor in the form of hydrogel capsules was carried out in the Packaging and Biopolymers Center at the West Pomeranian University of Technology in Szczecin. To produce the hydrogel matrix sodium alginate was used in 1.5 % solution. Kinetics of releasing metazachlor from the matrix was carried out for various aquatic environments (distilled water Wd and two natural waters W1 and W2) at 4 1 oC and 20 1 oC under laboratory condition. The release data were fitted to the generalized model proposed by Ritger and Peppas. For all the combinations in study, the high values of the correlation coefficient R (from 0.9254 to 0.9997) show a very good adjustment between the experimental data and the model applied. It was found that amount of metazachlor released from the capsules to water increased exponentially in time and depended on type of the aquatic environment and temperature of storage. For metazachlor, the highest values of time T50, were recorded for the distilled water. For the natural waters, time T50 is significantly shorter, and, comparing with the distilled water, it was decreased by 83–90 % at 20 oC and by 69–96 % at 4 oC.

PL

W badaniach wykorzystano hydrożelowe mikrokapsułki herbicydu metazachlor otrzymane w Zakładzie Opakowalnictwa i Biopolimerów Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. Badania kinetyki uwalniania przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, w różnych środowiskach wodnych (woda destylowana Wd, dwie wody powierzchniowe W1, W2) w temperaturze 4 oC 1 i 20 oC 2. Kinetykę uwalniania metazachloru do środowiska wodnego z hydrożelowych mikrokapsułek opracowano, wykorzystując model matematyczny zaproponowany przez Ritgera i Peppasa. Uzyskane dla wszystkich analizowanych kombinacji duże wartości współczynnika korelacji R od 0,9254 do 0,9997 wskazują na bardzo dobre dopasowanie danych eksperymentalnych z zastosowanym modelem. Stwierdzono, iż ilość uwolnionego metazachloru z hydrożelowych mikrokapsuł do środowiska wodnego wzrasta wykładniczo w czasie i zależy od rodzaju środowiska wodnego i temperatury przechowywania. Otrzymane czasy T50 pozwalają na stwierdzenie, iż szybkość uwalniania metazachloru zależy zarówno od temperatury procesu, jak i właściwości fizykochemicznych wód. Największe wartości czasu T50 metazachloru, w przypadku obu temperatur, uzyskano dla wody destylowanej. Uzyskany dla wód naturalnych czas T50 herbicydu jest znacznie niższy i uległ zmniejszeniu o 83-90 % w temp. 20 oC i o 69-96 % w temp. 4 oC.

Słowa kluczowe

EN

metazachlor; release; hydrogel microcapsules; alginate; water environment

PL

uwalnianie metazachloru; hydrożelowe mikrokapsułki; alginian sodu; środowisko wodne

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 18, nr 8
• Strony: 1147--1156
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Włodarczyk M.

• Department of General and Ecological Chemistry, West Pomeranian University of Technology, Szczecin, ul. J. Słowackiego 17, 71–434 Szczecin, Poland, phone: [phone],

Bibliografia

• [1] Banaszkiewicz T.: Chemiczne środki ochrony roślin zagadnienia ogólne. Wyd. Uniw. Warmińsko--Mazurskiego, Olsztyn 2003.
• [2] Graymore M., Stagnitti F. and Allison G.: Impacts of atrazine in aquatic ecosystems. Environ. Int. 2001, 26, 483–495.
• [3] Sadowski J. and Kostowska B.: Monitoring wód powierzchniowych i gruntowych województwa wrocławskiego na zawartość herbicydów. Materiały XXXIV sesji naukowej IOR Część 1 – referaty, 1994, 245–250.
• [4] Żelechowska A. and Makowski Z.: Monitoring pestycydów w wodach powierzchniowych. Państw. Insp. Ochr. środow., Warszawa 1993.
• [5] Green J.M. and Beestman G.B.: Recently patented and commercialized formulation and adjuvant technology. Crop Protect. 2007, 269, 320–327.
• [6] Mohd Z. H., Asmah H.Y., Zulkarnian Z. and Loo H.K.: Nanocomposite-based controlled release formulation of an herbicide, 2,4-dichlorophenoxyacetate incapsulated in zinc-aluminium-layered double hydroxide. Sci. Tech. Adv. Mater. 2005, 6, 956–962.
• [7] Nennemann A., Yeal M., Shlomo N., Baruch R., Polubesova T., Bergaya F., Damme H. and Lagaly G.: Clay-based formulations of metolachlor with reduced leaching. Appl. Clay Sci. 2001, 18, 265–275.
• [8] El-Nahhal Y., Undabeytia T., Polubesova T., Misheal Y.G., Nir S. and Rubin B.: Organo-clay formulations of pesticides: reduced leaching and photodegradation. Appl. Clay Sci. 2001, 18, 309–326.
• [9] Fernandez-Perez M., Gonzalez-Pradas E., Villafranca-Sanchez M. and Flores-Cespedes F.: Mobility of atrazine from alginate-bentonite controlled release formulation in layerd soil. Chemosphere 2001, 43, 347–353.
• [10] Mogul M.G., Akin H., Hasirci N., Trantolo D.J., Gresser J.D. and Wise D.L.: Controlled release of biologically active agents for purposes of agricultural crop management. Resource, Conservat. Recyc. 1996, 16, 289–320.
• [11] Cao Y., Huang L., Chen J., Liang J., Long S. and Lu Y.: Development of a controlled release formulation based on a starch matrix system. Int. J. Pharm. 2005, 298, 108–116.
• [12] Zhengxing S., Fengying S., Yanan S., Chaojun J., Qingfan M., Lirong T. and Youxin L.: Effects of formulation parameters on encapsulation efficiency and release behavior of risperidone poly(D, L-lactide-co-glycolide) microsphere. Chem. Pharm. Bull. 2009, 57(11), 1251–1256.
• [13] Pepperman A. and, Kuan J.W.: Controlled release formulation of alachlor based on calcium alginate. J. Control. Release 1995, 34, 17–23.
• [14] Songjun L., Yan S., Wuke L. and Xiao H.: A common profile for polymer-based controlled releases and its logical interpretation to general release process. J. Pharm. Pharmaceut. Sci. 2006, 9(2), 238–244.
• [15] Fernandez-Perez M., Gonzalez-Pradas E., Villafranca-Sanchez M., Flores-Cespedes F.: Mobility of isoproturon from an alginate-bentonite controlled release formulation in layerd soil. Chemosphere 2000, 41, 1495–1501.
• [16] Flores-Cespedes F., Villafranca-Sanchez M., Perez-Garcia M. and Fernandes-Perez M.: Modifying sorbents in controlled release formulations to prevent herbicides pollution. Chemosphere 2007, 69, 785–794.
• [17] http://sitem.herts.ac.uk/aeru/footprint/pl/index.htm
• [18] Ambrus A., Lantos J., Visi E., Csatlos I. and Sarvari L.: General method for determination of pesticide residues in samples of plant orgin, solil and water. I. Extration and cleanup. J. Assoc. of Anal. Chem. 1981, 64(3), 733–768.
• [19] Su Z., Sun F., Shi Y., Jiang C., Meng Q., Teng L. and Li Y. Effects of Formulation Parameters on Encapsulation Efficiency and Release Behavior of Risperidone Poly(D, L-lactide-co-glycolide) Microsphere. Chem. Pharm. Bull. 2009, 57(11), 1251–1256.
• [20] Grassi M. and Grassi G. Mathematical Modelling and Controlled Drug Delivery: Matrix Systems. Current Drug Delivery 2005, 2, 97–116.
• [21] Li S., Shen Y., Li W. and Hao X.: A common profile for polymer-based controlled releases and its logical interpretation to general release process. J. Pharm. Pharmaceut. Sci. 2006, 9(2), 238–244.