Retention and transport of sulfonamide antibiotics applied to soil with manure

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Marc-Oliver Aust

Sulfonamide werden weltweit zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten in der Veterinärmedizin eingesetzt und gelangen nach der Ausscheidung aus den Tieren und der landwirtschaftlichen Verwertung der anfallenden Gülle auf Ackerböden. Funde von Sulfonamiden in Wässern in der Nähe landwirtschaftlich genutzter Flächen deuten eine relevante Mobilität dieser Substanzen in Böden an, die mit bisherigen Laboruntersuchungen, die ohne Güllezugabe durchgeführt wurden, nur unzureichend nachvollzogen werden konnte. Um den Effekt von Gülle und dem landwirtschaftlichen Management auf die Verteilung und die Mobilität von Sulfonamiden zu untersuchen, wurden Säulenperkolationsversuche im Labor sowie eine Lysimeter- und eine Plotstudie im Freiland durchgeführt. Als Vorarbeit wurde durch eine Güllefraktionierung gezeigt, dass bis zu 50% der Trockensubstanz von Gülle in Böden mobil ist. Eine nachfolgernde Charakterisierung ergab, dass diese Fraktionen chemische Ähnlichkeiten mit aquatischen Huminsäuren aufweisen, die die Mobilität von Schadstoffen im Boden erhöhen können.Mit Hilfe der Säulenperkolationsexperimente wurde eine steigende Extrahierbarkeit mit steigendem pH-Wert und sinkendem Kohlenstoffgehalt des Bodens sowie mit zunehmender anionischer Speziierung des jeweiligen Sulfonamids festgestellt. Durch Güllezugabe wurde einerseits eine erhöhte Sorption der Sulfonamide in den obersten 5 cm des Oberbodens beobachtet. Andererseits konnte anhand der Durchbruchskurven der Sulfonamide gezeigt werden, dass infolge Güllezugabe eine erhöhte Maximalkonzentration von Sulfonamiden im Sickerwasser auftritt, während sich die insgesamt aus dem Boden ausgetragene Sulfonamidenge nicht änderte. Das deutet auf uneinheitliche Effekte der Güllezugabe hin, was auf die unterschiedliche Mobilität ihrer Partikelgrößenfraktionen zurückgeführt wurde.In zwei Freilandstudien unterschiedlicher Skalen wurde zudem nachgewiesen, dass Sulfonamide über eine Dauer von mindestens zwei Jahren in Böden persistent und mobil sind. Trockene Witterung und die angebaute Fruchtart können zudem die Sulfonamidmenge, die aus dem Boden ausgetragen wird, erhöhen, während wiederholtes Pflügen lediglich zu einer Retention von Sulfonamiden führt. Die Detektion von Sulfonamiden oberhalb des Grenzwertes der Europäischen Union von 0,1 µg/L für Biozide in Trinkwasser in mehr als 50% der Sickerwässer der 1 m mächtigen Feldlysimeter verdeutlicht, dass mit einer stetigen Verlagerung von Sulfonamiden durch landwirtschaftlich genutzte Böden zu rechnen ist.

Förderzeitraum:
01.10.2003 - 30.06.2006

Institut:
Universität Trier
FBVI: Geographie / Geowissenschaften
Fach: Bodenkunde

Betreuer:
Prof. Dr. Sören Thiele-Bruhn

E-Mail: E-Mail schreiben

Transport- und Sorptionsverhalten von Sulfonamiden in Böden
Transport- und Sorptionsverhalten von Sulfonamiden in Böden