title: Μελέτη της συμμεταφοράς του πολυμερούς chitosan παρουσία του εντομοκτόνου spinosad σε πορώδη μέσα υπό δυναμικές και στατικές συνθήκες
title: Study of the participation of the polymer chitosan presence of the insecticide spinosad in porous media under dynamic and static conditions
Creators: name: Γουτουλη Γεωργια-Ηρω
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2023

description: Διαχρονικά οι επιπτώσεις στο περιβάλλον από την ανθρώπινη παρέμβαση προκάλεσαν φλέγοντα προβλήματα που απασχόλησαν την επιστημονική κοινότητα. Η αξιοποίηση της επιστημονικής σοφίας σε συνδυασμό με τη σύγχρονη τεχνολογία οδήγησαν στην υιοθέτηση νέων μεθόδων αντιμετώπισης της ρύπανσης, ιδιαίτερα στα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα από αστικά και βιομηχανικά απόβλητα. Όμως ένα νέο πρόβλημα, το οποίο οξύνθηκε τα τελευταία χρόνια, έρχεται να προστεθεί στα ήδη συσσωρευμένα περιβαλλοντικά προβλήματα. Η λειψυδρία. Κρίνεται επομένως επιτακτική η ανάγκη, η επιστήμη να επικεντρωθεί στην επεξεργασία των υγρών αποβλήτων προκειμένου αυτά να καταστούν δυνατά να εμπλουτίσουν τον υδροφόρο ορίζοντα με στόχο την ενίσχυση του υδατικού ισοζυγίου. Τα φυτοφάρμακα, με διευρυμένη και πολλές φορές αλόγιστη χρήση τους στις αγροτικές καλλιέργειες, οδηγούνται στα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα και τα ρυπαίνουν. Η έρευνα και η μελέτη των ευρημάτων με σκοπό την αντιμετώπιση της ρύπανσης του υδροφόρου ορίζοντα από τα φυτοφάρμακα αποτελεί μια από τις προτεραιότητες στην αντιμετώπιση της ρύπανσης των υδάτων. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για την εξυγίανση των υδάτων από τους ρύπους των φυτοφαρμάκων είναι η προσρόφηση. Στην παρούσα εργασία μελετάται η εφαρμογή του πολυμερούς Chitosan και η αλληλεπίδρασή του με το εντομοκτόνο Spinosad, η χρήση του οποίου είναι ευρεία στις αγροτικές καλλιέργειες. Οι παράγοντες που οδήγησαν στην επιλογή του Chitosan είναι η διευρυμένη χρήση του, τα φυσικοχημικά του χαρακτηριστικά, η ικανότητα προσρόφησης, η αποτελεσματικότητα και το προσιτό κόστος. Το εντομοκτόνο Spinosad επιλέχθηκε εξαιτίας των διευρυμένων εφαρμογών του στη γεωργία, αφού χρησιμοποιείται στην αντιμετώπιση πολλών επιβλαβών εντόμων (καρπόκαψα, ψύλλα, πράσινο σκουλήκι, ευδεμίδα κ.α.). Μέσω της διαδικασίας της προσρόφησης μελετάται η συρρίκνωση ή η απαλοιφή των τοξικών ρύπων από το περιβάλλον, εδαφικό και υδατικό, με σκοπό τα ύδατα να διατεθούν στον υδροφόρο ορίζοντα καθαρά, επεξεργασμένα και ασφαλή. Αρχικά, μελετήθηκε η αλληλεπίδραση του Chitosan και του Spinosad μέσα από τρεις σειρές πειραμάτων. Στις δύο πρώτες σειρές μελετήθηκε η  προσροφητική ικανότητα του πολυμερούς ως προς το φυτοφάρμακο μέσω της εκτέλεσης πειραμάτων διαλείποντος έργου (Batch) σε στατικές και δυναμικές. Η διαφορά ανάμεσα στις δύο σειρές είναι η παρουσία της χαλαζιακής άμμου στη δεύτερη σειρά, η οποία ως το πιο κοινό ορυκτό της επιφάνειας της γης χρησιμοποιήθηκε ως προσομοιωτής του εδάφους. Μελετήθηκε ένα εύρος παραμέτρων που περιελάβανε τρεις τιμές συγκεντρώσεων του Spinosad (100 mg/L, 50 mg/L, 25 mg/L), τρεις τιμές pH (7, 9, 4) και τρεις τιμές ιοντικής ισχύος (1mM, 50mM, 100mM). Όλα τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν με χρήση vials σε θερμοκρασία 25°C διατηρώντας σταθερή τη συγκέντρωση του Chitosan. Στην τρίτη σειρά πειραμάτων, μελετήθηκε η μεταφορά του Chitosan και του Spinosad μέσα από στήλη με άμμο και κορεσμένη με νερό καθώς και η επίδραση της άμμου στη διεργασία της προσρόφησης. Μελετήθηκε τόσο η συμμεταφορά των δύο ενώσεων μαζί όσο και κάθε μιας ξεχωριστά. Η επεξεργασία των πειραματικών αποτελεσμάτων έγινε με χρήση του προγράμματος ColloidFit, όπου τα αποτελέσματα προσομοιάστηκαν σε μεγάλο βαθμό μέσω κινητικής ψευδοδεύτερης τάξης, γεγονός που αποδεικνύει ότι στα πειράματα υπερίσχυσε το φαινόμενο της χημικής ρόφησης (χημειορρόφηση).

description: Throughout time, the effects on the environment from human intervention have been a major concern for the scientific community. The use of scientific wisdom combined with modern technology has led to the adoption of new methods of dealing with pollution, particularly in surface and groundwater from urban and industrial waste. However, a new problem, which has become more acute in recent years, is adding to the already accumulated environmental problems. Dehydration. It is therefore imperative that science should focus on the treatment of waste water in order to enable it to enrich the aquifer, with the aim of improving the water balance.
Pesticides, with their widespread and often indiscriminate use in agricultural crops, are discharged into surface and groundwater and pollute it. Research and study of the findings in order to address the pollution of the aquifer by pesticides is one of the priorities in addressing water pollution. The method used to clean up water from pesticide pollutants is adsorption.
In this paper, the application of the polymer Chitosan and its interaction with the insecticide Spinosad, whose use is widespread in agricultural crops, is studied.The factors that led to the choice of Chitosan are its extended use, its physicochemical characteristics, adsorption capacity, efficacy and affordability. The insecticide Spinosad was chosen because of its extended applications in agriculture, since it is used in the control of many insect pests (fruit fly, flea beetle, green worm, needleworm, etc.). The adsorption process is used to reduce or remove toxic pollutants from the soil and water environment, so that the water is clean, treated and safe for the aquifer.
First, the interaction of Chitosan and Spinosad was studied through three series of experiments. In the first two series, the adsorptive capacity of the polymer towards the pesticide was studied by performing intermittent work (batch) experiments in static and dynamic. The difference between the two series is the presence of quartz sand in the second series, which as the most common mineral of the earth's surface was used as a soil simulator. A range of parameters was studied including three Spinosad concentration values (100 mg/L, 50 mg/L, 25 mg/L), three pH values (7, 9, 4) and three ionic strength values (1mM, 50mM, 100mM). All experiments were performed using vials at 25°C while keeping the concentration of Chitosan constant. In the third set of experiments, the transport of Chitosan and Spinosad through a sand column saturated with water and the effect of sand on the adsorption process were studied. The participation of the two compounds together and each of them separately were both studied.
The experimental results were processed using the ColloidFit program, where the results were simulated to a large extent by means of pseudo-second order kinetics, which proves that chemical sorption (chemosorption) predominated in the experiments.