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Der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln ist wichtig, um die weltweite Nahrungsmittelversorgung in unserer heutigen Gesellschaft sicherzustellen. Neue Pflanzenschutzmittel, die entwickelt und auf den Markt gebracht werden, müssen jedoch auch Umweltauflagen entsprechen, die vom Gesetzgeber festgelegt worden sind. Unter anderem geben Persistenzkriterien vor, welche Abbauhalbwertszeiten von Pflanzenschutzmitteln in der Umwelt nicht überschritten werden dürfen. Die empfohlenen Simulationsstudien zur experimentellen Bestimmung solcher Abbauhalbwertszeiten (wie OECD 307) sind jedoch sehr zeit- und ressourcenintensiv. Vereinfachte Methoden zur Vorhersage der Abbauhalbwertszeiten in der Umwelt würden die Bewertung der Persistenz in frühen Stadien der Produktentwicklung erleichtern.
In dem Projekt ReadAcross, das von und in Zusammenarbeit mit unserem Industriepartner Syngenta finanziert wird, untersuchen wir Möglichkeiten, um die Abbauhalbwertszeiten von Chemikalien von einem Umweltkompartiment auf ein anderes zu extrapolieren. So testen wir, ob die Abbauhalbwertszeiten von Pflanzenschutzmitteln im Boden durch Halbwertszeiten aus einfacheren und schnelleren Biotransformationsexperimenten mit Belebtschlamm abgeschätzt werden können. Falls dies der Fall ist, könnten Letzere früh in der Forschungs- und Entwicklungsphase eingesetzt werden und somit einen wesentlichen Beitrag bei der Entwicklung umweltverträglicherer Pflanzenschutzmittel leisten.
Frühere Arbeiten haben ein bemerkenswertes Potenzial dieses Ansatzes gezeigt:
Fenner, K.; Screpanti, C.; Renold, P.; Rouchdi, M.; Vogler, B.; Rich, S., Vergleich der Halbwertszeiten der Biotransformation kleiner Moleküle zwischen Belebtschlamm und Boden: Möglichkeiten zum Durchlesen? Environ Sci Technol 2020, 54, (6), 3148 & ndash; 3158. (DOI: 10.1021 / acs.est.9b05104)
In diesem Projekt führen wir diese Arbeiten weiter und untersuchen insbesondere den Anwendungsbereich des “read-across” Verfahrens, sowie die zugrundeliegenden Biotransformationsmechanismen und Transformationsprodukte. Das Ziel ist, aufgrund eines verbesserten mechanistischen Verständnisses der Grundlagen des “read-across” Verfahrens auch zukünftige Anwendungsmöglichkeiten besser abschätzen zu können.