Dicamba har varit föremål för stämningar över hela landet, med markägare som kämpar mot herbiciden, när det används av närliggande odlare, har blåst på deras egendom, dödar värdefulla icke-resistenta grödor.

Dicamba sprayas i en formulering som innehåller en amin, ett kemiskt medel som är tänkt att hålla herbiciden på plats, förhindrar att den går i luften. Pågående rapporter om skördeskador trots dessa åtgärder har tidigare visat, dock, att det kanske inte fungerar som det ska, särskilt när dicamba/amin-formuleringen besprutas med den mest använda ogräsmedlet i världen, glyfosat, huvudkomponenten i Roundup.

Washington University i St Louis forskare i Kimberly Parkers labb, biträdande professor vid institutionen för energi, Miljö- och kemiteknik vid McKelvey School of Engineering, har föreslagit en mekanism som beskriver hur dicamba-flyktighet kontrolleras av aminer.

Fyndet publicerades i oktober i Miljövetenskap och teknik .

Faktorerna som leder till att dicamba förflyktigas – blir luftburen – har undersökts tidigare i vetenskapliga studier gjorda på åkrar och i växthus där forskare mätt hur mycket dicamba som omvandlats till en gas som kunde mätas i luften eller genom att bedöma skador på växter.

Men det återstod stora luckor när det gällde att förstå de molekylära processerna i arbetet, så Parkers labb gav sig i kast med att fylla dem.

"Vi bestämde oss för att närma oss det från en unik riktning, " sa huvudförfattaren Stephen Sharkey, en Ph.D. student i Parker Lab. "Vi ville försöka komma in i kemin bakom volatilitetsprocessen."

Han började med att överväga interaktionerna mellan molekyler i den fasta fasen av dicamba/aminformuleringen.

Det finns tre aminer som vanligtvis används i kommersiella dicamba-formuleringar. Sharkey ansåg de tre vanliga aminerna samt sex andra för att få en bättre, mer allmänt tillämplig förståelse för deras egenskaper och deras inverkan på dicamba förflyktigande. Hur interagerar aminerna med dicamba och kan denna information användas för att upptäcka varför dicamba fortfarande förflyktigas?

Parker sa att det finns ett par vanliga antaganden om vad som händer mellan aminer och dicamba:den tyngre aminen fungerar som ett ankare, vilket tynger herbiciden, eller förångning bestäms av pH-nivåer.

Sharkeys forskning visade något annat. När det gäller de tre mest använda aminerna, han sa, "de som fungerar bäst har fler vätebindande fungerande grupper." Han fortsatte med att hitta samma resultat i de sex ytterligare aminerna.

Forskarna tittade också på hur andra molekyler kan påverka dessa interaktioner. "Vi fann att glyfosat ökade flyktigheten i två av de tre huvudsakliga aminerna, ", sa Sharkey. "Ett sätt att använda dicamba-produkter är tillsammans med glyfosat som ett sätt att döda många olika ogräs, " inklusive de som är resistenta mot glyfosat och/eller de som är resistenta mot dicamba.

Forskargruppen tror att det kan vara så att glyfosat, som har många platser där den kan bilda vätebindningar, kan störa dicambas förmåga att bilda bindningar med aminerna. I huvudsak, glyfosat kan driva en kemisk kil mellan de två genom att bilda sina egna bindningar till dicamba- eller aminmolekylerna.

Ingen av de andra potentiella faktorerna som de testade hade en så tillförlitlig eller konsekvent effekt på flyktigheten som antalet vätebindningsställen på aminen.

Teamet testade flera olika variabler, inklusive temperatur, minska aminkoncentrationen i förhållande till dicamba, aminsyra, aminångtryck, aminmolekylvikt, lösningens pH-värden och närvaron av glyfosat.

"Vi visade att de inte var primära bestämningsfaktorer, ", sa Parker. "Vätebindning verkade vara den primära faktorn. Om aminen har fler vätebindande funktionella grupper, dicamba-flyktigheten är minskad jämfört med andra aminformuleringar."

Går framåt, denna bättre förståelse för hur dicamba och aminer interagerar identifierar en specifik egenskap som kan modifieras för att förbättra en formels förmåga att stanna kvar på en gröda och borta från omgivande fält. Den pekar också på fördelarna med att studera herbicider i labbet utöver det arbete som andra forskare inom området gör. Det är något Parker och hennes team har gjort och kommer att fortsätta att göra.

När det gäller nästa steg, Sharkeys senaste arbete är en titt på hur introduktionen av mer toleranta grödor påverkar användningen av herbicider. Parker sa att hon skulle vilja ha en utökad förståelse för effekterna av mer komplexa kemier på dicamba-volatiliteten.

"Vad sägs om andra kemikalier på ett blads yta, till exempel?" frågade hon. "Hur kan de ytterligare påverka volatiliseringen?"