Läckage av pesticider och deras metaboliter vid dräneri

Pesticider med metaboliter har undersökts vid tre tegelrörsdränerade avrinningsområden i Tjeckien. Tid från spridning och tid från senaste regn avgjorde i vilken utsträckning omvandling till metaboliter inträffat.

Av: Jörgen Hanaeus

Dynamiken för pesticider och deras metaboliter under basflödesperioder och regnhändelser har studerats mellan 2014 och 2016 vid tre små, tegelrörsdikade avrinningsområden i jordbruksmark i Böhmen-Moravias högland. Dräneringssystemen är byggda med god lutning där en avsevärd del av avrinningen kommer från mark utanför den dränerade ytan.

Från mätningar i recipienten via automatprovtagare framkom att en väsentlig del av pesticidinnehållet kom från dräneringssystemen. Metabolitläckaget kommer främst via basflödet under torrperioder och koncentrationerna minskar vid utspädning med regn. Moderämnet har högsta koncentration vid ett regntillfälle nära pesticidspridningen. Resultaten understryker betydelsen av att infoga hydrologidata vid pesticidanalyser. 

Bakgrund

Pesticider nyttjas i lantbruket för att minska effekten av organismer som orsakar växtskador. De kan ställa till skada genom att läcka till yt- eller grundvattenrecipienter dit de kan komma från punktkällor eller spridda längs ytor. Punktkällorna anses vara de dominerande för förorening. Tidigare bedömdes att ytvattenavrinningen gav det väsentliga pesticidtillskottet, men noggrannare mätsystem visar att ytnära grundvattenavrinning inklusive dränvatten ger signifikanta bidrag, i synnerhet i dränerat jordbruksland, vilket är fallet i föreliggande studie (30 %).

Intensiva regnhändelser kan ge så snabb avrinning i dessa system att moderämnet (pesticiden) inte hinner reagera med aktuell jord utan läcker direkt till vattenrecipienten.

Koncentrationen av pesticider i såväl yt- som dränvatten har varierande spridning under odlingssäsongen.

Studiens mål var att söka samband mellan detaljer i avrinningen från dränering i jordbruksmark som funktion av uppehållstiden för att finna pesticidläckaget. Särskilt dynamiken mellan pesticiden (moderämnet) och dess metaboliter fokuserades.

Försök

Studien genomfördes 2014-2016 i Böhmen-Moravias högland, Tjeckien. Tegelrörsdräneringen ligger typiskt på 1-1,2 m djup med diameter 5-6,5 cm i grenarna och 6,5-10 cm i samlingsledningarna; de senare med ca 12 m inbördes avstånd.

Geologin är granit och gnejs som bergarter och längre ner i sluttningarna kvartära sand- och siltavlagringar av varierande tjocklek. Under försöksperioden varierade årsnederbörden mellan 450 och 750 mm.

I Dehtare mättes två områden om ca 28 ha med olika användning. Område KL är nästan helt gräsbevuxet och pesticider spreds där senast 2006. Område KP brukas och i 7-års växtföljd med klöver, vintervete, vårkorn/majs, vinteroljeväxter, vårkorn med klöver undersått.

I Cernici brukas jorden snarlikt som för Dehtares KP-område. I Veprikov (två dräneringsgrupper om ca 25 ha) planterades majs. Pesticidspridningen följdes där nära av nederbörd.

Flöden och vattentemperatur mättes kontinuerligt. Utanför nederbördstid provtogs vattnet manuellt var 14:e dag men vid regntillfällen oftast var 20:e minut. Listan över analyserade pesticider baserades på information från lantbrukarna om spridningen.

Detektionsgränserna för aktuella ämnen varierade mellan 0,001 och 0,1 µg/L

Resultat

Resultaten visar att koncentrationen av pesticider i dräneringsvattnet varierar starkt beroende på den hydrologiska situationen och tid från spridningstillfället. Skillnaden i koncentrationen var särskilt stor då (det måttliga) basflödet jämfördes med högflödesperioder.

Vid perioder med ringa nederbörd dominerade pesticidernas metaboliter klart över moderämnena och återfanns såväl i dränvattnet som i (de små) recipienterna.

I Dehtares områden KP och KL återfanns Alachlor ESA i samtliga prov oftast i hundratals ng/L. Vidare Metazachlor ESA i hundratals och emellanåt tusentals ng/L och Metolachlor ESA i tusentals ng/L. Dimethachlor ESA återfanns ofta också; i tiotals ng/L. Av mindre stabila metaboliter (OA) återfanns endast Metazachlor OA och Metolachlor OA och dessutom i en storleksordning mindre än ESA-formerna.

Den totala medelkoncentrationen av metaboliter i området KL var 3834 ng/L och i KP 5759 ng/L. I båda områdena var detektionen av moderämnen högst ovanlig och då i tiotals ng/L: Acetochlor, Linuron, Metolachlor, Nicosulfuron, m fl.

Från området Cernici dominerade chloroacetanilid-herbicid metaboliter vid lågflödesförhållanden, främst Acetochlor ESA, Alachlor ESA och Metazachlor ESA. Av OA-formerna var Metazachlor OA mest observerad. Total medelkoncentration av metaboliter var här 1726 ng/L. Av moderämnen detekterades enbart Bentazone och då i tiotals ng/L. Vid utloppet från Cernici var vattenkvaliteten snarlik uppmätt dränkvalitet i delområdena.

Sammanlagt 41 regntillfällen registrerades under treårsperioden. Halter av moderämnen och metaboliter varierade med regnets intensitet och varaktighet samt tid från senaste spridningstillfälle. Koncentrationer av moderämnena ökade påtagligt jämfört med lågflödesperioderna. I Dehtare återfanns moderämnen endast i det odlade området (KP).

Högsta koncentrationer mättes för Fluopicolid (39-2800 ng/L), Glyfosfat (84-356 ng/L) och Linuron (25-719 ng/L). I Cernici detekterades moderämnena Clomazone (1700-3400 ng/L) och Chlorsulfuron (230-914 ng/L).

Koncentrationerna av metaboliter kunde både öka och minska under högflödesperioderna.

Enskilda regnhändelser diskuteras och pesticidläckaget från olika grödor visas. Ett område där pesticidspridning upphört 2006 visade fortfarande metabolitläckage.

Slutsatser

Dräneringssystem i jordbruksmark är en signifikant källa för pesticidläckage till recipienter.

Moderämnena är starkt kopplade till regntillfällen, medan deras metaboliter återfinns mer kontinuerligt. En högsta koncentration av moderämnen erhölls vid intensivt regn just efter spridningstillfället och för grödan majs. 

En detektering av källor till pesticidhalter i recipienter bör alltså innefatta dräneringssystem från jordbruksmark och helst med kunskap om spridningstillfällen, aktuell pesticid med metaboliter samt med kontroll på regntillfällen.

Källa: Zajicek, A.¹⁾, Fucik, P.¹⁾ , Kaplicka, M.¹⁾, Liska, M.²⁾ , Dobias, J. ²⁾ & Maxova, J.¹⁾ (2018): Pesticide leaching by agricultural drainage in sloping, mid-textured soil conditions – the role of runoff components. Water Science & Technology, 77.7, pp 1879-1890.

Hela artikeln i Water Science & Technology finns att köpa här.

Författarna från:

1)    Research Institute for Soil and Water conservation, v.v.i. Zabovreska 250,5 – Zbraslav Prague 156 27, Czech Republic

2)    Povodi Vltavy, State Enterprise, Holeckova 8, 150 24 Prague 5, Czech Republic.

Kontakt: zajicek.antonin@vumop.cz