Hur har människans användning av bekämpningsmedel påverkat grundvattnet i några skånska akvifärer?Frågan analyseras i en ny doktorsavhandling.
Av: Kenneth M Persson
Grundvatten är en global färskvattenresurs som används till bevattning av grödor, till industriella processer och för dricksvattentäkter. I andra länder är ofta grundvattenmagasinen, akvifärerna, stora, transnationella och förhållandevis homogena ur geologisk synvinkel, medan de svenska grundvattenmagasinen som regel är små och heterogena. Ungefär hälften av jordens dricksvattenförsörjning baseras på grundvattenuttag och ekosystem världen över är beroende av grundvatten för sin överlevnad. Vattnets omsättningstid i grundvattenmagasinen är typiskt många år upp till sekel, att jämföra med några veckor i vattendragen och några månader eller få år i sjöarna. Själva omsättningen av grundvattnet sker i mark i en mörk och kall miljö där omfattningen av naturlig rening oftast är mycket begränsad. Därför är det viktigt att skydda grundvattnet från föroreningar, då föroreningar kan finnas kvar i grundvattenmagasinen i generationer framöver.
Vid Lunds universitet har geologen Maria Åkesson presenterat en gedigen avhandling om hur grundvatten i några skånska akvifärer påverkas av mänsklig användning av bekämpningsmedel. Dels har halterna av bekämpningsmedel i grundvatten mätts med stor noggrannhet, dels har kvalificerade åldersbestämningar gjorts av grundvattnet för att uppskatta hur länge bekämpningsmedel finns kvar efter användning på markytan, dels har en geologisk riskvärdering gjorts av hur föroreningar transporteras till grundvattnet via olika transportvägar, som sprickor eller porer. Studier har genomförts både i detaljskala i ett avrinningsområde bland Söderslätts jordbruksmarker i södra Skåne och mer brett via kommunala grundvattentäkter placerade i olika typer av miljöer runt om i länet.
I Sverige precis som i många andra tidigt industrialiserade länder har bekämpningsmedel sedan mitten av 1900-talet använts i större omfattning inom jordbruket för att säkra och maximera skördar, inom exempelvis trävaruindustri för tryckimpregnering och för ogräsbekämpning längs med vägar och järnvägar, på offentliga platser och privat mark. I samband med användning finns alltid en risk för spridning av bekämpningsmedel till icke avsedda områden och objekt, exempelvis till grundvattnet genom infiltration med regn och ytvatten.
Insikten om detta dröjde i princip till dess att analytiska kemister pressat ned detektionsgränsen vid bekämpningsmedelsanalyser till nivåer som motsvarade halterna – i Sverige skedde detta först under 1980-talet. Men då infördes restriktioner med avsikt att minska belastningen på miljön. Följden blev en förändrad och i stort minskad bekämpningsmedelsanvändning, medan rester av olika ämnen alltfort kan detekteras runt om i naturen, så även i grundvatten. I Maria Åkessons avhandling visas att den främsta anledningen till att substanser som används når grundvattnet är hur mycket det används på markytan. De ämnen som använts med högst intensitet är de som oftast hittas i grundvattnet. Ämnenas vattenlöslighet påverkar också hur ofta de återfinns i grundvatten – mera polära föreningar återfinns i större omfattning i vattnet. Svårflyktiga ämnen stannar kvar längre tid i markzonen och transporteras till grundvattnet, medan lättflyktiga kan avdunsta till luften. En tredje faktor är hur mycket det regnar i samband med användning av bekämpningsmedel. Torra förhållanden gör att mera bekämpningsmedel stannar kvar i marken och kan transporteras till grundvattnet, kanske förstärkt av att marken är mera uppsprucken när den är torr. Blöta förhållanden gör att bekämpningsmedel transporteras till vattendragen genom ytavrinning.
l avhandlingen visas vidare att tritium och en sönderfallsprodukt av tritium, helium-3, kan användas som kalibreringsverktyg för flödes- och transportmodeller i grundvattenmiljöer. En processbaserad analys av transport av sex stycken olika bekämpningsmedel till två brunnar i söderslättsområdet genomfördes med hjälp av geofysiska och geologiska data. Åkesson tog fram en numerisk modell av området och kalibrerade den genom att jämföra simulerade mot uppmätta koncentrationer av spårämnena tritium och helium-3 i de två brunnarna.
Sedan simulerade hon tillförsel av sex olika bekämpningsmedel vars användning mellan åren 1990 och 2010 var känd i området, liksom den uppmätta nederbörden som fallit i området under perioden. Bekämpningsmedlens nedbrytning och sorption minskade kvarvarande halter i grundvattnet vilket ledde till att förekomster av fyra av de sex bekämpningsmedlen kunde rekonstrueras tillfredställande. De övriga två borde enligt modellen inte kunna nå grundvattnet inom de simulerade 20 åren, eftersom dessa bekämpningsmedel sorberades till markpartiklar. Eftersom de likväl kunde detekteras måste andra transportmekanismer användas för att förklara förekomsten. Framför allt ”motorvägarna” ned till grundvattnet – preferentiellt flöde genom exempelvis sprickor eller makroporer – var den troliga förklaringen.
I en tredje studie undersökte Åkesson förekomsten av bekämpningsmedel i en rad olika grundvattenmagasin som används för kommunal dricksvattenförsörjning. Äldre bekämpningsmedelsanalysdata från tjugotre brunnar undersöktes i förhållande till markanvändning, hydrogeologi och resultat av nya analyser som omfattade betydligt fler substanser och karaktäriserades av betydligt lägre detektionsgränser än mer konventionella bekämpningsmedelsanalyser. Av de tjugotre brunnarna visade sig arton vid ett eller typiskt upprepade tillfällen ha innehållit bekämpningsmedel, nio av dessa i halter över regionala riktvärden. En betydlig andel av de bekämpningsmedel som hittats visade sig härröra från substanser som sedan ett par decennier varit förbjudna att använda och som framförallt användes utom jordbruket, för ogräsbekämpning inom urbana miljöer.
De kraftigast förorenade och därmed mest känsliga grundvattenmiljöerna verkar som väntat vara de som präglas av relativt god hydraulisk kontakt till markytan, dvs. antingen de grunda, syresatta miljöerna, eller de inom vilka transport kan ske snabbt till relativt stora djup genom sprickor. De skyddsområden och skyddsföreskrifter som fi nns (för alla utom ett av de studerade områdena) behöver omvärderas och användning av bekämpningsmedel utanför jordbruket tål att ifrågasättas eftersom den är en betydande föroreningskälla. Om man vill ta reda på hur mycket gamla bekämpningsmedel finns lagrade i mark och bergrund krävs omfattande markundersökningar, vilka i princip aldrig genomförts.
Den fjärde delstudien utvärderar om det går att åldersbestämma grundvattnet i vattentäkterna, det vill säga hur lång tid det tagit för det vatten som pumpas upp att nå brunnen från dess att det infiltrerade markytan. Om man skulle kunna bestämma dessa grundvattenåldrar så skulle det innebära utökade möjligheter till att utföra analyser av regionala föroreningstrender (exempelvis av bekämpningsmedel i grundvatten), eftersom man då får ett verktyg som möjliggör jämförelse mellan provtagningar över tid.
Åldersbestämningsförsöken görs via analyser av en rad olika spårämnen som infiltrerat grundvattenmiljöer under decennier på grund av mänsklig produktion och användning: tritium och helium-3, klorfluorkarboner, svavelhexafluorid och krypton-85 samt dessutom argon-39, som finns i grundvattnet av helt naturliga orsaker. Undersökningen visar på att det går att göra kvalificerade bedömningar av grundvattenålder med hjälp av kombinationer av de här spårämnena och att man via sådana bestämningar kan generera mycket ny kunskap om grundvattenmagasinet i fråga. Resultaten tyder vidare på att de flesta vatten som pumpas upp för dricksvattenförsörjning i Skåne är relativt unga (<20 år) och därmed känsliga för förorening. Åldersbestämning är emellertid ofta klurigt, eftersom brunnens råvatten kan komma från flera olika marklager och samlas i samma brunn. Vidare pumpas brunnen bara när det finns behov av vatten. Grundvattentransporten blir därför ibland ryckig. Andra orsaker är dåligt kända eller helt okända lokala och i vissa fall regionala källor av helium, klorfluorkarboner och svavelhexafluorid och hur nedbrytning av klorfluorkarboner sker i markskikten. Därför bör åldersbestämningar alltid tolkas med viss försiktighet.
Men det är tydligt att det går att göra mycket kvalificerad forskning om grundvatten i Sverige. Att ta fram och kommunicera genomtänkta skyddsområden för vattentäkterna känns än viktigare när alla Maria Åkessons resultat redovisas. Grundvatten är en samhällsresurs som kommer att behövas under många generationer också framöver.
Källa: Åkesson, Maria. On the scope and assessment of pesticides in groundwater in Skåne, Sweden, Lunds Universitet. Doktorsavhandling LUNDQUA Thesis 74
