Miljøprojekt, 902 – The Influence of Sorption on the Degradation of Pesticides and other Chemicals in Soil

The Influence of Sorption on the Degradation of Pesticides and other Chemicals in Soil

Sammenfatning og konklusioner

Det er ofte antaget at kemiske stoffer i jord nedbrydes efter en simpel 1. ordens kinetik, hvoraf udledes en halveringstid, DT₅₀-værdi. Det har dog i mange tilfælde vist sig, at nedbrydningen ikke følger en simpel 1. ordens kinetik. Årsagen til disse rapporterede afvigelser fra en simpel 1. ordens kinetik kan formodentlig findes dels i det mikrobielle miljø i jorden, dels i, at sorptionen over længere tid (og dannelsen af bound residues) foregår efter mere komplicerede processer end almindeligvis antaget.

Alle kendte modeller, der anvendes til at beskrive skæbne, transport eller risikovurdering af kemiske stoffer i jord indeholder termer, der beskriver henholdsvis binding og nedbrydning. En forståelse af disse parametres dynamik og den indbyrdes sammenhæng mellem dem er således uomgængelig, hvis modellerne skal anvendes med succes.

Selvom det hidtil ikke har været muligt at give en komplet beskrivelse af bindingen af miljøfremmede kemiske stoffer til jord, så er der udført et utal af undersøgelser på området og beskrevet et stort antal processer, idet stoffernes binding i jorden er af stor betydning for deres videre skæbne. Sorption af kemiske stoffer til jord kan variere fra at være total reversibel til at være total irreversibel.

En meget kompleks sammenhæng mellem sorption af miljøfremmede kemiske stoffer til jordbundens organiske materiale og den mikrobielle nedbrydning af stofferne i jordmiljøet er mere reglen end undtagelsen. For at kunne belyse sammenhængen er udviklingen de sidste år således gået i retning af at foretage undersøgelser af den mikrobielle nedbrydning af kemiske stoffer i jord under omstændigheder, der er så tæt på det virkelige miljø som muligt. Det er hyppigt set, at sorptionen har en begrænsende effekt på nedbrydningshastigheden af kemiske stoffer, hvilket forklares med, at det først og fremmest er de mængder af det kemiske stof, der er tilgængelig i jordens vandfase, der kan nedbrydes mikrobielt. Selvom dette forhold gør sig gældende, vil der dog stadig til en vis grad kunne foregå en nedbrydning af sorberet kemisk stof. Hvis desorptionen er afhængig af tid og foregår med en hastighed, der er på niveau med, eller lavere end nedbrydningshastigheden, så leder nedbrydningens afhængighed af sorptionen til en komplex kinetik, selvom selve nedbrydningskinetikken er en simpel 1. ordens. Nyere undersøgelser er domineret af den holdning, at en to-compartments 1. orden kinetik giver en bedre beskrivelse af kemiske stoffers nedbrydning i jord, når der arbejdes med systemer, der simulerer de naturlige omstændigheder. To-compartmentskinetikken udtrykker en fordeling af det tilførte kemiske stof mellem vandfasen og jordfasen og angiver en 1. ordens hastighedskonstant for nedbrydningen i henholdsvis vandfasen og jordfasen. To-compartmentskinetikken er ofte foretrukket uanset om der er tale om kemiske stoffer, der fortrinsvis bindes til jordens organiske materiale eller til lermineralerne.

Af to-compartmentsmodellen kan der ikke udledes en halveringstid, hvorfor den ikke uden tilpasning kan anvendes i de almindeligt anvendte dynamiske udvaskningsmodeller som PRZM-2, PRZM, PELMO, GLEAMS, PESTLA, VARLEACH, LEACHM, MACRO, PLM og MIKE-SHE, der anvendes til at forudsige udvaskning til grundvandet af pesticider. Både i godkendelsessammenhænge og i modelkørsler ville det være relevant at tage højde for at nedbrydningen følger en mere komplex kinetik end den simple 1. ordens, ligesom det ville være relevant at tage højde for problematikken omkring bound residues, som der har været overordentlig meget fokus på inden for de sidste 10 år.

Der findes allerede en lang række undersøgelser af bindingsmekanismer både for desorbare miljøfremmede stoffer og for bound residues. Det er dog nødvendigt at koble disse undersøgelser op på undersøglser af biotilgængelighed for at afgøre, i hvor stor en grad stofferne vil kunne reaktiveres i det naturlige system.

Det er vigtigt at understrege, at laboratorieforsøg, der ønskes anvendt til at beskrive den komplexe sammenhæng der er mellem bindingen og nedbrydningen må tage højde for, at disse processer varierer overordentlig meget. Der er i forvejen en stor variation, som blot skyldes jordens heterogenitet. Den del af variationen, der kan skyldes metoden, må elimineres. Det første skridt her må være at udføre undersøgelserne under betingelser, der ligner de naturlige betingelser så meget som muligt. Det er desuden nødvendigt at udvikle kemiske analysemetoder, der kan ekstrahere mængder af de miljøfremmede stoffer fra jorden, som kan korreleres med de biotilgængelige mængder der er resultaterne af biologiske undersøgelser af biotilgængelighed.

Både fra et lovgivningsmæssigt synspunkt og fra et videnskabeligt synspunkt er det vigtigt at differentiere mellem frie pesticidrester og bundne pesticidrester, ligesom det er vigtigt at skelne mellem biologisk persistens og kemisk persistens, når man taler om persistens, da disse ikke nødvendigvis følges ad.