Kolloid-faciliteret transport af glyphosat og pendimethalin
Bilag 2
1 Sporstofforsøg med bromid
Indledningsvis blev der udført sporstofforsøg med bromid på alle kolonner, dels for at sikre ens randbetingelser i kolonnerne, dels for at få et estimat for, hvornår den første puls af partikler og opløst stof ville nå udløbet under gennemstrømningsforsøgene med radioaktivt mærket pesticid, samt dels for at sikre tilstedeværelsen af gennemgående makroporer i de kolonner som skulle bruges til gennemstrømningsforsøg med pesticid. Inden udførsel af sporstofforsøgene med bromid blev der først tilført gennemstrømningsvand for at opnå fri afdræning ved bunden og en tilstand, der kunne reproduceres ved de efterfølgende forsøg med bromid og pesticider.
1.1 Opfugtning med vandingsvand
Kolonnerne blev tilført vandingsvand (15 mm time-1) til der begyndte at komme afdræning ved bunden. Vandtilførslen blev fortsat i yderligere ca. 35 minutter. Derpå henstod kolonnerne i 5 døgn med henblik på at opnå hydraulisk ligevægt (med fri afdræning ved bunden) og en tilstand, der kunne reproduceres. Kolonnerne blev i de 5 dage ikke overdækket med plast da mængden af partikler i effluenten blev reduceret væsentligt, hvis kolonnerne var overdækket, se Tabel 1.2. Derpå blev sporstofforsøgene med bromid gennemført.
1.2 Sporstofforsøg med Bromid
Bromid (37,8 mmol bromid i KBr) blev tilført som en puls i vandingsvandet ved forsøgets start ved at indsprøjte 37 ml 1M KBr ind i trykudligningskammeret over nålene. Efterfølgende blev der tilført 30 mm vand i løbet af 2 timer. Mængden af sporstof var afpasset således, at det var let detekterbart i effluenten (Shipitalo and Edwards, 1993).
Effluenten blev opsamlet i plastbeholdere fordelt i volumener á 30-60 ml. I starten af gennemstrømningen blev der udtaget mindre prøver (ca. 30-40 ml) for at få en bedre opløsning over tid. Senere i forløbet blev der udtaget større volumener (40-60 ml). I sporstofforsøgene med bromid måltes turbiditeten, pH, og ledningsevnen som beskrevet i afsnit 3.14.1. Derudover måltes bromidkoncentrationen. Bromidkoncentrationen blev målt vha. en bromidelektrode (Radiometer ISE25Br) og en referenceelektrode (Radiometer, ref251). Alle bromidstandarder og prøver blev tilsat 0,02 M KNO3 for at få en høj baggrundsledningsevne, hvorved signalet stabiliseredes.
1.3 Resultater af bromid sporstofforsøgene
Resultaterne for de enkelte sporstofforsøg med bromid er ikke vist, men i Figur 1.1 er vist et eksempel på opnåede resultater. Mængden af afdrænet effluent var højere efter bromid-sporstofforsøgene end efter opvandingen (Figur 1.1 øverst). For den minimalt bearbejdede jord blev der i bromidforsøgene samlet set afdrænet 46 ± 3% af det tilførte vandingsvand mod 53 ± 3% i kolonnerne fra den pløjede mark. Efter de tre første sporstofforsøg blev det forsøgt at reducere fordampningen i de 5 dage kolonnerne henstod mellem opfugtning og sporstofforsøg, hvorfor nogle kolonner fra den pløjede mark blev overdækket med plast i perioden (kolonne 1, 2 og 3). I disse kolonner blev der efterfølgende afdrænet ca. 58 ± 6% af det tilførte vandingsvand. Dette indikerer, at det er vanskeligt fuldt ud at forhindre vandtab ved fordampning, at omfordelingen af vandet i kolonnen efter den foregående vanding ikke er forløbet fuldt ud således, at der ikke fuldt ud er opnået hydraulisk ligevægt i kolonnerne. At omfordelingen af vandet er begrænset, skyldes sandsynligvis, at makroporestrømning er en vigtig strømningsvej i kolonnerne.
Bromid- og turbiditetskurverne var generelt venstredrejede (Figur 1.1), dvs. at de største koncentrationer af partikler og bromid kom ud i starten, hvorefter koncentrationerne aftog med tiden. Sådanne gennembrudskurver tyder på omfattende makroporestrømning. I tre af kolonnerne forblev bromidkoncentrationen lav (kolonne 3 fra den pløjede mark og kolonne 2 og 5 fra den minimalt bearbejdede mark).
I Tabel 1.1 er der angivet procentdelen af bromid der var opsamlet efter, at der var afdrænet 5% af porevolumenet. For kolonnerne i den pløjede mark blev der i gennemsnit opsamlet 7,0 ± 2,8% af det tilførte bromid mod kun 4,3 ± 3,9% i kolonner fra den minimalt bearbejdede mark.
Figur 1.1. Eksempel på sporstofforsøg med bromid på en kolonne fra den pløjede mark.
Figure 1.1. Example of tracer experiment with bromide on a column from the ploughed field.
Tabel 1.1. Procent af tilsat bromid opsamlet efter at ca. 5% porevolumenet (=700 ml) er gennemstrømmet.
Table 1.1. Percent of added bromide collected after approximately 5 % of the porevolume (=700 mm) has flown through.
| Kolonne | Minimalt bearbejdet mark (%) |
Pløjet mark (%) |
| 1 | - | 8,6 |
| 2 | 0,6 | 10,4 |
| 3 | 2,2 | 1,6 |
| 4 | 8,4 | 8,7 |
| 5 | 0,6 | 6,4 |
| 6 | 9,6 | 6,2 |
| Middel +- std.afv. | 4,3 ± 3,9 | 7,0 ± 2,8 |
Der blev altså indledningsvis udvasket lidt mere bromid i kolonnerne fra den pløjede mark i forhold til kolonnerne fra den minimalt bearbejdede mark. At makroporestrømning var dominerende, blev bl.a. afspejlet i, at en relativt stor procentdel af det tilsatte bromid blev opsamlet i effluenten, og at bromidkoncentrationen var høj i starten for derefter at aftage med tiden.
Samme generelle mønster gjorde sig gældende for turbiditeten. I Tabel 1.2 er der angivet maksimum og middelværdier af turbiditeten målt i effluenten. For kolonnerne fra den pløjede mark var turbiditeten i gennemsnit 122 ± 130 NTU mod kun 63 ± 45 NTU for kolonnerne fra den minimalt bearbejdede mark. Der blev altså udvasket flere partikler fra kolonnerne fra den pløjede mark i forhold til kolonnerne fra den minimalt bearbejdede mark. Der var to kolonner fra den minimalt bearbejdede mark, hvor maksimum afveg meget fra de øvrige. I begge tilfælde var jordoverfladen beskadiget under trimningen, og den blev synligt eroderet under opfugtningen og sporstofforsøget.
Tabel 1.2. Maksimum og middelværdi af turbiditet (NTU) i effluenten.
Table 1.2. Maximum and average value for turbidity (NTU) in the effluent.
| Kolonne | Minimalt bearbejdet mark | Pløjet mark | ||
| Maximum | Middel | Maximum | Middel | |
| 1 | - | - | 26† | 17 † |
| 2 | 374 | 121 | 46† | 26 † |
| 3 | 68 | 23 | 65 † | 16† |
| 4 | 41 | 28 | 643 | 360 |
| 5 | > 1000 | 117 | 257 | 86 |
| 6 | 62 | 26 | 481 | 228 |
| Middel ± std.afv. | 309 ± 366 | 63 ± 45 | 253 ± 236 | 122 ± 130 |
†: Kolonner der var overdækket imellem opfugtning og sporstofforsøg.
De målte turbiditetsniveauer svarer til de niveauer der er målt i drænvand i forbindelse med kraftige nedbørshændelser (Petersen et al. (2004)). I de tre kolonner fra den pløjede mark, der blev overdækket med plast, blev der opsamlet meget få kolloider i forhold til de tre kolonner fra den pløjede mark, der ikke var overdækket, Tabel 1.2. Dette indikerer, at overdækningen havde en effekt på kolloidgenereringen, og dermed at fugtighedsforholdene ved regnhændelsernes start spiller en rolle for mængden af kolloider, der dannes.
Niveauet for ledningsevnen fulgte generelt niveauet i bromidkoncentrationen, og effluentens pH var svagt stigende over tid (Figur 1.1). Generelt var pH i starten omkring 7,1 og den steg svagt til ca. 7,4.
Der var relativt lille variation imellem kolonnerne, og det vurderes på det grundlag, at alle kolonnerne havde gennemgående makroporer. I langt størstedelen af kolonnerne (8 kolonner ud af 11) var der indikationer på, at makroporerne havde en meget betydelig indflydelse på strømningsmønsteret.
1.4 Referencer
Miljøstyrelsen, 1996. Vurdering af regnvands anvendelighed i husholdning. Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen nr. 18.
Shipitalo, M.J. and Edwards,W.M., 1993. Seasonal Patterns of Water and Chemical Movement in Tilled and No-Till Column Lysimeters. Soil Science Society of America Journal, 57(1): 218-223.
Version 1.0 Februar 2007, © Miljøstyrelsen.