| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Kolloid-faciliteret transport af glyphosat og pendimethalin

Bilag 3
1 Test med ³H-pendimethalin

1.1 Sporstofforsøg med pesticider – 1. testforsøg

1.1.1 Formål

Bestemmelse af gennembrudskurver for ³H-pendimethalin og ¹⁴C-glyphosat på intakt jordkolonne. Bestemmelsen udføres bl.a. for at sikre at tilført aktivitetsniveau af de to pesticider er over detektionsgrænserne i effluenten.

1.1.2 Fremgangsmåde

Kolonnen opfugtedes med vandingsvand som beskrevet i afsnit 3.5, hvorefter den henstod udækket til dagen efter, hvor pesticiderne tilførtes. Opfugtningen skete ved at tilføre vandingsvand (15 mm/time) med vandingsapparatet, til der blev observeret afdræning ved bunden. Vandtilførslen fortsatte i yderligere 40 minutter.

Dagen efter opfugtningen tilførtes pesticiderne jordoverfladen med en forstøver. Der tilførtes 8,906 mg glyphosat og 14,137 mg pendimethalin (jf. normaldoseringen) til kolonnen, hvilket svarer til hhv. 1260 g/hektar og 2000 g/hektar. 10% af glyphosaten blev tilsat som ¹⁴C-glyphosat, mens resten af glyphosaten (90%) blv tilsat sammen med umærket stof i RoundupBio. 100% af pendimethalinen blev tilsat som ³H-pendimethalin. Derudover blev der tilsat 100% umærket pendimethalin med Stomp for at tage højde for en eventuel mobilitetseffekt af Stomp formuleringen. Pendimethalin blev således tilsat i mængder svarende til 2 x normaldoseringen.

Stamopløsningerne tilførtes kolonnen med en forstøver. ³H-pendimethalin sprøjtedes ud alene, da den er opløst i acetone. Derefter udsprøjtedes de tre vandige stamopløsninger i en blanding. Der overførtes flg. stamopløsninger til forstøveren:

Først alene:

• 3,11 ml ³H-pendimethalin stamopløsning der indeholdt 4,5 g pendimethalin pr L med en aktivitet på 0,29 MBq/mg.

Derefter blandet (omrørt):

• 1,74 ml ¹⁴C-glyphosat stamopløsning, indeholdende 0,479 g glyphosat pr L med en specifik koncentrationsaktivitet på 10,8 MBq/mg.

• 2,25 mL RoundupBio stamopløsning, indeholdende 3,60 g glyphosat pr L opløsning.
• 3,53 ml Stomp stamopløsning, indeholdende 4,00 g pendimethalin pr L.

Derefter sprøjtedes med 2x1 ml vandingsvand for at få evt. pesticidrester ud.

Kolonnen påførtes herefter en vandingshændelse 5 dage efter opfugtningen. Alt effluenten opsamledes i prøver á ca. 40 ml. Hver prøve fraktioneredes (i opløst og kolloidt materiale) straks efter udtagningen for at minimere den mulige omfordeling af pesticider fra kolloid-bunden til opløst form. I de udtagne vandprøver blev totalindholdet af pesticid bestemt i både de udtagne og de filtrerede vandprøver ved hjælp af væske-scintillations-analyse (LSC). Endvidere måltes turbiditet, pH og ledningsevne i de ufiltrerede prøver.

1.1.3 Resultater

I tabel 1.1 ses målte data af aktivitet, turbiditet, pH, ledningsevne og de beregnede koncentrationer og partikelkoncentrationer i effluent prøverne. På baggrund af de specifikke aktivitetskoncentrationer omregnes aktiviteterne til koncentrationer af ³H-pendimethalin og ¹⁴C-glyphosat i hhv. de totale og filtrerede prøver (tabel 1.1). De opløste koncentrationer beregnes som differencen mellem totale og filtrerede koncentrationer.

1.1.3.1 Massebalancer

Der opsamles i alt 587 ml effluent, hvilket svarer til at 28% af tilsat vand opsamles.

Jf. tabel 1.1 opsamles der i alt 58 µg ³H-pendimethalin og 0,08 µg ¹⁴C-glyphosat (sum af opløst og kolloid, tabel 1.1). Der tilsættes i alt 14 mg ³H-pendimethalin og 0,83 mg ¹⁴C-glyphosat til kolonnen. Det svarer til, at der genfindes 0,41% af ³H-pendimethalin og 0,01% af ¹⁴C-glyphosat under opsamlingen ved søjlens bund.

En kemisk analyse af den første effluentprøve, hvor man erfaringsmæssigt finder de højeste koncentrationer, viste, at koncentrationen af umærket pendimethalin er < 2 µg/l. Ved 587 ml effluent er den samlede, opsamlede mængde pendimethalin derfor antageligvis <1,17 µg. I alt er der tilsat ca. 13,4 mg pendimethalin med det mærkede pendimethalin og 14,1 mg pendimethalin med Stomp formuleringen, dvs. der i alt er tilsat 27,5 mg pendimethalin til kolonnen. Det svarer til, at der antageligvis maximalt er opsamles 0,0043% af tilført pendimethalin.

Til sammenligning er der i markforsøget udvasket 0,0013% af tilsat pendimethalin til dræn efter 2 år (Petersen et al. (2003)).

Tabel 1.1. Prøvevolumen, aktivitet, turbiditet samt omregning til koncentration og partikelkoncentration for udtagne effluent prøver.

Table 1.1. Samle volume, activity, turbidity and calculation of concentration and particle concentration for the selected effluent samples.

†: De angivne aktiviteter er korrigeret for baggrundsaktiviteten.

Resultatet af det første sporstofforsøg kan ses i Figur 1.1.

1.1.3.2 Glyphosat

Gennembrudskurven for ¹⁴C-glyphosat er klart venstredrejet, hvilket betyder, at den første nedbørshændelse forårsager, at glyphosat bliver transporteret (sandsynligvis via makroporer) igennem kolonnen. Der tilsættes kun 10% af glyphosaten som ¹⁴C-glyphosat og den maksimale total koncentration er 0,23 µg/l. Hvis vi tager højde for fortyndingen med umærket glyphosat, forventes en total glyphosatkoncentration på 2,3 µg/l.

Generelt ses det, at på prøveudtagningstidspunktet er en stor del af glyphosaten (50-60%) bundet til kolloider i effluenten.  Det tyder på, at en meget væsentlig del af glyphosat transporteres gennem jorden bundet til jordpartikler.

Figur 1.1. Første sporstofforsøg med pestciderne, kolonne 6, pløjet mark.

Figure 1.1. First tracer experiment with the pesticides, column 6, ploughed field.

Aktivitetsniveauet er på 1300-100 DPM for ¹⁴C-glyphosat (Tabel 1.1), hvilket er over detektionsgrænsen (17 DPM). Det vil sige, at det tilførte aktivitetsniveau af ¹⁴C-glyphosat er over detektionsgrænsen i effluenten.

1.1.3.3 Pendimethalin

Gennembrudskurven for ³H-pendimethalin er meget atypisk på flere punkter. Dels ligger kurven meget højt i koncentrationsniveau (over 100 µg/l total), og dels aftager koncentrationen ikke over tid. I markforsøget (Petersen et al. (2003)) blev der maksimalt observeret koncentrationer på ca. 13 µg/l af pendimethalin i drænvand og pendimethalinkoncentrationen aftog, ligesom indholdet af jordpartikler, meget kraftigt efter nedbørshændelser. I kolonneforsøget er der næsten 10 gange så meget pendimethalin (max 113 µg/l total).

Endvidere ses det at ³H-pendimethalin ikke er bundet til kolloider i effluenten. Dog følger transporten af pendimethalin tilsyneladende i nogen grad transporten af partikler, idet koncentrationen i opløsningen følger partikelkoncentrationen. Men det stemmer ikke overens med de forventede Kd-værdier (se bilag D), at ³H-pendimethalin overhovedet ikke binder sig til partiklerne, da pendimethalin generelt er karakteriseret ved at være stærkt adsorberende til jord. Det kunne derfor tyde på at ³H-mærkningen på pendimethalin er ustabil og ombyttes med vand.

Hvis det er ³H-pendimethalin, der måles på i scintillationstælleren, ville det forventes, at der er lige så meget ³H-pendimethalin som umærket pendimethalin, idet der er tilsat lige store mængder. Indholdet af umærket pendimethalin er bestemt i den første effluentprøve (kemisk analyse baseret på masse, Eurofins). Resultatet af denne prøve viste at der er under 2% umærket pendimethalin af estimeret ³H-pendimethalin. Det vil sige, at den registrerede aktivitet af ³H stemmer ikke overens med indholdet af pendimethalin.

1.1.4 Konklusion

En stor del af glyphosat (ca. 50-60%) var bundet til kolloider i effluenten, hvilket tyder på, at en meget væsentlig del af glyphosat transporteres gennem jorden bundet til jordpartikler. Endvidere tyder den estimerede mængde glyphosat, der er bundet til partiklerne på jordoverfladen, på, at der er sket en desorption af glyphosat fra partiklerne under transporten gennem kolonnen eller umiddelbart efter udvaskningen ved kolonnens bund.

Det tilførte aktivitetsniveau af ¹⁴C-glyphosat er passende, da de målte aktiviteter i effluenten er over detektionsgrænsen for ¹⁴C-glyphosat.

Gennembrudskurven for ³H-pendimethalin er utroværdig, idet koncentrationsniveauet er for højt, og der ikke er noget der er bundet til partiklerne. Den kemiske analyse og det supplerende forsøg (se Afsnit 1.2) bekræfter, at det sandsynligvis er vand vi måler på.

Som konsekvens blev forsøget ændret, sådan at pendimethalin blev mærket med ¹⁴C. Intaktkolonnerne måtte derefter opdeles, sådan at 2 pløjede og 2 upløjede blev anvendt til glyphosat og to pløjede og 2 upløjede blev anvendt til gennemstrømningsforsøg med pendimethalin.

1.1.5 Referencer

Petersen,C.T., Holm,J., Koch,C.B., Jensen,H.E. and Hansen,S., 2003. Movement of pendimethalin, ioxynil and soil particles to field drainage tiles. Pest Management Science, 59(1): 85-96.

1.2 Bestemmelse af ³H-Pendimethalin-adsorption til jord

1.2.1 Formål

Bestemmelse af ligevægts fordelingskoefficienter (K_d og K_oc-værdier) for ³H-Pendimethalin adsorption til jord. Bestemmelsen foretages for at teste om ³H-Pendimethalin adsorberes til jord på samme måde som almindelig, umærket pendimethalin.

1.2.2 Reagenser og materialer

• 14 stk. 100 ml Pyrex flasker med sort skrue låg.
• 14 stk. Anotop, anapore membran 25 plus med forfilter, 0.02 μm, aluminiumoxid, engangsfiltre fra Frisenette.
• 14 stk. engangsplastsprøjter fra Apoteket (KVL).

³H-pendimethalin stamopløsning indeholder ca. 0,045 g pendimethalin pr L. og har en specifik koncentrationsaktivitet på 17.001.038 DPM/mg.

Elektrolytopløsning: Vandingsvand.

1.2.3 Fremgangsmåde

Jordprøver rystes med forskellige ³H-pendimethalin koncentrationer ved et jord:væske-forhold på 1:10 med en elektrolyt sammensætning som benyttet til gennemstrømningsforsøgene.  pH-værdien noteres før tilsætning af ³H-pendimethalin. Der udtages prøver efter 24 timer. Der bruges relativt høje koncentrationer for at sikre, at aktivitetsniveauet er højt og langt over detektionsgrænsen.

10 gram jord (fugtig) afvejes til hver af 7 stk. 100 ml Pyrexflasker. Vær meget opmærksom på, at jordprøven, der udtages, er repræsentativ. Fra samme klump jord udtages ca. 10 g jord til bestemmelse af vandindhold (trippelbestemmelse).

Før tilsætning af ³H-pendimethalin tilsættes hver flaske 100 ml elektrolytopløsning. Til yderligere 7 stk. 100 ml Pyrexflasker uden jord tilsættes hver flaske 100 ml elektrolytopløsning. Disse flasker uden jord er kontrolprøver. De 2x7 flasker (flasker med og uden jord) nummereres med nr. 1-7.

Inden tilsætning af ³H-pendimethalin måles pH i prøverne (ekvilibrering i ca. 1 time). Der tilsættes ³H-pendimethalin til flaskerne med automatpipette efter skemaet i Tabel 1.2.

Tabel 1.2. Koncentration, aktivitet og volumen af stamopløsning tilsat til flaskerne med og uden jord.

Table 1.2. Concentration, activity and volume of the stock solution added to the bottles with and without soil.

Efter tilsætning af ³H-pendimethalin til flaskerne med og uden jord placeres flaskerne på rystebord.

24 timer efter tilsætning af ³H-pendimethalin bestemmes ³H-pendimethalin aktiviteten på filtrat udtaget fra rysteflaskerne. Der udtages med pipette 10,00 ml suspension fra midten af flasken der centrifugeres (plastrør, 10000 omdr./min i 10 minutter) og filtreres igennem 0.02 mm filter (engangsfiltre) ned i et glas-tælleglas. Der udtages 2 ml filtrat som overføres til et nyt glas-tælleglas med 10 ml scintillationscocktail, og aktiviteten tælles på scintillationstælleren. I scintillationstælleren måles ligeledes på to baggrundsprøver, der udgøres af 2 ml elektrolytopløsning. Stamopløsningens aktivitetsniveau kontrolleres ved at afpipettere 0,5 ml ³H-pendimethalin Stam2 og 1,5 ml elektrolytopløsning til tælleglas med scintillationscocktail.

1.2.4 Resultater

Mængden af våd jord tilsat flaskerne 1-7 er angivet i Tabel 1.3. Vandindholdet i jorden er ud fra tre jordprøver (tørret ved 105 °C til konstant vægt) bestemt til at være 11,86±0,03%.

Tabel 1.3. Afvejet mængde våd jord og anslået mængde tør jord tilsat flaskerne 1-7.

Table 1.3. Weighed amount of wet soil and estimated amount of dry soil added to bottle 1-7.

Stamopløsningen ³H-pendimethalin har en specifik koncentrationsaktivitet på 17.001.038 DPM/mg. På baggrund af den specifikke koncentrationsaktivitet beregnes koncentrationen af ³H-pendimethalin i opløsning efter 24 timer som er angivet i Tabel 1.4. Differencen mellem tilsat og målt efter 24 timer angiver den mængde der er adsorberet til jord eller fjernet fra opløsningen (f.eks. ved sorption til centrifugerør eller filtre). Denne mængde er angivet i Tabel 1.5.

Tabel 1.4. Opløst koncentration af ³H-pendimethalin efter 24 timer (mg/l).

Table 1.4. Concentration of ³H-pendimethalin in solution after 24 hours (mg/l).

Tabel 1.5. Adsorberet / fjernet mængde af ³H-pendimethalin fra opløsningen efter 24 timer (mg/L).

Table 1.5. Adsorbed/removed amount of ³H-pendimethalin from the solution after 24 hours (mg/L).

Figur 1.2. Ændring i ³H-pendimethalin koncentration i opløsning som funktion af tilsat ³H-pendimethalin efter 24 timer.

Figure 1.2. Change in ³H-pendimethalin concentration in the solution as function of added ³H-pendimethalin after 24 hours.

Figur 1.2 viser ændringen af ³H-pendimethalin koncentration i opløsningen efter 24 timer. Det ses tydeligt at der ikke er nogen forskel mellem prøver med jord og kontrolprøverne uden jord. Dvs. fjernelsen af ³H-pendimethalin fra opløsningen skyldes formentlig adsorption til centrifugerør samt sprøjte og/eller sprøjtefilter.

Under antagelse af, at fjernelsen af ³H-pendimethalin skyldes, at der rent faktisk sker en adsorption til jorden er mængden af adsorberet ³H-pendimethalin beregnet, Tabel 1.6 og adsorptionsisotermen vist i Figur 1.3.

Tabel 1.6. Adsorberet mængde ³H-pendimethalin (mg/kg). Blindprøverne er ikke medtaget.

Table 1.6. Adsorbed amount of ³H-pendimethalin (mg/kg). Blanks are not included.

Figur 1.3. Adsorptionsisoterm af ³H-pendimethalin til jord.

Figure 1.3. Adsorption isotherm of ³H-pendimehtalin to soil.

Ud fra Tabel 1.4 og Tabel 1.6 er fordelingskoefficienten (K_d) mellem fast (adsorberet) fase og opløst fase beregnet, tabel 1.7. K_d-værdien er meget lille, hvilket ikke stemmer overens med andre undersøgelser for normale jorde i Danmark (Pedersen et al. (1995)).

Tabel 1.7. Fordelingskoefficient (K_d) mellem fast (adsorberet) og opløst fase samt fordelingskoefficienten mellem organisk og opløst fase (K_oc).

Table 1.7. Distribution coefficient (K_d) between the adsorbed phase and the phase in solution as well as the distribution coefficient between the organic and phase and the phase in solution (K_oc).

Under antagelse af at ³H-pendimethalin adsorberes til den organiske fraktion i jorden (jorden indeholder 1,64% organisk materiale) er fordelingskoefficienten mellem organisk stof og opløst fase (K_oc) beregnet, tabel 1.7. K_oc-værdien er også meget lille i forhold til litteraturdatabaser, hvor den er opgivet til at være 5000 L/kg (Flury (1996)).

1.2.5 Konklusion

Fjernelsen af ³H-pendimethalin fra opløsningen skyldes formentlig sorption til centrifugerør samt sprøjte og/eller sprøjtefilter. Dvs. der sker ikke nogen adsorption af ³H-pendimethalin til jord, hvilket ellers er karakteristisk for pendimethalin!

De meget lave K_d og K_oc værdier for ³H-pendimethalin bekræfter, at adsorptionsforløbet afviger meget fra umærket pendimethalin.

Hvis stoffet, som er påført, er ³H-pendimethalin tyder resultatet på at ³H-mærkningen ombyttes fuldstændig med vand! Hvis dette er tilfældet, er det ³H-mærket vand vi måler på og ikke ³H-mærket pendimethalin!

1.2.6 Referencer

Flury,M. (1996). Experimental evidence of transport of pesticides through field soils - a review. J. Environ. Qual.; 25:25-45.

Pedersen, H.J., Kudsk, K., Helweg, A. (1995). Adsorption and ED₅₀ values of five soil-applied herbicides. Pesticides Science, 44:131-136.

Petersen,C.T., Holm,J., Koch,C.B., Jensen,H.E. and Hansen,S. (2003). Movement of pendimethalin, ioxynil and soil particles to field drainage tiles. Pest Management Science, 59(1): 85-96.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Februar 2007, © Miljøstyrelsen.