Pesticides Research, 63. – Scenarios and Model Describing Fate and Transport of Pesticides in Surface Water for Danish Conditions

Scenarios and Model Describing Fate and Transport of Pesticides in Surface Water for Danish Conditions

Sammenfatning og konklusioner

Når nye pesticider skal registreres til brug i Danmark, har Miljøstyrelsen behov for at kunne bedømme, om miljøet vil blive påvirket i uacceptabel grad. På baggrund af de indsendte data vurderes stoffets egnethed som pesticid under danske forhold. Bedømmelsen foregår i ”tiers” som er en slags screeningssystem. Først bedømmer man stoffet under temmelig urealistiske, men simple forhold (tier 1). Forventes stoffet ikke at skade organismer under disse forhold, kan det godkendes. Ellers forsøges igen under mere virkelighedsnære forhold (tier 2). Flere tiers kan bygges på for at sandsynliggøre, at et stof kan anvendes uden risici, eventuelt under visse specielle forhold.

Slutproduktet i projektet ”Pesticider i Overfladevand” er et modelværktøj (PestSurf), der kan anvendes i forbindelse med registrering af nye pesticider på tier 2-niveau eller højere. Pestsurf bygger på modeller over to eksisterende oplande. Det antages, at de to grundmodeller kan repræsentere nogle velkendte danske forhold. På en række udvalgte punkter modificeres modellerne for at fremstå mere egnede til en generel risiko-analyse.

For at sikre at alle relevante transport- og omsætningsprocesser blev representeret i modellen, indledtes arbejdet med en litteraturgennemgang. Forskellige arbejdsgrupper har derefter arbejdet med de dårligst belyste transport-og omsætningsbeskrivelser. Arbejdsgrupperne har specificeret, hvorledes deres delkomponent skulle medtages i de endelige scenarier. Det gælder vinddrift, tørdeposition, afsætning på jordoverfladen og kolloidtransport.

Der er så langt som muligt taget hensyn til retningslinier givet af EU's FOCUS-grupper, der arbejder med modeller til brug i pesticidregistrering.

Selv om scenarierne skal være virkelighedstro, er der undervejs i deres opbygning taget en række beslutninger vedrørende beskrivelser og parametervalg, der vil have betydning for risikovurderingen. Pojektets styregruppe været derfor været involveret i alle beslutninger vedrørende parametersætning, når der har været tvivl om valgene.

Der er opstillet et vandløbsscenarie for hvert af de to oplande, baseret på de kalibrerede modeller. I det lerede opland er den rørlagte del af vandløbet åbnet i scenariet for at sikre mest muligt vinddrift, men ellers er modellerne fysisk set ens. I scenarierne foregår vinddrift og tørdeposition altid vinkelret på vandløbet, og følger de gennemsnitlige vindforhold. I scenarierne er hele landbrugsarealet dækket af en afgrøde, der sprøjtes ad en gang. Dette er ikke umiddelbart realistisk for større oplande, men for nogle afgrøder eller pesticider er den faktiske dækningsgrad i små oplande høj. Eksisterende usprøjtede zoner langs vandløbene sprøjtes imidlertid ikke. Brugeren kan vælge at indsætte usprøjtede zoner af forskellig vidde, hvis vinddrift er en vigtig kilde.

Vandhullerne i scenarierne er kunstige, idet der ikke i projektet måltes på vandhuller i det to oplande. Der eksisterer altså ingen data at kalibrere imod. Men allerede i projektets startfase defineres nogle standard-vandhuller for danske forhold, som så er forsøgt indlagt i de to oplande. Den ene type vandhul (mest almindelig på sandjord) står i direkte forbindelse med grundvandet. Den anden type (på moræneler), er betinget af at infiltrationen til underliggende lag er langsom. Den første type er indlagt i det sandede opland, den anden i det lerede opland, og oplande er defineret, der fører til søer på 200-500 m2, der ikke tørrer ud og har en typisk niveau-variation på 1 m. For at kunne tage højde for betydningen af vandhullernes biologiske struktur og belastning med næringssalte kan der som en del af scenarierne vælges mellem makrofyt (vandplante)-dominerede vandhuller med lav belastning af næringssalte og fytoplankton-dominerede vandhuller med høj belastning med næringssalte.

Scenarierne er bygget ind i en brugerflade, der styrer overførslen af pesticiddata, valget af afgrøde, sprøjtetidspunkt og dosis samt bredden af den sprøjtefri zone til de tilgrundliggende modeller. Alle vandberegninger er udført på forhånd, og kan ikke ændres af brugerne. Desuden indeholder modellen oplysninger om en række parametre af betydning for skæbnen og transporten af pesticiderne som er fastlagt gennem kalibreringer.

De faste værdier følger, i det omfang det er muligt, de anbefalinger, som FOCUS-grupperne i EU har opstillet for denne type beregninger (FOCUS 2000, 2002). I EU-sammenhæng anvender man en række separate modeller til forskellige delkomponenter (overfladisk afstrømning, drænvand, grundvand og vandløb/åbent dræn/vandhul), opstillet på hypotetiske situationer. Resultatet er at den hydrologiske sammenhæng er dårligere, end hvad det er lykkedes at få frem her, samt at det samlede system ikke kan valideres.

Projektet er stødt på uforudsete problemer, hvoraf nogle kan håndteres gennem en usikkerhedsvurdering, og andre er mere generelle. For eksempel kræver de detaljerede beregninger meget beregningstid, og det blev vedtaget tidligt i projektet at udføre de nødvendige vandberegninger ”på forhånd” og gennemføre stofberegningerne ”ovenpå” for at spare tid. Imidlertid gør den ønskede fine tidsmæssige opløsning af vandberegnings-resultaterne dem så omfattende, at det har været nødvendigt at give køb på simuleringsperiodens længde. Simuleringsperiodens længde er nu 8 år men kun de sidste 4 år er udvalgt som basis for evalueringen af pesticiderne. De udvalgte år representerer så vidt muligt klimavariationerne i den sidste 10-års-periode.

De problemer, der er observeret i forbindelse med kalibreringerne for henholdsvis det lerede og det sandede opland vil også gælde for scenarierne. Det gælder problemer i forbindelse med makropore-parameterisering og til en vis grad evnen til at fange de meget skarpe pesticidtoppe i drænvand på grund af for stor opblanding af drænvandet med det øvrige grundvand. Generelt overvurderes koncentrationerne i det lerede opland og undervurderes i det sandede.

De anvendte forudsætninger vedrørende vinddrift og sprøjtet areal betyder, at koncentrationen i vandløbene bliver ret høj. Vinddriftstoppene, og i nogen tilfælde tørdeposition, er langt de største beregnede belastninger når bufferzonen er lille. Dette svarer til hvad FOCUS modellerne, der anvendes i EU-regi, finder, men ikke til hvad der blev fundet projektets måleprogram. Der er dog også en betydelig transport via dræn.

Modellen har en finere tidslig opløsning end man før har anvendt i risikovurdering, og beskriver vinddriftsbelastninger i vandløb og vandhuller. Men for drænafstrømning sætter filstørrelserne en grænse for hvor detaljeret opløsningen kan blive, og høje koncentrationer i korte afstrømningshændelser kan være vanskelige at beskrive.

Mens scenariet, bygget over det lerede opland, lever op til de oprindeligt stillede krav, har visse af forudsætningerne for valget af det sandede opland vist sig ikke at holde. Teksturen er lidt mere leret end forventet, og makroporer, som ellers ikke skulle findes her, synes at have en effekt på de simulerede koncentrationer. Man må derfor stille spørgsmål ved om det scenarie opfylder Miljøstyrelsens oprindelige forventninger.

For at øge modellens anvendelighed bør der gøres en yderligere indsats, for at få de identificerede problemer med procesbeskrivelser og tidslig opløsning ryddet af vejen.