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

Effekt af bekæmpelsesmidler på flora og fauna i vandløb

2 Vandløb og tilførsel af pesticider

2.1 Danske vandløb

Danske vandløb og vandløbsoplande er generelt små. Halvfjers procent af det totale areal afstrømmes af vandløb med oplandsarealer mindre end 500 km² og kun to vandløb (Gudenå og Skjern Å) er længere end 100 km. Hovedparten af de danske vandløb (75%) er smallere end 2,5 m og er karakteriseret af en lav vandføring (Sand-Jensen & Friberg 2000). I den østlige del af Danmark er grundvandsdannelse mindre end i den vestlige del af landet (hovedparten af Jylland) pga. forskelle i jordtyper og nedbør. Dette bevirker at variationen i vandføring over året er størst i de østdanske vandløb, da de modtager hovedparten af deres vand fra overfladeafstrømning, mens vandløbene i den vestlige del er karakteriseret af mere stabile afstrømningsforhold. Sommervandføringen vil derfor være lavest i vandløbenei den østlige del af landet.

Figur 1. Hovedparten af danske vandløb er små.

Da vandløbene generelt er små har de de en relativt stor kontaktflade til det terrestriske økosystem. Vandløbenes omgivelser bidrager med organisk stof (allochthont materiale) og forskellige kemiske forbindelser. Især i de mindre vandløb er denne tilførsel den primære kulstofkilde, og derfor af afgørende betydning for vandløbsøkosystemets struktur og funktion. Koblingen til omgivelserne er yderligere blevet forstærket pga. drænrør på lerede jorde, der har øget den hastighed hvormed vandet, samt opløste og partikelbundne stoffer, når vandløbet fra det terrestriske økosystem.

Mere end 60% af arealanvendelsen i Danmark udgøres af landbrug. Det betyder at den overvejene andel af de danske vandløb ligger i et landbrugslandskab. De fleste af vandløbene er samtidig små og derfor påvirket af de aktiviteter, der forekommer i de vandløbsnære arealer. Det er i disse vandløb, der må forventes de største effekter af bekæmpelsesmidler på de økologiske forhold. Fortyndingen af de stoffer, der tilføres vandløbet enten via vinddrift, dræn eller overfladisk afstrømning vil være lille, samtidig med at bidraget potentielt kan være stort pga. den tætte kontakt med landbrugsarealerne. Det må yderligere forventes, at vandløb på lerede jorde med høj dræningsgrad og lav vandføring i sprøjtesæsonen er mest udsatte.

2.2 Biologiske komponenter

Vandløb er økosystemer der fysisk varierer på forudsigelig måde fra kildeudspring til udløb i havet. De øvre vandløb er karakteriseret af et stort fald, groft substrat og lav vanddybde. Desuden er vandføring ofte relativ konstant og temperaturen lav pga. en stor grundvandstilførsel (Sand-Jensen & Friberg 2000). I naturtilstanden vil det øvre vandløb være helt skygget af vegetationen i den ripariske zone og den helt overvejende kulstofkilde vil stamme fra det terrestriske økosystem. De biologiske samfund vil afspejle disse forhold. De få primærproducenter der forekommer er primært perifytiske mikroalger, især kiselalger, som vokser på sten. Er vegetationen langs vandløbet fjernet, vil primærproducenterne få en større betydning. Det vil stadig være mikroalger, men også trådalger som Cladophora, der dominerer. Det skyldes at det grove substrat og store fald medfører, at makrofyter har svært ved at etablere sig.

Den lave primærproduktion bevirker at det øvre vandløb er heterotroft. Det kan lade sig gøre på grund den store tilførsel af allochthont materiale så som blade og grene fra træer langs bredden og en stor genluftning, der skaber et iltrigt miljø. Invertebratsamfundet i det øvre vandløb er domineret af detritivore, der enten lever af findele det grove organiske stof (CPOM: blade etc.) eller ved at samle fint organisk stof. Det fine organiske stof (FPOM) stammer dels fra omsætningen af blade i vandløbet og dels tilført FPOM fra det terrestriske økosystem. De inverterbrater der findeler CPOM til FPOM spiller en nøglerolle for økosystemets funktion ved at øge kvaliteten og tilgængeligheden af det øvre vandløbs primære føderessource, nemlig de nedfaldne blade. Disse invertebrater kaldes iturivere (shredders) og ferskvandstangloppen Gammarus pulex er en væsentlig ituriver i næsten alle danske vandløb. Mange af ituriverne, som f.eks. vårfluen Sericostoma personatum er desuden tilpasset til at leve i relativt kølige vandløb med lave sommertemperaturer og meget gode iltforhold. En del af det producerede FPOM vil indgå i fødenettet i det øvre vandløb, mens den resterende mængde vil transporteres nedstrøms .

På de mellemste vandløbstrækninger har brinkvegetationen ikke samme skyggende virkning pga. af det bredere vandspejl. Derudover er faldet blevet mindre, substratet finere og dybden større, hvilket bevirker et skift i de autotrofe komponenter (Sand-Jensen & Friberg 2000). De højere vandplanter, makrofyterne, dominerer på de mellemste vandløbsstrækninger. I forårsperioden vil primærproduktionen være domineret af bundlevende mikroalger indtil de bliver skygget væk af makrofyterne i det sene forår. Makrofyterne vil opnå maksimal biomasse i sensommeren. Selvom vækstbetingelserne for mikroalger på bunden er dårlige sommeren igennem, udgør makrofyter et substrat i sig selv for epifytiske mikroalger. Pga. af planternes tredimensionelle struktur er det tilgængelige areal for mikroalger langt større end selve bunden af vandløbet og deres biomasse derfor større. Derfor er en meget hyppigt forekommende fødefunktionel gruppe græssende invertebrater, der lever af at skrabe biofilm (alger, heterotrofe mikroorganismer og diverse exudater) af især planterne. En meget hyppigt forekommende græsser på makrofyter er døgnfluer af slægten Baetis sp.

Makrofyterne bliver kun i mindre omfang konsumeret levende. Hovedparten af makrofyterne vil først indgå i fødenettet efter de er døde. Pga. af mindre støttevæv, højere næringsstof-niveau og højere temperaturer i sommerperioden vil makrofyterne hurtigere end blade fra træer omsættes til FPOM i vandløbet (Sand-Jensen & Friberg 2000). Nedbrydningen vil i højere grad være mikrobiel, men også ituriverne har betydning i denne proces. Ituriverne spiller en mindre relativ rolle i det mellemste vandløb, men deres absolutte antal er ikke meget forskellig sammenlignet med det øvre vandløb. Også i det mellemste vandløb spiller Gammarus en meget væsentlig rolle sammen med f.eks. vårfluer tilhørende familien Limnephilidae. Mængderne af FPOM på de mellemste strækninger er større end i det øvre vandløb pga. af importen af FPOM fra opstrøms strækninger og pga. egen produktionen på strækningerne. Makrofyterne vil i sommerperioden bevirke at store mængder FPOM kan tilbageholdes, da de lokalt omkring grødeøerne sænker strømhastigheden og dermed øger aflejringen af det fine organiske stof.

De invertebrater der lever af FPOM kaldes samlere og har stor betydning på de mellemste strækninger. Samlerne opdeles i filtratorer og sedimentædere. Typiske filtratorer i det mellemste vandløb er kvægmyg og netspindene vårfluer tilhørende familien Hydropsyche sp. Sedimentæderne lever i og på bunden, og de tilhører en lang række taxonomiske grupper. Gammarus der fødefunktionelt er meget plastisk, ernærer sig også som sedimentæder. Desuden vil forskellige dansemyg, børsteorme og døgnfluer fungere som sedimentædere. Det mellemste vandløb er mere produktivt og diversiten højere sammenlignet med de øvre strækninger. Dette skyldes at føderessourcerne er flere og af højere kvalitet, at der er flere habitater og et større oplandsareal. Den større energibase i fødenettet bevirker at der kan opretholdes en større biomasse af både invertebrat- og vertebratprædatorer.

I det nedre vandløb vil vandspejlsfaldet være mindst, sedimentet finest og dybden størst. Strømhastigheden vil samtidig være høj, da bunden kun yder ringe modstand mod vandets flow. Makrofyter og deres påvækst af epifytiske mikrolager vil primært findes i kantzonen pga. dårlige lysforhold i midten af vandløbene. I store udenlandske vandløb vil der kunne forekomme egentlige fytoplanktonsamfund, men danske vandløb er for små, og opholdstiden for kort til at fytoplankton kan etablere sig med mindre der er en indskudt sø. I mange af de større danske vandløb kan der desuden forekomme makrofyter over hele vandløbets bredde. Invertebratsamfundet vil være det mest artsrige i vandløbskontinuumet pga. antallet af habitater og rekruttering af arter fra hele oplandet. Både mht. til fisk og invertebrater vil der forekomme arter der både lever i søer og i vandløb. Den kvantitativt mest dominerende føderessource vil være FPOM, der i stor udstrækning er importeret fra opstrøms strækninger. Antalsmæssigt vil samlerne dominere blandt invertebrater, men f.eks. en ituriver som Asellus aquaticus vil også forekomme, da den har sin naturlige forekomst blandt makrofyterne i kantzonen i større vandløb. Der vil være flere aktive filtratorer som muslinger, der ligger nedgravet i det fine sediment. Tilgengæld vil der relativt være færre af de passive filtratorer som Hydropsyche sp. da der vil være mangel på groft substrat, der er eksponeret for strømmen. Der vil ligeledes findes en række sedimentædere nedgravet i sedimentet. Imidlertid vil nedre vandløbsøkosystems struktur og funktion afhænge af lokale fysiske forhold og således kan man i de fleste af største danske vandløb finde partier med groft substrat og dermed andre invertebratsamfund end de teoretisk forudsagte.

Vandløb er åbne systemer, der karakteriseret af den ensrettede vandbevægelse. I naturtilstanden er der derfor en god forbindelse i vandløbenes længderetning, fra kildeudspringet til udløbet i havet. Denne forbindelse er utrolig vigtig for vandløbets organismer og dermed økosystemets struktur og funktion. Spredning gennem vandløbet gør det muligt for organismerne at rekolonisere efter forstyrrelser, f.eks. store afstrømninger, der lokalt kan have reduceret eller fuldstændigt udryddet, populationer. Vandløbsøkosystemer er derfor generelt meget resiliente, dvs. at de efter en forstyrrelse vender hurtigt tilbage til den tilstand, der var før forstyrrelsen indtraf. Derudover har de akvatiske insekter mulighed for at sprede sig indenfor og mellem vandløb i deres flyvende voksenstadium. Dette er meget væsentligt for mulighederne for at rekolonisere områder hvor arter er gået tabt pga. forstyrrelser. Vandløb er naturligt forstyrrede systemer og derfor har et stort rekoloniseringspotentiale en stor adaptiv værdi. Desuden har invertebraternes spredningsevne også stor betydning for økosystemets mulighed for at komme sig over menneskeskabte forstyrrelser som f.eks. udledninger af miljøfremmede stoffer.

2.3 Tilførsel og koncentration af pesticider

Pesticider tilføres utilsigtet vandløb fra diffuse kilder, som har ophav i udbringningen på marken eller fra punktkilder, især vaske- og spulepladser, hvor tanke og sprøjter tømmes for rester og rengøres (Fig. 2). Diffuse kilder omfatter vinddrift af aerosoler, overfladisk afstrømning under kraftige nedbørshændelser samt tilførsel via dræn og det dybere grundvand.

Figur 2. Kilder til pesticidforurening af vandløb.

Vinddrift forekommer når der udsprøjtes tæt ved vandløbene og vindhastigheden er høj og i retning mod vandløbet. Størrelsen af vinddriften og hvor stor del som tilføres vandløbet afhænger udover vindhastigheden især af sprøjtedysernes højde over jorden samt af afstanden til vandløbet (bufferzone). I Figur 3 er vist den beregnede procentdel af markdosis, som når vandløbets overflade ved sprøjtning af frugttræer og afgrøder på marken ved anvendelse af forskellig bredde af sprøjtefri zone. Effekten af bufferzoner er dramatisk når der udsprøjtes ved jorden. Således kan der forventes en tilførsel på mindre end 1 % af markdosis, hvis den sprøjtefrie zone overstiger 4 m (og vindhastigheden er lavere ned 3-4 m s-1). Ved udsprøjtning i vækstsæsonen vil reduktionen være større pga. tilbageholdelse i afgrøden og i bufferzonens vegetation. Beregningerne viser, at for de mest giftige pesticider hvor der er lovpligtige sprøjtefrie zoner på 10-20 m, er risikoen for signifikant tilførsel med vinddrift lav, såfremt begrænsningerne overholdes.

Figur 3. Markdosis (i %) der når vandløbets overflade som funktion af bufferzonens bredde. Beregninger er foretaget på baggrund af Ganzelmeiers formler for tidlig sprøjtning (dvs. inden løvspring) og ved lav vindhastighed (< 3-4 m s^-1). (Ganzelmeier et al. 1995)

Størrelsen af pesticidtilførslen ved afstrømning på overfladen eller via drænvand er afhængig af jordens karakter (porositet, organiske indhold) vandindholdet i jorden, hældningen mod vandløbet, plantedække i randzonen og på marken, pesticidernes egenskaber (partikelaffinitet, halveringstid) samt nedbørens størrelse og frekvens i forhold til udsprøjtningstidspunktet. De mange forhold som påvirker tilførslen gør det vanskeligt at generalisere, og kvalificerede bud på tilførsler forudsætter en dynamisk modellering som indeholder beskrivelser af de enkelte processer eller et omfattende undersøgelsesprogram.

Tilførslen med overfladisk afstrømning kan ske som opløste eller partikelbundne pesticider, som igen bestemmes af pesticidernes egenskaber. Generelt vil forudsætning for betydelig overfladisk afstrømning være at jorden er vandmættet, har hældninger mod vandløbet større end flere procent og en stor nedbørsintensitet, f.eks. mere end 10 mm i løbet af 24 timer (Heidmann & Hansen 1995, Huber et al. 1998). Wauchope (1978) har på basis af litteraturstudier angivet hvor store dele af markjordens pesticidindhold der tabes ved erosion og som opløste pesticider (og evt. tilføres vandløb og vandhuller) under forskellige nedbørsforhold. Tabene angives af Wauchope til mellem 0,1 og 5%. Til sammenligning var tabene betydeligt lavere i danske undersøgelser (mellem 0,008 og 0,01%, Felding el al. 1997) og tyske (0,01-0,07%, Liess et al. 1999).

Sammen med Ganzelmeiers (1995) undersøgelser har Wauchope's empiriske relationer udgjort grundlaget for flere simple eksponerings- og risikomodeller, f.eks. REXTOX (Møhlenberg et al. 2002), TOXWA, FSWRAT, DRIPS (Röpke et al. 2002). Ved sammenligning af beregnede og målte koncentrationer i vandløb er der en tendens til at afstrømningen underestimeres, mens modelforudsigelserne for vinddrift er i god overensstemmelse med målinger. I eksemplet (Fig. 4) kan afvigelserne for aftrømningen skyldes at den anvendte model (REXTOX) ikke inkluderer tilførsel med dræn.

Figur 4. Beregnede og målte koncentrationer af pesticider i vandløb tilført ved vinddrift og overfladisk afstrømning. Tilførslerne er beregnet med REXTOX risikoindikator (omtegnet fra Møhlenberg et al. 2001)

Som det er gældende for vinddrift er sprøjtefrie zoner langs vandløbene meget vigtige for tilførslen af pesticider med afstrømning. Således kan man forvente en reduktion på ca 70% gennem en bevokset bufferzone på 5 m (Figur 5).

Figur 5. Reduktion af overfladisk afstrømning af pesticider gennem bufferzoner af forskellig bredde. Data repræsenterer tilbageholdelse af både opløste og partikelbundne pesticider gennem bufferzonen.

I Danmark er markerne langs vandløbene normalt lavtliggende, med ringe hældning og det er estimeret at kun ca. 3% af det dyrkede areal er i risiko for erosion (Kronvang el al. 2000). Det betyder, at der kun undtagelsesvist (ved meget høje nedbørsintensiteter) vil forekomme overfladisk afstrømning.

Det øvre grundvand og især dræn kan være en vigtig transportvej for pesticider til vandløb. Det er estimeret at mellem 0,1 og 5% af de tilførte pesticider kan tabes via dræn (Flury, 1996). I danske undersøgelser er der målt pesticider i dræn ved Højvads Rende (0 – 0,27 µg l^-1; Spliid & Mogensen, 1995), ved Silstrup forsøgsstation (0 – 2,8 µg l^-1), i dræn ved Lillebæk (0 - 1,6 µg l^-1; Styczen, pers. com.), mens der under forsøgsforhold er fundet koncentrationer af prochloraz i dræn på 16 µg l^-1 (Villholth 2000).

Med det reviderede overvågningsprogram for vandmiljøet (NOVA) blev der sat fokus på miljøfremmede stoffer, bl.a. pesticider. I danske vandløb blev der påvist pesticider i hovedparten af de 263 analyserede prøver i 2001 med glyphosat og nedbrydningsproduktet AMPA tilstede i mere end 75% af de analyserede prøver (DMU 2002). Ud af 49 fundne pesticider var herbiciderne dominerende både i fundprocenter og antal pesticider (39), fulgt af fungicider (fundprocenter: 2 – 5%; antal: 3) og insekticider (fundprocenter: < 3%, antal insekticider: 6). Den samme fordeling mellem pesticiderne er også fundet i LOOP områderne, bl.a. Lillebæk på Fyn (Styczen, pers. com). Her har overvågningsprogrammet været mere intensivt og koncentreret omkring nedbørshændelser og i overensstemmelse hermed er der i korte perioder målt høje koncentrationer af især herbicider (Fig. 6).

Figur 6. Koncentration af 4 herbicider samt nedbrydningsproduktet p-nitrophenol (bl.a. fra parathion-Me) efter en nedbørshændelse.

Undersøgelserne fra Lillebæk understreger, at forekomsten af høje koncentrationer er kortvarige i små vandløb og selv med ”intelligente” prøvetagningsprogrammer) vil det være vanskeligt af ”fange” toppene. Både i den landsdækkende overvågning og i LOOP områderne er der gentagne fund af pesticider som ikke længere er godkendte, f.eks. atrazin og nedbrydningsproduktet fra dichlorbenil BAM, som er det næsthyppigste stof i i vandløbene.

2.4 Undersøgte pesticider – deres anvendelse og repræsentativitet

2.4.1 Forbrug

Pesticider til brug for forsøg er udvalgt efter en række kriterier så som en bred dækning af pesticidernes forskellige virkemekanismer, en passende repræsentation af insekticider, herbicider og fungicider, stoffernes anvendelse i Danmark, mulighed for at fremskaffe radioaktivt mærkede pesticider (for at gennemføre simple analyser af koncentrationer), samt ønsker fremsat af Miljøstyrelsen (jvf. Stofliste).

De undersøgte insekticider dimethoat, esfenvalerat, deltamethrin og pririmicarb repræsenterer 3 vigtige stofgrupper (organofosfater, pyretroider, carbamater) og 2 virkemekanismer der påvirker transmissionen af impulser i nerverne (cholinesterasehæmmere, påvirkning af Na⁺/Ka⁺ pumpen) (se Tabel 2). Esfenvalerat anvendtes på 28% af arealet som behandles med insekticider og for pyrethroidgruppen som helhed anvendtes disse pesticider på 64% af arealet, der blev behandlet med insekticider i perioden 1999-2001. Målt i solgte mængder (Tabel 3) repræsenterer de 3 undersøgte insekticider ca. 78 % af det samlede insekticidsalg og ca 85% målt på den behandlede areal.

De 6 undersøgte herbicider repræsenterer 5 vigtige stofgrupper (triaziner, phenylaurea, hydroxybenzonitril, sulfonylarea, dinitrioanilin), 4 forskellige virkemekanismer og 5 forskellige ”site of action” (Tabel 2). Målt på de solgte mængder udgjorde de 6 herbicider 18% af det samlede salg og på basis af det behandlede areal ca. 22% i 1999-2001. Det er dog afgørende, at de vigtigste virkemekanismer er repræsenteret med de 6 herbicider.

Tabel 2. Oversigt over funktionelle stofgrupper og virkemekanismer af pesticider anvendt til forsøg.

De 3 undersøgte fungicider repræsenterer 3 forskellige stofgrupper (strombilurin, morpholin, imidazol) og 2 forskellige virkemekanismer (Tabel 2). Målt på de solgte mængder udgør de 3 fungicider 32% af det samlede salg, mens repræsentativiteten målt på det behandlede areal udgør 57% (Tabel 3).

Tabel 3. Oversigt over forbrug, areal af behandlede arealer samt behandlingshyppighed i jordbruget af pesticiderne anvendt i forsøg. Værdierne repræsenteer gennemsnit af årene 1999-2001. For pesticider, der var forbudt i 2001 er der angivet gennemsnitsværdier for de år, hvor pesticiderne har været anvendt indenfor det seneste 10-år. Fra Miljøsryrelsen (2000, 2001, 2002).

2.4.2 Fysisk-kemiske egenskaber

Pesticiders risiko for transport fra marken til vandløb vil især afhænge af deres nedbrydelighed og graden af deres binding til jorden og afgrøder. For pesticider med kort halveringstid (dvs. hurtig nedbrydning) vil risikoen for transport udløst af stokastiske nedbørshændelser være mindre end for sværtnedbrydelige pesticider, der vil findes i jorden i relativt høje koncentrationer i længere tid efter udsprøjtning. Og pesticider med høj affinitet til partikler/organisk stof vil normalt kun transporteres ved erosion. Omvendt vil vandopløselige pesticider nemt transporteres med vandet f.eks. til dræn. I Tabel 4 er angivet de anvendte pesticiders halveringstid i jord samt octanol:vand fordelingskoefficienten. Til sammenligning er vist medianværdierne for samtlige insekticider, herbicider og fungicider der anvendes i Danmark.

Det fremgår af Tabel 4 at variationen i de fysisk-kemiske egenskaber er stor indenfor de undersøgte pesticider, og endvidere at gennemsnittet indenfor hver pesticidgruppe placerer sig fornuftigt i forhold til medianværdierne for de anvendte pesticider i Danmark.

Tabel 4. Fysisk-kemiske egenskaber af anvendte pesticider. Til sammenligning er angivet medianværdierne for samtlige insekticider, herbicider og fungicider, der anvendes i jordbruget (fed skrift). DT50 udtrykker halveringstiden af pesticiderne i jord; LogKow udtrykker logaritmen til fordeling af pesticidet i en blanding af octanol og vand. En høj LogKow udtrykker at pesticidet har en høj bindingsgrad til organisk stof (og til partikler) og vil bioakkumuleres i organismer.

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

Version 1.0 Januar 2004, © Miljøstyrelsen.