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

Miljøvurdering af landbrugsprodukter

Bilag C

Økotoksicitet – beregninger for pesticider og tungmetaller

Randi Dalgaard, Danmarks JordbrugsForskning, 24-02-2004

Gennem en fødevares livscyklus udledes mange forskellige miljøfremmede stoffer som giver anledning til økotoksiske eller humantoksiske effekter, heriblandt pesticider. I projektet "LCA af basislevnedsmidler" er det valgt udelukkende at fokusere på økotoksikologiske effekter. Der estimeres ikke økotoksiske effekter på alle produkter, da indsatsen i stedet er rettet mod at udvikle en metode som fremover kan anvendes til at estimere fødevarers potentielle økotoksiske effekter. Metodens formål er således at estimere de potentielle økotoksiske effekter, som et anvendt pesticid giver anledning til. Pesticiders økotoksicitet udtrykkes som potentielle bidrag til økotoksicitet og estimeringen heraf kan opdeles i to trin, som vil blive beskrevet i det følgende.

  • Estimering af pesticidmængden som kan genfindes i henholdsvis jord, overfladevand, grundvand og luft når et pesticid udbringes på marken.
  • Estimering af den potentielle økotoksicitet, som pesticidet giver anledning til når det transporteres fra marken til jord, overfladevand og luft i markens omgivelser.

1. Estimering af pesticidmængde i jord, overfladevand, grundvand og luft

Estimering af pesticidmængden som kan genfindes i jord, overfladevand og luft i markens omgivelser udføres ved brug af emissionsmodellen PESTLCI (Birkved og Hauschild, 2003)

Emissionsmodellen kan ud fra oplysninger om mængden af udbragt pesticid og pesticidets egenskaber samt oplysninger om markens egenskaber og det omgivende miljø (se nedenfor) estimere mængden af pesticid som tabes til jord, overfladevand, grundvand og luft i markens omgivelser. Emissionsmodellen indeholder kemiske og fysiske data vedrørende 69 forskellige pesticider, alle godkendt til brug i Danmark. Tab til omgivelserne kan for disse pesticider estimeres udelukkende ved kendskab til markens og afgrødernes egenskaber og det omgivende miljø. De fysisk kemiske data omfatter bl.a. pesticidernes evne til at adsorbere til jordpartikler, deres opløselighed i vand, deres fordampningsegenskaber samt biologisk nedbrydelighed.

Parametre, der beskriver det miljø, som pesticidet udspredes i, skal indtastes af brugeren. Disse parametre inkluderer eksempelvis jordtype, markhældning, sprøjtebommens bredde, måned, vinddrift, markstørrelse, afgrødetype, afgrødernes vækststadie og andet, som i lighed med pesticidernes fysiske og kemiske egenskaber, har betydning for fordelingen af pesticidet mellem jord, overfladevand og luft. Det skal bemærkes at modellen pt. kun beregner potentiel økotoksicitet for den del af den udsprøjtede mængde, som kommer udenfor pløjelaget på marken, dvs. ikke den del som rammer afgrøden og jorden på selve marken og forbliver her. Det vil senere blive vurderet om dette skal ændres således at alt pesticid som ikke rammer planterne betragtes som tabt til omgivelserne (med undtagelse af deciderede jordmidler, hvor det er et formål at pesticidet findes i det øverste jordlag i ukrudtets spiringsperiode).

Emissionsmodellen kan håndtere ét pesticid ad gangen og såfremt et pesticid udspredes flere gange i løbet af en vækstsæson skal emissionsmodellen beregne et tilsvarende antal gange.

2. Estimering af potentiel økotoksicitet

Når emissionsmodellen har estimeret fordeling af et pesticid mellem jord, overfladevand, grundvand og luft, indtastes pesticidmængderne i LCA-food databasen i Simapro.

I Simapro estimeres herefter potentiel økotoksicitet per produkt som de udledte pesticidmængder giver anledning til. I projektet "LCA af basislevnedsmidler" estimeres potentielle bidrag til tre forskellige typer økotoksicitet 1) Kronisk økotoksicitet i vand, 2) Akut økotoksicitet i vand og 3) Kronisk økotoksicitet i jord.

I LCA-food databasens Simapro-del findes såkaldte "effektfaktorer" eller karakteriseringsfaktorer for alle de 69 pesticider som emissionsmodellen kan håndtere. Effektfaktorerne er nødvendige for at beregne pesticidernes potentielle økotoksiske effekter på baggrund af de udledte pesticidmængder. Effektfaktorerne er angivet i enheden kubikmeter per gram pesticid og angiver hvor mange kubikmeter vand, jord eller luft der skal til per gram pesticid for at fortynde pesticidet til en koncentration, som er så lav at der ikke længere kan observeres en effekt (eller den fortynding som skal til for at nå "no effect level" (NOEL)). Pesticider med høje effektfaktorer er mere skadelige for miljøet end pesticider med lave effektfaktorer. Effektfaktorerne er baseret på økotosikologiske data fra den Amerikanske miljøstyrelse (US. EPA (2003)) og beregnet iht. UMIP-metoden (Hauschild og Wenzel 1998).

Ved at multiplicere pesticidmængden udledt til miljøet med effektfaktorerne fås det potentielle bidrag til økotoksicitet der skal opfattes som den volumen af jord, vand eller luft som skal til for at fortynde den udledte pesticidmængde til en koncentration, hvor det ikke forårsager skade på miljøet, som vist i nedenstående ligning:

Potentiel økotoksicitet (m3) = Effektfaktor (m3/g) Pesticidmængde (g)

Potentiel økotoksicitet kan både beregnes som kronisk økotoksicitet i vand, akut økotoksicitet i vand og kronisk økotoksicitet i jord. For hver kategori findes et sæt af effektfaktorer for henholdsvis vand-, luft- og jordbårne emissioner. Princippet er vist i følgende eksempel.

3. Beregning af potentiel kronisk økotoksicitet i vand per kg vårbyg (eksempel)

Fra en vårbygmark med et areal på 1 hektar høstes 4.878 kg korn. Vårbygmarken er sprøjtet d. 1. juni med 13 g metsulfuron methyl. Ingen andre pesticider er anvendt.

Ved brug af emissionsmodellen estimeres pesticidmængden der tabes til omgivende overfladevand, grundvand, jord og luft:

Pesticidmængde (overfladevand) = 0,69 g
Pesticidmængde (grundvand) = 0,42 g
Pesticidmængde (jord) = 0,00 g
Pesticidmængde (luft) = 0,97 g

I LCAfood databasen findes en proces som beskriver dyrkning af 1 hektar vårbyg. Under denne proces indtastes de udledte pesticidmængder.

Herefter multiplicerer SimaPro pesticidmængderne med følgende effektfaktorer:

Effektfaktor (metsulfuron methyl, kronisk økotoksicitet i vand, vandbårne emissioner) = 1.050 m3/g pesticid
Effektfaktor (metsulfuron methyl, kronisk økotoksicitet i vand, luftbårne emissioner) = 526 m3/g pesticid
Effektfaktor (metsulfuron methyl, kronisk økotoksicitet i vand, jordbårne emissioner) =0 m3/g pesticid

Potentiel kronisk økotoksicitet i vand:
(0,69 1.050 m3/g + 0,97 g 526 m3/g) / 4.878 kg vårbyg = 0,25 m3/kg vårbyg

Det vil sige at den mængde metsulfuron methyl der udspredes ved produktion af 1 kg vårbyg skal fortyndes med 0,25 m3 vand, hvis effekter på miljøet skal undgås.

Det skal bemærkes at de enkelte pesticiders bidrag til økotoksicitet er meget afhængig af pesticidets egenskaber og derfor varierer meget. Der er, som nævnt, behov for at tilpasse modellen således at potentielle økotoksiske effekter af pesticidet på marken medtages.

Potentiel akut økotoksicitet i vand og potentiel kronisk økotoksicitet i jord kan beregnes efter samme princip som vist i ovenstående eksempel. Resultatet for beregningen af potentiel akut økotoksicitet i vand angives i volumen vand, som det er tilfældet for potentiel kronisk økotoksicitet i vand. Derimod angives potentiel kronisk økotoksicitet i jord i volumen jord som skal tilføres for at fortynde mængden af pesticid til en koncentration, hvor effekter på miljøet kan undgås. De tre økotoksiciteter kan ikke umiddelbart regnes sammen til én samlet økotoksicitet, da én angives i volumen jord og to angives i volumen vand. For at angive de tre typer af økotoksicitet i et samlet udtryk divideres med såkaldte normaliseringsreferencer.

Normaliseringsreferencen for potentiel kronisk økotoksicitet i vand er 4,7 * 105 m3 vand pr. person pr. år ifølge UMIP metoden (Hauschild og Wenzel 1998) og angiver den samlede belastning fra en gennemsnitlig person i et år. Potentiel kronisk økotoksicitet i vand for et givet produkt kan således udtrykkes i personækvivalenter ved at dividere med normaliseringsreferencen. De to øvrige økotoksiciteter kan ligeledes omregnes til personækvivalenter hvorefter de tre typer af økotoksicitet kan adderes og dermed udtrykkes som én samlet værdi for økotoksicitet.

4. Tungmetaller

Gennem en fødevares livscyklus udledes forskellige tungmetaller, som kan give anledning til økotoksiske eller humantoksiske effekter. I Danmark tilsættes kobber og zink til svinefoder for at forbedre svinenes tilvækst, og en del af disse to tungmetaller udskilles med svinegyllen, som spredes på marken. Fosfor i kunstgødning indeholder cadmium, som dermed også spredes ud på markerne. De fleste tungmetaller binder sig hårdt til jordpartiklerne og spredes derfor ikke så let til det omgivende miljø.

I projektet "LCA af basislevnedsmidler" estimeres tungmetallers bidrag til økotoksiske effekter ikke, men tungmetallernes bidrag kan estimeres efter samme princip som pesticiders bidrag. Det vil sige at tungmetalmængden som kan genfindes i henholdsvis jord, overfladevand, grundvand og luft først estimeres, hvorefter den potentielle økotoksicitet som tungmetallet giver anledning til estimeres. Generelt bindes tungemetaller kraftigt til jordpartikler og derfor vil jordbårne emissioner formentlig give det største bidrag. I LCA-food-databasens SimaPro-del findes effektfaktorer som kan anvendes til beregning af de respektive tungmetaller potentielle økotoksiske effekter på baggrund af de udledte tungmetalmængde. Herefter kan divideres med normaliseringsreferencen, som forklaret under pesticider.

Referencer

Birkved, M og Hauschild, M. 2003. PestLCI -A Pesticide Distribution Model for LCA. Development of a Pesticide Distribution Model for Use in Life Cycle Inventory Analysis. Institute for Product Development Technical University of Denmark.

Hauschild, M. og Wenzel, H. (1998). Environmental assessment of products. Volume 2. Chapman & Hall, London. ISBN: 0-412-80810-2. US. EPA (2003). ECOTOXicology database (ECOTOX). U.S.EPA, Office of Research and Development (ORD), and the National Health and Environmental Effects Research Laboratory's (NHEERL's) Mid-Continent Ecology Division. Tilgængelig på http://www.epa.gov/ecotox/

 

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



Version 1.0 Oktober 2004, © Miljøstyrelsen.