Bekæmpelsesmiddelforskning fra Miljøstyrelsen, 102 – Effekter af pulseksponering med pyrethroider på vandløbsinvertebrater - med særlig fokus på lambda-cyhalothrin

Effekter af pulseksponering med pyrethroider på vandløbsinvertebrater

1 Indledning

1.1 Baggrund og nuværende videngrundlag
1.2 Formål

1.1 Baggrund og nuværende videngrundlag

1.1.1 Pesticider i vandløbssystemer

Anvendelse af pesticider på dyrkede arealer kan ved afstrømning fra behandlede marker føre til pulskontaminering af vandløb (Mathiessen et al. 1995; Felding et al. 1997; Liess et al. 1999; Schulz & Liess 1999a, b). Pesticidtilledning til vandløbene sker typisk, når en marksprøjtning efterfølges af større mængder nedbør, hvorved pesticiderne transporteres til vandløbet ved overfladisk afstrømning eller eventuelt via drænrør og giver anledning til kortvarige pesticidpulse. Pesticider tilføres endvidere ved ulovlige forureningshændelser, f.eks. direkte oversprøjtning eller udslip fra punktkilder som vaske- og fyldepladser.

I Danmark er der i perioden 1989-1996 påvist 32 forskellige pesticider i vandløb (Bichel-udvalget 1999), og undersøgelser i bl.a. fynske vandløb har ydermere dokumenteret forekomst af op til 18 pesticider i samme vandløb inden for ét døgn (Fyns Amt 1997). Forskellige undersøgelser antyder, at mellem 0,01 og 0,3% af den anvendte pesticidmængde - typisk i forbindelse med nedbørshændelser - ender i vandløb (Bichel-udvalget 1999). Som det fremgår af Bichel-rapporten (Bichel-udvalget 1999), er effekterne af disse pesticider i overfladevandet endnu kun ufuldstændigt klarlagte.

For de fleste pesticider fundet i danske vandløb gælder, at de målte koncentrationer ikke kan forventes at være akut letale. For visse insekticider, især pyrethroiderne, har en række nyere udenlandske studier imidlertid vist, at pulskontaminering af vandløb i forbindelse med almindelig landbrugsdrift kan føre til effekter på populations- og økosystemniveau (oversigt i Schulz & Liess 1999b).

1.1.2 Behov for nye metoder

Traditionelle metoder til vurdering af pesticiders toksicitet i akvatiske systemer bygger primært på mortalitetsstudier med kontinuert/kronisk eksponering af et begrænset antal arter. Der tages i disse studier ikke højde for pesticid-kontamineringens kortvarige natur. Hidtil har kun begrænset information om pesticidpulsvarighed og –niveau været tilgængelig, men et nyudviklet modelbaseret værktøj til at vurdere risikoen for pesticideksponering af vandløb udfra oplandsoplysninger kan delvist anvendes til at forudsige disse forhold (Projektet ”Model based tool for evaluation of exposure and effects of pesticides in surface waters” støttet af Miljøstyrelsen siden 1998). Derfor vil et værktøj, der kan forudsige økosystemeffekter af de modellerede koncentrationer af pesticider, være meget værdifuldt.

1.1.3 Drift hos vandløbsinvertebrater

Et af de centrale fænomener, der observeres i forbindelse med kortvarige insekticidpulse i vandløb, er drift, hvor en lang række vandløbsinvertebrater føres med strømmen og helt eller delvist forsvinder fra den belastede vandløbsstrækning. Drift kan opdeles i to hovedgrupper: Adfærdsdrift og katastrofedrift (Waters 1965). Adfærdsdrift er et resultat af invertebraternes aktivitet på overfladen af substratet som regel i forbindelse med fødesøgning eller f.eks. flugt fra en prædator. Katastrofedrift kan skyldes forstyrrelser af substratet eller forurening med miljøfremmede stoffer og er karakteriseret ved, at et meget stort antal individer går i drift samtidig og ikke nødvendigvis på et tidspunkt, hvor invertebraterne normalt er aktive p.gr.a. fødesøgning. Driftpotentialet varierer fra art til art, hvilket bl.a. hænger sammen med arternes varierede evne til at genfinde substratet (Ciborowski & Corkum 1980; Elliott 2002a). Hos mange arter af invertebrater observeres den største drift ved lave lysintensiteter (f.eks. Allan et al. 1986). Denne natdrift afspejler, at risikoen for prædation generelt er mindst ved lave lysintensiteter, hvorfor hovedparten af vandløbsinvertebrater henlægger deres fødesøgning til natten (f.eks. Allan 1995).

1.1.4 Bevægelsesadfærd og pyrethroideksponering

Kontaminering af vandløb med methoxychlor, cypermethrin, permethrin, fenvalerat og ethylparathion har i feltundersøgelser forårsaget drift hos ferskvandsinvertebrater (oversigt i Schulz & Liess 1999b), og i mesocosmforsøg er bl.a. lindan og kobber vist at inducere drift (Girling et al. 2000). Pesticider kan påvirke vandløbsdyrenes adfærd på følgende to måder: Enten detekterer dyret pesticidet via dets sansesystem og ændrer adfærd; eller også absorberes pesticidet og har en intern virkning, der fører til ændret adfærd. Påvisning af sådanne subletale effekter på vandløbsinvertebrater har nødvendiggjort udviklingen af nye metoder til kvantificering af pesticidinducerede adfærdsændringer.

I forbindelse med to afsluttede pesticidforskningsprojekter (Nørum & Bjerregaard 2003; Møhlenberg et al. 2004) er der udviklet nye laboratorie- og strømrendebaserede metoder, der bør kobles for at realisere/validere omkostningseffektive metoder til påvisning af subletale effekter på økologisk relevante adfærdsparametre hos vandløbsinvertebrater. De udviklede metoder har i nævnte projekter vist sig at være særdeles følsomme, og markante effekter af pyrethroiderne cypermethrin, esfenvalerat og lambda-cyhalothrin i koncentrationer ned til få ng/l er blevet observeret. Til sammenligning er der i Århus Amt fundet koncentrationer på op til 660 ng/l, og i Fyns Amt op til 200 ng/l, af pyrethroidet esfenvalerat i vandløb (Fyns Amt 1997; Århus Amt 1999). I Århus Amt blev esfenvalerat fundet i koncentrationer højere end 100 ng/l i 20% af alle udtagne vandprøver. Pyrethroiderne er arealmæssigt set den mest anvendte insekticidstofgruppe, og i 2002 udgjorde pyrethroidernes andel 80% af det samlede teoretiske antal insekticidbehandlede hektarer (Miljøstyrelsen 2003).

1.2 Formål

Det primære formål med projektet har været at koble subletale effektstudier i laboratoriet med effektstudier under mere miljørealistiske forhold i strømrender. Hypotesen har været, at såfremt denne kobling kunne dokumenteres, ville de mindre omkostningstunge laboratorieforsøg kunne bruges til direkte at ekstrapolere til effekter i naturlige vandløb. Hypotesen er blevet testet ved at gentage eksponeringsscenarier undersøgt i laboratoriet i kontrollerede eksperimenter i strømrender, der har en højere grad af overensstemmelse med naturlige forhold end laboratoriet.

Derudover havde projektet til formål at belyse mere komplekse effekter af pyrethroider på de økologiske forhold i vandløb. Hypotesen har været, at samspillet mellem organismer, og den funktion organismerne har i økosystemet, påvirkes af subletale eksponeringer. Hypotesen er blevet testet ved både i laboratoriet og strømrender at undersøge samspillet mellem rovdyr og byttedyr, samt i strømrender at undersøges hvorledes en gruppe af organismer responderer på en pulseksponering med pyrethroid, målt som adfærdsændringer, overlevelse og funktion.