Sammenfatning

Effekter af pyrethroidet lambda-cyhalothrin på biologisk struktur, funktion og rekolonisering i vandløb

Baggrund og formål

Pesticider tilføres i varierende antal og mængder til vandmiljøet, både i forbindelse med almindelig jordbrugsdrift (marksprøjtning) og i form af fx rengøring af sprøjteudstyr. Der er således fundet et stort antal forskellige pesticider, primært fungicider og herbicider, i danske vandløb. Der også fundet en række insekticider, bl.a. pyrethroider, som er de mest anvendte stoffer inden for denne gruppe. Pyrethroiderne er typisk meget svært vandopløselige og bindes derfor let til fx jordpartikler. Det er primært på denne form, at de tilføres vandmiljøet. Til gengæld er de effektive bekæmpelsesmidler med stor giftvirkning i selv relativt små doser og koncentrationer. Der er derfor god grund til at fokusere på deres mulige effekter i fx vandløb. Tidligere projekter under Miljøstyrelsens Pesticidforsknings Program har givet en del viden om stoffernes virkninger på dødelighed, aktivitet, fødeomsætning og formering hos udvalgte smådyr, som lever i vandløb. Undersøgelserne har imidlertid primært været udført under laboratorieforhold, og der mangler derfor især viden om effekter på naturlige samfund af smådyr. I særdeleshed mangler der viden om, hvor hurtigt disse samfund og deres rolle i omsætningen af organisk stof genskabes efter kortvarige påvirkninger med pyrethroid, samt om forurening af dyrenes føde yderligere forlænger denne proces. Formålet med nærværende undersøgelse er at søge at udfylde netop dette videnshul.

Undersøgelsen

Der blev udført en række undersøgelser af effekten af et udvalgt pyrethroid, lambda-cyhalothrin, på smådyr i vandløb. Undersøgelserne blev udført på en varierende rumlig og tidslig skala, men omfattede i alle tilfælde effekter af en pulseksponering med stoffet over 90 min, enten af smådyrene selv eller deres føde.

Således blev overlevelse og evne til restituering, bevægelsesadfærd, og fødeomsætning undersøgt hos en række smådyr (tangloppen Gammarus pulex, døgnfluen Heptagenia sulphurea, og vårfluerne Chaetopteryx villosa og Sericostoma personatum) under laboratorieforhold i tanke/arenaer og små strømrender (2 m lange tagrender af plastic) – over et tidsrum på 1-2 uger. Der blev i forsøgene anvendt nominelle koncentrationer af pyrethroid på 0,005-5,0 µg l^-¹.

På en større rumlig og tidslig skala blev akutte effekter på hele samfund af smådyr, herunder deres evne til omsætning af organisk stof, samt evne til rekolonisering, undersøgt i store strømrender over 30 dage. Disse kunstige vandløb var 12 m lange, 0,6 m brede og forsynet med stryg- og høl områder med hhv. sten/grus og fint grus/sand. Renderne blev søgt ensartet podet med en naturlig sammensætning af smådyr fra den nærliggende Lemming Å. Der blev kun eksponeret ved to nominelle koncentrationer (0 og 5 µg l^-¹).

Derudover blev effekter på smådyr i kunstige substrater undersøgt i hhv. 9 midtjyske vandløb (fordelt på tre størrelseskategorier) samt ét fynsk vandløb, alle udvalgt som relativt uforurenede og fysisk upåvirkede. I de jyske vandløb blev udlagte gruskopper, som var koloniseret med alger og smådyr, og pakker af visne bøgeblade, som var koloniseret med mikroorganismer og smådyr, eksponeret med hhv. nominelt 0, 0,5 og 5,0 µg l^-¹ pyrethroid i tanke uden for vandløbene, og genudlagt i vandløbene. Herefter blev den akutte effekt, rekolonisering og stofomsætningen af hhv. alger og blade undersøgt over 30 dage. Kun smådyrsfaunaen fra 3 af de 9 vandløb blev undersøgt, fordi forsøgsdesignet var utilstrækkeligt (vandgennemstrømningen i tankene var så lille, at selv dyrene i kontroltanken blev negativt påvirket heraf) og resultaterne er derfor af beskeden værdi i relation til en vurdering af effekten af pyrethroid. I det fynske vandløb blev der udlagt bladpakker, der enten var behandlet med pyrethroid i en nominel koncentration på 5,0 µg l^-¹eller ubehandlede. Derefter blev koloniseringen (med smådyr) og omsætningen af bladene fulgt over 30 dage.

Endelig blev der foretaget en undersøgelse af smådyrenes potentiale for spredning og kolonisering på en langt større tidslig og rumlig skala. Herved blev analyseret data fra årlige undersøgelser på ca. 900 stationer i fynske vandløb over en 20-årig periode. Tidsserien var særlig egnet, idet mange rentvandskrævende arter i starten af perioden kun forekom ganske enkelte steder pga. tidligere udbredt dårlig vandkvalitet, og fordi vandkvaliteten fra omkring 1990 var blevet så god pga. forbedret spildevandsrensning og stop for ulovlige landbrugsudledninger, at smådyrene kunne udfolde deres sprednings- og koloniseringspotentiale. Data gjorde det således muligt at følge kolonisering over land via voksne vandinsekter fra ét vandsystem til et andet.

Hovedkonklusioner

Koncentrationer i størrelsesordenen 5,0 µg l^-¹ vil slå langt størstedelen af smådyrene (primært insekter og krebsdyr) ihjel, og omsætningen af organisk stof vil efterfølgende være væsentlig nedsat. Koncentrationer i størrelsesordenen 0,5 µg l^-¹ vil også medføre øget dødelighed hos insekter og krebsdyr, ligesom de overlevende individer vil være mindre aktive og deres omsætning af organisk stof efterfølgende nedsat. Koncentrationer i denne størrelsesorden må forventes at forekomme i mindre vandløb i forbindelse med afstrømning fra nysprøjtede marker efter større regnhændelser. Desuden vil koncentrationer i størrelsesordenen 5,0 µg l^-¹ yderligere forurene smådyrenes levesteder og fødeemner i en sådan grad, at det bidrager til at gøre disse mindre attraktive for smådyrene. Det vil medvirke til at bremse stofomsætningen og forsinke rekoloniseringen af den berørte vandløbsstrækning.

Ud fra vores undersøgelser og andre studier kan det konkluderes, at mulighederne for rekolonisering normalt vil være relativt gode, hvis en forurening med fx et pyrethroid udrydder selv store dele af smådyrsfaunaen på en delstrækning af et vandløb. Hvis der således ikke er tale om den absolut øvre ende af vandløbet, vil rekoloniseringen således kunne ske fra primært opstrøms beliggende strækninger via bl.a. transport ved strømmens hjælp (drift). Hurtigst vil rekoloniseringen foregå om sommeren og det tidlige efterår, hvor mange vandløbsinsekter lægger deres æg, men selv da kan fuldstændig genopretning tage op til 1-2 år. Er der derimod tale om, at den berørte strækning huser en lokal forekomst af sjældne arter, eller arter, som ikke findes andre steder inden for det pågældende vandløbssystem, skal rekolonisering ske fra andre vandsystemer. Afhængigt af afstanden til disse, gunstige vejrforhold under de voksne insekters flyveperioder, og en vis portion held, kan rekoloniseringen tage år eller årtier.

Projektresultater

Undersøgelserne, som blev udført under velkontrollerede forhold i laboratorietanke, små strømrender, samt kunstige og naturlige vandløb sandsynliggjorde, at en kortvarig puls af pyrethroid i størrelsesordenen 5 µg l^-¹ikke blot skaber dramatiske ændringer i artssammensætningen i vandløb, men også må formodes at kontaminere potentielle fødekilder som dødt bladmateriale og bundlevende alger. Derved hæmmes aktiviteten hos de smådyr, som udnytter denne føde, ligesom nedbrydningen af de døde blade reduceres og algevæksten øges. Også koncentrationer, som var omkring 10-1000 gange lavere, havde effekter på udvalgte forsøgsdyr. Det er derfor sandsynligt, at der ved sådanne koncentrationer også kan forventes ændringer i artssammensætningen i naturlige vandløb. Derimod tyder vores undersøgelser ikke på, at kontaminering alene af potentielle fødeemner ved sådanne relativt ”lave” koncentrationer har nogen væsentlig indflydelse på smådyrenes stofomsætning og trivsel.

Resultaterne af undersøgelserne er sammenstillet i følgende tabel.

Pulspåvirkning med. lambda-cyhalothrin	Øget dødelighed hos:	Inden for 2 uger efter pulseksponering
Pulspåvirkning med. lambda-cyhalothrin	Øget dødelighed hos:	Reduceret aktivitet hos:	Reduceret fødeomsætning hos:
0,05 mikrogram/l	Ingen ved laboratorieforsøg med tanglopper og vårfluer	Ingen ved laboratorieforsøg med tanglopper og vårfluer	Ingen ved laboratorieforsøg med tanglopper og vårfluer
0,5 mikrogram/l	Tanglopper og vårfluer ved laboratorieforsøg (små strømrender, tanke)	Tanglopper og vårfluer ved laboratorieforsøg (små strømrender, tanke)	Tanglopper, døgnfluer og vårfluer ved laboratorieforsøg
5,0 mikrogram/l	Tanglopper og vårfluer (næsten 100%) ved laboratorieforsøg, samt hos samfund af mange arter i kunstige vandløb	Tanglopper og vårfluer ved laboratorieforsøg	Tanglopper, døgnfluer og vårfluer ved laboratorieforsøg
Via bladføde - 5,0 mikrogram/l	Tanglopper og vårfluer ved laboratorieforsøg, samt nedsat hyppighed af tang-lopper og nedsat biodiversitet af smådyr i bladpakker i et naturligt vandløb	Tanglopper og vårfluer ved laboratorieforsøg	Tanglopper og vårfluer ved laboratorieforsøg
Via algeføde - 5,0 mikrogram/l	Døgnfluer ved laboratorieforsøg		Døgnfluer ved laboratorieforsøg

Forsøgene viste entydigt, at smådyrene meget hurtigt koloniserer vandløbsbunden, når de kun skal overvinde meget små afstande (cm), men at der kan gå mere end 30 dage, når der er tale om strækninger på adskillige meter. Vores undersøgelser gav dog kun i ringe grad mulighed for at beskrive spredning og kolonisering over større afstande inden for det enkelte vandløbssystem. Således havde vi ingen mulighed for at belyse vigtige sprednings- og koloniseringsveje som svømning eller kravlen i opstrøms retning eller hos voksne vandinsekter opstrømsflugt hos ægbærende hunner. Ligeledes tillod forsøgene ikke en vurdering af, hvor langt og hvor hurtigt rekolonisering i nedstrøms retning kan ske ved eksempelvis drift. Disse måder at sprede sig på er imidlertid velkendte og vel undersøgte, ligesom der findes flere studier af, hvor langt individer er i stand til at transporteres via drift.

Til gengæld kunne det påvises, at der hos mange vandløbsinsekter forekommer væsentlig over-land kolonisering fra ét vandsystem til et andet, endda over afstande af 8-16 km eller endnu længere. Hos flere arter af slørvinger, døgnfluer og vårfluer fandtes – ikke overraskende - en positiv sammenhæng mellem den afstand, over hvilken arterne koloniserede, og den tid det tog før koloniseringen fandt sted. Der var også tegn på, at koloniseringen i et vist omfang afhænger af vejrforholdene under arternes flyvetid, mens der ikke kunne eftervises nogen effekt af landskabets udseende.