3 Teoretisk analyse af PestNaB

Evaluering af pesticidindikatoren PestNaB

3.1 Koncept

PestNaB er ikke udviklet til at sige noget om, hvorvidt der vil forekomme effekter på naturen som følge af pesticidanvendelsen, men den kan anvendes til at indikere, hvorvidt belastningen af naturen øges eller falder som følge af fx ændringer i pesticidanvendelsen og/eller arealanvendelsen.

PestNaB er baseret på gældende principper for miljørisikovurdering af kemikalier, dvs. på eksisterende metoder til vurdering af, hvorvidt et kemikalie muligvis vil have effekter på miljøet. De eksisterende metoder til miljørisikovurdering af kemikalier har deres begrænsninger, bl.a. som følge af begrænset viden omkring interaktioner mellem natur og kemikalier og omkring følgevirkninger som følge af effekter på visse landskabselementer. PestNaB vil derfor i sagens natur være begrænset af aktuel viden på området. Denne rapport søger ikke at redegøre for manglerne i det nuværende vidensniveau, men mere at evaluere hvilke elementer, som man i dag har viden om, og som ikke er indeholdt i PestNaB.

En risikovurdering vurderer primært (i) om eksponeringen overstiger en såkaldt nuleffektkoncentration (dvs. en koncentration, hvor der ikke forventes uacceptable effekter), og (ii) hvor mange gange eksponeringen skal reduceres, før eksponeringen er på et niveau, hvor der ikke forventes uacceptable effekter.

I en risikovurdering vil man ud fra data for repræsentative arter aflede en nuleffektkoncentration (der normalt forkortes PNEC, ”Predicted No Effect Concentration”), som beskriver den koncentration i miljøet, hvor der ikke forventes uacceptable effekter på økosystemet. Ved afledningen af PNEC anvendes usikkerhedsfaktorer, der skal beskrive den usikkerhed, der er forbundet med at ekstrapolere fra laboratoriedata til økosystemniveau. Usikkerhedsfaktorer bør ikke indgå i en indikator, men de samme usikkerheder, som er afspejlet i anvendelsen af usikkerhedsfaktorer, vil også gøre sig gældende ved anvendelse af laboratoriedata for et begrænset antal forskellige arter til en indikator, der afspejler mulige belastninger på økosystemniveau. PestNaB anvender - som i en risikovurdering - resultater fra laboratorietest udført for udvalgte enkelte arter, men PestNaB afspejler ikke den betydelige usikkerhed, der er forbundet med at ekstrapolere laboratoriedata på enkelte arter til en vurdering af belastningen på økosystemniveau. De organismer, der anvendes i PestNaB til afspejling af belastning på økosystemniveau, er udvalgt i forhold til datatilgængelighed og i forhold til vurderet relevans. Dette hænger godt sammen med, at datatilgængeligheden primært er betinget af de datakrav, der stilles i forbindelse med en godkendelse, idet disse er stillet i forhold til den vurderede relevans af enkelte arter.

PestNaB er en indikator for akutte effekter, da den alene anvender resultater fra korttidstest. PestNaB tager således ikke hensyn til ophobning i miljøet og eventuelle langtidseffekter af pesticiderne.

3.2 Delindikatorer til markflade

3.2.1 Eksponering

PestNaB opgør helt enkelt eksponeringen på markfladen som pesticiddoseringen på markfladen. Pesticiddoseringen på de enkelte marker beregnes ud fra det samlede salg af pesticider i Danmark, standarddoseringer af de enkelte pesticider for de forskellige afgrøder samt de afgrøder, der dyrkes på markene. Dette er en væsentlig svaghed ved datagrundlaget for beregningerne i PestNaB: Man antager en ikke-eksisterende belastning af naturen for nogle kvadrater (der ikke behandles med et betragtet pesticid), mens man i andre kvadrater antager en for lav belastning af naturen (fordi kvadraterne behandles med mere pesticid end antaget). I den efterfølgende sammenligning kvadraterne i mellem får man herved ikke en korrekt opgørelse af indikatoren.. Dette vil gøre sig gældende for samtlige delindikatorer, da de alle er baseret på pesticiddoseringen på marken.

3.2.2 Direkte belastninger

I en risikovurdering af kemiske stoffers påvirkninger af et terrestrisk økosystem betragtes følgende organismegrupper traditionelt som væsentlige ved en risikovurdering af jordlevende organismer (ECHA 2008):

mikroorganismer, dvs. studier af det kemiske stofs påvirkning af de mikrobielle omsætningsprocesser i jorden, fx mineraliserings- og nitrifikationsprocesserne, respiration
invertebrater, fx regnorme, insekter, leddyr
planter

PestNaB har inkluderet belastningen på regnorme og planter, så to af de tre ovennævnte organismegrupper er inkluderet for markfladen. Derudover er bier og andre leddyr inkluderet.

De mikrobielle omsætningsprocesser i jorden er imidlertid ikke medtaget. Dette kan næppe skyldes mangel på data, da effekter på jordrespiration, ammonifikation og nitrifikation indgår i datakravene for aktivstofferne.

3.2.3 Indirekte belastninger

Herbicider vil fjerne ukrudt og dermed fødegrundlag for en række insekter. Ligeledes vil insekticider dræbe insekter og lignende organismer, der lever i marken. Ved således at fjerne ukrudt og insekter fra markerne kan fødegrundlaget for fx fugle blive fjernet. Til beskrivelse af dette forhold anvender PestNaB behandlingsindeks (delindikator 5 og 6) for insekticider og herbicider, som er beregnet på fuldstændigt samme måde som behandlingshyppigheden.

Derimod er de indirekte belastninger på markfladen ikke inkluderet i PestNaB for hverken fungicider eller væksthæmmere. Som argumentation herfor refererer PestNaB rapporten (Kjær et al. 2008), at Reddersen et al. (1998) angiver, at insekticider og herbicider har en større betydning for fødekæderne i marken end fungicider og vækstreguleringsmidler.

Til analyse af hvorvidt fungicider bør inddrages i forhold til påvirkning af fødegrundlaget i markfladen, er der udført beregninger, hvor hhv. EC50 for alger er anvendt som toksicitetsindeks for planter, og EC50 for dafnier/leddyr er anvendt som toksicitetsindeks for insekter. Dette er selvfølgelig en meget forenklet antagelse, og beregningerne skal kun anvendes til en foreløbig vurdering af, hvorvidt det bør overvejes at inddrage fungicider i forhold til påvirkning af fødegrundlaget i markfladen.

Der er indledningsvist udført beregninger af disse belastningstal for pesticidsalget for 2002. Resultaterne er gengivet i tabel 3.1, hvor der er summeret over de enkelte typer pesticider (fungicid, herbicid, insekticid, vækstregulator).

Det fremgår af tabel 3.1, at markbelastningstallene for fungiciderne for en række afgrøder er sammenlignelige eller større en markbelastningstallene for insekticiderne og herbiciderne. Det drejer sig fx om kartofler og grøntsager. Beregningerne indikerer således, at det er relevant at inddrage fungicidernes påvirkning af fødegrundlaget i markfladen. Hvis der er toksicitetsdata for planter og insekter for en væsentlig del af pesticiderne, kan en erstatning af behandlingsindekset med tilsvarende belastningstal give en bedre overensstemmelse med de øvrige indikatorer.

Tabel 3.1 Beregnede markfladebelastningstal for hhv. ukrudtsplanter og insekter ud fra pesticidernes toksicitet. Da der mangler toksicitetsdata for planter og insekter, er hhv. EC50 for alger anvendt som toksicitetsindeks for planter og EC50 for dafnia/leddyr anvendt som toksicitetsindeks for invertebrater.

Afgrøde	Korn, vintersæd	Korn, vårsæd	Raps	Andre frø	Kar- tofler	Roer	Ærter	Majs	Grønt- sager	Græs og kløver
Belastningstal: ukrudtsplanter
Fungicid	1,1	0,9	0,0	0,1	746	0,3	8,4	0,0	295	0,0
Herbicid	5,9	2,0	3,3	24,7	95,7	7,8	10,6	0,1	47,2	0,0
Insekticid	0,1	0,1	0,0	0,0	0,0	0,8	1,5	0,0	2,6	0,0
Vækstreg	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	9,9	0,0
Belastningstal: invertebrater (leddyr)
Fungicid	247	11,5	0,0	0,0	26,5	0,0	0,3	0,0	10,4	0,0
Herbicid	4,7	0,7	0,9	0,4	0,8	48,0	0,5	1,4	2,5	0,1
Insekticid	2,9	6,7	35,9	6,0	33,8	4,2	24,6	1,6	41,8	0,8
Vækstreg	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	1,5	0,0

3.2.4 Ophobning i naturen

PestNaB tager ikke hensyn til, at nogle af pesticiderne nedbrydes langsomt i miljøet, og der således kan forekomme en ophobning af pesticiderne på markfladen. Miljøstyrelsen vil imidlertid ikke give godkendelse til pesticider, hvor aktivstoffet er meget persistent (har en halveringstid på mere end 6 måneder). Ved antagelse om en halveringstid på 6 måneder og én sprøjtning pr. år på samme tidspunkt af året kan det beregnes, at eksponeringen højst kan blive 33% højere end doseringen. Dog vil de jordlevende organismer blive udsat for en konstant eksponering med langsomt nedbrydelige pesticider, hvorfor kroniske effekter, fx effekter på reproduktionen, måske kan forekomme. Dette tager PestNaB ikke højde for, da PestNaB alene tager hensyn til akutte effekter. PestNaB tager således heller ikke hensyn til, at der med tiden kan opstå højere koncentrationer på markfladen end antaget ud fra doseringen af pesticidet alene.

3.2.5 Sekundær forgiftning

Ophobning i en terrestrisk fødekæde kan forekomme, hvis pesticidet har tendens til at blive ophobet i biologisk materiale.

I en risikovurdering simuleres sekundær forgiftning i fødekæden for det terrestriske økosystem traditionelt ved at antage, at regnorme er fødeobjekt, som efterfølgende kan blive spist af fugle og pattedyr. PestNaB har formuleret to delindikatorer for fugle og pattedyr for markfladen, hvor man også må forvente at bidraget til den sekundære forgiftning er væsentligst som følge af, at markfladen modtager de største og hyppigste doser. PestNaB har dog ikke inkluderet en kvantificering af ophobningen af pesticiderne i regnorme som følge af bioakkumulering. Herved underestimeres det relative bidrag fra de bioakkumulerende pesticider til belastningen af pattedyr og fugle.

3.2.6 Samlet vurdering af delindikatorerne for markfladen

PestNaB baserer eksponeringsberegningen for markfladen alene på doseringen. Herved inddrages de forskellige nedbrydnings- og fordelingsprocesser, som fx fordampning og nedsivning til grundvandet, ikke i opgørelsen af eksponeringen af markfladen. PestNaB tager således heller ikke en eventuel ophobning af pesticiderne i jorden i betragtning. For de pesticider, som hurtigt forsvinder fra markfladen, vil beregningen af eksponeringen være konservativ, og for de pesticider, som forbliver i stort omfang i jordmatricen, vil eksponeringen være underestimeret som følge af ophobning.

De udvalgte organismegrupper i markfladen – eventuelt inklusiv mikroorganismer i jordmatricen - vurderes at være relevante og dækkende at inddrage. Fungicidernes påvirkning af fødegrundlaget er dog ikke inkluderet i PestNaB.

Delindikatorerne for markfladen omhandler ikke mulig ophobning af pesticider i organismer og miljøet.

3.3 Delindikatorer til terrestriske kantbiotoper

3.3.1 Eksponering

De terrestriske biotopers eksponering for pesticider er i PestNaB antaget primært at ske som følge af afdrift fra markfladen. PestNaB antager, at afdriften er omvendt proportional med afstanden til den markflade, hvor der sprøjtes. Denne antagelse er i rimelig overensstemmelse med aktuelle målinger af afsætningen, hvor en afbildning af afsætningen som funktion af afstanden (+1 m) – begge afbildet på en logaritmisk skala - skal resultere i en ret linje, hvilket det med god rimelighed gør (se figur 3.1).

Det er således implicit antaget, at afsætningen er uafhængig af afgrødetypen. Det sidstnævnte er ikke helt i overensstemmelse med aktuelle målinger, hvor det er påvist, at der er en afhængighed mellem afsætningen på afgrøden med afgrødetype og dens vækststade, se fx Miljøstyrelsen (2009b) og figur 3.1. Det er sandsynligvis nemt at introducere en sådan afhængighed, eftersom informationer om hvilke afgrøder, der dyrkes på marken, allerede nu er en del af de informationer, som er inkluderet i PestNaB. Desuden har man typisk en god viden om, hvilke vækststader af afgrøden, der typisk vil blive sprøjtet med hvilke pesticider, samt hvad afsætningen her vil være.

Figur 3.1 Værdier for afdrift er undersøgt af de tyske myndigheder. Værdier hentet fra Miljøstyrelsens ”Rammer for miljømæssig vurdering af plantebeskyttelsesmidler”.

Figur 3.1 Værdier for afdrift er undersøgt af de tyske myndigheder. Værdier hentet fra Miljøstyrelsens ”Rammer for miljømæssig vurdering af plantebeskyttelsesmidler”.

3.3.2 Direkte belastninger

PestNaB har inkluderet belastningen af bier og andre leddyr samt planter til opgørelse af belastningen af terrestriske kantbiotoper. Som for markfladen er mikrobielle omsætningsprocesser ikke inkluderet i indikatorsættet for de terrestriske kantbiotoper.

3.3.3 Indirekte belastninger

Indirekte belastninger af terrestriske kantbiotoper er ikke inkluderet. Dette er vurderet at være acceptabelt, da markfladen kvantitativt bidrager mest til de indirekte belastninger som følge af de højere doser.

3.3.4 Ophobning i naturen og i organismer

Som for markfladen er akkumulering i fødekæderne og pesticidernes persistens i kantbiotoperne ikke inkluderet i PestNaB.

3.3.5 Sekundær forgiftning

Sekundær forgiftning via indtagelse af organismer fra terrestriske kantbiotoper er ikke inkluderet i PestNaB. Dette vurderes at være acceptabelt, da markfladen kvantitativt bidrager mest til sekundær forgiftning.

3.3.6 Samlet vurdering af delindikatorerne for kantbiotoperne

PestNaB baserer udelukkende eksponeringsberegningen på doseringen og antagelsen om, at afdriften falder proportionalt med afstanden til den behandlede mark. Der er således samme usikkerhed omkring eksponeringsvurderingerne for kantbiotoperne, som der er for eksponeringsvurderingerne for markfladen. Derudover er der en usikkerhed i bestemmelsen af afdriften til kantbiotoperne.

De udvalgte organismegrupper i kantbiotopen vurderes at være relevante og dækkende at inddrage.

3.4 Delindikatorer til overfladevand

3.4.1 Eksponering

Eksponering af overfladevand med pesticider er i PestNaB antaget at ske som følge af afdræning og/eller afdrift fra markfladen.

3.4.1.1 Afdræning

Som beskrevet i kapitel 2.2.5 anvendes et meget simpelt udtryk til at beskrive afdræningen, idet det helt enkelt er antaget, at den mængde pesticid, der afdrænes, stort set er omvendt proportional med pesticidets K_OC-værdi, dvs. jo højere K_OC jo mindre pesticid er antaget at blive afdrænet. Der er imidlertid en række andre parametre, som har betydning for hvor meget pesticid, der rent faktisk bliver afdrænet. Dette er diskuteret i det følgende.

Nedbrydningens betydning for afdræningen

Der er ikke taget hensyn til, at pesticidet kan blive delvist nedbrudt inden afdræningen. Det vil dog være yderst kompliceret at tage højde for nedbrydningen, dels fordi det er vanskeligt at redegøre for transporttiden frem til afdræningen, og dels fordi der er temmelig stor usikkerhed forbundet med bestemmelsen af pesticidernes nedbrydningshastighed, som er afhængig af en række lokale og klimatiske forhold. Ved at negligere nedbrydningen vil bidraget fra især de let nedbrydelige pesticider blive overvurderet i PestNaB.

Lokale forholds betydning for afdræningen

Modelleringen af afdræningen er antaget at være uafhængig af jordtype, hvilket ikke er i overensstemmelse med den nuværende viden, da afdræningen typisk er lav eller ikke eksisterende i de sandede jorde, hvor vandet i stedet siver ned til grundvandet, og høj i de mere lerede jorde. Afdræningens afhængighed af jordtypen vurderes at være et væsentligt element at medtage, bl.a. fordi PestNaB er baseret på reelle geografiske informationer, og fordi det vides at være af stor betydning.

Til at afbilde et mere realistisk forhold kunne det overvejes at anvende jord-vand fordelingskoefficienten i stedet for K_OC til afbildning af tilbageholdelsen af pesticiderne i jorden. Herved skulle der så tages højde for indhold af organisk kulstof i jordmatricen, hvilket ligeledes er geografisk betinget. Kun store forskelle i det organiske kulstofindhold kan dog retfærdiggøre en introduktion af endnu en stedspecifik parameter.

Der er ikke taget hensyn til, at fortyndingen kan være forskellig i det overfladevand, hvortil afdræningen udledes. Herved vil bidraget til den aggregerede indikator fra de typer af overfladevand, hvor der er en stor fortynding, blive overestimeret, mens bidraget fra de typer af overfladevand, hvor der er en lille fortynding, vil blive underestimeret.

3.4.1.2 Afdrift

PestNaB beskriver afdriften til overfladevand på helt tilsvarende måde som afdriften til de terrestriske kantbiotoper (se kapitel 2.2.4). Til diskussion af dette, henvises der derfor til dette afsnit. Som for bidraget fra afdræningen til belastningen af overfladevand er der ikke taget højde for, hvor stor fortyndingen er i overfladevandet.

3.4.2 Direkte belastninger

Ved en risikovurdering af kemiske stoffers påvirkninger af overfladevand betragtes alger, krebsdyr og fisk traditionelt som basisdatasættet (ECHA 2008). Det er de samme organismer, der indgår i datagrundlaget for pesticidvurderinger.

Økotoksikologiske data for følgende arter vil mindske usikkerhederne: padder, insekter, hjuldyr, bløddyr samt data for flere arter af krebsdyr og fisk. Sådanne data er ikke tilgængelige for flertallet af pesticiderne.

Traditionelt anvender man ikke effekter på mikroorganismer i risikovurdering af overfladevand. Der kan argumenteres for at inkludere effekter på mikroorganismer, da effekter på disse muligvis kan påvirke andre vandlevende organismer.

Et andet forhold er, at aktuelle belastninger af overfladevand vil være afhængige af den økologiske status for det relevante overfladevand. For eksempel kan pesticidbelastningen af et i forvejen belastet vandområde være af mindre betydning end for et meget rent vandområde. De rene overfladevand kan også være mere sårbare pga. tilstedeværelsen af mere følsomme arter. Da der i forvejen opereres med et GIS-baseret system, ville dette forhold være relevant at inddrage.

Standardtest for alger, krebsdyr og fisk er baseret på måling af gængse effekter, som vækst, immobilisering og død. Det kan her nævnes, at en række pesticider er under mistanke for at have hormonforstyrrende effekter, men det er ikke forventeligt, at der vil være tilgængelige data for dette for særligt mange pesticider.

3.4.3 Indirekte belastninger

Indirekte belastninger på overfladevand er ikke inkluderet i PestNaB. Da effekter på fx alger og invertebrater vil kunne medføre indirekte effekter på fisk, kan der argumenteres for, at indirekte belastninger medtages i PestNaB.

3.4.4 Ophobning i naturen og i organismer

For overfladevand er akkumulering i fødekæderne og persistens, som for de andre beskyttelseskategorier, ikke inkluderet i PestNaB.

3.4.5 Sekundær forgiftning

Sekundær forgiftning via indtagelse af organismer fra overfladevand er ikke inkluderet i PestNaB. Men dette er sandsynligvis heller ikke relevant, da dette allerede til dels er dækket af delindikatorerne for pattedyr og fugle i markfladen, som kvantitativt bidrager mest.

3.4.6 Samlet vurdering af delindikatorerne for overfladevand

PestNaB baserer eksponeringsberegningen på doseringen og antagelsen om, at afdriften falder proportionalt med afstanden til den sprøjtede mark. Derudover er der anvendt en meget enkel model til beregning af afdræningen. Der er i beregningerne ikke taget hensyn til, at fortyndingsforholdene vil variere for de forskellige typer overfladevand.

Derudover vurderes modelleringen af afdræningen at have en række svagheder. Der er således ikke taget hensyn til, at pesticidet kan blive delvist nedbrudt inden afdræningen. Afdræningen er antaget at være uafhængig af jordtype, hvilket ikke er i overensstemmelse med den nuværende viden om, at afdræningen afhænger af jordbundsforholdene.

Samlet vurderes det, at modelleringen af eksponeringen og til dels opgørelsen af belastningen af overfladevand i for begrænset omfang udnytter, at PestNaB er en GIS-baseret indikator. På nogle punkter er den således meget detaljeret omkring informationer om afstande til overfladevand, men på den anden side negligeres vigtige lokale forhold som jordtype, om der reelt foregår en afdræning eller ej samt overfladevandets økologiske status.

De udvalgte organismegrupper i overfladevand vurderes at være relevante, da disse også traditionelt anvendes til miljørisikovurdering og klassificering for miljøfare.

3.5 Opsummeringer

PestNaB har fokus på markerne og den omgivende natur, som i PestNaB er delt op i terrestriske kantbiotoper og overfladevand. Andre landskabselementer, som fx grundvand, sediment og luft, er ikke inkluderet.

PestNaB opgør belastningen som et forhold mellem et mål for eksponeringen og et mål for toksiciteten.

PestNaB opgør eksponeringen af markfladen alene som pesticiddoseringen på markfladen. De terrestriske kantbiotoper og overfladevand eksponeres med pesticider som følge af afdrift, der er antaget at være omvendt proportional med afstanden til den sprøjtede markflade. Afdriftens afhængighed af afgrødetype og vækststadie er således ikke medtaget. Derudover eksponeres overfladevand som følge af dræningen, der i PestNaB er opgjort uafhængigt af jordbundsforholdene, hvilket ikke er i overensstemmelse med den nuværende viden.

Med hensyn til modelleringen af de direkte belastninger fra pesticiderne har PestNaB stort set inddraget de vigtigste organismetyper, dog mangler pesticidernes belastning på omsætningsprocesserne i jorden. Opgørelsen af pesticidernes direkte belastninger på kantbiotoperne er endvidere begrænset som følge af mangel på toksicitetsdata for andre leddyr og planter.

Pesticidernes effekter på fødegrundlaget for ikke-målorganismer er også inkluderet. Dog er kun insekticidernes og herbicidernes effekter på fødegrundlaget i markfladen inkluderet – mens fungicidernes indflydelse på fødegrundlaget i markfladen er udeladt.

PestNaB medtager kun delvist belastningerne som følge af sekundærforgiftning, da PestNaB har inkluderet to delindikatorer for markfladen, der beskriver det forhold, at fx fugle og pattedyr indtager føde (fx orme), som indeholder pesticider. Dog er der i PestNaB ikke taget hensyn til, at dette er mest væsentligt for de bioakkumulerende pesticider.

Datagrundlaget i PestNaB er ikke tilstrækkeligt til at vurdere belastninger på økosystemniveau, ligesom der kan ikke siges noget om eventuelle kombinationseffekter.

PestNaB er primært en indikator for akutte påvirkninger af naturen, primært fordi den ikke tager hensyn til bioakkumulering af pesticiderne i fødekæden samt til det forhold, at nogle pesticider kun nedbrydes langsomt i naturen.

Viden om pesticiddoseringen på markfladen er essentiel i PestNaBs beregning af eksponeringen. Dette er en væsentlig svaghed ved datagrundlaget for beregningerne i PestNaB, da der ikke i dag er elektronisk tilgængelige informationer herom. PestNaB er en indikator for akutte belastninger og tager ikke hensyn til eventuelle langtidseffekter. Især for kantbiotoper er der identificeret en væsentlig mangel på økotoksicitetsdata.