Ignorer kommandoer på båndet
Gå til hovedindhold
Naviger op
Log på
> Forside > Om GEUS > Fakta om GEUS > Årsberetninger > Årsberetning 2000 > Overvågning af pesticider i grundvand

Overvågning af pesticider i grundvand

Specialartikel fra GEUS Årsberetning 2000. GEUS har gennem de sidste 3 år været projektleder for et overvågningsprogram, der undersøger risikoen for udvaskning af pesticider til ungt grundvand. Formålet med programmet er at følge op på godkendelsesordningen for pesticider. Hvis godkendte pesticider udvaskes til grundvandet i uacceptable koncentrationer, skal resultaterne kunne danne grundlag for Miljøstyrelsens efterfølgende revurdering af de pågældende pesticider. De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS)


af Bo Lindhart og Jeanne Kjær

Hjemtag denne specialartikel fra GEUS Årsberetning 2000 (download) pdf-fil: ab00s50-59.pdf (589 Kb)


Udsigt fra Strø bjerge *
Udsigt fra Strø Bjerge. Jordartskortlægning var den første opgave, den geologiske undersøgelse fik overdraget i 1888. Hensigten var ikke kun videnskabelig, men kortlægningen skulle være et troværdigt redskab ved taksering af landbrugsjorden, som danner grundlag for beskatning.
4 af 6 forsøgsmarker til bedømmelse af risiko for nedsivning af pesticider til grundvandet består af lerjord.

GEUS har gennem de sidste 3 år været projektleder for et overvågningsprogram, der undersøger risikoen for udvaskning af pesticider til ungt grundvand. Formålet med programmet er at følge op på godkendelsesordningen for pesticider. Hvis godkendte pesticider udvaskes til grundvandet i uacceptable koncentrationer, skal resultaterne kunne danne grundlag for Miljøstyrelsens efterfølgende revurdering af de pågældende pesticider.


Baggrund

Op gennem 90erne er der løbende sket en udvidelse af det nationale moniteringsprogram, GRUMO, der overvåger tilstanden af vores grundvand. Der er specielt sket en markant udvidelse af det antal pesticider, der undersøges for. I begyndelsen af 90erne omfattede GRUMO, 8 pesticider, i dag indgår der 44 stoffer. Overvågningen har vist, at der er sket en væsentlig påvirkning af vores grundvand med pesticider og deres nedbrydningsprodukter. GRUMO programmet omfatter ca. 1.100 filtre fordelt på 67 overvågnings oplande. I 1999 blev der påvist pesticider eller nedbrydningsprodukter i 24% af de undersøgte filtre og i 7% var koncentrationen over grænseværdien for drikkevand, der er er på 0,1 µg/l. Siden programmet startede er der påvist pesticider eller nedbrydningsprodukter i 36% af de undersøgte filtre.
Igennem hele perioden har der været en heftig debat om kilden til forurening af vores grundvand. Er fundene et resultat af regelret anvendelse af pesticiderne eller er der tale om udvaskning fra punktkilder f.eks. vaskepladser og nedgravet affald? Er det anvendelsen inden for landbruget eller anvendelsen til renholdelse af befæstede arealer, der udgør den største potentielle trussel for grundvandet?

GRUMO programmet har til formål, at give et billede af tilstanden af det danske grundvand. Filtrene i programmet er derfor placeret forholdsvis dybt, og de udtagne vandprøver repræsenterer primært det vand, der indvindes til drikkevand. Størstedelen af det grundvand, hvori der er påvist pesticider, har vist sig at være mere end 10 år gammelt (Fig. 1). Det er derfor vanskeligt at anvende disse resultater til at vurdere, om der i dag fortsat sker en uacceptabel påvirkning af vores grundvand med f.eks. pesticider. Dels fordi mange af de påviste pesticider er blevet forbudt eller trukket tilbage fra markedet op gennem 90erne; og dels fordi sprøjtepraksis i tidens løb har ændret sig. I dag er der således en tendens til at anvende noget lavere doseringer pr. hektar.

Søjlediagram over fund af pesticider og deres nedbrydningsprodukter i GRUMO filtre

Fig. 1. Fund af pesticider og deres nedbrydningsprodukter i GRUMO filtre opdelt efter vandets alder. I hver periode er der skelnet mellem filtre uden fund, filtre med fund over detektionsgrænsen på 0,01 µg/l og med filtre med fund større end eller lig med 0,1 µg/l. Vandets alder er bestemt ud fra indholdet af CFC gasserne Freon 11 og 12 (GRUMO, 2000).

Resultaterne af grundvandsovervågningen peger imidlertid på, at selv det yngste vand, fra perioden 90-95, er kraftigt påvirket af pesticider, idet ca. 80% af filtrene indeholder pesticider.

For at sikre, at de pesticider, der i dag anvendes, ikke bliver udvasket til grundvandet i uacceptable koncentrationer, bad Folketinget i sommeren 1998 GEUS, Danmarks JordbrugsForskning (DJF), Danmarks Miljøundersøgelser (DMU) og Miljøstyrelsen om i samarbejde at etablere et overvågningsprogram, hvor udvaskningen af pesticider fra en række marker følges.


Formål

Det overordnede formål med "Varslingssystem for udvaskning af pesticider til grundvand" er at undersøge om godkendte pesticider eller deres nedbrydningsprodukter - ved regelret brug - bliver udvasket til grundvand i uacceptable koncentrationer. I fald en sådan situation skulle opstå, skal resultaterne fra "Varslingssystemet" kunne danne grundlag for Miljøstyrelsens efterfølgende revurdering af de pågældende pesticider. Det er i denne forbindelse væsentligt, at stedfæste om en uacceptabel udvaskning kan sættes i forbindelse med en regelret anvendelse inden for den enkelte forsøgslokalitet.

Arbejdet med etableringen af forsøgsmarkerne begyndte i vinteren 1998/foråret 1999 og blev afsluttet ultimo 1999. Driften af den første mark startede i foråret 1999.


Udvælgelse af marker

Programmet omfatter 6 marker på mellem 1,1 og 2,6 ha, der repræsenterer forskellige typer af geologi. To af områderne er placeret på henholdsvis en grovsandet og en finsandet aflejring, mens de sidste 4 er placeret på morænelers aflejringer. I alle områder ligger grundvandsspejlet forholdsvis nær ved jordoverfladen, mellem to og fem meter under terræn.

Et krav til de lerede marker har været, at der er et velafgrænset drænsystem, som dækker hele marken. Det har således været nødvendigt at etablere omfangsdræn samt ændre drænene omkring selve afløbet. For at undgå menneskeskabte "sprækker" er det tilstræbt ikke at foretage gravearbejdet på selve marken, hvorfra udvaskningen undersøges, men kun i randområdet uden om marken.

Områderne er placeret således, at der tages hensyn til de klimatiske variationer i Danmark, specielt med hensyn til nedbørsforhold. Tre af markerne ligger således i områder med relativt høj nedbør, mens de øvrige tre marker ligger i områder med en lav til middel nedbør (Fig. 2).

Placeringen af de 6 marker der indgår som forsøgsområder *
Fig. 2. Placeringen af de 6 marker der indgår i programmet.

Forsøgsområderne er beskrevet grundigt med hensyn til jordbundsprofiler, geologi og hydrogeologi. Jordbund og geologi er beskrevet således, at det er muligt at udføre modelberegninger af udvaskningsforholdene.


Drift

Markerne bliver drevet som traditionelt landbrug med hensyn til sædskifte og jordbehandling. Programmet omfatter kun egentlig planteavl og sædskifterne omfatter vår- og vinterkorn, roer, majs, kartofler og ærter. For hver enkelt afgrøde er der opstillet en behandlingsplan med hensyn til ukrudt, insekter og svampe. I alt er det planlagt at inddrage 24 pesticider inden for de 3 først år.

De 24 stoffer er udvalgt af Miljøstyrelsen, og pesticiderne er udvalgt på baggrund af følgende kriterier: størrelsen af forbruget i Danmark, mistanke om at der sker en uacceptabel udvaskning, samt stoffer hvor den tilladte dosis er nedsat inden for de sidste år.


Instrumentering

De enkelte lokaliteter er instrumenteret så ens som muligt under hensyntagen til de lokale geologiske forhold. Instrumenteringen består af:

* Grundvandsstationer i form af pejle- og prøvetagningsboringer.
Sugeceller til udtagning af porevandsprøver i henholdsvis en og to meter under terræn
Drænvandsstationer til opsamling af drænvand (kun de lerede marker)
Vandret placerede filtre ca. 3.5 meter under terræn (kun de lerede marker)
TDR-prober ned til to meter under terræn til måling af porevandsindholdet
Nedbørsstation, hvor nedbørsdata opsamles en gang i timen


Fig. 3. Skitse af instrumentering af en leret mark.
* Skitse af leret mark

På Fig. 3 er der vist en principskitse af instrumenteringen af en leret forsøgsmark. Uden om selve den mark der behandles, er der etableret en 10 m bred "sprøjtefri" randzone beplantet med permanent græs eller læhegn. Alle installationer og udgravninger er placeret i denne randzone.

Brugen af vandret placerede filtre er en ny teknik. Ved hjælp af denne teknik er det muligt at styre en boring vandret ind under forsøgsmarken og anbringe 18 meter lange filtre ca. 3,5 meter under jordoverfladen. Formålet med disse filtre er at få en optimal opsamling af det vand, der siver forbi drænene og som udgør det nydannede grundvand, (Fig. 4).

Principskitse af monteringsboring

Fig. 4. Princippet for etableringen af en vandret placeret moniteringsboring.


Analyseprogram

Analyse programmet omfatter de anvendte pesticider samt relevante nedbrydningsprodukter. Der analyseres tillige for udvalgte uorganiske parametre, der beskriver udviklingen i grundvandskvaliteten. Hyppigheden af analyserne skal være tilstrækkelig høj til at kunne belyse variationer i koncentrationen af de relevante stoffer i drænvand og grundvand. Det vil for dræn sige, at der kontinuert opsamles prøver, når drænene er vandførende. Hver uge hældes prøverne sammen så der analyseres på en samlet prøve pr. uge. Fra sugecellerne samt udvalgte grundvandsfiltre bliver der udtaget prøver en gang pr. måned. Fire gange om året bliver denne prøvetagning suppleret med en mere omfattende prøvetagning, hvor der udtages og analyseres vand fra et større antal filtre.


Udvaskning af pesticider fra kartoffeldyrkning

Sandlokaliteten ved Tylstrup var den første mark, der blev instrumenteret. Arbejdet var færdigt, således at der kunne dyrkes afgrøder i sommeren 1999. I det følgende gives der en kort beskrivelse af området og udvaskningen det første år.

Forsøgsmarken ligger i Nordjylland på Tylstrup Forsøgsstation, DJF. Det dyrkede areal er 70 m bredt og 166 m langt og dækker således 1,1 ha. Der er læhegn langs den østlige og vestlige side af marken. Marken er beliggende på hævet havbund dannet da Yoldiahavet dækkede Vendsyssel i perioden 15.000-13.000 år før nu. Aflejringerne består hovedsageligt af fint sand, der bliver siltet med dybden. I markens nordøstlige del forekommer mindre indslag af ler og silt. De marine aflejringer er sandsynligvis omkring 20 m tykke, og hviler på smeltevandssand. Den dominerende kornstørrelse er finsand med 35 % i pløjelaget stigende til 70% i 150 cm dybde. Derudover er der ca. 5% ler og 2% total organisk kulstof i pløjelaget. Grundvandets strømningsretningen er mod vest (vestlig), og vandspejlet har i perioden maj 1999 frem til juli 2000 ligget mellem 3,5 og 4,2 meter under terræn.

Den første afgrøde der indgår i dette program er industri kartofler. Der er overvåget for tre af de pesticider, som er anvendt i forbindelse med dyrkningen af kartoflerne; linuron, metribuzin og mancozeb. Til at kortlægge vandtransporten er der endvidere udbragt et konservativt sporstof (Kaliumbromid) sammen med den første sprøjtning.


Udvaskning af sporstof
Den første sprøjtning mod ukrudt blev foretaget sidst i maj, samtidig hermed blev der udbragt sporstof (Kaliumbromid). I august blev der observeret det første tegn på udvaskningen af bromid til sugecellerne i en meters dybde, og koncentrationen af bromid toppede i løbet af september (Fig. 5). Udvaskningen til to meters dybde startede for alvor i november/december, og udvaskning fortsatte henover vinteren.

Diagram over udvaskning af sporstof Klik for forstørrelse
Fig. 5. Koncentration af bromid i den umættede zone (A og B) og i grundvandet nedstrøms forsøgsarealet i de 2 moniteringsreder (C og D).
De lodrette søjler angiver udbringningstidspunktet for bromid.

I grundvandet er der kun set forhøjede bromid koncentrationer i én af de 4 moniteringsboringer, som er placeret nedstrøms marken. Her stiger bromid koncentration i alle de filtre, hvor der udtages prøver dvs. ned til 6 meter under terræn. Det hurtige gennembrud i denne boring, i forhold til de øvrige boringer nedstrøms og sugecellerne, som er placeret henholdsvis i 1 og 2 meter under terræn, peger på, at der muligvis forekommer præferentiel strømning (dvs. hurtig vandtransport i macropore såsom sprækker og ormegange) i den umættede zone på dele af marken.


Udvaskning af pesticider
I løbet af dyrkningssæsonen 1999 er der anvendt 4 pesticider på marken, hvor udvaskningen af de 3 er fulgt:
Mancozeb, som er aktivstoffet i Dithane DG, et svampemiddel mod kartoffelskimmel. Det er udbragt 10 gange i perioden juni til september, hver gang med 2 kg/ha. Mancozeb hydrolyseres relativt hurtigt, hvorfor det i sig selv ikke udgør en risiko for grundvandet. Ved nedbrydning dannes imidlertid ETU (ethylenethiourea) som et mellemprodukt. Der har været rejst tvivl om ETU nedbrydes tilstrækkeligt hurtigt under danske forhold til ikke at udgøre en risiko for grundvandet. ETU forventes ikke at sorbere til hverken jorden eller sedimenterne i grundvandszonen, derfor transporteres det givetvis med samme hastighed som bromiden. På Tylstrup lokaliteten er der kun påvist ETU i enkelte prøver fra sugecellerne. De fundne koncentrationer lå i niveauet 0,03 µg/l, hvilket således ligger under den tilladte grænseværdi på 0.1 µg/l.

Linuron som er aktivstoffet i ukrudtsmidlet Afalon er udbragt en gang med et kg/ha. Linuron er ikke målt i nogen af de udtagne prøver. Stoffet sorberer relativt kraftigt og transporteres derfor væsentligt langsommere end bromid. En endelig konklusion vedrørende udvaskningen af linuron må derfor afvente de næste års resultater.

Fig. 6. Nedbrydningsvejen for metribuzin.
* Nedbrydningsvejen for metribuzin

Metribuzin , som er aktivstoffet i ukrudtsmidlet Sencor, forventes at være relativt mobilt. Foruden selve stoffet kan der også ske en udvaskning af de tre nedbrydningsprodukter (figur 6). Udover i to prøver fra sugecellerne er der ikke registreret udvaskning af metribuzin. Derimod er der i prøver fra alle fire grupper af sugeceller, målt indhold af nedbrydningsprodukter diketo-metribuzin og desamino-diketo-metribuzin. Der er ikke registreret indhold af desamino-metribuzin.

Koncentrationsniveauet for de to nedbrydningsprodukter varierer væsentligt imellem sugecellegrupperne. Desamino-diketo-metribuzin forekommer i koncentrationer op til 2,1 µg/l, hvorimod den maksimale koncentration af diketo-metribuzin er 0,7 µg/l. Til sammenligning skal det siges, at den tilladte grænseværdi er 0.1 µg/l.

I den ene gruppe af sugeceller (en meter under terræn) ses starten på gennembruddet af desamino-diketo-metribuzin i december 1999, tre til fire måneder efter bromid (Fig. 7A). I den anden gruppe af sugeceller (en meter under terræn ) forekommer et mindre markant gennembrud, hvor koncentrationen igennem hele vinteren 1999/2000 lå omkring 0,2 µg/l (Fig. 7C). Gennembruddet i 2 meters dybde forekommer noget senere og koncentrationsnivauet er her noget lavere
(Fig. 7B og 7D). Hvorvidt det lavere koncentrationsniveau skyldes en yderligere nedbrydning eller blot en udjævning af toppen vides endnu ikke. Det bør bemærkes, at der kun udtages prøver fire gang pr. år fra disse, mens der i sugecellerne i en meters dybde udtages prøver hver måned.

Koncentrations-diagram Klik for forstørrelse
Fig. 7. Koncentrationen af desamino-diketo-metribuzin, diketo-metribuzin og bromid i sugeceller


I grundvandet ses en hyppig forekomst af diketo-metribuzin og desamino-diketo-metribuzin. De forekommer i alle de filtre, hvor der er målt for dem, dog med varierende koncentrationer på op til 0,33 µg/l. De højeste koncentrationer forekommer i de to dybeste filtre i moniteringsreden M6. Disse to filtre er ikke påvirket med bromid, derfor stammer disse nedbrydningsprodukter givetvis fra tidligere behandlinger med metribuzin. Selve marken har da også gennem de sidste 10 år været behandlet fire gang med Sencor, sidste gang i 1994. Endvidere kan der også være foregået sprøjtninger med Sencor på marker opstrøms forsøgsarealet. At nedbrydningsprodukter i grundvandet stammer fra en tidligere behandling underbygges af, at de allerede var i grundvandet, før anvendelsen i maj 1999.


Foreløbig konklusion

Ud fra det første års monitering på Tylstrup lokaliteten kan der drages følgende konklusioner:

Det anvendte moniteringskoncept vurderes at være velegnet til at følge udvaskningen af pesticider eller deres nedbrydningsprodukter på denne mark. Det har således været muligt at erkende de varierende strømningsforhold, der forekommer i en ellers relativt homogen sandformation. Der skal dog ske en udbygning med dybere filtre, så der kan måles på det grundvand, der forekommer mere end 6 meter under terræn.

Inden for det første år er der ikke set tegn på udvaskning af ETU, et mobilt nedbrydningsprodukt fra mancozeb eller af linuron. Sidstnævnte stof er imidlertid relativt stærkt sorberende, og transporteres derfor langsomt. En endelig konklusion vedrørende udvaskningen af linuron må derfor afvente de næste års resultater.

To nedbrydningsprodukter fra metribuzin; diketo-metribuzin og desamino-diketo-metribuzin udvaskes til 1 m dybde i koncentrationer der ligger væsentligt over 0,1 µg/l. Selv i 2 m dybde forekommer disse stoffer i koncentrationer over 0,1 µg/l. Det vurderes at nedbrydningsprodukterne endnu ikke er nået ned til grundvandet som findes i tre til fire meters dybde.

Tidligere behandling med metribuzin har imidlertid givet anledning til en vis grundvandsforurening. Specielt diketo-metribuzin forekommer i høje koncentrationer op til 0,33 µg/l.

Overvågningen foregår stadig, og det er derfor for tidligt at komme med en endelig konklusion. Før en sådan kan drages, vil det tillige være nødvendigt med en grundig bedømmelse af resultaterne, bl.a. gennem modelsimulering af udvaskningen.

 

Overvågning af pesticider i grundvand