Udvikling af en bedre konceptuel forståelse af pesticidernes transport under kildeområder - Erfaringer fra pesticidpunktkildeundersøgelser

Anna Krog Nielsen, Klaus Mosthaf, Katerina Tsitonaki, Annika S. Fjordbøge, Sandra Roost, Poul L. Bjerg

Research output: Book/ReportReportResearch

19 Downloads (Pure)

Abstract

I de seneste år er der udført flere hundrede forureningsundersøgelser ved pesticidpunktkilder, hvilket har givet et stort erfaringsgrundlag. På nogle lokaliteter ses der overraskende høj tilbageholdelse af stofferne i jordsøjlerne samtidigt med, at der er observeret gennembrud af pesticider i det underliggende grundvand. I flere tilfælde er det svært at forklare observationerne med baggrund i stoffernes forventede mobilitet og nedbrydelighed under de konkrete hydrogeologiske forhold. For eksempel ses de højeste koncentrationer af for længst forbudte pesticider/metabolitter som f.eks. DPC i de øverste 2 meter ved en tidligere vaskeplads, på trods af, at der på lokaliteten er en meget kraftig nedadrettet gradient. Andre pesticider, som først er blevet markedsført i 1990’erne, er omvendt påvist i større dybder, end hvad der teoretisk er mulighed for med baggrund i deres mobilitet, uden at der er tydeligt tegn af utætheder i boringer eller lignende.

Formål med dette projekt var at:
• Identificere transportveje og forekomst af specifikke pesticider i forskellige dybder i kilde-områder.
• Afklare om der er generelle styrende processer og faktorer, som kan forklare eventuelle tendenser i datamaterialet.
• Udvikle den eksisterende konceptuelle forståelse af pesticidernes spredningsveje til grundvandet under punktkilder.
• Komme med anbefalinger til opmærksomhedspunkter ved ”Den gode pesticidundersøgelse”, som kan føre til troværdige og fremtidssikre risikovurderinger.

Denne nye indsigt skal indgå som et element i planlægning af bedre og mere effektive undersøgelser ved pesticidpunktkilder, opstilling af troværdige konceptuelle modeller og efterfølgende mere robuste risikovurderinger.

Målgruppen for projektet er regionerne, rådgivere og andre, der arbejder med undersøgelser af pesticidpunktkilder. Projektet har identificeret en række opmærksomhedspunkter vedr. vores konceptuelle forståelse af pesticiders spredning. Dette skal bruges til at sikre, at der fremadrettet undersøges i relevante dybder/afstand fra kilder.

I projektet er der defineret tre overordnede typologier for pesticidpunktkilder (se nedenstående figur) og udpeget 9 fokusstoffer (Chloridazon, DPC og MDPC, MCPP, Dichlorprop 4-CPP, Clo-pyralid, Bentazon og DMS). Projektet har gennemgået 19 konkrete cases samt resultater fra alle regionernes punktkildeundersøgelser frem til 2021. Desuden er der modelleret et spænd af forskellige scenarier.

Helt overordnet har det været en udfordring at finde data for centrale egenskaber for stoffernes transport og nedbrydning ved relevante koncentrationer og særligt i lerjorde. Der findes få data, og værdierne kan spænde bredt. I praksis anvendes der ofte empiriske værdier med baggrund i vand/jord koncentrationer, men disse antager ofte, at der er ligevægt mellem prøverne, og at de repræsenterer det samme jordvolumen, hvilket sjældent er tilfældet. Nedbrydningsraterne i modelsimuleringerne er i høj grad skønnede værdier, og her er der et betydeligt videnshul både i moræneler og i grundvandsmagasiner.

Projektets vigtigste konklusioner er:

• Stoffer som DMS og clopyralid anses for at være meget mobile og de er derfor ved at være udvasket fra de øverste lerlag. Derimod kan stoffer som DPC og bentazon forsat forventes at være til stede i de øverste lerlag.
• Stoffernes anvendelsesperioder kan have en stor betydning for deres vertikale transport under en pesticidpunktkilde.
• Infiltration er et af de mest betydende parametre og valg af en realistisk infiltrationsværdi er vigtig for forståelsen af den vertikale transport. Udover dens betydning for gennembrudstidspunktet har infiltrationen også proportional betydning for størrelsen af forureningsfluxen.
• Det ses, at sprækker med en hydraulisk apertur på 20 μm og 1 m indbyrdes afstand kan forkorte transporten igennem et 10 meter tykt lerlag med 5-10 år for de mest mobile pesticider (f.eks. MCPP og DMS) og 15-20 år for de mindre mobile (DPC og bentazon).
• Ved flere pesticidlokaliteter er der i moræneler indlejret sekundære sammenhængende grundvandsforekomster, hvor der kan ske horisontal vandtransport og dermed spredning af forurening. Der ses eksempelvis en forskydning på 10 meter ved en hastighed på blot 1 m/år. Desuden har den horisontale transport stor betydning for, hvordan den vertikale transport under denne vandførende horisont forløber, idet der kan forventes større forsinkelse i gennembrud til underliggende magasin. Under disse forhold vil der dermed være mulighed for stigende koncentrationer under kildeområdet i de kommende årtier.
• Tilstedeværelse af en stor sandet umættet zone fører til en hurtig nedadrettet transport. Samtidigt er der dog gunstige forhold for nedbrydning, idet den umættede zone og den underliggende mættede zone ofte er aerobe, hvilket betyder, at pesticider som MCPP og clopyralid vil kunne ses i meget lave koncentrationer i det underliggende magasin.

Implikationer for varighed af forurening fra pesticidpunktkilder:

Gennemgang af data fra lokaliteter har vist, at der på flere lokaliteter forsat træffes høje indhold af DPC i de øvre jordlag, på trods af at brugen af chloridazon er ophørt i 1996. Desuden findes der i de øvre jordlag, særligt i moræneler, forsat høje koncentrationer af pesticider, der forsat anvendes, eller har været tilladt indtil for nyligt, som bentazon og clopyralid. Dette betyder, at der fortsat kan forventes en vedvarende udvaskning til de underliggende primære magasiner. For de mindre mobile pesticider som DPC og bentazon vurderes det, at påvirkningen af de primære magasiner vil foresætte i de samme niveauer i flere årtier (>30 år) endnu. På lokaliteter med sprækker forventes de mere mobile stoffer som DMS og clopyralid til gengæld at give en faldende påvirkning i de kommende årtier. På lokaliteter uden sprækker kan der forventes stigende niveauer af DPC og bentazon i de kommende år, samt en vedvarende tilførsel af stoffer som clopyralid frem til ca. 2035. Ovenstående vurderinger forudsætter en nettoinfiltration på 200 mm/år. Ved lavere infiltrationsrater vil ankomsttiden til magasinet udskydes og styrken af belastningen mindskes, men udvaskningstiden forlænges. For lokaliteter med et tyndt eller ingen dæklag (type 3) kan man forvente, at de højeste koncentrationsniveauer i grundvandsmagasinerne er til stede nu, og at man i perioden 2020-2040 vil kunne observere faldende niveauer. Det skal bemærkes, at ovenstående betragtninger antager ingen nedbrydning, ingen horisontal strømning, en infiltration på 200 mm/år, at stofferne har været anvendt i hele deres tilladte anvendelsesperiode, samt en bestemt tykkelse af dæklag som defineret ved de tre typologier. Det anbefales derfor at tilpasse ovenstående vurderinger til konkrete lokalite-ter og der henvises her til kapitel 5 og Appendiks 3.

Anbefalinger til undersøgelser af pesticidpunktkilder

Ved fremtidige pesticidpunktkilde undersøgelser er der på baggrund af projektets resultater fremkommet en række konkrete anbefalinger:
• En bedre forståelse af den vertikale transport på en given lokalitet og vurdering af forureningens varighed forudsætter viden om lokalitetens historik herunder anvendelsesperiode af de forskellige pesticidstoffer.
• Der er behov for konkret viden om lokalitetens geologi. Et realistisk bud på infiltration er afgørende, men kan være svær at estimere. Det anbefales derfor at arbejde med et spænd af værdier. Endvidere bør sandsynligheden for tilstedeværelse af store sprækker vurderes. Tilstedeværelse af en umættet zone har også stor betydning for hastighed af den vertikale transport. Endvidere bør man vurdere om der er mulighed for horisontal transport i sekundære grundvandsforekomster, som fører til forskydning og forsinkelse af forureningsfanens spredning til dybereliggende magasiner.
• I dette projekt er der udarbejdet et katalog af forskellige modelscenarier for de tre typologier, som med fordel kan bruges til at understøtte den konceptuelle forståelse for en given lokalitet samt vurderingen af fremtidig udvaskning til underliggende magasiner.
• Da erfaringer fra flere lokaliteter viser en tilbageholdelse af pesticider i jord, har projektet også synliggjort værdien af jordanalyser, analyser af porevandet og niveauspecifikke vandprøver. Disse vurderes at bidrage væsentligt til den konceptuelle forståelse og sikrer en troværdig risikovurdering. Der er dog et behov for, at detektionsgrænserne for jordanalyserne sænkes til 0,1-1 μg/kg TS for at kunne påvise relevante koncentrationer i forhold til risikovurdering.
Original languageDanish
PublisherMiljøstyrelsen
Number of pages200
ISBN (Print)978-87-7038-574-9
Publication statusPublished - 2023
SeriesMiljøprojekt
Number2251
ISSN0105-3094

Cite this