Pflanzenschutzmittel in kleinen Fliessgewässern

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1 Die Forelle Franz Schubert In einem Bächlein helle, Da schoss in froher Eil Die launische Forelle Vorüber, wie ein Pfeil: Ich stand an dem Gestade Und sah in süsser Ruh Des muntern Fischleins Bade Im klaren Bächlein zu. schutzmittel in kleinen Fliessgewässern Heinz Singer und Marion Junghans Nino Singer

2 Pestizide Agrarökologische Ziele Gewässerbelastung % 30 % Einsatzmindernde Massnahmen: Schadschwellenprinzip Umweltschonenden Anbauverfahren Indirekter schutz Ökologische Ausgleichsflächen 50 % 50 % 20 % Abtragsmindernde Massnahmen: Pufferstreifen Geeigneter Bodenschutz Gewässerbelastung 2005

3 Pestizide Agrarökologische Ziele 100 % Jahrzehnte der Pestizidforschung und Schadschwellenprinzip des ökologischen Leistungsnachweises Gewässerbelastung 1993 Einsatzmindernde Massnahmen: Umweltschonenden Anbauverfahren Braucht es noch weitere Messungen und Massnahmen? Indirekter schutz 30 % Ökologische Ausgleichsflächen 20 % Abtragsmindernde Massnahmen: 50 % 50 % Pufferstreifen Geeigneter Bodenschutz Gewässerbelastung 2005 Niklaus Wächter

4 Gewässer Monitoring - schutzmittel km Gewässernetz mit Messungen Beobachtungs-Defizite bei kleinen Gewässer Räumliche Abdeckung: 25% der Messungen Zeitliche Abdeckung: meist nur Stichproben Stoffliche Abdeckung: meist weniger als 44 Wirkstoffe Kleine Gewässer 75% Mittlere Gewässer 20% Grosse Gewässer 5% ETH image archive, Photographer: Vogt, Marcel

5 Feldstudien Konzept schutzmittel [Anzahl] PSM 150 März bis August h Mischprobe Einzelne Stichprobe Probenintervall [Tage] 12 Zeitperiode [Monate]

6 Fliessgewässer - Feld- und Spezialkulturen Mittelgrosse Fliessgewässer: km 2 ; m 3 /s; Abwasser Kleine Fliessgewässer: km 2 ; 0-1 m 3 /s; kein Abwasser Weierbach Surb Furtbach Eschelisbach Salmsacher Aach Mooskanal Limpach Mentue Tsatonire Canale Piano di Magadino Quelle: Bundesamt für Landestopographie (Art.30 Geo IV): ; reproduziert mit Bewilligung von Swisstopo / JA

7 Repräsentativität der Untersuchungsgebiete Eschelisbach 0 2 % - Anteil Obstbaufläche 2 13 % % Quelle: Bundesamt für Landestopographie (Art.30 Geo IV): ; reproduziert mit Bewilligung von Swisstopo / JA

8 Konzentrationsdynamik - Weierbach Erhöhte PSM Konzentrationen während Regenereignissen Erhöhte PSM Konzentrationen auch während Trockenperioden Dauerhaft erhöhte PSM Konzentration über die gesamte Applikationsperiode Summen-Konzentration addiert sich aus vielen Substanzbefunden Metolachlor-Konzentration Summen-Konzentration [ng/l] 1 µg/l Regen Trockenperiode Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Niederschlag [mm/12 h]

9 schutzmittel - Eschelisbach Studien Monitoring (213) [ng/l] Wirkstoffe Median ng/l pro Probe Median 35 Wirkstoffe pro Probe 5 Wirkstoffe dauerhaft über 100 ng/l März April Mai Juni July August < BG

10 schutzmittel - Eschelisbach Bisheriges Schweizer Monitoring (32) [ng/l] März April Mai Juni July August < BG

11 Zwischenfazit Belastung kleiner Fliessgewässer Wie schaut die Belastung kleiner Fliessgewässer 20 Jahre nach Einführung der Ökomassnahmen aus? Insgesamt 128 Wirkstoffe nachgewiesen 60 bis 100 Wirkstoffe pro Standort detektiert bis zu 65 Wirkstoffe in einer Probe 29 Wirkstoffe über alle Standorte hinweg vorhanden Über 50% der Proben zeigen Konzentrationssummen > 1µg/L Maximale Einzelstoffkonzentrationen bis zu 40 µg/l Wenige km nach der Quelle gibt die landwirtschaftlich Nutzung ein nachhaltige Signatur ans Fliessgewässer ab! Was bedeuten die gemessenen Konzentrationen? Niklaus Wächter

12 Anforderungen an die Wasserqualität Die Wasserqualität muss so beschaffen sein, dass Stoffe, die durch menschliche Tätigkeit ins Gewässer gelangen, die Fortpflanzung, Entwicklung und Gesundheit empfindlicher, Tiere und Mikroorganismen nicht beeinträchtigen. Schweizer Gewässerschutzverordnung Höhere Kleinkrebse Pilze Weichtiere Algen Insekten Bakterien

13 Welche Konzentration ist sicher? Qualitätskriterien (QK): Mass für die individuelle Gefahr eines Stoffes für das Gewässer Basieren auf ökotoxikologischen Studien Berücksichtigung der Unsicherheit Akutes (AQK) QK Chronisches (CQK)

14 Warum gibt es 2 Qualitätskriterien? Schutz vor akuter und chronischer Toxizität Azoxystrobin Konzentration (ng/l) Akutes Qualitätskriterium (AQK): Schutz vor Mortalität während Konzentrationsspitzen Chronisches Qualitätskriterium (CQK): Schutz von Fortpflanzung und Entwicklung über längere Integrationszeiträume Integrationszeitraum CQK: idealerweise 2 Wochen kontinuierliche zeitproportionale Mischproben

15 Wie werden die Umweltkonzentrationen beurteilt? RQ = Umweltkonzentration (MEC) Qualitätskriterium (QK) Beurteilung Bedingung/Beschreibung (RQ = MEC / CQK) Einhaltung QK sehr gut RQ < 0.1 gut 0.1 RQ < 1 mässig 1 RQ < 2 unbefriedigend 2 RQ < 10 schlecht RQ 10 QK eingehalten QK überschritten (nicht eingehalten)

16 Was bedeuten die im Eschelisbach gemessenen Konzentrationen für das akute Risiko? Vergleich mit AQK (Stoffe mit Einzel RQ >0.1) Nur 7 der 89 nachgewiesenen Wirkstoffe zeigen Überschreitungen ihres AQK (8%) RQ > Jeweils nur über kurze Zeiträume <0.1 April Mai Juni Juli August Ist das gut? hängt von der Perspektive ab Abbildung: Simon Spycher et al. in prep. oder

17 Ist die Beurteilung einzelner Stoffe ausreichend? RQ Mischung =Σ > 1: Risiko Separate Bestimmung für jede dieser Organismengruppen: Junghans M., Kunz P. & Werner I. (2013): Aqua & Gas, 5, 54-61

18 Ist die Beurteilung einzelner Stoffe ausreichend? Vergleich mit akuten Qualitätskriterien (Stoffe mit Einzel RQ >0.1) In Gegenwart weiterer Stoffe ist das Risiko erhöht und verlängert RQ >10 Für die n besteht das höchste Risiko Im Juni Mortalität von Bachflohkrebsen beobachtet <0.1 Abbildung: Simon Spycher et al. in prep. Bachflohkrebsmortalität: Margie Koster, Kanton Thurgau

19 Was bedeuten die im Eschelisbach gemessenen Konzentrationen für das chronische Risiko? Vergleich mit CQK (alle gemessenen Stoffe) Während Monaten keine Erholungszeiten Störungen in der Struktur der n-gemeinschaft (schlechter SPEAR Index) RQ > <0.1 Abbildung: Simon Spycher et al. in prep. SPEAR Index: Caroline Baumgartner, Aqua Plus Bild aus Aqua & Gas 2017 (4): BAFU

20 Ist der Eschelisbach eine Ausnahme? Eschelisbach (TG) Canale Piano di Magadino (TI) Mooskanal (BE) Tsatonire (VS) Weierbach (BL) Akutes Risiko Keine Proben

21 Ist der Eschelisbach eine Ausnahme? Eschelisbach (TG) Chronisches Risiko Canale Piano di Magadino (TI) Mooskanal (BE) Tsatonire (VS) Weierbach (BL)

22 Sieht man die Risiken auch mit Biotests? Kombinierter Algentest Diuron 1-Wochen Mischproben Vorherige Aufkonzentration durch Festphasen Extraktion Endpunkt: PS II Hemmung: Diuron Äquivalenz Konzentration (DEQ ng/l) Mischungs-Risiko für durch photosynthesehemmende Herbizide wurde durch biologisches Monitoring bestätigt

23 Sind kleine Gewässer ein Sonderfall? Salmsacher Aach zeigt ein vergleichbares chronisches Risiko durch schutzmittelwirkstoffe für die Gewässerorganismen an.

24 Fazit Belastung kleiner Fliessgewässer Auch 20 Jahre nach Einführung der Ökomassnahmen gibt es noch viel zu tun Viele Bäche in landwirtschaftlich geprägten Gebieten sind mit PSM belastet Es gibt Risiken für das Auftreten akuter und chronischer Effekte Untersuchung des Mischungsrisikos zeigt, dass Erholungszeiten fehlen Biologische Untersuchungen zeigen, dass das Schutzziel der Gewässerschutzverordnung nicht immer eingehalten ist Eine umfassende Belastungsanalyse und ökotoxikolog. Bewertung des Mischungsrisikos sind notwendig

25 Projektpartner NAWA SPEZ 2015 Konzept Eawag & Bafu Chemische Analytik Eawag Koordination VSA Plattform Wasserqualität Probenahme Kantone BE, BL, TG, TI, VS Biotests & in situ Monitoring Oekotoxzentrum & Kanton TG Biologische Erhebungen Aqua Plus EQS Herleitung Oekotoxzentrum Datenauswertung & Interpretation: Eawag, Oekotoxzentrum & VSA Plattform Wasserqualität Finanziert durch das Bafu und Eigenleistungen der involvierten Projektpartner NAWA = Nationale Beobachtung Oberflächengewässerqualität von Bund und Kantonen 25