Nedbrydning af pesticider i grundvandsmagasiner - GEUS

DET STRATEGISKE
MILJØFORSKNINGS-
PROGRAM
Nedbrydning af pesticider i
grundvandsmagasiner
april 2000
Hans-Jørgen Albrechtsen, Jens Aamand,
Lise Larsen, Philip G. Pedersen, Poul
L. Bjerg, Kirsten Rügge og Mette Broholm
Med den seneste regulering af pesticiderne,
hvor en lang række er blevet revurderet
og derefter forbudt, er der håb om at
pesticidnedsivningen til grundvandet
fremover reduceres kraftigt. Dette vil selvfølgelig
på langt sigt løse problemet, men
med de allerede konstaterede forekomster
af pesticider i grundvandsmagasiner er
det et spørgsmål, om de kan nedbrydes i
magasinerne - om der er en selvrensningsevne.
Alternativt må de forurenede
magasiner opgives for altid og drikkevandsboringerne
lukkes, hvis ikke man
vil til at rense drikkevandet for pesticider
i Danmark.
Der er stor forskel på grundvandsmagasiner,
f.eks. når det gælder geologiske og
kemiske forhold, og det er ikke tilstrækkeligt
at undersøge nedbrydningsmulighederne
i en bestemt dybde eller på en bestemt
lokalitet. Det er bl.a. vigtigt også i
laboratorieforsøg at afklare hvilke forhold,
der styrer nedbrydningen af pesticiderne.
Et af de væsentligste forhold er givetvis
redox-potentialet, dvs. om der er ilt til stede
(aerobt) eller ej (anaerobt). Ligeledes har
samspillet mellem stoffernes transport og
nedbrydning betydning, og det kan kun
undersøges under naturlige forhold.
Variation over dybden
Mange pesticider kan nedbrydes i overjord,
men overjord adskiller sig på mange
måder fra grundvandsmiljøet, der er
kendetegnet ved mindre organisk stof,
færre mikroorganismer og mindre mikrobiel
aktivitet. For at klarlægge hvorledes
nedbrydningen ændres ned igennem et
dybdeprofil, er nedbrydning af MCPP
(mechlorprop) og isoproturon undersøgt i
prøver fra Fladerne Bæk. Laboratorieundersøgelsen
omfattede prøver fra overjord,
umættet zone og grundvandsmagasin
fra terræn ned til 7,7 m dybde. Til
prøverne, der alle var aerobe, blev der tilsat
radioaktivt ( 14 C) mærket pesticid
(MCPP eller isoproturon). Den fuldstændige
nedbrydning af pesticiderne kan
måles som udvikling af 14 CO 2
, og nedbrydningen
af begge pesticider foregik hurtigst
i overjorden, men aftog med dybden
(Fig. 1).
Halveringstiden (målt som fordobling
af 14 CO 2
-mængden) for MCPP var 19 døgn
i 6 cm dybde, men 1-7 år i 3,4 m dybde.
Der var hel eller delvis nedbrydning af
MCPP i alle de undersøgte dybder. Disse
resultater stemmer godt overens med
iagtagelserne af, at der i hele landet er
relativt få fund og relativt lave koncentrationer
af MCPP i grundvandet, i forhold
til de meget store mængder, der er
blevet anvendt af stoffet. Størstedelen er
blevet nedbrudt i overjorden, mens små
mængder er trængt ned i grundvandet,
hvor nedbrydningen er så langsom, at
MCPP kan påvises i grundvand, der er
20-30 år gammelt.
Isoproturon blev derimod nedbrudt
meget langsommere i undersøgelsen. I
pløjelaget (6-30 cm dybde) varer det ca.
2 år, før koncentrationen er halveret, og
dybere end 2,6 m var der ingen målbar
nedbrydning.
Selv om de to nævnte pesticider nedbrydes
i overjorden, kan det altså ikke
ud fra den foreliggende viden sluttes, at
de også kan nedbrydes i grundvandsmiljøet.
Nedbrydning af isoproturon er ikke
påvist i grundvandsmiljøet, og selv om
MCPP nedbrydes, går det meget langsommere
end i overjorden.
Dybde (m)
T d
(døgn)
10 100 1000 10000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Fig. 1. Nedbrydning af isoproturon (■) og MCPP (▲)
over dybden i sediment fra Fladerne Bæk.
Fordoblingstiden for udvikling af CO 2
fra pesticiderne.
Større fordoblingstid er et udtryk for langsommere
nedbrydning.
MILJØFORSKNING NR 42
25

DET STRATEGISKE
Det er imidlertid ikke muligt på baggrund
af de gennemførte undersøgelser at vurdere,
om stoffet nedbrydes yderligere til
CO 2
.
I modsætning til ovennævnte undersøgelse
blev MCPP og isoproturon ikke
nedbrudt i nogen af prøverne, hverken
under aerobe eller anaerobe forhold (Fig.
2). Fire andre phenoxysyrer (2,4-D, 2,4,5-
T, MCPA og dichlorprop) blev imidlertid
nedbrudt mikrobielt. De fleste blev nedbrudt
under aerobe forhold (Fig. 2-b), men
kun i prøver fra den ene aerobe lokalitet
og ikke fra den anden (Fig. 2-a).
Phenoxysyre-nedbrydning kræver derfor
efter alt at dømme ikke blot tilstedeværelse
af ilt for at finde sted. Da der er
forskel i nedbrydningsevnen i forskellige
aerobe grundvandsmagasiner, har andre
faktorer øjensynlig betydning for nedbrydningen,
f.eks. tilstedeværelsen af adapterede
bakterier eller de rette pH-forhold.
Disse andre faktorer må inddrages i fremtidige
vurderinger af grundvandsmagasiners
potentiale for nedbrydning af pesticider.
På trods af forsøgenes varighed på over
et år er det slående, at der kun er konstateret
signifikant nedbrydning af et be-
MILJØFORSKNINGS-
PROGRAM
april 2000
Variation mellem forskellige grundvandsmagasiner
– betydningen af ilt
For at undersøge variationen af pesticidnedbrydning
mellem forskellige grundvandsmagasiner
blev der indsamlet sediment-
og grundvandsprøver fra otte magasiner,
idet prøver blev udtaget i 2-4
dybder fra hver lokalitet. I laboratorieforsøg
blev der i disse prøver undersøgt
for nedbrydning af elleve forskellige pesticider,
bl. a. MCPP, isoproturon og DNOC.
Fra de otte magasiner blev der ialt undersøgt
25 forskellige prøver, hvoraf 6
prøver var aerobe, dvs. der var ilt tilstede,
og de øvrige 19 prøver var anaerobe.
De dominerende redoxprocesser varierede
fra denitrificerende til sulfatreducerende
og methanproducerende.
DNOC blev nedbrudt hurtigt i alle 19
anaerobe prøver, men generelt ikke under
aerobe forhold (Fig. 2). Dog faldt koncentrationen
væsentligt i prøver fra et af de
aerobe magasiner (Fig. 2-b), hvilket kan
tyde på, at en vis nedbrydning finder sted.
Den anaerobe DNOC-nedbrydning er
sandsynligvis abiotisk eller kemisk, dvs.
at mikroorganismer ikke er direkte involveret.
Omdannelsen er i første omgang en
reduktion af de to nitrogrupper på DNOC.
µg/l
µg/l
Fig. 2. Nedbrydning af isoproturon, DNOC og phenoxysyrer (2,4-D, 2,4,5-T, MCPP og MCPA) i udvalgte prøver fra
fire grundvandsmagasiner. a. Bromme 4,9 m under terræn, b. Grindsted 2,4 m under terræn, c. Vejen 8,3 m under
terræn, d. Nykøbing Sj. 3,5 m under terræn.
26

DET STRATEGISKE
ca. 40 µg/l. Udbredelsen af pesticiderne
og af bromid i grundvandsmagasinet
nedstrøms injektionsboringen blev moniteret
i et netværk med 98 "multilevel"-
prøvetagere med ialt 816 prøvetagningspunkter.
De indhentede data er fortolket
på basis dels af gennembrudskurver for
specifikke prøvetagningspunkter, dels af
fordelingen på et givet tidspunkt af den
samlede masse af de enkelte stoffer i
tværsnit og i hele forureningsfanen.
Fordelingen af den samlede masse af
bromid og pesticider i forsøgsfeltet (indenfor
moniterings-netværket) viste, at phenoxysyrerne
MCPP (Fig. 3) og dichlorprop
(ikke vist) blev nedbrudt. En fane af pesticider
bredte sig i hele feltets længde i
starten af forsøget, hvorefter spredningen
af phenoxysyrerne i fanen blev mindre.
Efter ca. 5 måneder blev phenoxysyrerne
helt nedbrudt indenfor 1 m fra
injektionsboringerne. Dette viser, at phenoxysyrerne
nedbrydes hurtigt efter en
"lag"-periode.
En betydelig og rumligt varierende
sorption af DNOC vanskeliggør vurdering
af DNOCs nedbrydning. Bestem-
MILJØFORSKNINGS-
PROGRAM
april 2000
grænset antal af de 11 pesticider og kun
under visse geologiske eller geokemiske
forhold.
Feltinjektionsforsøg
De ovennævnte resultater er opnået ved
laboratorieundersøgelser af prøver, der
er udtaget fra grundvandsmagasinerne.
Prøvetagning, håndtering i laboratoriet
osv. kan imidlertid ændre forsøgsbetingelserne,
så de måske ikke i fuldt omfang
afspejler de reelle grundvandsforhold.
For at gennemføre en undersøgelse under
så naturlige betingelser som muligt, blev
der foretaget et 7 måneder langt kontinuert
injektionsforsøg i et aerobt sandet
grundvandsmagasin nær Vejen.
Gennem en række boringer blev der
pumpet (injiceret) en vandig opløsning af
en række pesticider (MCPP, dichlorprop,
bentazon, isoproturon, DNOC og BAM (et
af nedbrydningsprodukterne fra dichlobenil))
samt et ikke-reaktivt sporstof
(bromid) ned i grundvandet. På denne
måde blev der fremkaldt en kontrolleret
pesticidforurening af grundvandet med
en maksimal pesticidkoncentration på
Fig. 3. Fordeling af massen af bromid, MCPP og DNOC summeret over dybden pr. m 2 inden for prøvetagningsfeltet
nedstrøms injektionsboringerne i feltinjektionsforsøget ved Vejen. Figuren viser situationen ca. 5 måneder efter starten
af forsøget.
MILJØFORSKNING NR 42
27