VÍZGAZDÁLKODÁS ÉS SZENNYVIZEK
3.3 3.4
Növényvédő szerek a felszíni vizekben Tárgyszavak: felszíni vizek; növényvédő szerek; mezőgazdaság; diffúz források.
Svájcban évente mintegy 1500 t növényvédő szert (a vízvédelmi törvény 2. függeléke szerint gyomirtó szernek, rovarölő szernek, gombaölő szernek minősülő anyagokat) használnak fel a mezőgazdaságban, illetve a kiskertekben gyomirtó szerként, kültéri festékek hatóanyagaként vagy épületek külső faborításának a védelmére. A nem mezőgazdasági célokra alkalmazott hatóanyagok összetételéről, mennyiségéről és az alkalmazásuk helyéről pontos ismeretek nem állnak rendelkezésre. Az alkalmazás során a növényvédő szerek hatóanyagának egy része a folyókba és a tavakba kerül. A gyomirtó szerek (atrazin, metolachor, isoproturon, mecoprop) esetében a mért koncentrációértékek meghaladják a vízvédelmi törvényben a felszíni vizekre az egyes évszakokban előírt (<0,1 µg/l) értékeket. Törekedni kell tehát a vízkészletekbe kerülő növényvédő szerek mennyiségének a csökkentésére. Ennek egyik előfeltétele azon folyamatok meghatározása, amelyek során a növényvédő szerek bekerülhetnek a vízkészletekbe (1. ábra). A növényvédő szerek a mezőgazdasági tevékenység kapcsán elsősorban a szakszerűtlenül végrehajtott permetezéskor, a növényvédő szer csomagolások felbontásakor, a helyszínre történő kiszállításkor, illetve a felesleges permetezőszer kezelése vagy a permetező berendezés tisztítása során kerülhetnek a környezetbe. A növényvédő szerek bekerülhetnek a vízkészletekbe a szennyvízkezelő berendezéshez csatlakozó vagy közvetlenül a felszíni vízbe torkolló kutakból is. A növényvédő szer maradékokat bár szigetelt területeken tárolják, az esős időszakokban bekerülnek a vízkészletekbe. A növényvédő szerek a szennyvízkezelő berendezésekben nem bomlanak le, ezért a szennyvízzel együtt bekerülnek a felszíni vizekbe. A növényvédő szerek a szántóföldek permetezése után is kimosódhatnak és a felszíni vizekbe kerülhetnek. A nem mezőgazdasági célú növényvédő szeres kezelések során hasonló folyamatok okozhatnak környezetszennyezést. A szennyeződés fő oka itt is a
növényvédő szerek gondatlan kezelése és az esőzések okozta kimosódás. Az esőzések során a vízlevezető és a csatornarendszerből a kapacitásuk függvényében, a víz bizonyos mennyisége a csatornából közvetlenül a befogadóba kerül.
mezőgazdaság
növényvédő szerrel kezelt termőföld
település
szakszerűtlen kezelés udvar
konzerválószer
alkalmazás a területen utca
növényvédőszer a kiskertekben
ház trágyagödör
csatornahálózat esővíz túlfolyók
az összes diffúz bekerülés
szennyvízkezelő berendezés
folyó
1. ábra A növényvédő szerek vízkészletbe kerülésének lehetőségei A szennyvízkezelő berendezések elvezetésében és a felszíni vizekben található növényvédő szerek mennyiségi vizsgálatához 19 svájci szennyvízkezelő berendezés tisztított szennyvizének és két folyó vizének növényvédő szer tartalmát vizsgálták az 1998. június–1999. július közötti időszakban, szúrópróbaszerűen és folyamatos mérésekkel. A kapott eredmények alapján javaslat készült a környezetbe kerülő növényvédő szerek mennyiségének a csökkentésére.
A kísérletek ismertetése A vizsgált 19 szennyvízkezelő berendezésből (1. táblázat) 7 a Greifensee vízgyűjtő területén üzemelt. A vizsgálatokat az 1999. márc. 19.–júl. 19. közötti időszakban végezték. 1. táblázat A vizsgált szennyvízkezelő berendezések jellemzői A szennyvízkezelő berendezés helye 1. Egg/Oetwil 2. Gossau 3. Hinwil 4. Maur 5. Mönchaltorf 6. Uster 7. Wetzikon 8. Pfungen 9. St. Imier 10. Worblental 11. Thunersee 12. Mittleres Emmental 13. Lyss 14. Lotzwil 15. Konolfingen 16. Huttwil 17. Gürbetal 18. Moossee-Urtenenbach 19. Region Bern AG
A kezelt szennyvíz mennyisége (millió m3/év) 0,94a 0,7a 2,2a 2,0 0,44a 6,9a 3,2a 1,5a 2,7c 12,0c 12,7c 3,4c 6,8c 1,4c 1,7c 2,1c 1,9c 5,1c 38,5c
Lakosok száma 4500 10 500 8 900 11 200 3 100 34 000 17 500 10 000b 6 640 64 800 99 700 22 700 29 900 6 200 7 900 7 300 12 400 28 200 187 600
Szántóföld területe (ha) 390 515 180 300 245 650 315 1100
a
1998. évi adatok becsült értékek c tisztított szennyvíz b
A térfogatarányosan vett napi kevert mintákat a vizsgálatokhoz egyesítették a több napos kevert mintákkal. Elkülönítették továbbá az esőmentes és az esős időszakokat. Mintavétel történt 1998. jún. és 1999. máj. között az I–XI. szennyvízkezelő berendezésekben, 1999 márciusa és 1999 júniusa között az
Aa és az Aabach patakokban, illetve 2000. máj. 1. és júl. 3. között az 1–6. szennyvízkezelő berendezésekben. A Greifensee vízgyűjtő területe 160 km2, amelyből mintegy 33 km2 szántóföld. A tó teljes növényvédőszer-terhelését a két folyó és a kifolyását közvetlenül a tóba, illetve a folyókba vezető 3 szennyvízkezelő berendezés (Maur, Mönchaltorf, Uster) alapján határozták meg. A tóba torkolló többi kis patakot nem vizsgálták. A tóban található szennyeződés tehát alulbecsülhető. A területen alkalmazott növényvédő szereket a 2. táblázat foglalja össze. 2. táblázat Az alkalmazott növényvédő szerek összefoglalása Növényvédő szer
Mezőgazdasági alkalmazás
Az alkalmazás időszakai
Mezőgazdaságon kívüli alkalmazás
Atrazin
kukorica
május közepe–június vége
–
Metolachlor
kukorica, takarmányrépa, cukorrépa
április–június vége
–
Izoproturon
gabona
március közepe–április vége
–
MCPA
gabona, burgonya, mezei növények, legelő
március közepe–április vége
épületek, sportpályák
Diazinon
csekély (gyümölcsök, zöldségek)
március–június
kertek
DEET
–
rovarirtás
Mecoprop
gabona, gyümölcs, mezei március közepe–május növények, legelő közepe
fakonzerválás
Diuron
spárga, gyümölcs, szőlő, erdei növények
faanyagok kezelése, festékek
április vége–május vége
Az analitikai vizsgálatok során a mintákat szilárd fázisú extrakcióval dúsították, tömegspektrométerrel összekapcsolt gázkromatográffal (GC/MS) választották le és detektálták. Az 1–8. kezelőberendezésekben vett minták nem hőálló fenil-karbamid- és fenoxi-alkánsav-tartalmát gázkromatográffal vizsgálták. Az I–XI. kezelő berendezések fenil-karbamid tartalmát nagynyomású folyadékkromatográffal és UI-abszorpciós detektorral határozták meg. Az atrazint kémiailag is meghatározták a napi keverékmintákban. 2000-ben a kukoricánál alkalmazott növényvédő szereket (atrazin, metolachlor, dimethenamid) az összes napi keverékmintában szilárd fázisú mikroextrakcióval és GC/MSsel határozták meg.
A növényvédő szerek bekerülése a vízkészletekbe a mezőgazdasági alkalmazás során Az atrazint kizárólag a kukorica kezelésére (azaz csak a mezőgazdaságban) használják. A 2. ábrán az atrazin koncentrációjának alakulása látható az 1. szennyvízkezelő berendezésben és az Aabach patakban Mönchaltorfnál.
atrazin (µg/l)
a) az eggi szennyvízkezelő berendezés
(mm/d)
b) esős időszak
atrazin (µg/l)
c) az Aabach patak
márc.19.
ápr.10.
máj.1.
jún.1.
júl.1.
1999
2. ábra Az atrazin koncentrációjának alakulása az 1. (eggi) szennyvízkezelő berendezésben és az Aabach patakban Mönchaltorfnál, ahová az eggi szennyvízkezelő berendezés elfolyása bevezetésre kerül
Az utóbbi koncentráció az 1. és 2. szennyvízkezelő berendezésből távozó, illetve a vízgyűjtő terület diffúz forrásaiból származó atrazinból tevődik össze. Az atrazin koncentrációja az alkalmazásának az időtartama alatt (május közepétől június végéig) egyértelműen emelkedett, a patakban a koncentráció értéke >1 µg/l volt. Az 1. és 8. szennyvízkezelő berendezés elvezetésében nagy atrazinkoncentrációkat mértek a száraz időszakban, ami csak a növényvédő szerek szakszerűtlen kezelésével magyarázható (a permetezés során használt eszközök mosása, a felesleges permetezőszer beöntése a csatornába, a permetező mosóvizének beöntése a szennyvízkezelő berendezésben kezelt vízáramba). A maximális koncentrációértékek 50 g atrazinnak felelnek meg, ami 5–10%-a az 1 hektár kukoricaföldre kijuttatott atrazin mennyiségnek vagy 20 l permetlének. Az esős napokon tapasztalt koncentrációcsúcsokat a szer szakszerűtlen kezelése mellett a szigetelt területeken tárolt atrazin bemosódása is okozza. A permetezett kukoricaföldről történő bemosódással, ahonnan a víz a csatornarendszerbe kerül, ezek a csúcsok nem magyarázhatók. A permetezett területről a kezelés után hosszabb időn át minden esőzésnél atrazin mosódik ki. Az 1. és 8. szennyvízkezelő berendezéseknél az esős időszakban nem tapasztalták az atrazin koncentrációjának növekedését. A fentiek a 4. és 6. szennyvízkezelő berendezésekre is igazak, míg a 2., 3., 5. és 7. kezelő berendezésekben mért koncentrációértékek kisebbek. A különbségek nem az utóbbi szennyvízkezelő berendezések vízgyűjtő területén folyó kisebb mértékű mezőgazdasági tevékenységgel magyarázhatók, hanem azzal, hogy a Greifen tó vízgyűjtő területén kevés olyan mezőgazdasági üzem található, ahol a szakszerűtlen kezelés miatt nő a szennyvizek növényvédő szer koncentrációja. A Greifen tóba került növényvédő szerek mennyiségét a 3. ábra mutatja. Egyéb, mezőgazdasági célra alkalmazott növényvédő szerek Az ugyancsak kizárólag mezőgazdasági célokra alkalmazott metolachlor és isoproturon vizsgálata a szennyvízkezelő berendezésekben az atrazinnal azonos eredményeket adott. Száraz időben 1 µg/l-nél nagyobb koncentrációértékeket mértek. A szennyvízzel 29% metolachlor és 18% isoproturon került a tóba, aminek oka a permetezőszer szakszerűtlen kezelése volt. Mérték az atrazin és az isoproturon koncentrációját az I–XI. szennyvízkezelő berendezések elfolyásaiban: a koncentrációértékek általában azonos nagyságrendűek voltak a fentiekben ismertetett eredményekkel, de esetenként tapasztaltak kiugróan nagy értékeket is (pl. a VII. kezelő berendezésben 0,4 kg/hét atrazin és 1,0 kg/hét isoproturon mennyiséget). A kiugró értékeket a permetezőszer nem megfelelő kezelése és a növényvédő szereket tartalmazó tartályok mosása okozta.
a teljes növényvédő szer mennyiség a Greifen tóban (kg)
a szennyvízkezelő berendezésekből származó növényvédő szerek mennyiségének részaránya (%9)
antrazin
isoproturon
metolachlor
MCPA
(R)mecoprop
(S)mecoprop
diuron
a növényvédő szerek típusai
3. ábra A növényvédő szerek mennyisége a Greifen tóban az 1999. márc. 19.–júl. 19. közötti időszakban és az 1–7. szennyvízkezelő berendezésekből származó mennyiségek részaránya A Greifen tó vízgyűjtő területén 1999-ben az alkalmazott atrazin, metolachlor és isoproturon mennyiség 0,15%-a került a tisztítóberendezésekből a vízkészletekbe. Németországban a Hesseni középhegységben végzett vizsgálatok során hasonló eredményeket kaptak, azaz az alkalmazott isoproturon 0,2–0,4%-a került a tisztító berendezésekből a patakba. A vizsgált időszakban a térségben felhasznált isoproturon 0,05%-a diffúz forrásokból, több, mint 90% pedig a szennyvízkezelő berendezésekből került a vízkészletekbe. A Greifen tó vízgyűjtő területén ugyanezen évben az alkalmazott isoproturon mennyiség 0,85%-a került diffúz forrásokból a vízkészletekbe. A fenti különbségek három okra vezethetők vissza: − a talajtani különbségek miatt a Greifen tó környezetében a mezőkről a vízkészletekbe történő anyagszállítás akadályozott,
− a Greifen tó térségében a vizsgált időszakban az isoproturon alkalmazása után sok eső esett, − a Greifen tó térségében a szigetelt felületekről a növényvédő szerek közvetlenül a vízkészletekbe kerülnek. Ezzel ellentétben a Hesseni hegységben a területek csatornarendszerekhez kapcsolódtak. Az a tény, hogy 1999-ben az alkalmazott isoproturon nagy része egy nagy esőzés után három hét alatt a Greifen tóba került, a fenti feltételezések helytálló voltára utal. A több célra alkalmazott növényvédő szerek forrása és bekerülésük a vízkészletekbe A mecopropot a mezőgazdaságban gabonaföldeken gyomirtó szerként, a háztartásokban gyomirtó szerként, illetve fakonzerváló adalékanyagként alkalmazzák. Az 1. ábrán bemutatott forrásokból és szállítási utakon kerül a mecoprop is a vízkészletekbe. A 4. ábra a mecoprop koncentrációjának alakulását mutatja az I. szennyvízkezelő berendezés elfolyásában és az Aabach patakban Mönchaltorfnál. Az atrazinnal ellentétben nem állapítottak meg egyértelmű tendenciát a mezőgazdasági felhasználás időtartamával (március vége–május közepe). A legnagyobb koncentrációértékek az 1. kezelőberendezésben a száraz és az esős időszakban hosszabb meleg időszak után is megfigyelhetőek voltak. A szennyeződés a száraz időszakban a szerek szakszerűtlen kezelésének köszönhető, az esős időszakban ehhez adódik még a növényvédő szereknek a tárolókból történő kimosódása, illetve a mecoprop esetében a szigetelőanyagként történő alkalmazás során bekövetkező kimosódása. A mecopropot a tetőborítások konzerválásánál 1:1 R:S arányban (Rmecoprop, S-mecoprop) adagolják a bitumenhez (1%(m/m)). Egyéb esetekben csak tiszta (R) mecopropot alkalmaznak. Az R/S = 1 arány (4. ábra, I .és II. sáv) arra utal, hogy ez a mecoprop mennyiség a tetőfedő anyagokból származik, illetve a két eredményt az első esős időszak alatt, egy hosszabb, meleg és száraz időszak után kapták. Más kutatók megállapították, hogy a mecoprop kimosódása a tetők szigetelőanyagából ezen körülmények között a legerősebb. Ezzel ellentétben a diagram A és B csúcsai (R:S = 2–3) a szerek szakszerűtlen kezelésére vezethetők vissza. A 3. és az 5. kezelőberendezésekben jelentősen kisebb mecoprop koncentrációkat mértek, mint az 1., 2., 4., 6., 7. kezelőberendezésekben, aminek az az oka, hogy a két település nagy területei víztelenítésre kerülnek. A tetők kezelésére használt anyagokból származó mecoprop nem a szennyvízkezelő berendezésekbe kerül, hanem az esővízzel közvetlenül a patakok vizébe. A Greifen tóba kerülő mecoprop 65%-a a településekről, 35%-a diffúz forrásokból származik. A településekről származó mecoprop mennyisége függ a vízgyűjtő terület lakosságának a számától.
R/S arány
b) meteorológiai paraméterek
eső (mm/nap)
R és M mecoprop (µg/l) hőmérséklet (°C)
a) az eggi szennyvízkezelő berendezés
R és M mecoprop (µg/l)
R/S arány
c) az Aabach patak
márc.19.
ápr.10.
máj.1.
jún.1.
júl.1.
4. ábra A mecoprop koncentrációk alakulása az eggi szennyvízkezelő berendezésben A nem mezőgazdasági célokra alkalmazott vegyszerek (MCPA, diuron, diazinon) vizsgálata során a mecoprophoz hasonló eredményeket kaptak, ami megerősíti azt a feltételezést, hogy a növényvédő szerek elterjedt alkalmazása a településeken a tisztítóberendezéseken át szennyeződéshez vezet. Az újabb vizsgálatok során további növényvédő szer fajtákat mutattak ki a tisztítóberendezésekben.
Intézkedések a vízkészletekbe kerülő növényvédő szerek mennyiségének a csökkentésére Intézkedések a mezőgazdaságban A szakszerűtlen kezelés miatt a környezetbe kerülő növényvédő szerek mennyiségének a csökkentése csatornahálózat vagy a vízkészletek közötti összekötések megszüntetésén alapul. Legcélszerűbb, ha a lehető legtöbb munkafolyamatot közvetlenül a mezőn hajtják végre. Különösen érvényes ez a permetező berendezések használat utáni tisztítására, mert ekkor a permetlé nem kerülhet az emésztőgödörbe. A korszerű permetezők könnyen tisztíthatók. A szükséges intézkedéseket szórólapokon, tájékoztató anyagokban teszik közzé. A helyszíni mérések eredményei szerint a vízkészletek növényvédő szerekkel való szennyezettsége Svájcban jelentős mértékben csökkenthető, ha kiküszöbölik a növényvédő szerek szakszerűtlen kezelését. 2000 áprilisában például az eggi és a pfungeni szennyvízkezelő berendezések környezetében röviddel a kukorica atrazinnal történő permetezése előtt levélben hívták fel a gazdák figyelmét a növényvédő szerek szakszerű kezelésének a fontosságára. Ennek hatására az eggi berendezésben az atrazin és a metolachlor mennyisége 50%-kal csökkent, a pfungeni berendezésnél azonban nem tapasztaltak változást. Fontos, hogy a szakszerűtlen kezelés miatt a környezetbe kerülő növényvédő szerek mennyiségének csökkentését biztosító intézkedéseket foganatosítsanak és erre oktassák a mezőgazdasági szakembereket. Azonnali intézkedések szükségesek, ha – mint például Lotzwilban – a koncentrációk már toxikusak a vízben élő szervezetekre nézve. Egy intenzív személyes és ezért sajnos költséges felvilágosító munka segítségével a szakszerűtlen kezelés miatt a környezetbe kerülő növényvédő szerek mennyisége egyértelműen csökkenthető. A csatornahálózatba bekapcsolt mezőgazdasági üzemekben is ügyelni kell arra, hogy az állattartással és a földműveléssel kapcsolatos tevékenység során növényvédő szerek ne kerüljenek az emésztőgödrökbe. Nem mezőgazdasági növényvédő szerek A nem mezőgazdasági célokra alkalmazott növényvédő szerek szintén jelentős veszélyforrásai a felszíni vizeknek. Alkalmazásuk sokrétű (kertek, anyagvédelem), a felhasznált anyagmennyiségek azonban kicsik. Jelentős különbség van a mezőgazdasági és az építőipari hatásmechanizmusuk között: a mezőgazdaságban alkalmazott növényvédő szerek a vegetációs periódus alatt a felső talajrétegben lebomlanak. Az építőiparban alkalmazott növényvédő szerek ezzel szemben a felvitelük után folyamatosan (tehát egész évben)
hatnak, ami a településeken a hatóanyag felhalmozódásához vezet. Ezek a hatóanyagok az év bármely szakában bekerülhetnek a környezetbe, és nem távolíthatók el rövid időn belül. A fentiek alapján szükséges a növényvédő szerek környezetbe kerülése kockázatbecslésének a kidolgozása. (Regősné Knoska Judit) Gerecke, A., Müller, S.: Pestizide in Oberflächengewässern. = Gas, Wasser, Abwasser, 81. k. 3. sz. 2001. p. 173–181. Müller, s. R.; Berg, M. stb.: Atrazine and its primary metabolites in Swiss lakes: input characteristics and long-term behavior in the water column. = Environmental Science and Technology, 31. k. 1997. p. 2104–2113. Fischer, P.; Bach, M. stb.: Pflanzenschutzmittel-Bilanzierung in einer Teichkläranlage. = Korrespondenz Abwasser, 44. k. 4. sz. 1997. p. 676–679.
