Koblenz, Germany
January 14, 2013
Aktuelle Studie weist nach: Kurzfristige Belastungsspitzen von Insektiziden werden nur selten erfasst / Risiken können schnell unterschätzt werden
Die gängige Praxis der Überwachung von Gewässern auf Insektizide weist Schwächen auf. Das zeigt eine aktuelle Studie des Instituts für Umweltwissenschaften Landau an der Universität Koblenz-Landau. Bislang werden Wasserproben meist zu festen Terminen entnommen, etwa einmal pro Monat. Demgegenüber gelangen Insektizide sehr unregelmäßig in Gewässer und überschreiten die Grenzwerte zwar nur kurzfristig – dafür ist die Schadwirkung umso intensiver. Die Folge: Berücksichtigt man die im Rahmen der regelmäßigen Probenentnahme oftmals gemessenen Nullwerte, werden bei der Gesamtbewertung die tatsächlichen Risiken unterschätzt.
Im Gegensatz zu Herbiziden und Fungiziden, die meist vorbeugend wirken und häufig ausgebracht werden, werden Insektizide nur bei akutem Insektenbefall eingesetzt. Entsprechend werden auf den Feldern kurzfristig hohe Dosierungen verwendet, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Obwohl Insektizide oft nur kurze Halbwertszeiten in der Umwelt aufweisen, gelangen diese hochgiftigen Stoffe in Gewässer und können dort Insekten und andere wirbellose Tiere schädigen. Diese reagieren sehr sensibel auf Insektizide, so dass sich die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft zugunsten unempfindlicher Arten verschieben kann.
Daher müssten bei der Gewässerüberwachung besonders dann Proben genommen werden, wenn Insektizide ausgebracht werden oder Starkregen diese in Gewässer einschwemmt. Aufgrund mangelnder Personalressourcen, zu geringer finanzieller Ausstattung und logistischer Einschränkungen werden jedoch meist regelmäßige, feste Termine gewählt.
Die aktuelle Praxis ist nicht geeignet
„Unsere Studie hat nachgewiesen, dass die gängige Praxis der Probenentnahme zur Untersuchung von Insektiziden in Gewässern ungeeignet ist“, erklärt Ralf Schulz vom Institut für Umweltwissenschaften Landau. „Demnach wird beispielsweise bei einer wöchentlichen Überwachung eines typischen landwirtschaftlichen Gewässers keine der gemäß Modellberechnungen insgesamt sechs Konzentrationsspitzen pro Jahr gefunden. Bei einer täglichen Entnahme werden lediglich zwei der sechs Spitzen ermittelt. Allein bei einer ereignisbezogenen Probennahme werden sämtliche Spitzen erfasst. Steigen die Gesamtkosten mit zunehmender Probenanzahl, fallen sie hingegen bei ereignisbezogenen Verfahren deutlich geringer aus. Zudem wäre hier der Nutzen wesentlich höher. Mit der aktuellen Praxis wird viel Geld verschwendet, da viele der zu festen Intervallen entnommenen Proben keine Insektizidkonzentrationen enthalten.“
Wenn die Gewässerüberwachung keine Insektizidbelastung in Gewässern und folglich auch keine Überschreitung der Grenzwerte feststellt, liegt dies also häufig nicht daran, dass die Gewässer tatsächlich unbelastet sind, sondern dass Proben zum falschen Zeitpunkt entnommen werden. „Die aus dieser Probenentnahme resultierenden Werte ergeben somit ein völlig falsches Bild der Insektizidbelastung“, ergänzt Sebastian Stehle, der Erstautor der Landauer Studie. „Werden in die Bewertung Ergebnisse einbezogen, die keine Gewässerbelastung nachgewiesen haben, wird sie verzerrt und eine falsche Sicherheit vorgetäuscht. Daher sollten bei Insektiziden Proben, die keine Belastung zeigen, nicht berücksichtigt werden – zumindest so lange das Belastungsmonitoring statisch erfolgt. Noch besser wären ereignisbezogene Probenentnahmen, zumindest in Hochrisikogebieten.“
Effiziente Gegenmaßnahmen
Die Belastung von Gewässern ließe sich bereits mit einigen kostengünstigen und effizienten Maßnahmen reduzieren: Zum Beispiel müssten dazu die Randstreifen zwischen landwirtschaftlich genutzter Fläche und Gewässer verbreitert und effektiv gestaltet werden. Hecken am Feldrand würden die Sprühabdrift reduzieren. Zudem wären Rückhaltebecken mit Pflanzen einzurichten, die laut vorangegangenen Studien des Instituts für Umweltwissenschaften Landau für Pestizide eine Gewässerreinigungsleistung von mehr als 70 Prozent besitzen.
„Gerade die Landwirtschaft ist sich ihrer Abhängigkeit von natürlichen Produktionsfaktoren wie Boden und Wasser bewusst und möchte möglichst rückstandsfreie und gesunde Produkte produzieren“, so Ralf Schulz. „Zusätzlich könnte die Landwirtschaft durch diese Maßnahmen einen wesentlichen positiven Beitrag zum Natur- und Artenschutz in einer ,Kulturlandschaft der Zukunft’ leisten.“
Die Studie:
„Probabilistic Risk Assessment of Insecticide Concentrations in Agricultural Surface Waters: A Critical Appraisal“, Sebastian Stehle, Anja Knäbel und Ralf Schulz. Die Studie wurde am 12. Dezember 2012 in der Fachzeitschrift „Environmental Monitoring and Assessment“ veröffentlicht.
Kurzprofil Institut für Umweltwissenschaften Landau
Das Institut für Umweltwissenschaften Landau betreibt grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung, in deren Fokus die vielfältigen Interaktionen zwischen Mensch und Umwelt stehen. Das Institut vereint die Expertisen von neun interdisziplinären Arbeitsgruppen und damit aktuelle Forschung vom Molekül über Ökosysteme bis zur menschlichen Gesellschaft. Das Institut für Umweltwissenschaften Landau wurde 2004 an der Universität Koblenz-Landau, Campus Landau gegründet. Weitere Informationen: www.umwelt.uni-landau.de
Environmental impact of insecticides on water resources: current methods of measurement and evaluation show shortcomings
Current study proves: Short-term peak environmental pollution values are only rarely detected / Risks can be quickly underestimated
Common practice for the monitoring of insecticides in water resources reveals shortcomings. This is shown by a current study conducted by the Landau-based Institute of Environmental Sciences of the University of Koblenz-Landau. Until now water samples have mostly been taken on fixed dates, for example once per month. However, insecticides enter water resources very irregularly and, even though their concentrations exceed the threshold levels only for a short time, their harmful effect is present. The consequence: If one bases the evaluation upon the zero values often measured within the scope of regular sampling, the overall evaluation underestimates the actual risks.
Compared with herbicides and fungicides, which have a largely preventive effect and are frequently applied, insecticides are employed only in cases of acute insect infestation. Accordingly, correspondingly high doses are applied discretely to fields in order to achieve the desired results. Although insecticides often show only short half-lives in the environment, these highly toxic substances potentially enter water resources, where they can be harmful to aquatic insects and other invertebrates. These organisms react very sensitively to insecticides, so that aquatic community compositions can be changed in favour of less sensitive species.
Consequently, the monitoring of water resources requires that samples be taken particularly when insecticides are applied or severe periods of rain wash these into the water. Due to lack of personnel, insufficient financial allocation and logistical restrictions, however, mostly regular fixed dates are chosen.
Current practice is unsuited
"Our study shows that current methods of sampling for the investigation of insecticides in water resources are unsuitable", declares Ralf Schulz of the Institute of Environmental Sciences in Landau. "Accordingly, by way of example, on the basis of weekly monitoring of a typical agricultural stream none of the total of six insecticide concentration peaks per year described by model calculations is found. Daily sampling detects only two of the six peaks. Only event-related sampling enables the detection of all these peaks. Assuming that the overall costs increase according to the number of fixed-interval samples, on the other hand, the event-related procedure greatly reduces the costs. Furthermore, the benefits are substantially greater. Current practice wastes considerable sums of money, as many of the fixed intervals do not coincide with periods of high insecticide concentrations."
If water resource monitoring detects no insecticide pollution in waterways and, as a result, no exceeding of the threshold levels this is therefore often not because the water resources are in fact unpolluted, but because the samples are taken at the wrong point in time. "The values resulting from this sampling therefore give a completely false picture of the true impact of insecticides", adds Sebastian Stehle, principal author of the Landau study. "Including results in the evaluation according to which no pollution has been detected distorts the evaluation and simulates a false sense of safety. Samples showing no evidence of insecticide pollution should therefore not be considered – at least as long as environmental impact monitoring takes place statically. Still better would be event-related sampling, at least in high-risk areas."
Efficient counter-measures
The environmental pollution of water resources could be reduced with a number of cost-effective and efficient measures: For example, the border strips between area used for agricultural purposes and water resources would have to be widened and effectively structured. Hedges at the edge of the field would reduce the spray drift. Furthermore, constructed wetlands should be furnished with plants, which according to previous studies of the Institute of Environmental Sciences in Landau are capable of reducing pesticide exposure up to 70 per cent.
"Particularly agriculture is fully conscious of its dependence upon natural production factors, such as soil and water, and would like to produce healthy products as free as possible of residues", states Ralf Schulz. "In addition, with these measures agriculture can make a very important positive contribution to the protection of nature and biodiversity in a 'culture landscape of the future'."
Full bibliographic information
"Probabilistic Risk Assessment of Insecticide Concentrations in Agricultural Surface Waters: A Critical Appraisal", Sebastian Stehle, Anja Knäbel and Ralf Schulz. The study was published on 12 December 2012 in the scientific journal "Environmental Monitoring and Assessment".
Topics
Species
