Hoppa till huvudinnehåll


Påverkas växter och djur i våra vatten av bekämpningsmedel?

Sötvatten 2014 / Willem Goedkoop & Jenny Kreuger, Institutionen för vatten och miljö, SLU. Publicerad: 2018-08-16

Biologiska effekter av kemiska bekämpningsmedel i vatten är dåligt kända. Trots att dessa ämnen medvetet sprids på åkrar och hamnar i vattendragen i jordbrukslandskapet. Nu utvecklar forskare på SLU kunskapen om hur bekämpningsmedel påverkar vattenlevande organismer och viktiga ekosystemprocesser, samt hur man kan mäta dessa effekter.

Bekämpningsmedel används i jordbruket för att minska effekter av skadegörare på grödorna och för att öka skördarna. Samtidigt kan de påverka andra organismer, så kallade icke målorganismer, i bland annat vattendrag, diken och dammar. Fotosynteshämmande ogräsmedel kan till exempel även skada vattenlevande växters och algers fotosyntes, medan insektsmedel kan ha negativa effekter också på vattenlevande insekter, andra ryggradslösa djur och på fisk.

Även medel mot svamp kan störa vattenekosystemet eftersom svampar fungerar som föda för många organismer och även står för nedbrytningen av organiskt material, exempelvis växtrester och ved.
Överlag är många vattenlevande organismer mycket känsliga mot vissa bekämpningsmedel och de kan framför allt påverkas vid stor nederbörd och/eller höga flöden då koncentrationstoppar inträffar.

Bekämpningsmedel övervakas

SLU övervakar sedan 2002 på uppdrag av Naturvårdsverket bekämpningsmedel i vatten och luft. Varje år tas fler än 100 vattenprov från sex olika vattendrag i jordbrukslandskapet emot och i dessa mäts veckovisa halter av drygt 100 olika bekämpningsmedel. Områdena som vattendragen dränerar representerar de stora jordbruksområdena och olika marktyper i Sverige. Mätvärdena rapporteras årligen till Naturvårdsverket och ”växtskyddsmedel i ytvatten” används av Kemikalieinspektionen som en av femton indikatorer för uppföljningen av miljökvalitetsmålet Giftfri miljö.

Resultaten från miljöövervakningen (2002–2012) visar på att det i genomsnitt finns rester av 9 till 18 olika bekämpningsmedel i ett vatten­prov. Vid enstaka tillfällen kan ett vattenprov innehålla fler än 35 olika bekämpningsmedel. Dessa toppar i bekämpningsmedelskoncentrationer inträffar ofta under försommaren, men även under hösten. I samband med koncentrationstopparna överskrids ämnenas riktvärden regelbundet (figur 1). Ett riktvärde är den koncentration av ett ämne där inga effekter på vattenlevande organismer kan förväntas. Figur 1 visar att det varje år hittas mellan 10 och 27 ämnen som överskrider sina riktvärden, och att antalet överskridanden tenderar att öka med tiden. Detta är delvis är en följd av sänkta detektionsgränser för vissa ämnen med låga riktvärden.

Figur 1. Antalet ämnen som tangerat eller överskridit respektive riktvärde samt andel ytvattenprover där minst ett ämne tangerar eller överskrider riktvärdet. Resultaten inkluderar ytvattenprover från fyra bäckar och två åar, 2002–2012. Från och med 2009 räknas spårhalter över riktvärdet med bland fynden.

Figur 2. Summan av toxiska enheter för alger, vattenloppor och fisk, beräknade för samtliga vatten­prover från miljöövervakningen för åren 2002 till 2011 i förhållande till EU:s Uniform Principles. EU:s Uniform Principles anger en gräns för vilka akuta halter i miljön som kan accepteras i förhållande till substansens giftighet för respektive organismgrupp.

Koncentrationer och effekter

Tillståndsgivningen för bekämpningsmedel baseras på vilken effekt en viss koncentration av en substans har på enskilda arter. Men ofta förekommer flera bekämpningsmedel samtidigt.

För att ta reda på hur giftiga dessa blandningar av bekämpningsmedel är kan man beräkna så kallade toxic units eller toxiska enheter. Då kopplar man den uppmätta koncentrationen för varje ämne i ett vattenprov till dess akuta EC50-värde, dvs. den koncentration där hälften av en grupp organismer dör eller påverkas på annat sätt. I nästa steg summerar man samtliga toxiska enheter i ett vattenprov för att ta reda på vattenprovets totala giftighet för en viss grupp organismer (figur 2). Figuren sammanfattar den uppskattade totala giftigheten för alger, vattenloppor och fisk för samtliga mätvärden sedan 2002. De nivåer där man kan förvänta sig negativa akuta effekter på vatten­levande organismer överskrids vid nästan två procent av 1077 mättillfällen. Detta inträffa­r främst under våren och försommaren när besprutning sker på åkrarna. Siffran är sannolikt en underskattning eftersom den baseras på veckovisa medelkoncentrationer.

Under kortare tidsintervall, till exempel i samband med kraftig nederbörd och höga vattenflöden, kan koncentrationerna vara avsevärt högre. Dessutom underskattar toxiska enheter giftigheten från neonikotinoiderna, en relativt ny grupp av insektsbekämpningsmedel, som är mycket giftigare för insektslarver än för vattenloppor. Figur 2 visar vidare att den beräknade totala giftigheten och därmed risken för skador på ekosystemen inte har förändrats under tiden.

 

 

Figur 3. Figurerna visar hur mycket algernas tillväxt hämmas av olika blandningar av bekämpningsmedel (Mix1–Mix8) i vattenprover spetsade med koncentrationer som motsvarar 0,5 till 100 gånger de observerade toxiska enheterna i fält. Staplar som inte har gemensamma bokstäver är signifikant skilda från varandra.

Statusbedömning

Vid SLU:s Kompetenscentrum för kemiska bekämpningsmedel (CKB) har den kemiska miljö­övervakningen i fyra vattendrag sedan 2007 kompletterats med en standardiserad biologisk provtagning för påväxtalger och bottenlevande djur. Resultaten visar att det i genomsnitt finns mellan 20 och 32 olika taxa av bottenfauna i bäckarna, men att det finns en påtaglig mellanårsvariation för var och en av dem. Det beprövade ASPT-indexet visar värden för de fyra bäckarna som varierar mellan 3,7 och 5,2. Detta indikerar god till hög ekologisk status enligt bedömningsgrunderna. Medelantalet taxa av bottenfauna ligger nära värdena för de vattendrag i södra Sverige som provtogs under riksinventeringen år 2000.

Några grupper dominerar bottenfaunan i vid provtagning i miljöövervakningens jordbruksbäckar i fyra län, exempelvis finns höga tätheter av knottlarver i Halland och Västergötland, medan sötvattensmärlan Gammarus pulex dominerar i Skåne och Östergötland.

I den vetenskapliga litteraturen finns uppgifter om att stora mängder sötvattensmärlor kan vara ett tecken på att vattnet är påverkat av bekämpningsmedel. Arten är visserligen känslig mot till exempel insektsbekämpningsmedel, men kan tack vare sin goda fortplantningsförmåga snabbt återhämta sig efter störningar. Därmed får den också en konkurrensfördel gentemot andra arter i bäckar som förorenas med bekämpningsmedel.

Det finns tre index för bedömning av miljö­påverkan med hjälp av påväxtalger, i första hand IPS-index (Indice de Polluo-sensibilité Spécifique) samt två stödparametrar %PT (andelen skal av föroreningståliga arter) och TDI (Trophic Diatom Index).

Resultaten från bedömningen med hjälp av indexen visar att tre av fyra jordbruksbäckar inte uppnår god status. Bäckarna Västergötland, Halland och Skåne har IPS-värden som i samtliga fall utom två understiger 14,5, vilket är gränsen mellan god och måttlig ekologisk status.

Bäcken i Östergötland däremot visar IPS-värden som är större eller lika med 14,5 och håller god status. Data visar vidare att bäcken i Östergötland har en låg andel (<10 procent) arter som klassas som föroreningståliga. Indexet %PT för de andra tre bäckarna ligger i samtliga utom ett fall (M42 2007) över 10 procent, vilket visar på måttlig eller sämre status.

Med tanke på att riktvärdena för ogräsmedel är de som oftast överskrids torde påväxtalgerna vara mest utsatta för en bekämpningsmedels­påverkan (figur 1). Att påverkan inte upptäcks av indexen beror sannolikt på att de främst är utvecklade för att bedöma påverkan av övergödning och organiska, syretärande föroreningar. En annan förklaring kan vara att algerna med sin korta generationstid har återhämtat sig från påverkan under våren och sommaren om proverna tas under hösten.

Provtagning av påväxtalger i vattendrag. Foto: Willem Goedkoop.

Nya bedömningsverktyg behövs!

Specifika verktyg för bedömning av påverkan av bekämpningsmedel i vatten saknas helt för påväxtalger. En möjlig utveckling mot ett mer specifikt bedömningsverktyg är att försöka beräkna andelen deformerade kiselalgsskal, på samma sätt som man tidigare har gjort med tandrader hos larver av fjädermyggor.

För metaller finns sedan tidigare en etablerad, god korrelation med andelen deformerade kiselalgsskal. Forskare vid SLU har börjat studera om ett sådant samband även kan finnas för bekämpningsmedel. En svårighet i det arbetet är att det saknas data som kan visa en tydlig gradient för påverkan av bekämpningsmedel. Här behövs ett riktat utvecklingsarbete.

För bottenfauna finns sedan ett antal år tillbaka ett SPEAR-index, utvecklat i Tyskland. SPEAR står för ”SPEcies At Risk” och indexet använder sig av arternas egenskaper i stället för deras taxonomiska tillhörighet. Egenskaper som fortplantning (en eller flera gånger per säsong) eller förekomst av flygande vuxenstadier under besprutningstiden bidrar till om arten bedöms vara i riskzonen eller inte.
SPEAR-indexet visar generellt låga värden på mellan 8,6 och 18,8 under 2007 – 2012, vilket är betydligt lägre än ett slumpat stickprov för vattendrag i södra Sverige som ligger på 38,5. SPEAR-värdena för de fyra bäckarna ligger därmed också betydligt lägre än värdet 30, som de tyska forskarna som utvecklat indexet har föreslagit som en lämplig undre gräns för god ekologisk status. Även här behövs ett utvecklingsarbete för att anpassa indexet till svenska förhållanden och testa hur det sedan varierar utmed väldefinierade påverkansgradienter.

Algtillväxten hämmas

Grönalgen Pseudokirchneriella subcapitata har använts i studier för att undersöka om blandningar av kemiska bekämpningsmedel hämmar algernas tillväxt. Utgångspunkten var de uppmätta sammanlagda toxiska enheterna i de åtta vattenprov som under mätserien (2002–2011) visat de högsta värdena. Blandningar av bekämpningsmedel har återskapats i laboratoriet och tillsats till ett artificiellt ”sötvatten” som används inom toxicitetstester. Mätningarna har gjorts utmed en gradient som motsvarar 0,5–100 gånger de uppmätta toxiska enheterna. Summan av de toxiska enheterna antogs under korta perioder kunna vara 10–100 gånger högre än de uppmätta veckovisa medelvärdena. Resultaten visar att algerna påverkas redan vid relativt låga mängder bekämpningsmedel (figur 3). Även om exponeringen i fält kan skilja sig från ett laboratorieexperiment, är det rimligt att anta att alger i naturen också påverkas av exponeringen för ogräsbekämpningsmedel som sker i jordbruksbäckarna. Att dessa inte upptäcks i de prover på påväxtalger som tas beror sannolikt på algernas snabba återhämtningsförmåga.

Flera påverkanstyper

Vatten i jordbrukslandskapet påverkas förutom av bekämpningsmedel också av flera andra faktorer som till exempel övergödning, hydromorfologisk påverkan (till exempel vattenkraft), borttagning av träd och buskar och ibland även rensning av vattendrag. I mindre vattendrag finns många gånger även ett lerigt, instabilt bottensubstrat som ger sämre förutsättningar för en rik bottenfauna än steniga bottnar med många mellanrum. Situationen med flera olika typer av påverkan gör att även bedömningen av vattnens status blir komplex.

Det är främst mindre vattendrag och dammar i jordbrukslandskapet som riskerar att påverkas av bekämpningsmedel. Det visar mätningar från miljöövervakningen. De mindre vattnen står i direkt kontakt med de omgivande markerna och speglar tydligt människans aktivitet i landskapet. Längre nedströms, i större vattendrag, späds vattnet ut och då minskar också sannolikt riskerna med bekämpningsmedel. Ändå visar mätningarna att halterna av bekämpningsmedel överskrider riktvärdet även i vissa större vattendrag i jordbruksintensiva områden .

Det finns många mindre vattendrag och diken i jordbrukslandskapet som dränerar stora arealer. Här behövs bättre strategier för provtagning av bekämpningsmedel och rådgivning för hur de kan tillämpas. En bra yttäckande bild av situationen i Sverige saknas då koncentrationer av bekämpningsmedel inte mäts inom den reguljära sötvattenövervakningen. Det är också viktigt att utveckla bedömningsgrunder som passar bättre för den specifika påverkan som bekämpningsmedel kan orsaka. Sedan är det frågan om vilken påverkan man vill acceptera i jordbruksintensiva landskap där mat ska produceras till en växande befolkning.

Text & kontakt

Willem Goedkoop är professor vid institutionen för vatten och miljö, SLU, och forskar på effekter av bekämpningsmedel i akvatiska ekosystem.
e-post: willem.goedkoop@slu.se

Jenny Kreuger är föreståndare för CKB och forskar kring spridningsvägar för bekämpningsmedel.
e-post: jenny.kreuger@slu.se

 


Lästips

CKB, se www.slu.se/ckb
www.miljomal.se
www.kemi.se/vaxtskyddsmedel
Bundschuh, M., Goedkoop, W., Kreuger, J. 2014. Evaluation of pesticide monitoring strategies in agricultural streams based on the toxic-unit concept — Experiences from long-term measurements. Science of the Total Environment 484: 84–91.
Lindström, B., Larsson, M., Nanos, T., Kreuger, J. 2013. Resultat från miljöövervakningen av bekämpningsmedel (växtskyddsmedel) – Årssammanställning 2012. SLU, Vatten och miljö: Rapport 2013:14.
Rydh-Stenström, J. 2013. Mixture toxicity of Pesticides and Biological Effects in Agricultural Streams – Field and laboratory Studies. Licentiat­avhandling, Sveriges Lantbruksuni­versitet.
Von der Ohe, PC., Goedkoop, W. 2013. Distinguishing the effects of habitat degradation and pesticide stress on benthic invertebrates using stressor-specific metrics. Science of the Total Environment. 444: 480–490.