Home About Browse Search
Svenska


Jämförelser av provtagningsmetoder för bekämpningsmedel i ytvatten

Boström, Gustaf and Jonsson, Ove and Lindström, Bodil and Kreuger, Jenny and Gönczi, Mikaela (2020). Jämförelser av provtagningsmetoder för bekämpningsmedel i ytvatten. (NL, NJ) > Dept. of Aquatic Sciences and Assessment, Sveriges lantbruksuniversitet. CKB rapport / Sveriges lantbruksuniversitet, Kompetenscentrum för kemiska bekämpningsmedel ; 2020:1
[Report]

[img] PDF
4MB

Abstract

I denna rapport jämförs tre olika metoder för provtagning av bekämpningsmedel (växtskyddsmedel) i ytvatten; momentanprovtagning, tidsintegrerad passiv provtagning och en ny tidsintegrerad provtagningsmetod kallad TIMFIE, som utvecklats inom SLU Centrum för kemiska bekämpningsmedel i miljön (CKB). Rapporten syftar även till att belysa vad man bör tänka på då man utformar provtagningsprojekt och tolkar resultaten från olika undersökningar. De prover som jämförs i rapporten togs i samband med en screening av bekämpningsmedel i ytvatten och grundvatten som CKB genomförde under 2015, på uppdrag av Naturvårdsverket. I samband med denna screening utökades provtagningen i 7 av vattendragen och även andra provtagningsmetoder än momentanprovtagning användes, för att kunna jämföra resultaten mellan metoderna. Den utökade provtagningen utfördes i Skivarpsån, Vege å, Råån, Saxån, Sege å, Svarteån och Hjälstaviken. TIMFIE-provtagare låg ute veckovis i tre av vattendragen och passiva provtagare låg ute veckovis i två vattendrag samt i fyraveckors-perioder i sex av vattendragen. Momentanprovtagning utfördes i alla vattendragen i början och slutet av de perioder då prover samlades in tidsintegrerat med passiv respektive TIMFIE-provtagning. De passiva provtagare som användes var av typen POCIS-HLB som i en tidigare vetenskaplig studie visat sig vara mest lämpad för analyser av moderna bekämpningsmedel. TIMFIE-provtagaren är en tidsintegrerad, aktiv (pumpad) provtagningsteknik, utan behov av el eller batteri och har utvecklats inom CKB under de senaste åren. TIMFIE-provtagaren ger kvantitativa resultat och bygger på traditionell fastfasextraktion som sker kontinuerligt i fält. TIMFIE-provtagaren och principerna bakom har publicerats i en vetenskaplig artikel. Jämförelserna mellan provtagningsmetoderna gjordes parvis utifrån minsta gemensamma nämnare, alltså utifrån samma analyserade substanser, lokaler och tidpunkter. När momentanprover jämfördes med passiva prover och TIMFIE så användes en sammanvägning av momentanprovet som togs i början och i slutet av det tidsintegrerade provet. Antalet detekterade substanser i de passiva proverna var genomgående betydligt högre än i momentanproverna. Vad gäller summahalter så sågs inte en lika tydlig skillnad mellan metoderna. Summahalterna var i genomsnitt högre i de passiva proverna men det fanns även prover där summahalterna i momentanproverna var högre. Uppmätta halter för enskilda substanser var generellt högre i de passiva proverna (i medel 2,6 gånger högre för 4-veckors prover och 3,6 gånger högre i de veckovisa proverna) men det varierade mycket mellan olika substanser och det fanns även substanser där halterna var högre i momentanproverna. När momentanprover jämfördes med TIMFIE-prover sågs ett liknande mönster som när de jämfördes med passiva prover. Antalet detekterade substanser var genomgående högre i TIMFIE men för summahalter var skillnaden mellan metoderna inte lika tydlig och det fanns även här fall där summahalterna i momentanproverna var högre. Uppmätta halter för enskilda substanser var i genomsnitt 1,6 gånger högre i TIMFIE-proverna. När de två tidsintegrerade metoderna, passiv respektive TIMFIE-provtagning, jämfördes så sågs mindre skillnader i antalet detekterade substanser. Generellt gick det inte att säga att någon av metoderna detekterade fler substanser. Summahalterna var högre i alla passiva prover utom ett, jämfört med TIMFIE. Uppmätta halter för enskilda substanser var i genomsnitt 2,1 gånger högre i de passiva proverna än i TIMFIE-proverna men det varierade mycket mellan olika substanser. Tidsintegrerade prover ger generellt sett en större chans att detektera fler substanser jämfört med momentanprover. Detta beror dels på att de kan extrahera alla substanser som förekommer under den tid provet tas och dels på att de tidsintegrerade metoder som jämförts i denna rapport också har lägre detektionsgränser än metoden som används för momentanprover. För summahalterna såg vi dock inte en lika tydlig skillnad mellan de tidsintegrerade metoderna och momentanprovtagning. Detta kan bero på att de låga detektionsgränserna i de tidsintegrerade proverna kan göra att många av de detekterade substanserna uppmättes i låga halter och därmed endast bidrog marginellt till summahalterna. Tidsintegrerade provtagningsmetoder som TIMFIE och passiva provtagare ger en medelhalt under hela den provtagna perioden, vilket är nödvändigt för utvärdering av de kroniska riskerna för vattenlevande organismer. Med både med momentanprover och med tidsintegrerade prover riskerar man dock att underskatta de högsta halterna, vilka kan ha betydelse för de akuta riskerna. För att fånga de högsta halterna behövs någon typ av provtagning som styrs av nederbörd eller vattenflöde. Denna typ av utrustning användes inte inom ramen för denna studie. Vid provtagning med passiva provtagare sorberas (extraheras) endast den fraktion av substansen som är löst i vattenfasen och inte den som är fäst i eller på partiklar. Detta medför att analysen med passiva provtagare inte är en analys av helvatten. Vid momentanprovtagning eller provtagning med TIMFIE inkluderas däremot partiklarna i analysen vilket är en viktig fördel. Inom vattenförvaltningsarbetet ska helvatten analyseras för att uppföljning mot gränsvärden ska kunna genomföras. Flera studier har visat att den ämnesspecifika upptagshastigheten på de passiva provtagarna, som bestäms experimentellt och som halterna beräknas från, kan variera relativt mycket beroende av miljövariabler så som flödeshastighet, vattentemperatur, pH, salinitet, partikelmängd och partikelsammansättning, samt påväxt. De medelhalter som beräknas från passiva provtagare är därmed baserade på ett antal antaganden och bör betraktas som semi-kvantitativa, vilket kan ge svårigheter vid tolkning av resultaten i förhållande till olika gränsvärden. En annan aspekt att beakta vid användning av passiva provtagare är att sorptionshastigheter måste bestämmas specifikt för varje substans vilket innebär att nya kalibreringsförsök behöver göras ifall nya substanser ska inkluderas i metoden. Att använda publicerade värden från tidigare kalibreringsexperiment för passiva provtagare innebär stora osäkerheter. Ifall man överväger att använda passiva provtagare bör man först bedöma om metoden är tillräckligt exakt för att besvara de frågor man har. I Havs- och vattenmyndighetens vägledning för tillämpning av HVMFS 2013:19 anges att passiv provtagning ska ses som en komplementär metod och att klassificering utifrån passiv provtagning bör göras med försiktighet, om inga andra data finns att tillgå. Som skäl till detta anges framförallt att en passiv provtagare inte tar upp den partikelbundna fraktionen samt att man behöver beakta om provtagaren har validerats för den aktuella substansen. Eftersom TIMFIE är en ny metod finns ännu ingen vägledning eller praxis för huruvida resultaten kan användas för statusklassificering inom vattenförvaltningen. Vi ser dock inga hinder till detta då TIMFIE-metoden tar hänsyn till den totala koncentrationen inklusive partikelbunden fraktion samt kan valideras enligt gängse metoder. TIMFIE-metoden har utvecklats med målet att ha en multimetod som täcker in så många som möjligt av relevanta bekämpningsmedel i vatten. I dagsläget kan ett 90-tal substanser analyseras med metoden med god kvalitet. Det finns många fördelar med tidsintegrerad provtagning men momentanprovtagning kommer troligen även i fortsättningen utföras i många studier på grund av enkelheten med provtagning och analys. I rapporten undersöktes hur resultaten från momentanprovtagning kan variera beroende på när på året man tar proverna, hur många prov som tas och med vilka tidsintervall. Som ”fallstudie” används befintliga data från momentanprover tagna i Skivarpsån och Vege å under 2002-2017 inom ramen för den nationella miljöövervakningen. Uppmätta summahalter i Vege å och Skivarpsån har varierat mer än hundrafallt, i Vege å mellan 0,21 µg/l och 26 µg/l och i Skivarpsån mellan 0,14 µg/l och 26 µg/l och det finns en viss säsongsvariation med högst summahalter uppmätta i juni och i oktober. Summahalter över 1 µg/l förekommer under hela perioden maj-november. I tidigare undersökningar har vi sett att det ofta är en eller ett fåtal substanser som utgör den största delen av en förhöjd summahalt. Vilka substanser det är varierar dock beroende på årstid då t.ex. glyfosat och isoproturon oftare förekommer i förhöjda halter på hösten och bentazon och MCPA i början på odlingssäsongen. Både Vege å och Skivarpsån ligger i Skåne och bilden kan se annorlunda ut i andra delar av landet, med en delvis annan användning av bekämpningsmedel. En ofta återkommande fråga är hur många prover som behöver tas i ett vattendrag för att kunna göra en bra bedömning av eventuell bekämpningsmedelspåverkan. När det gäller momentanprover är detta en mycket svår fråga att svara på eftersom variationen i halter kan vara stor och förändringar kan ske mycket snabbt. Det leder till att halterna som uppmäts mer eller mindre är ett slumpmässigt urval av de halter som förekommer i vattendraget. Att endast utgå från ett fåtal momentanprov kan göra att bekämpningsmedelsbelastningen i ett vattendrag överskattas eller underskattas beroende på när proverna tas. Ett sätt att höja det vetenskapliga värdet från en kemisk analys av momentanprover, utan att totalkostnaderna blir orimligt höga, kan vara att samla in ett större antal delprov som slås ihop till ett samlingsprov vilket ger ett riktigare svar på medelkoncentrationen under en given period. I denna rapport görs en statistisk bedömning av hur osäkerheterna minskar ju fler prover som tas. Detta görs genom något som kan kallas artificiell provtagning där uppmätta halter slumpmässigt dras från alla tillgängliga uppmätta halter, och medianhalter eller fyndfrekvens jämförs med dataunderlagets riktiga medianvärde eller fyndfrekvens. Detta görs för de fyra substanser som är oftast uppmätta över sina detektionsgränser i Skivarpsån och Vege å 2002-2017; BAM, bentazon, glyfosat och isoproturon samt för imidakloprid och cyprodinil som mer sällan detekterats. Resultaten visar att, för substanser som förekommer frekvent över sina detektionsgränser kan relativt få momentanprover räcka för att uttala sig om vanligt förekommande halter i ett vattendrag. För substanser med lägre fyndfrekvens är det vid några få prover mycket osäkert vilken fyndfrekvens man kommer att få för substansen, då det i vissa fall kan slumpa sig så att man får fynd i alla prover och i andra fall inte i något prov. Det specifika antalet prover som behöver tas för att få en bra uppskattning av förekomst eller representativa halter går således inte att ge ett entydigt svar på, då det helt beror på variationen i halter och vilka substanser som förekommer i de vattendrag som provtas. Även vid vilken tid på året som proverna bör tas för att maximera möjligheterna att påvisa relevanta halter är svårt att svara entydigt på men lite grovt kan man säga att de högsta halterna av många enskilda substanser ofta uppmäts i samband med den period då substansen används inom lantbruket på stora arealer. Det är vanligast med förhöjda halter under tidig sommar och under början av hösten. Det finns dock substanser som används under andra delar av odlingssäsongen, t.ex. svampmedel i potatisodling som kan användas under större delen av sommaren.

Authors/Creators:Boström, Gustaf and Jonsson, Ove and Lindström, Bodil and Kreuger, Jenny and Gönczi, Mikaela
Title:Jämförelser av provtagningsmetoder för bekämpningsmedel i ytvatten
Year of publishing :2020
Number:2020:1
Number of Pages:57
Publisher:SLU Centrum för kemiska bekämpningsmedel i miljön (CKB), Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-576-9755-4
ISBN for electronic version:978-91-576-9754-7
Language:Swedish
Publication Type:Report
Article category:Other scientific
Version:Published version
Full Text Status:Public
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 104 Chemical Sciences > Analytical Chemistry
(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 105 Earth and Related Environmental Sciences > Environmental Sciences (social aspects to be 507)
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 405 Other Agricultural Sciences > Environmental Sciences related to Agriculture and Land-use
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-p-107994
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-p-107994
ID Code:17751
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Dept. of Aquatic Sciences and Assessment
Deposited By: SLUpub Connector
Deposited On:07 Oct 2020 13:42
Metadata Last Modified:08 Oct 2020 07:14

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits