NAWA SPEZ

Untersuchungen zur Pestizidbelastung in Oberflächengewässern

Die chemische Belastung kleiner Fliessgewässer wurde bisher nur wenig untersucht (Foto: Alessandro Della Bella)

Die Belastung unserer Gewässer mit organischen Mikroverunreinigungen stellt eine Herausforderung für den Gewässerschutz dar. Das Bundesamt für Umwelt (BAFU) und die Kantone haben mit der Nationalen Beobachtung Oberflächengewässerqualität (NAWA) ein Messprogramm geschaffen, um den Zustand und die Entwicklung der Schweizer Oberflächengewässer beurteilen zu können. Im Rahmen dieses Messprogramms werden zu verschiedenen Aspekten auch Spezialuntersuchungen durchgeführt. In den Jahren 2012, 2015 und 2017 wurden in drei Messkampagnen Art und Umfang der Gewässerbelastung mit Bioziden und Pflanzenschutzmitteln (PSM) untersucht und bewertet. Die Studien erfolgten in enger Zusammenarbeit von Eawag, dem Oekotoxzentrum, den Kantonen, VSA und BAFU und sind in Umfang und Tiefe bisher einzigartig.

Ziel aller Studien war eine Untersuchung der stofflichen Belastung mit analytischen Methoden der neuesten Generation, welche heute ein umfassenderes Bild ermöglichen als noch vor wenigen Jahren. Die Bewertung wurde jeweils anhand der gültigen gesetzlichen Vorgaben und anhand ökotoxikologisch hergeleiteter Qualitätskriterien (QK) vorgenommen. Die drei Untersuchungen hatten jeweils unterschiedliche Schwerpunkte:

Messkampagnen und Hauptfokus

NAWA SPEZ 2017: Kleine Fliessgewässer - chemische und ökotoxikologische Methoden

Probenahme in Hallau (Foto: Andri Bryner, Eawag)

NAWA SPEZ 2017 legt den Fokus erneut auf die Pflanzenschutzmittel-Belastung in kleinen Fliessgewässern in landwirtschaftlich intensiv genutzten Gebieten. Zwei von fünf Gebieten werden nach 2015 erneut beprobt, was erstmals auch Vergleiche zwischen den Erhebungsjahren ermöglicht. Aufgrund der Erfahrungen in den beiden Vorgängerstudien wurde die Messdauer um zwei Monate ausgedehnt, sodass nun von Anfang März bis Ende Oktober gemessen wird. Es werden 3 ½-Tagesmischproben genommen und auf PSM untersucht. Der Schwerpunkt von NAWA SPEZ 2017 wird beim ergänzenden Einsatz chemischer und biologischer Methoden liegen.

NAWA SPEZ 2015: Kleine Fliessgewässer - Überblick zur Pestizidbelastung

Probennahme im Eschelisbach, einem kleinen Fliessgewässer im Kanton Thurgau (Foto: Esther Michel, Eawag)

Eine frühere Auswertung der bisher in der Schweiz erhobenen Daten zur Pestizidbelastung zeigte, dass nur 20% der Messwerte von kleinen Fliessgewässer stammen, obwohl diese 75% der Fliessstrecke des Schweizer Fliessgewässernetzes ausmachen (Munz et al. 2012). Zudem war die zeitliche Abdeckung der Messkampagnen häufig begrenzt oder beschränkte sich auf Stichproben. Ziel der zweiten NAWA SPEZ Studie war deshalb diese Lücke zu schliessen.

Fünf kleine Gewässer mit landwirtschaftlicher Nutzung wurden auf 213 PSM-Wirkstoffe gescreent. Es wurde mit einer variablen zeitlichen Auflösung gearbeitet, wobei bei Regenereignissen Halbtagesmischproben und in Trockenperioden längeren Mischproben (24-Stunden- bis maximal 24-Tage) untersucht wurden. Mit der verwendeten Analytik liessen sich 70 % der im Jahr 2015 zugelassenen PSM messen. Ergänzend wurden auch eine Reihe nicht mehr zugelassener PSM gemessen, die wegen deren langsamen Abbaubarkeit nach wie vor nachgewiesen werden.

Insgesamt wurden 128 PSM nachgewiesen. Chronische Qualitätskriterien wurden in allen Einzugsgebieten überschritten und in vier Einzugsgebieten wurden auch akute Qualitätskriterien überschritten. Der Vergleich mit NAWA SPEZ 2012 zeigte, dass die Schadstoffspitzen in kleinen Gewässern zwar von kürzer Dauer sind aber die Konzentrationen dafür höher sind. Die Überschreitungen akuter Qualitätskriterien sind zu einem relevanten Teil auf diesen Effekt zurückzuführen.

Die untersuchten Gebiete wiesen eine vergleichsweise intensive landwirtschaftliche Nutzung auf. Anhand von Abschätzungen liess sich zeigen, dass in weniger intensiv genutzten Gebieten die Belastung zwar tiefer sein dürfte, dass Effekte auf empfindliche Gewässerorganismen aber auch dort nicht ausgeschlossen werden können. Was die Empfehlungen für das Routinemonitoring betrifft, liess sich zeigen, dass es möglich ist, auch mit reduziertem Aufwand einen substantiellen Anteil der Belastung zu erfassen. So lassen sich mit den 41 PSM-Wirkstoffe, die im Beurteilungskonzept für diffuse Einträge vorgeschlagen wurden, 72% der chronischen und 87% der durch PSM verursachten akuten QK-Überschreitungen nachweisen. Wichtig ist, dass die Messungen eine ausreichende Zeitdauer abdecken, denn in gewissen Einzugsgebieten wurden auch am Ende der Messkampagne noch steigende Konzentrationen gemessen.

Publikationen

Langer, M.; Junghans, M.; Spycher, S.; Koster, M.; Baumgartner, C.; Vermeissen, E.; Werner, I. (2017) Hohe ökotoxikologische Risiken in Bächen. NAWA SPEZ untersucht Bäche in Gebieten mit intensiver landwirtschaftlicher Nutzung, Aqua & Gas, 97(4), 58-68, Institutional Repository

NAWA SPEZ 2012: Mittelgrosse Fliessgewässer - Überblick zur Pestizidbelastung

Automatisierte Probenanreicherung für die Pestizidanalytik (Foto: Aldo Todaro, Eawag)

Ziel der ersten NAWA SPEZ Studie war ein fundiertes Bild zu erhalten, welche Stoffe am meisten zur stofflichen Belastung beitragen. Fünf mittelgrosse Gewässer wurden mit Zweiwochenmischproben auf Biozide und PSM gescreent. Die umfassende Analytik ermöglichte es, 81% aller polaren organisch-synthetischen Biozide und 91% aller polaren organisch-synthetischen PSM zu messen.

Insgesamt wurden 104 Pestizide nachgewiesen. Bei 82 Wirkstoffen handelte es sich um reine PSM, bei 20 um doppelte zugelassene Wirkstoffe (sowohl PSM als auch Biozid) und bei 2 um reine Biozide. Chronische Qualitätskriterien waren in allen Einzugsgebieten überschritten. Die Ergebnisse der Studie unterstrichen die hohe Relevanz der PSM für die stoffliche Belastung von Oberflächengewässern. Die gewonnen Informationen waren zentral für das von der Eawag und dem Ökotoxzentrum entwickelte Beurteilungskonzept Mikroverunreinigungen in dem die für das Routinemonitoring prioritär zu untersuchenden Substanzen bestimmt wurden.

Publikationen

Moschet, C.; Wittmer, I.; Simovic, J.; Junghans, M.; Piazzoli, A.; Singer, H.; Stamm, C.; Leu, C.; Hollender, J. (2014) How a complete pesticide screening changes the assessment of surface water quality, Environmental Science and Technology, 48(10), 5423-5432, doi:10.1021/es500371t, Institutional Repository
Moschet, C.; Vermeirssen, E. L. M.; Seiz, R.; Pfefferli, H.; Hollender, J. (2014) Picogram per liter detections of pyrethroids and organophosphates in surface waters using passive sampling, Water Research, 66, 411-422, doi:10.1016/j.watres.2014.08.032, Institutional Repository
Wittmer, I.; Moschet, C.; Simovic, J.; Singer, H.; Stamm, C.; Hollender, J.; Junghans, M.; Leu, C. (2014) Über 100 Pestizide in Fliessgewässern. Programm NAWA Spez zeigt die hohe Pestizidbelastung der Schweizer Fliessgewässer auf, Aqua & Gas, 94(3), 32-43, Institutional Repository
Wittmer, I.; Stamm, C.; Singer, H.; Junghans, M. (2014) Mikroverunreinigungen - Beurteilungskonzept für organische Spurenstoffe aus diffusen Einträgen. Studie im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt (BAFU), 105 p, Institutional Repository

Das Projektteam

Analytik

Heinz SingerSenior Scientist / GruppenleiterTel. +41 58 765 5577E-Mail senden
Simon MangoldTel. +41 58 765 5615E-Mail senden
Rebekka TeichlerTel. +41 58 765 6692E-Mail senden
Evelyne VonwylTel. +41 58 765 5298E-Mail senden

Probenahme

Birgit BeckTechnikerinTel. +41 58 765 5316E-Mail senden
Dr. Silwan DaoukTel. +41 58 765 5415E-Mail senden

Datenanalyse und Bewertung