Datamodeller for å estimere miljøkonsentrasjoner av plantevernmidler
For å vurdere eventuelle miljøeffekter av et plantevernmiddel undersøker man blant annet hvordan det virksomme stoffet vil brytes ned i vann og jord, hvordan det vil transporteres i jord og vann og hvilke effekter en eventuell eksponering kan gi på jord- og vannlevende organismer.
Det er begrenset hvor mange studier man kan få gjennomført for å undersøke hva som skjer med plantevernmidlene i naturen fordi forsøkene både er kostbare og tidkrevende. Derfor er det utviklet datamodeller som et supplement til laboratorie- og feltstudiene.
Bruken av datamodeller i estimeringen av miljøeksponering, det vil si estimering av plantevernmiddelkonsentrasjoner i jord, grunnvann og overflatevann er spesielt utbredt da disse estimatene ofte benyttes videre inn risikovurderingen for jord- og vannlevende organismer som for eksempel meitemark, alger og fisk. Disse estimatene av konsentrasjoner i vann eller jord, såkalt PEC-verdier (Predicted Environmental Concentration) kan da sammenlignes med giftighetsdata for ulike organismer, for eksempel EC50 eller LD50 (EC – Effect Concentration, LD – Lethal Dose).
I de fleste datamodellene er det utviklet scenarier, det vil si en samling data som inkluderer blant annet jordsmonn, klima, kulturvekster og planteutvikling, som skal representere et større område. Ved å velge scenarier, og deretter presisere type plantevernmiddel, med data på for eksempel nedbrytning og binding i jord, kultur, dosering, sprøytetidspunkt osv., kan man så estimere hva som vil skje med et spesifikt plantevernmiddel i et spesifikt område. Ofte kan man da velge et scenarie fra en liste i modellen, for eksempel det norske scenariet Rustad i utlekkingsmodellen MACRO eller scenariet Syverud i overflateavrenningsmodellen WISPE.
Her nevnes noen av de modellene NIBIO benytter i arbeidet med å vurdere plantevernmidlers skjebne i miljøet.
Utlekking til grunnvann
Grunnvannsmodellen MACRO kommer i ulike versjoner, men felles for alle disse er at de beregner en konsentrasjon av et plantevernmiddel på vei nedover i jorda, det vil si i retning grunnvannet/drensvannet. Litt avhengig av modellversjonen, estimeres konsentrasjonen i jordvannet ved 1-2 meters dyp. Noe av det spesielle med MACRO er at den simulerer transport av plantevernmidler i jord med makroporer, det vil si større porer/kanaler som ofte er laget av meitemark eller planterøtter. Disse porene kan lede mye vann på kort tid nedover i jorda. Hovedmodellen beskrives i detalj på EUs Joint Research Center sine nettsider (JRC) eller hos Sveriges lantbruksuniversitet (SLU).
MACRO 5.2 og 5.5.4
Det er utviklet egne norske scenarier til bruk i MACRO 5.5.4, Rustad og Heia. De relevante datafilene for disse scenariene kan lastes opp til modellen via Mattilsynets nettsider. MACRO 5.5.4. er versjonen av MACRO som benyttes av EU (MACROinFOCUS) i godkjenningsarbeidet med plantevernmidler. MACRO kan også simulere utlekking av andre stoffer enn plantevernmidler så lenge man har de riktige inputparametrene tilgjengelig, for eksempel vannløselighet, sorpsjonskoeffisienten og halveringstider i jord og vann for det aktuelle stoffet. Disse egenskapene kan ekstrapoleres fra andre stoffer eller estimeres utfra andre kriterier eller data. MACRO 5.5.4 er basert på MACRO 5.2 som er en ren forskningsversjon av modellen.
MACRO-DB
Modellversjonen MACRO-DB er en modell utviklet for å gi beslutningsstøtte i vurderingen av plantevernmidlers skjebne og transport i jord, der ulike regioner i Sverige ligger inne med jordtyper og klima. Denne modellen er tenkt benyttet av kommuner, rådgivere og bønder ved søknad om bruk av plantevernmidler i ulike vann-verneområder. Også her har NIBIO fått lagt inn norske data på klima, jordtyper og kulturutvikling i ulike større regioner i Norge, slik at vi kan simulere hvordan plantevernmidlene kan transporteres nedover i jorda. Prosjektet Plantevernmidler - tabeller for utlekkingsrisiko til bruk ved planlegging av sprøyting (se lenke nederst på siden) benytter seg av denne modellen og de norske regionale scenariene for Rogaland og Sørlandet, Sør-Østlandet, Innlandet og Trøndelag. I tilknytning til prosjektets nettside finner man prosjektbeskrivelse og relevante rapporter/dokumenter.
KONTAKTPERSON
Roger Holten
Forsker
-
Divisjon for bioteknologi og plantehelse
(+47) 915 92 762 roger.holten@nibio.no Kontorsted: Ås - Bygg H7
Her kan du laste ned WISPE-modellen
18.05.2023
Avrenning til overflatevann
SWASH
Modellen SWASH benyttes av EU-myndighetene i risikovurderingsprosessen for plantevernmidler for å kunne vurdere sannsynligheten for avrenning til overflatevann. Modellen består av et skall med flere undermodeller; PRZM som gir en konsentrasjon av et stoff i kanten av et jorde, MACRO som simulerer utlekking mot grunnvann/drenssystemet og TOXSWA som enkelt forklart fortynner konsentrasjonene i ulike vannforekomster slik at konsentrasjonen kan sammenlignes direkte med en giftighetsverdi for akvatiske organismer. De aktuelle overflatevannforekomstene er grøft, dam og bekk/elv (ditch, pond, stream), alle med ulike nedbørfelt/avrenningsfelt og ulik størrelse/volum. SWASH har ulike scenarier spredt rundt i EU, men ingen i Norge. De geografisk nærmeste scenariene er et scenarie i Skåne (Lanna) og et i Nord-Tyskland (Hamburg). Scenariene ellers er spredt rundt i EU-området og skal representere større landbruksområder innen EU. SWASH er under revidering og en ny versjon av modellen er ventet å lanseres i slutten av 2021. Noen land, blant annet Tyskland, har utviklet egne modeller og scenarier for å estimere eksponeringen av overflatevann (German Runoff, Erosion and Drainage Risk Assessment - GERDA).
SWASH kan benyttes sammen med tiltaksmodellen Surface Water Assessment Enabler, SWAN for å utføre en eksponeringsvurdering på et høyere nivå (Step 4), der man også tar hensyn til tiltak som avdriftsreduksjon eller bruk av vegetasjonssoner for å redusere overflateavrenning.
WISPE
WISPE – World Integrated Pesticide Exposure Model er i utgangspunktet utviklet av Waterborne Environmental, Inc. i USA. I samarbeid med NIBIO er det utviklet en norsk versjon med norske scenarier både for vurdering av utlekking til grunnvann og overflateavrenning (Syverud, Bjørnebekk og Heia). Denne modellen er et skall med modellene PRZM og EXAMS som «undermodeller», der PRZM beregner en plantevernmiddelkonsentrasjon i avrenningsvannet ved kanten av et jorde, mens EXAMS fortynner denne konsentrasjonen i ulike vannforekomster (ditch, pond, stream) med ulike volumer. Denne estimerte konsentrasjonen kan da sammenlignes direkte med giftighetsverdier for vannlevende organismer. I prosjektet Oppdatering av modellen WISPE og de norske overflatevannsscenariene som ble avsluttet i juni 2023 var formålet å oppdatere WISPE-modellen og gjøre den enda mer brukervennlig.
Modellverktøyet WISPE er videreutviklet blant annet i henhold til oppdateringer anbefalt for EU-modeller av det såkalte FOCUS-Repair-prosjektet. Mulighet for å kunne estimere effekten av vegetasjonssoner med ulik bredde er også lagt inn. Modellen er endret slik at det er blitt enklere å videreutvikle verktøyet og legge til nye data uten bruk av programmeringseksperter samt at det er enkelt å kjøre modellen med forskjellige klimafiler for å se på effekten av klimaendringer.
Det er utviklet en brukermanual som skal gjøre det lettere å bruke modellen, både for forvaltning, industri og innen forskningen. Waterborne Environmental har stått for programmering og all teknisk utvikling i dette prosjektet. NIBIO har bidratt med data og kunnskap om norske forhold samt testing og innspill underveis. Waterborne har innhentet innspill fra plantevernmiddelindustrien samt utviklere i Europa som jobber med EU-modellene.
Resultatene fra prosjektet er formidlet på ulike internasjonale konferanser og i et eget møte med Mattilsynet og en representant fra industrien (Bayer CropScience). Hovedleveransen fra prosjektet er det oppdaterte modellverktøyet og brukermanualen.
Selve modellen og sluttrapporten med brukermanual kan lastes ned fra denne siden.
VFSMOD
Modellen VFSMOD (Vegetative Filter Strip Modeling System) benyttes i mange sammenhenger for å estimere effekten av vegetasjonssoner på overflateavrenningen av plantevernmidler og den inngår for eksempel i den tyske modellen GERDA og kan benyttes sammen med overflateavrenningsmodellen PRZM og tiltaksmodellen SWAN. VFSMOD er såkalt event-basert, det vil si at den simulerer enkeltepisoder av nedbør over tid, der man kan variere nedbørintensiteten og se effekten av ulike typer vegetasjonssoner, for eksempel ved å variere bredde og vegetasjonstetthet. Denne modellen er også benyttet i NIBIO-prosjektet «Dataverktøy for planlegging av vegetasjonssoner for redusert avrenning av plantevernmidler» som ble avsluttet i 2020. I dette prosjektet ble data på avrenning av plantevernmidler under norske forhold benyttet for å kalibrere modellen.
SYNOPS-WEB Norge
Modellen SYNOPS WEB Norge er et kartbasert modellverktøy for å gjøre en stedstilpasset risikovurdering av en planlagt eller gjennomført plantevernstrategi. Brukeren velger område og plantevernmiddelbruk som skal vurderes. Data fra digitalt jordsmonnkart, landbruksmeteorologisk tjeneste og Mattilsynets plantevernmiddeldatabase benyttes i beregningene. Denne modellen er skiftebasert, det betyr at den gir resultater for det ene aktuelle skiftet/jordet (valgt skifte/jorde markert med blått i figur 9) og ikke et større område. Se lenke til venstre for mer info om Synops Web Norge.
Lenker
PERSAMPersistens og akkumulering i jord
PERSAM
Modellen PERSAM (Persistence in Soil Analytical Model) benyttes for å vurdere skjebnen til plantevernmidler i jord, der man kan få estimert konsentrasjonen av et plantevernmiddel i jord og jordvann på ulike jorddyp, både umiddelbart etter sprøyting og ulike tidspunkter etterpå. I tillegg kan man få estimert en platåkonsentrasjon slik at man kan vurdere sannsynligheten for akkumulering ved bruk av midlet over tid. Ulike scenarier er utviklet for å dekke de tre regulatoriske sonene i EU, blant annet et estisk scenarie som skal dekke den nordre sonen.
Tjenester
Utlekking av plantevernmidler i jordsmonnet
Tabeller for å vurdere sannsynligheten for utlekking av plantevernmidler i jordsmonnet. Et verktøy til hjelp ved planlegging av sprøyting
Mer informasjonKONTAKTPERSON
Roger Holten
Forsker
-
Divisjon for bioteknologi og plantehelse
(+47) 915 92 762 roger.holten@nibio.no Kontorsted: Ås - Bygg H7
Publikasjoner
Abstract
Datamodellen WISPE ble ferdigutviklet i 2013 for å kunne undersøke avrenning og utlekking av plantevernmidler i miljøet under norske forhold. Formålet med dette prosjektet har bl.a. vært å oppdatere WISPE-modellen og gjøre den enda mer brukervennlig. Modellverktøyet WISPE er videreutviklet blant annet i henhold til oppdateringer anbefalt for EU-modeller av det såkalte FOCUSRepair- prosjektet. Mulighet for å kunne estimere effekten av vegetasjonssoner med ulik bredde er også lagt inn. Modellen er endret slik at det er blitt enklere å videreutvikle verktøyet og legge til nye data uten bruk av programmeringseksperter samt at det er enkelt å kjøre modellen med forskjellige klimafiler for å se på effekten av klimaendringer. Det er utviklet en brukermanual som skal gjøre det lettere å bruke modellen, både for forvaltning, industri og innen forskningen. Waterborne Environmental har stått for programmering og all teknisk utvikling i dette prosjektet. NIBIO har bidratt med data og kunnskap om norske forhold samt testing og innspill underveis. Waterborne har innhentet innspill fra plantevernmiddelindustrien samt utviklere i Europa som jobber med EUmodellene. Resultatene fra prosjektet er formidlet på ulike internasjonale konferanser og i et eget møte med Mattilsynet og en representant fra industrien (Bayer CropScience). Hovedleveransen fra prosjektet er det oppdaterte modellverktøyet og brukermanualen. Informasjon om modellen, brukermanualen og selve modellen gjøres tilgjengelig på NIBIOs nettsider i løpet av våren 2023.
Abstract
Det er ikke registrert sammendrag
Prosjekter
Oppdatering av modellen WISPE og de norske overflatevannscenariene
Modellen WISPE (The World Integrated System for Pesticide Exposure) som ble utviklet av Waterborne Environmental Inc i USA i samarbeid med Bioforsk (Bolli et al., 2013) ikke er blitt vedlikeholdt eller oppdatert etter at prosjektet ble ferdigstilt i 2013.
