Plantevernmidlers skjebne i jord

Holt 28 juni red

Feltforsøk på Holt, NIBIO Tromsø.

Foto: Rolf Johansen

Plantevernmidler benyttes for å bekjempe ulike skadegjørere (insekter, sopp og ugras) i landbruket. Disse giftstoffene er vist å kunne komme på avveie i naturen og det er derfor viktig å vite hvordan de oppfører seg og hva som skjer med dem etter at de er sprøytet ut på et jorde eller i en kultur. NIBIO har fasiliteter, utstyr og kompetanse til å undersøke plantevernmidlers skjebne i naturen både i laboratoriet og i felt.

Måle binding (adsorpsjon) av plantevernmidler i jord

Plantevernmidler og andre organiske forbindelser som kommer i kontakt med jord vil interagere med jorda i større eller mindre grad. Vannløselige stoffer vil stort sett befinne seg i vannfasen i jorda, mens andre stoffer kan bindes til partikler i jorda, for eksempel leirpartikler eller organiske materiale. Stoffer som bindes veldig sterkt til jordpartikler kan bli mer eller mindre utilgjengelige for mikrobiell nedbrytning.

I en sorpsjonsstudie (bindingsstudie) undersøker vi hvordan mengden av et stoff fordeler seg mellom partikkelfasen og vannfasen i en løsning og slik kan man beregne en sorpsjonskoeffisient (Kd, Kf, Koc). For å kunne si noe om hva som kan skje med et plantevernmiddel, eller andre stoffer, i jord, er det derfor viktig å estimere disse sorpsjonskoeffisientene. Slike studier er da også et viktig datakrav ved for eksempel godkjenning av plantevernmidler.

NIBIO Avdeling pesticider og naturstoffkjemi utfører sorpsjonsforsøk i henhold til OECD Guideline 106 (2000) (Lenke i venstre kolonne). Enkelte forbindelser bindes sterkere til jord med tiden, noe som kan gjøre at både transport og nedbrytning vil variere over tid. Dette fenomenet, såkalt «aged sorption» er implementert i metodikken for risikovurdering av plantevernmidler i EU og NIBIO kan også utføre studier på dette i henhold til EU-retningslinjer (Lenke i venstre kolonne).

Måle utlekking av plantevernmidler i jord

Plantevernmidler, eller andre kjemikalier, kan transporteres i jord, enten løst i vannet, eller festet på jordpartikler. Disse stoffene transporteres da gjennom jorda, enten via en langsom transportprosess der de følger vannstrømmen idet den siver gjennom små mellomrom mellom partiklene (mikroporer) i jorda, eller en mye raskere transport med vannstrømmer som går gjennom åpne mark- og rotganger og sprekker (makroporer).

Ulike stoffer kan transporteres på ulike måter avhengig av blant annet deres bindingsegenskaper til forskjellig materiale i jord. Jordtypen man ser på kan derfor bety mye for transporten av ulike kjemikalier. I tillegg vil nedbørsmengder og temperatur kunne påvirke transporten gjennom jorda.

NIBIO har laboratoriefasiliteter for å undersøke transport av kjemikalier gjennom jord. Vi har et godt utstyrt lysimeterlaboratorium med kolonner av ulike dimensjoner og materialer, peristaltiske pumper til vanning, og muligheter for å regulere temperaturen i rommet. I dette laboratoriet kan vi da undersøke transporten av plantevernmidler, og eventuelt andre kjemikalier, ned gjennom en jordsøyler under kontrollerte betingelser.

Jordprøvene tas enten ut som intakte jordsøyler med et jordbor, eller jorda pakkes i søylene manuelt. Sigevann fra jordprøvene analyseres for innhold av kjemikaliene man er ute etter ved hjelp av LC-MS/MS eller GC-MS.

KONTAKTPERSON

 

 

 

Bilde1.jpg
Eksempel på søyleoppsett for transportforsøk med plantevernmidler i jord. Foto: Roger Holten
2017-10-23 14.00.34.jpg
Oppveiing av jord i teflonrør for undersøkelse av nedbryting av plantevernmidler i lab. ved 20 °C. Foto: Marit Almvik

Måle plantevernmidlers nedbryting og halveringstid i jord

Plantevernmidler og andre organiske forbindelser i jord brytes ned raskt eller langsomt, avhengig av stoffets egenskaper og den mikrobielle aktiviteten i jorda. Stoffene kan også brytes ned kjemisk, for eksempel ved fotolyse i sollys eller hydrolyse i vann.

Nedbrytningshastigheten uttrykkes som en DegT50-verdi; en halveringstid som beskriver antall dager det tar før stoffkonsentrasjonen i jorda er halvert. Dersom forsvinningen er påvirket av andre tapsprosesser i tillegg til nedbryting (for eksempel tap ved utlekking), uttrykkes halveringstiden som en forsvinningstid DT50 (Dissipation Time).

NIBIO bruker FOCUS-guideline Sanco/10058/2005 for nedbrytingsstudier i laboratorier og EFSA-guideline (2014) og OECD-guideline (2016) for nedbrytingsstudier/forsvinningsstudier i felt (Alle lenker til venstre).

Et nedbrytingsstudie i laboratoriet foregår typisk over 100 dager, og det tas ut jordprøver minst 8 ganger gjennom perioden. Jordprøvene ekstraheres for innhold av plantevernmidler og deres nedbrytningsprodukter og konsentrasjonen måles ved hjelp av LC-MS/MS eller GC-MS/MS. Halveringstidene beregnes ved å teste ulike modeller for nedbrytingskinetikk ved hjelp av Tessella CAKE programvare. Metodikken kan i prinsippet anvendes til alle stoffer man ønsker å undersøke halveringstidene av.