"kupfer im pflanzenschutz - risikobewertung für bodenorganismen" - alex dellantonio...
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AGES-Fachtagung "Kupfer im Pflanzenschutz" (26.09.2012) Pflanzenschutzmittel auf Kupferbasis werden seit über 100 Jahren gegen Pilzkrankheiten und auch gegen viele andere Pflanzenkrankheiten im Weinbau, Obstbau, Hopfenbau und in Feldkulturen im Gemüse-, Kartoffel- und Erdbeerbau eingesetzt. Das Metall Kupfer wird jedoch im Boden nicht abgebaut. Mit dem Projekt "Kupfer als Pflanzenschutzmittel – Strategie für einen nachhaltigen und umweltschonenden Einsatz" hat die AGES in Zusammenarbeit mit den ProjektpartnerInnen das Ausmaß der Bodenbelastung in den relevanten Anbaugebieten Österreichs erhoben. Mit den Ergebnissen steht nun eine wissenschaftlich fundierte Basis für einen angemessenen Kupfereinsatz in der nachhaltigen Landwirtschaft zur Verfügung. Der Abschlussbericht des AGES Kupferprojekts wird auf der DaFNE-Webseite (www.dafne.at) veröffentlicht: http://www.dafne.at/dafne_plus_homepage/index.php?section=dafneplus&content=result&come_from=homepage&&project_id=2922 Fachtagung "Einsatz von Kupfer im Pflanzenschutz" mit internationaler Beteiligung Bei dieser Tagung wurden die Ergebnisse des Kupferprojekts präsentiert. Es wurden aber auch zahlreiche Vortragende aus der landwirtschaftlichen Praxis und ausländischen Institutionen, insbesondere wissenschaftliche Experten aus dem Julius Kühn - Institut (JKI) in Deutschland, eingeladen, um über die Möglichkeiten zur Minimierung des Kupfereinsatzes im Weinbau, im Obstbau und im Kartoffelbau zu referieren: http://www.ages.at/ages/landwirtschaftliche-sachgebiete/pflanzenschutzmittel/aktuelles/ages-kupfer-projekt/ages-fachtagung-kupfer-im-pflanzenschutz/ Dokumentation der Fachtagung mit Präsentationen: http://www.ages.at/ages/ages-akademie/dokumentation-2012/kupfer-im-pflanzenschutz-26092012/TRANSCRIPT
Risikobewertung für Bodenorganismen
[email protected] Institut für Pflanzenschutzmittel Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit / AGES Spargelfeldstraße, 191 A-1220 Wien
Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH www.ages.at
Zentraler Punkt: Berücksichtigung der Bioverfügbarkeit von Kupfer bei der Risikobewertung „Effekt“ / Toxizität / Verfügbarkeit von Kupfer sind u.a. abhängig von: - Bodenparametern pH Humus Tongehalt Kationenaustauschkapazität
- Alter der Rückstände
Risikobewertung für Bodenorganismen
NOECadd L/A
NOECtot
NOECtot,norm
SSD
HC5 / PNEC
Herleitung der Cu- Effektkonzentrationen
Normalisierung der Cu- Effektkonzentrationen
Ableitung der HC5 /PNEC
Risikobewertung für Bodenorganismen
vRAR Copper
Normalisierung HC5/PNEC Effektkonzentrationen
Herleitung
NOECadd L/A
NOECtot
NOECtot,norm
SSD
HC5 / PNEC
Risikobewertung für Bodenorganismen
Normalisierung HC5/PNEC Effektkonzentrationen
Herleitung
Typisches Datenpaket in den berücksichtigten Papers 1) Boden: pH, OS, KAK, Textur 2) Organismus: Folsomia candida. 3) Expositionsparameter: Reproduktion, Mortalität 4) Expositionsdauer: 28 d 5) NOEC ist die höchste Konzentration, welche keinen statistisch Signifikanten Unterschied zur Kontrolle aufweist. 6) NOEC 40 mg/kg (Mortalität), NOEC 200 mg/kg (Reproduktion).
Bedingung!!!!
Risikobewertung für Bodenorganismen
NOECtot
NOECtot,norm
SSD
NOECadd
Pflanzen 67 NOEC-Werte 9 Spezies u.a. Windenknöterich Hafer Deutsches Weidelgras Gerste Tomate Gewöhnliches Greiskraut 17 Papers
Invertebraten 108 NOEC-Werte 10 Spezies u.a. Kompostwurm Eisenia andrei Eisenia fetida Springschwanz Regenwurm 34 Papers
Mikroorganismen 79 NOEC/EC10-Werte funktionelle Parameter N-Kreislauf C-Kreislauf Wachstum 20 Papers
Normalisierung HC5/PNEC Titel Effektkonzentrationen
Herleitung
Normalisierung HC5/PNEC Effektkonzentrationen
L/A Faktor
Leaching/Ageing Faktor: Frische Cu Zugabe (z.B. im Laborversuch)
toxischer als gealterter Cu Rückstand Zwei Faktoren: Leaching...Auswaschung Ageing......Alterung
NOECadd L/A
NOECtot
NOECtot,norm
SSD
HC5 / PNEC
Risikobewertung für Bodenorganismen
Normalisierung HC5/PNEC Effektkonzentrationen
L/A Faktor
% r
esp
. Glu
cose
Cu
1
10 100
Bestehende Kupferaltlast
Transekt
Cu
= L/A ED10
ED10
Risikobewertung für Bodenorganismen
vRAR Kupfer: [...] there is sufficient justification to assume that the toxicity under field conditions is less than under laboratory conditions, and a reasonable worst case generic L/A of 2.0 is proposed for all soils. Scientific/Technical Report EFSA “Pre-Assessment of Environmental Impact of Zinc and Copper Used in Animal Nutrition” […] a reasonable worst case generic L/A [factor] of 2.0 is proposed for all soils.
0
20
40
60
80
100
0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0
Field-Spike factor (L/F)
Fre
qu
ency
Leaching Ageing factor (L/A)
Normalisierung HC5/PNEC Effektkonzentrationen
L/A Faktor
25. Perz.
Risikobewertung für Bodenorganismen
NOECadd L/A
NOECtot
NOECtot,norm
SSD
HC5 / PNEC
Normalisierung HC5/PNEC Effektkonzentrationen
L/A Faktor
Pflanzen
67 NOEC
Inverterbraten
108 NOEC
MOs
79 NOEC
+ großer Datensatz - sehr heterogene Bodenparameter (pH, OS, KAK, Ton etc.)
Risikobewertung für Bodenorganismen
NOECadd L/A
NOECtot
NOECtot,norm
SSD
HC5 / PNEC
Normalisierung HC5/PNEC Effektkonzentrationen
Normalisierung notwendig Vergleichbarkeit der Studien
Verfahren: - Laborexperimente mit 19 Böden - Ermittlung des Einflusses von Bodenparametern auf NOEC
z.B.: Arrhenius-Gleichung
Risikobewertung für Bodenorganismen
Normalisierung HC5/PNEC Effektkonzentrationen
Reproduktion Eisenia fetida Einfluss der Kationenaustauschkapazität des Bodens auf die Effektkonzentration
Substrate induced respiration
y = 0,66x + 2,64
R2 = 0,57
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
-1 -0,5 0 0,5 1 1,5
log OC (%)
log
EC
50
(m
g/k
g)
Nitrification
y = 1,06x + 1,42
R2 = 0,66
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00
log CEC (cmol/kg)
log
EC
50
(m
g/k
g)
Maize respiration
y = -0,26x + 4,06
R2 = 0,52
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0
pH
Lo
g E
C5
0 (
mg
/kg
)
Hordeum vulgare - growth
y = 0,68x + 1,56
R2 = 0,65
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 0,5 1 1,5 2
log CEC (cmol/kg)
log
EC
50
(m
g/k
g)
Lycopersicon esculentum - root elongation
y = 0,96x + 1,47
R2 = 0,75
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 0,5 1 1,5 2
log CEC (cmol/kg)
log
EC
50
(m
g/k
g)
Folsomia candida - reproduction
y = 0,96x + 1,63
R2 = 0,63
0
1
2
3
4
0 0,5 1 1,5 2
log CEC (cmol/kg)
log
EC
50
(m
g/k
g)
Eisenia fetida - reproduction
y = 0,58x + 1,85
R2 = 0,75
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 0,5 1 1,5 2
log CEC (cmol/kg)
log
EC
50
(m
g/k
g)
Normalisierungsformel E. fetida
NOECref = NOEC KAKref
KAKBoden
0.58
Risikobewertung für Bodenorganismen
Normalisierung HC5/PNEC Effektkonzentrationen
NOECadd L/A
NOECtot
NOECtot,norm
SSD
HC5 / PNEC
Ergebnis der Normalisierung neuer Datensatz mit vergleichbaren Cu Effektkonzentrationen
Pflanzen
67 NOEC
Inverterbraten
108 NOEC
MOs
79 NOEC
Risikobewertung für Bodenorganismen
NOECadd L/A
NOECtot
NOECtot,norm
SSD
HC5 / PNEC
HC5 / PNEC Normalisierung Effektkonzentrationen
©van Vlaardingen et al. 2004;(RIVM). Report no. 601501028
Risikobewertung für Bodenorganismen
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
10 100 1000 10000
Cu concentration (mg/kg)
cum
ulat
ive
dist
ribut
ion
Denitrification P. acuminatus N-mineralisation
P. peltifer E. andrei L. rubellus
H. vulgare Glutamic acid L. perenne
C. sphagnetorum Nitrification I. viridis
E. fetida S. vulgaris
Microbial biomass L. esculentum P. annua
P. convolvulus H. aculeifer A. integrifolia F. candida A. sativa
SIR F. fimetaria
H. radicata Ammonification Respiration
MR pH = 4.8 OS = 2.8 % Ton = 7.0 % KAK = 2.4 cmol kg-1
HC5 / PNEC Normalisierung Effektkonzentrationen
25
PNEC
Risikobewertung für Bodenorganismen
P. acuminatus Glutamic acid
E. andrei L. rubellus Respiration Microbial biomass MR
Denitrification H. vulgare
C. sphagnetorum N-mineralisation SIR E. fetida L. perenne
P. peltifer S. vulgaris
P. annua P. convolvulus
A. integrifolia I. viridis A. sativa
Nitrification L. esculentum
H. aculeifer H. radicata
F. candida F. fimetaria
Ammonification
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
10 100 1000 10000
Cu concentration (mg/kg)
cum
ulat
ive
dist
ribut
ion
Denitrification P. acuminatus N-mineralisation
P. peltifer E. andrei L. rubellus
H. vulgare Glutamic acid L. perenne
C. sphagnetorum Nitrification I. viridis
E. fetida S. vulgaris
Microbial biomass L. esculentum P. annua
P. convolvulus H. aculeifer A. integrifolia F. candida A. sativa
SIR F. fimetaria
H. radicata Ammonification Respiration
MR pH = 4.8 OS = 2.8 % Ton = 7.0 % KAK = 2.4 cmol kg-1
pH = 7.5 OS = 2.2 % Ton = 26.0 % KAK = 20 cmol kg-1
HC5 / PNEC Normalisierung Effektkonzentrationen
25 90 PNEC
Risikobewertung für Bodenorganismen
pH Ton % Humus %
<2 2 - 4 >4
< 6
<10 40 60 70
10 - 25 60 85 100
>25 90 120 140
6 – 7.5
<10 40 65 85
10 - 25 70 95 115
>25 95 130 150
>7.5
<10 45 70 90
10 - 25 70 100 120
>25 100 140 160
HC5 / PNEC Normalisierung Effektkonzentrationen
Weinanbauregion Min. 25.
Perz. Median
75. Perz.
Max.
Wachau 2 33 82 166 469
Kamptal 2 35 67 113 430
Thermenregion 1 33 66 108 297
Neusiedlersee-Hügelland
5 32 64 109 253
Kremstal 3 29 60 120 338
Wagram 2 31 59 110 862
… … … … … …
vorläufige pH – Textur – Humus – Matrix
Risikobewertung für Bodenorganismen
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!