Modelling pesticide leaching at a regional scale in the Netherlands

Abstract

De aanwezigheid van bestrijdingsmiddelen in het grondwater introduceert een risico voor de volksgezondheid en ecosystemen. Om deze reden zijn schattingen nodig van de uitspoeling van bestrijdingsmiddelen naar het ondiepe grondwater. Hiervoor wordt een regionaal model van het gedrag van bestrijdingsmiddelen in de grond (GEOPESTRAS) in combinatie met het informatiesysteem bestrijdingsmiddelen (ISBEST) gebruikt. ISBEST levert gegevens over het gebruik van bestrijdingsmiddelen per gemeente. Berekeningen met GEOPESTRAS werden uitgevoerd voor unieke combinaties van bodemtype (textuur en organische-stofgehalte), grondwatertrap, landgebruik en klimaat. De invoer voor PESTRAS werd via vertaalfuncties afgeleid en een ruimtelijk beeld van de uitspoeling werd verkregen door de resultaten van de individuele berekeningen te combineren met geografische informatie. Het aantal combinaties waarvoor het model moest worden toegepast bedroeg 897. Het berekende ruimtelijk beeld van uitspoeling was sterk afhankelijk van het type bestrijdingsmiddel. Bestrijdingsmiddelen die een gemiddeld gedrag wat betreft afbraak en sorptie vertonen (bijvoorbeeld atrazin), zijn sterk afhankelijk van het organische-stofgehalte. Mobiele stoffen (bentazon en hydroxy-chloorthalonil) vertonen een sterke correlatie met de textuurkaart, terwijl de uitspoeling van vluchtige stoffen (dichloorpropeen) sterk afhankelijk is van de diepte van het grondwater en bodemfysische eigenschappen. In het algemeen werd berekend dat bestrijdingsmiddelen in veengronden niet of nauwelijks uitspoelden. De hoogste concentraties werden gevonden in zand- en leemgronden met een laag organisch-stofgehalte (concentratie vaak boven 1 mug L-1). De grootste hoeveelheden bestrijdingsmiddelen spoelden uit in de Veenkolonien, de Noord-Oost Polder, het bloembollengebied en de zandgronden van Noord-Brabant. De totale uitspoeling bedroeg in 1993 ongeveer 51000 kg, waarvan 27000 kg in het diepe grondwater en 24000 kg in het oppervlaktewater terechtkwam.

The leaching of pesticides to groundwater may introduce a risk to human health and ecosystems. For this reason, estimates are required of the magnitude of the leaching and the total area involved. A regional-scale pesticide leaching model, GEOPESTRAS, in combination with an Information System on Pesticide Use, ISBEST, was used to calculate the leaching of pesticides into the shallow groundwater for the Netherlands. Information on pesticide use was available at the community level. Calculations with GEOPESTRAS were performed for unique combinations of soil texture, organic matter content, groundwater-depth class, land use and climate. Model inputs were derived from these basic spatially distributed parameters using transfer functions. Spatial patterns of the pesticide leaching potential were obtained by combining the calculated results with geographic information. The number of unique combinations for which the model had to be run to get spatial patterns for the Netherlands could be reduced from 93,000 (which is the total number of relevant 500�500 m2 grid cells in the Netherlands) to a manageable 897. The calculated spatial pattern of pesticide leaching depended strongly on the pesticide properties. In the case of moderately degradable and moderately sorbing pesticides such as atrazine, the calculated concentration in the soil leachate was most dependent on the organic matter content. In the case of mobile pesticides (bentazone and hydroxy-chlorothalonile) a strong correlation was found with the mapped soil physical characteristics, whereas the concentrations of volatile pesticides depended strongly on groundwater level and soil physical properties. This demonstrates that general conclusions on the leaching potential cannot be drawn on the basis of results for a single pesticide, or a single parameter (e.g. organic matter content). Peat soils were calculated to be invulnerable to pesticide leaching, whereas sandy and loamy soils with low organic matter content were very vulnerable (concentration often above 1 mug L-1). The highest pesticide leaching was calculated for the 'Veenkolonien' to the north-east, the flower-bulb area of the north-west and the sandy soils of the province of Noord-Brabant. The total calculated pesticide leaching amounted to 51,000 kg in the year 1993, of which 27,000 kg reached the deeper groundwater and 24,000 kg the surface water.