SOTRAS report 5. PESTRAS v3.1: A one-dimensional model for the assessment of the fate of pesticides in soil

Abstract

Schattingen van de emissie van bestrijdingsmiddelen van de bodem naar de atmosfeer en van de bodem naar het bovenste grondwater zijn nodig ter ondersteuning van het Nederlandse milieubeleid. Het gedrag van bestrijdingsmiddelen in de bodem is afhankelijk van diverse processen, zoals (bio)degradatie, de uitwisseling tussen de gas-, water- en vaste fasen, het transport van het middel in de bodem en de opname door het gewas. Aangezien deze processen afhankelijk zijn van o.a. meteorologische condities, is het gebruik van dynamische simulatiemodellen noodzakelijk. Om deze reden is het model PESTRAS ontwikkeld. Dit model is opgebouwd uit bestaande modellen: het hydrologisch-model SWIF, het warmtetransportmodel HEATRAS, een deel van het bestrijdingsmiddelenmodel PESTLA en het gastransportmodel GAS. Dit rapport beschrijft de koppeling van het model GAS met de versie van PESTRAS die in RIVM-rapport 715501003 is beschreven. Het rapport geeft een samenvatting van de theorie, het numerieke schema, en de modelverificatie. De gevoeligheid van het model voor de belangrijkste invoerparameters wordt toegelicht aan de hand van een aantal voorbeelden. Het rapport gaat vooral in op het gedrag van 1,3-dichloorpropeen (een grondontsmettingsmiddel). In een aanhangsel is een volledige gebruiksaanwijzing opgenomen. Op dit moment wordt het model op geregelde basis gebruikt ten behoeve van de evaluatie van de toestand van het milieu in het kader van de jaarlijkse MilieuBalans. Daarnaast speelt het model een belangrijke rol in de toelating van bestrijdingsmiddelen. Door de inbouw van het gastransportmodel kan PESTRAS nu toegepast worden voor vluchtige bestrijdingsmiddelen (Henry-coefficient > 10 exp. -5 m3 m-3).

Estimates of emissions of pesticides from agricultural soils to the atmosphere and to the groundwater are needed. The most important processes determining the fate of pesticides are transformation, partitioning between the solid, liquid and gas phases, transport, and uptake by plant roots. The interaction between these processes is complex and non-linear. As these processes are functions of soil temperature and soil water status the use of a dynamic simulation model in prediction is indispensable. For this reason, the model PESTRAS has been developed. This model has been composed of existing models, i.e. the soil water transport submodel SWIF, the heat transport model HEATRAS, part of the pesticide leaching and accumulation model PESTLA, and the gas transport model GAS. This report comprises the incorporation of the model GAS and a partitioning point model into the PESTRAS model. A description is given of the model theory, the numerical scheme, and the model verification. Results are presented to show the sensitivity of the model to important input parameters, and the application of the model in a case study for 1,3-dichloropropene. The appendix contains a full manual of the programme. The model will be used on a routine basis for the generation of the annual reports 'State-of-the-Environment', published by RIVM. The model is also used in pesticide registration procedures. The incorporation of a gas transport submodel extends the scope of the model to volatile pesticides (Henry coefficient > 10 exp. -5 m3 m-3).