Föreläsning på Grundvattendagarna 2013

1. PEGASUS-projektet
Förekomst och transport av bekämpningsmedel i mark och grundvatten
i ett litet tillrinningsområde i södra Skåne
Christel Carlsson, SGI
David Bendz, SGI
Anja Enell, SGI
Maria Åkesson, LU
Charlotte Sparrenbom, LU
På säker grund för hållbar utveckling

2. Syfte
Kartlägga förekomst och transport av bekämpningsmedel i djupare
grundvatten i ett litet tillrinningsområdet i Skåne
Finansiärer:
Stiftelsen för Lantbruksforskning (SLF)
Region Skånes miljövårdsfond
Stiftelsen CF Lundström
Kungliga fysiografiska sällskapet
Grundvattendagarna 16-17 oktober
2

3. Fältlokalen
Tillrinningsområde i anslutning till
Nationellt övervakningsområde för
växtskyddsmedel M42 (CKB, SLU)
Grundvattendagarna 16-17 oktober
3

4. Omfattning PEGASUS
• WP1. Kartläggning av förekomst av bekämpningsmedel i
djupare grundvatten
• WP2. Hydrogeologisk modellering
• WP3. Undersökning av styrande faktorer för förekomst i
grundvatten
• WP4. Transportmodellering i grundvatten
Grundvattendagarna 16-17 oktober
4

5. WP1. Kartläggning i djupt grundvatten
Finns det bekämpningsmedel i djupt grundvatten?
• Arrende av mark
• Upphandling av borrningsarbete
• Etablering av rör 5-35 m djup i tre kluster i
transekt
• Rutiner för att förhindra kontaminering
NAG-1
NAG-2
SHG-1
SHG-2
0901—0907
LIFA
Grundvattendagarna 16-17 oktober
5

6. WP1. Kartläggning i djupt grundvatten
forts.
• Provtagningsplan - provtagning och screening av 150 olika
substanser vid 5 olika tillfällen över två år
• Allmän kemiska analyser
• Åldersdatering med CFC-metoden
Resultat
• Inga bekämpningsmedel detekteras i
djupa brunnarna
• Åldersdatering visar på ”gammalt”
vatten >60 år
SHG-1
SHG-2
Grundvattendagarna 16-17 oktober
NAG-1
NAG-2
0901—0907
LIFA
>60 år
6

7. WP2. Hydrogeologisk modellering
Baserades på information om:
• Grundvattennivåer
• Grundvattendelare
• Lagerföljdsbeskrivningar och
interpolering/tolkning av horisontell utbredning
• Kornstorleksanalys
• Beräkning och test av hydraulisk konduktivitet
• Geofysiska mätningar (resistivitet, inducerad
polarisation (IP), Elektromagnetisk metod
(EM)
Grundvattendagarna 16-17 oktober
7

8. WP2. Hydrogeologisk modellering
Konceptuell modell över transekt:
?
60
> 60
40
60
60
Andersson, P., (2010). Hydrogeological investigation for the PEGASUS project, southern
Skåne, Sweden, Master thesis (2010).
Grundvattendagarna 16-17 oktober
8

9. WP3. Statistisk analys av styrande faktorer
•
•
•
•
Grunt grundvatten 3 m djup
Spridningsdata sedan 20 år
Detekterade halter sedan 10 år
Fynd (Bentazon, Diklorprop, Fluroxipyr, Klopyralid,
NAG-1
NAG-2
20 år
Glyfosat, Imazalil, MCPA, Metamitron)
• Icke Fynd (Alkonifen, Deltamedrin, Diflufenikan,
Esfenvalerat, Etofumesat, Fenpropimorf, Kvinmerak,
Mekoprop, Metazaklor, Primikarb, Prosulfokarb)
SHG-1
SHG-2
• Statistiska analyser (t-test, independent samples
10 år
0901—0907
LIFA
>60 år
median test, bootstrapped level of significance of means and
medians)
Grundvattendagarna 16-17 oktober
9

10. WP3. Statistisk analys av styrande faktorer
Testade variabler:
Kemiska egenskaper (FOOTPRINT DATABASE)
Sorption till organiskt kol (Koc)
Nedbrytning (DT50)
Vattenlöslighet (W s)
Fördelningskoefficient mellan oktanol/vatten (log Pow)
Henrys lags konstant (KH)
Ångtryck (Vp)
Nederbördsdata (SMHI, lokal väderstation)
Nederbörd samma dag som besprutning
Nederbörd veckan innan besprutning
Nederbörd en vecka efter besprutning
Nederbörd en månad före besprutning
Nederbörd en månad efter besprutning
Användning/besprutning (SLU databas)
Total dos per besprutningstillfälle
Total yta som sprutats per tillfället
Avstånd (Fältmätningar, ArcGIS)
Avstånd från grundvattenbrunn
Avstånd från grundvattenyta
Jordegenskaper (SGU jordartskarta)
Permeabilitet
Grundvattendagarna 16-17 oktober
10

11. WP3. Statistisk analys av styrande faktorer
Resultat:
Statistiskt signifikant gruppvis skillnad map:
•
•
•
•
•
•
Total dos per besprutningstillfälle
Nedbrytning (DT50)
Fördelningskoefficient mellan oktanol/vatten (log Pow)
Henrys lags konstant (KH)
Nederbörd veckan innan besprutning
Nederbörd en månad efter besprutning
Åkesson et al, Journal of Hydrology 477 (2013) 165–174
Grundvattendagarna 16-17 oktober
11

12. WP4. Transportmodellering
Förklara förekomst av sex olika bekämpningsmedel i grunt grundvatten
• Data över besprutning och fynd (bentazon, diklorprop, glyfosat,
isoproturon, metamitron, MCPA)
• Nederbördsdata och avdunstning (1950-,SMHI)
• Konceptuell hydrogeologisk modell
• Platsspecifik data map sorption och nedbrytning av de
sex substanserna, framtagna i laborativa experiment
•
3H/3He-analyser
(Utah University, 2012)
Grundvattendagarna 16-17 oktober
12

13. WP4. Transportmodellering
Konceptuell
modell
Justering
av porositet
Geofysiska
undersökningar,
brunnsloggar,
kartor
Matematisk
modell (HYDRUS2D)
Nederbörds data
Kalibrering
Tritium/Helium
data
Transportsimulerin
g
Validering
Platsspecifik data
Kd och k (lab)
Användning
(1990-2010)
Övervakningsdata
2004-2010
Grundvattendagarna 16-17 oktober
13

14. WP4. Transportmodellering
Modellen lyckas simulera ankomsttiden
för bekämpningsmedel med lågt Kd, dvs
bentazon, diklorprop, isoproturon och
MCPA (ej glyfosat och metamitron)
Transportmodellering i
grundvattensystem baserad på
kalibrering med 3H/3He är en kraftfull
metodik
Endast substanser med mycket låga Kd
når till djupt grundvatten (15-19) meter i
ett hundraårsperspektiv.
M. Åkesson et al, 2013, submitted to Applied Geochemistry
Grundvattendagarna 16-17 oktober
14

15. Sammanfattning
• Inga bekämpningsmedel i djupt grundvatten >60 år gammalt
• Fynd i 10 år gammalt vatten
• Viktigaste faktorn för spridning till grundvattnet är dosen
(mängd/yta)
• Transport av bekämpningsmedel med låga Kd kan beskrivas
väl med vald modell
• Studien bekräftar att sorption och nedbrytning i hög grad
kontrollerar transporten
• Kalibrering av transportmodellen med 3H/3He är ett kraftfull
metodik
• Modelleringen indikerar makroporflöde av bekämpningsmedel
Grundvattendagarna 16-17 oktober
15

16. Publikationer
Pesticide occurrence and groundwater age in a small catchment in southern Sweden,
Åkesson et al. submitted to Applied Geochemistry, (May, 2013)
Statistical screening for descriptive parameters for pesticide occurrence in a shallow
groundwater catchment, Åkesson et al. Journal of Hydrology 477 (2013) 165–174.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022169412010049
Hydrogeological investigation for the PEGASUS project, southern Skåne, Sweden,
Pontus Andersson, Master thesis (2010).
http://lup.lub.lu.se/luur/download?func=downloadFile&recordOId=2296639&fileOId=2
296640
GIS-baserad kartläggning av sambandet mellan pesticidförekomster i grundvatten
och markegenskaper, Joakim Lindblad, Johan Lindenbaum, Kandidatuppsats (2010).
http://www.natgeo.lu.se/ex-jobb/exj_186.pdf
Andersson, P., (2010). Hydrogeological investigation for the PEGASUS project,
southern Skåne, Sweden, Master thesis (2010).
Transport av kemiska bekämpningsmedel samt fastläggnings- och
nedbrytningskaraterisering i en vertikal transekt genom mark-och grundvattenzonen i
ett litet tillrinningsområde i Skåne. Slutrapport till SLF. Carlsson, C. (2013). SGIs
hemsida www.swedgeo.se
Grundvattendagarna 16-17 oktober
16

17. TACK !
Grundvattendagarna 16-17 oktober
17