Pestizide bleiben länger im Boden als erwartet

Pestizidrückstände sind in Schweizer Landwirtschaftsböden weit verbreitet und dort oft deutlich langlebiger als in regulatorischen Bewertungen angenommen. Besonders relevant ist, dass einige Rückstände auch nach Jahren noch in Konzentrationen vorkommen, die für Bodenorganismen von Bedeutung sein könnten.

Böden sind eine zentrale Lebensgrundlage, sowohl für die Nahrungsmittelproduktion als auch für zahlreiche Ökosystemleistungen. Gleichzeitig sind Landwirtschaftsböden vielfältigen Belastungen ausgesetzt. Dazu gehören auch Pestizide, die nach der Anwendung im Boden verbleiben können. Wie verbreitet solche Rückstände in Schweizer Landwirtschaftsböden sind und wie lange sie dort über die regulatorisch erwarteten Abbauzeiten hinaus nachweisbar bleiben, haben Forschende von Agroscope und dem Oekotoxzentrum gemeinsam mit weiteren Partnern untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Realität im Feld teilweise deutlich von den Annahmen der regulatorischen Bewertung abweicht.

Rückstände in allen untersuchten Böden

Für die Studie beprobten die Forschenden insgesamt 126 Landwirtschaftsstandorte, die über die ganze Schweiz verteilt waren. Diese umfassten Äcker, Gemüseflächen, Rebflächen und Apfel- und Aprikosenplantagen, die alle konventionell bewirtschaftet wurden, sowie vier biologisch bewirtschaftete Äcker als Vergleichsstandorte. Die Standorte wurden jeweils zwischen November und März beprobt, um Belastungsspitzen durch aktuelle Applikationen während der Kultivierung zu vermeiden. Die Proben wurden auf insgesamt 146 Pestizide analysiert, darunter 127 Wirkstoffe und 19 Transformationsprodukte.

An allen 126 Standorten wurden Pestizidrückstände nachgewiesen, selbst auf den biologisch bewirtschafteten Ackerflächen. Dort war die Zahl der nachgewiesenen Rückstände jedoch deutlich niedriger als auf den konventionell bewirtschafteten Flächen. Auf den konventionell bewirtschafteten Flächen wurden je nach Landnutzung im Mittel Rückstände von 22 bis 28 verschiedenen Pestiziden pro Standort gefunden, auf einem Acker sogar 54. Die Summe der gemessenen Pestizidkonzentrationen war auf Gemüseflächen im Mittel am höchsten.

«Dabei handelte es sich nicht ausschliesslich um aktuell eingesetzte Wirkstoffe», erläutert Studienleiter Thomas Bucheli von Agroscope. «Oft wurden auch Transformationsprodukte von Pestiziden nachgewiesen, die in der Schweiz nicht mehr zugelassen sind. Ein Beispiel dafür ist Atrazin-2-hydroxy, ein Abbauprodukt des schon lange verbotenen Herbizids Atrazin. Dies zeigt, dass frühere Anwendungen noch über lange Zeit im Boden nachweisbar sein können.»

Nicht nur die Anwendung entscheidet

Wie viele Pestizide in einem Boden gefunden wurden, hing nicht nur davon ab, wie intensiv diese eingesetzt wurden, sondern auch von den Bodeneigenschaften und den klimatischen Bedingungen. Die Zahl der nachgewiesenen Pestizide stieg mit dem Gehalt an organischem Kohlenstoff im Boden und sank mit langfristig höheren Niederschlagsmengen. Welche Prozesse diese Zusammenhänge erklären, wurde in der Studie nicht direkt untersucht. Denkbar sind unter anderem eine reduzierte Bioverfügbarkeit, weil Pestizide an die organische Bodensubstanz gebunden werden, sowie eine höhere mikrobielle Aktivität und stärkere Verlagerung in den Unterboden unter feuchteren Bedingungen. «Trockene und humusreiche Böden scheinen also besonders anfällig für das Vorkommen von Pestizid-Rückständen zu sein», so Bucheli. «Dies sollte bei der Standortwahl für das Bodenmonitoring berücksichtigt werden.»

Höhere Persistenz als erwartet

Die Persistenz von Pestiziden im Boden, gemessen als Halbwertszeit (DT50), ist ein wichtiges Kriterium bei der Pestizidzulassung. Die Forschenden verglichen die im Rahmen der Zulassung ermittelten maximalen Feld-DT50 mit der unter realen Feldbedingungen beobachteten Persistenz und fanden sie in etwa 60% der Fälle überschritten. Besonders gross war die Abweichung bei Rückständen, die sich zum Zeitpunkt der Probenahme bereits länger als die entsprechende DT90 (in der Zulassung ermittelte Zeit bis zum Verschwinden von 90% der Ausgangsmenge) im Boden befanden.

Dies kann daran liegen, dass Pestizide im Boden mit zunehmender Verweildauer stärker an organische und mineralische Bodenbestandteile gebunden oder in Bodenaggregaten eingeschlossen werden. Dadurch kann sich ihr Abbau verlangsamen. Die regulatorischen Studien dagegen erfassen häufig vor allem die frühen Phasen des Abbaus und bilden das Langzeitverhalten nur begrenzt ab.

Potenzielle Wirkung auf Bodenorganismen

Um abzuschätzen, ob die gefundenen Pestizidrückstände für Bodenorganismen ökotoxikologisch relevant sein könnten, verglichen die Forschenden die gefundenen Konzentrationen mit toxikologischen Schwellenwerten aus der Zulassung für verschiedene Bodentiere wie Regenwürmer, Springschwänze und Milben. «An 22 der 126 Standorte haben wir Hinweise auf mögliche ökotoxikologische Effekte durch Pestizidgemische gefunden», erklärt Marion Junghans vom Oekotoxzentrum. «Besonders häufig war dies auf Apfelplantagen der Fall, die höchste Mischungstoxizität fand sich jedoch auf Gemüseflächen.» Für die vier biologisch bewirtschafteten Ackerflächen sowie die Aprikosenplantagen wurden keine Überschreitungen beobachtet. Zu den potenziellen Mischungseffekten trugen 13 Pestizide bei, von denen sieben zwischen 2016 und 2021 ihre Zulassung in der Schweiz verloren hatten. Drei Wirkstoffe trugen besonders stark zur potenziellen Mischungstoxizität bei, nämlich die Fungizide Difenoconazol und Epoxiconazol sowie das Insektizid Chlorpyrifos, das für kleine Bodentiere sehr giftig ist. Von diesen ist nur Difenoconazol noch zugelassen.

Rückstände bleiben lange relevant

Besonders interessant sind solche Pestizide, die deutlich länger im Boden bleiben, als es die regulatorischen Daten erwarten liessen. Für mehrere Wirkstoffe – darunter Difenoconazol, Chlorpyrifos, Epoxiconazol, Boscalid und Fludioxonil – wurden auch nach dem Überschreiten des DT90-Zeitraums noch Konzentrationen gemessen, die potenziell für Mischungswirkungen relevant sind. «Wir wissen jedoch nicht, welcher Anteil dieser gealterten Rückstände tatsächlich noch bioverfügbar ist», betont Marion Junghans. Die ökotoxikologische Bewertung war nicht für alle Rückstände möglich, da teilweise keine chronischen Daten für die Bodentiere vorlagen. «Ausserdem haben wir Pflanzen und Mikroorganismen hier nicht berücksichtigt. Diese können zusätzlichenökotoxikologischen Risiken ausgesetzt sein», ergänzt Junghans.

Schweizer Böden im europäischen Vergleich

Die Forschenden verglichen die Schweizer Ergebnisse auch mit den Daten des europäischen LUCAS-Bodenmonitorings von 2018. Dabei zeigte sich, dass die potenziellen ökotoxikologischen Belastungen für Bodentiere in der Schweiz über alle betrachteten Landnutzungen hinweg höher ausfielen als in den untersuchten europäischen Ländern. Die besonders relevanten Pestizide waren in beiden Datensätzen überwiegend dieselben, wurden in der Schweiz aber häufiger oder in höheren Konzentrationen nachgewiesen. Die höheren Belastungen könnten teilweise mit höheren Anwendungsmengen oder -häufigkeiten bestimmter relevanter Pestizide in der Schweiz zusammenhängen.

Konsequenzen für die Zulassung und das Bodenmonitoring

Die Studie zeigt, dass die in der Zulassung verwendeten Persistenzdaten das langfristige Verhalten von Pestiziden im Feld nicht immer ausreichend abbilden. Gerade langlebige Rückstände können noch weit über den erwarteten DT90-Zeitraum hinaus im Boden vorhanden sein. Die Forschenden schlagen deshalb vor, Persistenzstudien über diesen Zeitraum hinaus zu verlängern und Modelle einzusetzen, die den langsamer werdenden Abbau älterer Rückstände besser abbilden. Für zukünftige Bodenmonitoringprogramme empfehlen sie zudem, gezielt potenziell besonders relevante Pestizide zu untersuchen und die Analysemethoden stärker zu harmonisieren.

Schliesslich werden risikobasierte Schwellenwerte für Pestizide und Bioindikatoren benötigt, um das Risiko für die Bodenorganismen zu bewerten und die Bodenfruchtbarkeit zu schützen: Das Oekotoxzentrum hat solche Schwellenwerte bereits für zahlreiche Pestizide erarbeitet und optimiert auch die Anwendung der Bioindikatoren. «Gleichzeitig braucht es weitere Forschung, um die tatsächlichen Auswirkungen im Feld zu beurteilen», sagt Marion Junghans. «Besonders wichtig ist es zu klären, welcher Anteil der langlebigen Rückstände biologisch verfügbar bleibt.» Dies ist Gegenstand laufender Arbeiten beider Institutionen.

Publikation

Rösch, A., Reininger, V., Ranke, J., Perdigón Ferreira, J., Hirte, J., Sutter, P., Wettstein, F.E., Renaud, M., Junghans, M., Viaira, D., Walder, F., Bucheli, T. D. (2026). Longevity of modern pesticides in Swiss agricultural soils: distribution, drivers, and potential environmental implications. Environmental Science: Processes and Impacts, 28(8), 2169-2186. doi.org/10.1039/d5em01048a , Institutional Repository