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Weniger Pflanzenschutzmittel für Thurgauer Gewässer

20. November 2020, Thema: Aquatische Ökotoxikologie Sedimentökotoxikologie

Weniger Pflanzenschutzmittel für Thurgauer Gewässer

Im Kanton Thurgau arbeiten Experten aus den Ämtern zusammen mit zahlreichen Landwirten daran, die Belastung von Gewässern mit Pflanzenschutzmitteln zu verringern. Biotests mit Wasser- und Sedimentproben zeigen, dass der ökotoxikologische Zustand der Gewässer momentan deutlich beeinträchtigt ist.

Kleine Bäche enthalten in der der Schweiz immer noch zu viele Pflanzenschutzmittel (PSM). Dies zeigten im letzten Jahr die Resultate der Nationalen Beobachtung Oberflächengewässerqualität (NAWA). Im Kanton Thurgau waren dabei der Eschelisbach und die Salmsacher Aach betroffen: Beide Bächen enthielten PSM in Konzentrationen, die deutlich über dem Grenzwert der Gewässerschutzverordnung von 0.1 µg/L lagen. Auch die kritischen Konzentrationen für kleine Wasserlebewesen wurden überschritten. Dies zeigt, dass PSM in die Gewässer gelangen – trotz dem sorgfältigen Einsatz der Stoffe durch die Landwirte.

Ambitioniertes Projekt mit allen Beteiligten

Um den PSM-Eintrag zu reduzieren, haben sich zahlreiche Player im Kanton Thurgau zu einem grossen Ressourcenprojekt zusammengetan: Am Projekt AquaSan beteiligen sich neben dem Bildungs- und Beratungszentrum Arenenberg das Thurgauer Amt für Umwelt, das Landwirtschaftsamt, der Verband Thurgauer Landwirtschaft, der Thurgauer Obstproduzentenverband, die Gemüseproduzentenvereinigung der Kantone Thurgau und Schaffhausen, die Vereinigung Thurgauer Beerenpflanzer, Agroscope und Agridea. Noch ist nicht bekannt, welche Eintragswege für die Gewässerbelastung die grösste Rolle spielen. Es wird aber angenommen, dass PSM durch Punkteinträge von den Wasch- und Befüllplätzen der Spritzgeräte, durch Auswaschung via Drainage, durch Abdrift und durch Abschwemmung in Gewässer gelangen. In insgesamt 8 Jahren wollen die Projektpartner zunächst die Bedeutung dieser verschiedenen Eintragswege genauer bewerten. Auf dieser Basis wollen sie das Risiko sowie die Belastung von PSM in Gewässern mit verschiedenen Massnahmen verringern und den Einsatz der PSM optimieren.

Um die Entwicklung des Risikos für PSM beurteilen zu können, muss zunächst der aktuelle Gewässerzustand bekannt sein. Daher nimmt das Oekotoxzentrum seit 2019 die ökotoxikologische Belastung der Salmsacher Aach und des Eschelisbach genauer unter die Lupe. Auftraggeber dafür ist der Kanton Thurgau. «Wir untersuchen jeweils in der Vegetationsperiode von April bis November den Ist-Zustand der beiden Gewässer», berichtet Cornelia Kienle vom Oekotoxzentrum. «So können wir bestimmen, welchen Einfluss verschiedene Massnahme auf die ökotoxikologische Belastung haben.»

Algen und Kleinkrebse messen den Gewässerzustand

Um die Wirkung der PSM auf Wasserlebewesen zu erfassen setzen die Wissenschaftler auf Biotests. Es werden Zwei-Wochen-Wassermischproben genommen und mit dem kombinierten Algentest untersucht, der eine Wirkung auf die Photosynthese und das Wachstum von einzelligen Grünalgen erfasst. Der Test ermöglicht es, die Belastung der Gewässer mit algentoxischen Stoffen zu bestimmen. Ausserdem wendeten die Forschenden den Sediment-Kontakttest mit Muschelkrebsen auf Wasser- und auf Sedimentproben in Zusammenarbeit mit dem Auftragslabor Soluval Santiago an. Der Test zeigt, wenn das Wachstum und Überleben der Kleinkrebse beeinträchtigt wird.

«Im kombinierten Algentest drücken wir die gemessene Wirkung als Diuron-Äquivalenzkonzentration aus», erklärt Cornelia Kienle. «Also als diejenige Konzentration der Referenzsubstanz Diuron, die genauso potent wirkt wie die unbekannte Mischung in den Wasserproben. » Anschliessend wird die gemessene Konzentration mit dem effektbasierten Triggerwert für Diuron verglichen. Dieser gibt an, welcher Effekt akzeptabel oder inakzeptabel ist, und wird auf der Basis von Toxizitätsdaten für zahlreiche Stoffe bestimmt. «Eine Gefährdung von Wasserorganismen kann bei Konzentrationen oberhalb des Triggerwerts nicht ausgeschlossen werden», sagt Cornelia Kienle.

Algenwachstum wird gehemmt

Im Eschelisbach fanden die Wissenschaftler 2019 Konzentrationen bis 29 ng/L Diuronäquivalente für die Photosynthesehemmung, in der Salmsacher Aach Konzentrationen bis 57 ng/L. Der effektbasierte Triggerwert für die Photosynthesehemmung liegt bei 70 ng/L und wurde damit nie überschritten. Anders sah es bei der Wirkung auf das Algenwachstum aus: Hier wurde der effektbasierte Triggerwert von 130 ng/L in allen Proben überschritten. Die Proben enthielten bis zu 285 ng/L Diuronäquivante im Eschelisbach und bis zu 844 ng/L in der Salmsacher Aach, man muss also mit Effekten im Gewässer rechnen. Offensichtlich enthalten die untersuchten Fliessgewässer mehr Stoffe, die das Algenwachstum hemmen, als Stoffe, die die Photosynthese hemmen. Allerdings muss der verwendete Triggerwert mit etwas Vorsicht betrachtet werden. „Für die Bestimmung dieses Wertes wurden nur Daten für Photosynthese-hemmende Stoffe verwendet und nicht Daten für Stoffe, die nur das Wachstum und nicht die Photosynthese hemmen“, erklärt Cornelia Kienle. Während für die Photosynthesehemmung hauptsächlich Herbizide verantwortlich sind, reagiert das Algenwachstum auch auf andere Stoffe wie zum Beispiel Triclosan, verschiedene Pharmazeutika und Metalle. „Der Triggerwert wird derzeit überarbeitet. Wenn er sich in Zukunft nach oben verschiebt, würde dies womöglich zu weniger Überschreitungen führen.» Der Kanton Thurgau hat insgesamt 13 Photosynthese-hemmende PSM chemisch analysiert. Ein Vergleich mit den chemischen Daten macht deutlich, dass diese PSM nur einen Teil der beobachteten Effekte erklären konnten.

Hohe Sterblichkeit für Muschelkrebse im Sediment

Der Muschelkrebstest zeigte, dass alle Sedimentproben vom Eschelisbach die Sterblichkeit der Tiere erhöhten. Der Schwellenwert für gravierende Auswirkungen – er liegt bei 30 % zusätzlicher Sterblichkeit im Vergleich zur Kontrolle – wurde in allen Sedimentproben und in einer Wasserprobe überschritten. In einer Sedimentprobe starben gar mehr als 90% der Muschelkrebse. Das heisst, dass die Sedimentqualität im Eschelisbach deutlich reduziert ist, und bestätigt die Ergebnisse einer Messkampagne von 2017. An der Salmsacher Aach überschritt nur eine der vier Sedimentproben den Schwellenwert. Die Effekte auf das Wachstum der Muschelkrebse waren geringer: Von den Wasserproben überschritt keine den Schwellenwert von 35% Wachtumshemmung. Die Sedimentproben führten zu etwas stärkeren Effekten. Zwei von vier Proben im Eschelisbach und eine von vier Proben in der Salmsacher Aach überschritten hier den Schwellenwert und hemmten also das Wachstum der Tiere.

Wirksamkeit von Massnahmen wird direkt beurteilt

Im Moment ist das Projekt AquaSan noch in der Pilotphase, die Ende 2020 abgeschlossen sein wird. In einer Reihe von Landwirtschaftsbetrieben wird momentan abgeschätzt, über welchen Weg PSM in die Gewässer gelangen. Dazu werden Betriebsbegehungen und chemische Messungen direkt auf dem Hof und in den Feldern einsetzt. Anschliessend werden gemeinsam mit den Betrieben praktikable Massnahmen definiert, um den Eintrag von PSM in Gewässer zu verringern. Dies können Massnahmen zur Reduktion des PSM-Einsatzes sein wie zum Beispiel das digitale Monitoring von Schadorganismen oder der Einsatz von Blühstreifen mit ausgewählten Pflanzen, um Nützlinge zu fördern und Schädlinge abzulenken. Auch eine verbesserte mechanische Bodenbearbeitung zum Jäten von Unkräutern ist denkbar. Schliesslich können Massnahmen an den Befüll- und Waschstationen oder eine präzisere Ausbringung den Eintrag von PSM in die Gewässer verringern.

Während vier Jahren wird 2021-2024 überprüft, welchen Effekt die umgesetzten Massnahmen auf die Belastung von Eschelisbach und Salmsacher Aach mit PSM haben. Insgesamt werden sich über 90 Landwirtschaftsbetriebe an dem Projekt beteiligen. „Wir sind sehr glücklich über die gute Zusammenarbeit und hoffen, dass wir hier einen wichtigen Beitrag für gesundere Gewässer leisten können“, sagt die Gewässerschutzexpertin Margie Koster von Amt für Umwelt des Kantons Thurgau.

Kontakt

Dr. Cornelia Kienle
Dr. Cornelia Kienle E-Mail Kontakt Tel. +41 (0) 58 765 5563

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