. Glyfosaatin hajoaminen suomalaisessa peltomaassa Katri Siimes Suomen ympäristökeskus (SYKE) Kulutuksen ja tuotannon keskus / Haitalliset aineet
Glyfosaatin käyttäytyminen maassa (yleistä) Glyfosaatti ei haihdu ilmaan: K Henry = 0,21 µpa m 3 /mol at 25ºC Se on hyvin vesiliukoinen: 10-12 g/l huoneenlämmössä Se sitoutuu maahiukkasiin spesifisin sidoksin. Maaperän ominaisuuksista riippuu, kuinka suuri osuus on sitoutuneena ja kuinka suuri liuenneena. Sitoutunut aine ei huuhtoudu veden mukana, mutta voi kulkeutua eroosioaineksen mukana pintavesiin. Maassa glyfosaatti hajoaa mikrobiologisesti. Sitoutunut aine ei ole yhtä helposti mikrobien saatavilla kuin maavedessä oleva. 2
Glyfosaatin sitoutuminen ja hajoaminen liittyvät toisiinsa. Esim. Ghafoor et al. 2011. DT50 = 14 vrk DT50 = 23 vrk DT50 = 69 vrk 3
Glyfosaatin sitoutuminen maahan 100% 75% 50% 25% 5 9 16 89 86 71 maavedessä desorptoituvissa sitoutunut 0% P-luku 6 (KF 60) P-luku 27 (KF 43) P-luku 89 (KF 27) Data: Laitinen et al. 2008. Soil Phosphorus status in environmental risks assessment for glyphosate and glufosinate-ammonium. Journal of Environmental Quality 37: 830 838. Glyfosaatin sitoutumien kuvassa olleissa maanäytteissä vähäisempää kuin Autio et al. 2004 maanäytteissä keskimäärin (n=20, KF: 37 330; ka KF = 110). Sitoutumiskokeissa käytetyt glyfosaattilisäykset: 2 ja 10 mg/l. 4
Q_GLY, mg/l maata 25.0 22.5 20.0 17.5 15.0 12.5 10.0 7.5 5.0 2.5 0.0 Viljelty Uusitalo 2014 -savimaa -pitoisuusalue pienempi kuin Laitisen kokeissa -liukoisessa muodossa alle promille glyfosaatista 0.0000 0.0025 0.0050 0.0075 0.0100 0.0125 I, mg/l Y5 0 Y5 300 Y5 700 5
Glyfosaatin hajoaa AMPAn tai sarkosiinin kautta, joka hajoaa nopeasti edelleen (ei havaittu maasta). AMPAa havaitaan. 6
Glyfosaatin hajoaminen maassa Glyfosaatti hajoaa mikrobiologisesti. Hajoamisnopeus vaihtelee maasta toiseen. Tanskalaisessa tutkimuksessa. Pseudonoma sp bakteerien määrä korreloi glyfosaatin hajoamisnopeuden kanssa, mutta maan yleinen mikrobiaktiivisuus ei. Useat muutkin bakteerit ja sienet voivat hajottaa glyfosaattia (Sviridov et al. 2015) Toistaiseksi on havaittu vain kometabolista hajoamista. Mikrobi ei saa hajotuksesta itselleen energiaa Hajoaminen ei nopeudu toistuvasti käsiteltäessä Sviridov et al. 2015. Microbial degradation of glyphosate herbicides (review) Applied Biochemistry and Microbiology 51(2): 188-195. 7
Hajoamisen tutkiminen laboratoriossa Laboratoriossa (radioleimattua) glyfosaattia lisätään tunnettu pitoisuus maahan. Mitataan pitoisuutta tiettyinä ajanhetkinä sen jälkeen. Yleensä vakio-olosuhteet (T, kosteus) Sovitetaan pitoisuustuloksiin hajoamisyhtälö => saadaan hajoamista kuvaavia tunnuslukuja. Puoliintumisaika (DT50) 1 68 vrk (EU-rekist. 2015); valittu DT50-arvo 15 vrk (PPDB tietokanta) 90% häviämisaika lab. (DT90) 9 1661 vrk (EU-rekist.) Eli 1/10 jäljellä vielä 9 vrk - 4,5 vuoden jälkeen Laboratoriotulokset luotettavia, mutta eivät suoraan sovellettavissa kenttäolosuhteisiin Suomessa ei ole julkaistu laboratoriossa tehtyjä glyfosaatin hajoamiskokeita. 8
Stenström et al. 2011. DT50 9
Glyfosaatin hajoamiseen vaikuttavat Maaperä Sopivien mikrobien määrä (Pseudonoma sp) sitoutuminen (vapaana olevan aineen määrä) Mikrobien olosuhteet (aerob., lämpötila, kosteus) Esim. Norjassa ja Saksassa selvitetty glyfosaatin hajoamista maassa eri lämpötiloissa (laboratoriokokeita) [Mahdollisesti myös muut tekijät, esim. maan rakenne, vaikuttavat hajoamiseen] 10
GMO-juurikkaalla tehdyt peltokokeet (Laitinen ym. 2006) Perniön savimaa ja Turengin hietamaa ruiskutukset alkukesästä Glyfosaattipitoisuudet maassa eri syvyyksistä Kesällä (0-3 cm) DT50field = 8 55 vrk Suomalaiset kenttäkokeet peltomaassaglyfosaatti Kesällä (0-28 cm) DT50field = 48 57 vrk Talven yli (0-28 cm) DT50field = 7 8 kk; DT90 = 11 kk Huuhtoutumiskenttäkokeet (pitoisuudet maassa ja valumavesissä) Kotkanoja syysruiskutukset suorakylvössä ja kynnetyssä Talven yli (pintamaa <10 cm) DT50field = 7 8 kk ja 0-25 cm 16 kk. Lämpötilakorjattu DT50ref 17-19 vrk (pintamaa) Toholampi paljaan maan ruiskutus kesällä (Siimes ym. 2006) Toholampi ruiskutus sänkeen 4 ruutua (Laitinen ym. 2009) 11
Suomalaiset tulokset vs muualla saadut Syksyllä levitetystä glyfosaatista on puolet jäljellä 7 8 kk päästä eli seuraavan kasvukauden alussa, savimaalla tämä on toisinaan kestänyt pidempään (0-25cm, 16 kk) Norjalaisessa kokeessa glyfosaatin hajoaminen oli erittäin hidasta tai loppui täysin maan lämpötilan laskiessa talvilämpötilaan nolla-asteen lähelle (+5C ja -5C sekä näiden vuorottelu) (Stenröd et al. 2005). Ruotsissa laboratoriokokeissa puoliintumisajat 15 200 vrk Kesällä glyfosaatin hajoaminen on nopeampaa DT50field 0-28 cm <2 kk (48-57 vrk); pintamaassa (0-3 cm) nopeampaa 1-8 vkoa (8-55 vrk) referenssilämpötilaan estimoitu DT50ref (T=20C) Kotkanojan pintamaassa (<10 cm) 2-3 vkoa (17-19 vrk), joka vastaa PPDB-tietokantaan valittua tyypillistä hajoamisaikaa laboratoriossa (15 vrk) ja kentällä (23 vrk). 12
Maaperän glyfosaattipitoisuuden vähenemisen kuvaus hajoaminen matemaattisilla malleilla kuvattuna Kasvinsuojeluaineiden hajoamista kuvataan usein 1. asteen differentiaaliyhtälöllä (vrt. radioaktiivinen hajoaminen). DT50 = ln(2) / k). Kasvinsuojeluaineiden ympäristökäyttäytymistä kuvaavissa malleissa otetaan yleensä hajoamisen laskennassa huomioon maan lämpötila ja kosteus Useissa malleissa voidaan antaa eri syvyyksille eri lähtöarvot. Joissain malleissa voi antaa useita erillisiä lähtöarvoja myös samaan maakerrokseen (esim. sitoutuneelle ja desorptoituvissa olevalle ja irrevirsiibelisti sitoutuneelle eri hajoamiskertoimet.. Irreversiibeliln mallinnuksen avulla voidaan simulointien avulla etsiä, mitkä lähtöparametriyhdistelmät tuottavat parhaiten havaittuja vastaavat simulointitulokset. 13
GlyFos2-hankkeen mallinnusosassa Simuloidaan glyfosaatin käyttäytymistä eteläsuomalaisilla savipelloilla ja sen huuhtoutumista vesiin. Simuloinneissa huomioidaan mm. maan fosforitason vaikutus glyfosaatin sitoutumiseen ja sitoutumisen vaikutus hajoamiseen. Simuloituja maaperän pitoisuuksia verrataan mittaustuloksiin. Pääfokus on glyfosaatin kulkeutumisen mallintamisessa (pinta- ja pohjavesiin) tyypillisillä glyfosaatin käyttötavoilla (suorakylvö, kyntäen viljely, (kevennetty muokkaus); syys-/kevätruiskutukset. 14
Kiitos! Katri.siimes@ymparisto.fi 15
Havaitut pitoisuudet pintavesissä Mittauksia on MaaMet-hankkeen uomanäytteissä (n=109), missä näytteenotto on painottunut kesäaikaan. Glyfosaattia havaittu 6%; pitoisuudet <0.1 0.90 µg/l AMPAa havaittu 24%, max 0.50 µg/l. ehdotetut ympäristön laatunormt Glyfosaatti AA-EQS 100 µg/l ja 450 µg/l AMPA: AA-EQS 96 µg/l ja Mac-EQS 450µg/l Tarvitaan myös syksynäytteitä! Kesällä pitoisuudet toistaiseksi olleet << laatunormit Savijoella alkanut 2016 intensiiviseuranta mittapadolla (yläjuoksu) ja Parmaharjun kohdalla V/2016. 10.5.2016 alkaen 2 vkon välein. Toistaiseksi glyfosaatti <0,10 0,80 µg/l 16
Glyfosaatti pohjavesissä Ympäristöhallinnon pohjavesien laatu (Povet) rekisterissä on 428 glyfosaattitulosta (2004 2015; katso kartta vieressä) analyysien määritysrajat vaihdelleet 0,01; 0,03; 0,05 ja 0,10 µg/l Glyfosaattia havaittu 9/428 eli 2,1% näytteístä (0,05-0,32 µg/l), AMPAa 6/326 eli 1,8% näytteistä (havainnot 0,05-0,08 µg/l) Suurimmat GLY-pitoisuudet havaittu Epilän ratapihalta (0,32 µg/l), Lohjan harjulta (0,22; 0,21 µg/l); Hongistolta (0,19 ja 0,13 µg/l) ja Eskolanharjun kyllästämöalueelta (0,20 µg/l). => eivät ole peräisin peltokäytöstä 17
SYTTY-hanke: Geenitekniikan mahdolliset riskit ympäristöterveydelle esimerkkinä herbisidiresistenssin vaikutus torjunta-aineiden käyttöön sokerijuurikasta viljeltäessä Kenttäkokeet 1999-2001 (Laitinen et al. 2006) Perniössä savimaalla ja Turengissa hietamaalla GMO sokerijuurikas: glyfosaattiruiskutukset (2-3 krt kesä- ja heinäkuussa, 720 g/ha tehoainetta kerrallaan) Muut tutkitut aineet: glufosinaatti-ammonium ja perinteiset juurikkaan herbisidit: etofumesaatti, metamitroni ja fenmedifaami Maanäytteitä eri syvyyksiltä pintamaahan painottuen 18 Foto: K.Siimes