Chemap Agro s.r.o.

Metazachlor a jeho vliv na kvalitu vod v ČR

28. 02. 2021 Mgr. Vít Kodeš, Ph.D.; Český hydrometeorologický ústav Praha Management Zobrazeno 461x

Rezidua herbicidů a jejich metabolity jsou látky, které se ve vodách nacházejí v porovnání s pesticidy z ostatních kategorií nejčastěji. Metazachlor a zejména jeho metabolit ESA je v současnosti nejčastěji nalézanou používanou pesticidní látkou v povrchových vodách a druhou nejčastěji nalézanou ve vodách podzemních.

Používané množství metazachloru v posledních letech tvoří cca 7,5 % celkové spotřeby herbicidních účiných látek, přičemž jeho spotřeba na tuto úroveň stoupla ze 4 % po roce 2007, zřejmě v souvislosti se zákazem použití alachloru (graf 1). V současnosti je dle registru přípravků na ochranu rostlin metazachlor součástí složení 10.8% (56 z 519) povolených přípravků na ochranu rostlin určených pro aplikaci do řepky. Vysoká spotřeba této účinné látky je jedním z faktorů, přispívajících k častým nálezům metazachloru a jeho metabolitů ve vodách.

Typické chování chloracetanilidových herbicidů

Metazachlor obdobně jako jiní zástupci chloracetanilidových herbicidů (alachlor, acetochlor, metolachlor, dimethachlor) se po aplikaci chovají obdobně. Vzhledem ke krátkému poločasu rozpadu v půdě (metazachlor 2 týdny, metolachlor 2–8 týdnů, acetochlor 2 týdny, alachlor 2 týdny, dimethachlor 1 týden) lze samotné účinné látky nalézt v povrchových vodách těsně po aplikaci, a to za podmínek, že v dohledné době přijde srážková událost, která umožní vyplavení ještě nezdegradované účinné látky do povrchových vod.

Po aplikaci začíná vcelku rychlá degradace účinné látky na metaboliy ESA (ethane sulfonic acid) a OA (oxanilic acid), přičemž dominatní je ESA metabolit. Tyto metabolity potom v půdním prostředí přetrvávají daleko déle než původní účinná látka a půdy se poté stávají jakýmsi sekundárním zdrojem kontaminace vod, publikované poločasy rozpadu pro ESA a OA metabolity jsou následující: acetochlor ESA 13 týdnů, acetochlor OA 9 týdnů, metazachlor ESA 17 týdnů, metazachlor OA 13 týdnů,  metolachlor ESA 57 týdnů, metolachlor OA 46 týdnů. Toto chování lze ilustrovat i daty z monitoringu povrchových vod, kde je jasně vidět rychlý nárůst koncentrací účinné látky po aplikaci a její rychlý pokles s následným vyplavováním metabolitů v průběhu celého roku při každé srážkové epizodě až do následné další aplikace.

K postupnému vyplavování metabolitů z půdního profilu dochází i v případě již dlouhou dobu nepovolených látek jako alachlor a acetochlor, kdy dodnes jsou běžně tyto metabolity v povrchových vodách i několik let po ukončení aplikací (v případě alachloru i více než 10 let) nacházeny ve významných koncentracích. Toto chování dobře ilustruje graf 2 reprezentující 99 999 vzorků alachloru a jeho metabolitů, 86 209 vzorků acetochloru a jeho metabolitů a 67 952 vzorků metazachloru a jeho metabolitů. Typické je, že monitoring metabolitů je z důvodu vývoje a implementace příslušných analytických metod realizován s několikaletým zpožděním a tudíž výsledky monitoringu pouze účinných látek jsou až do zavedení monitoringu metabolitů do značné míry zavádějící. Obdobné je to na poli legislativy, většina legistalitivních předpisů metabolity nespecifikuje jednoznačně, a tak je monitoring metabolitů ponechán na odborné erudici zodpovědných pracovníků.

Lze se oprávněně domnívat, že vyplavování metabolitů metazachloru do povrchových vod bude jevem, který bude pokračovat i pokud by metazachlor již nemohl být používán. Stejně tak jako jsou tyto metabolity vyplavovány do povrchových vod, jsou srážkami postupně vyplavovány i do vod podzemních, zatímco samotný metazachlor se stačí, ještě než dosáhne hladiny podzemní vody, zdegradovat. Výsledky monitoringu podzemních vod tomuto předpokladu přesně odpovídají.

Graf 1: Spotřeba a podíl na celkové spotřebě herbicidů
Graf 1: Spotřeba a podíl na celkové spotřebě herbicidů

Graf 2: Změny koncentrací v povrchových vodách v důsledku dynamiky vyplavování vybraných chloracateanilidových pesticidů a jejich metabolitů z půdy
Graf 2: Změny koncentrací v povrchových vodách v důsledku dynamiky vyplavování vybraných chloracateanilidových pesticidů a jejich metabolitů z půdy

Graf 3: Četnosti nálezů a dosažené maximální koncentrace v povrchových vodách v letech 2010–2019 (v závorkách na ose x jsou uvedeny počty monitorovacích míst a odebraných vzorků pro danou látku a rok)
Graf 3: Četnosti nálezů a dosažené maximální koncentrace v povrchových vodách v letech 2010–2019 (v závorkách na ose x jsou uvedeny počty monitorovacích míst a odebraných vzorků pro danou látku a rok)

Graf 4: Četnosti nálezů a dosažené maximální koncentrace v podzemních vodách v letech 2010–2019 (v závorkách na ose x jsou uvedeny počty monitorovacích míst a odebraných vzorků pro danou látku a rok)
Graf 4: Četnosti nálezů a dosažené maximální koncentrace v podzemních vodách v letech 2010–2019 (v závorkách na ose x jsou uvedeny počty monitorovacích míst a odebraných vzorků pro danou látku a rok)

Graf 5: Rozsahy koncentrací ve sledovaném období pro daný monitoring
Graf 5: Rozsahy koncentrací ve sledovaném období pro daný monitoring

Jak je to s výskytem metazachloru a jeho metabolitů ve vodách

Na území ČR je o výskytu metazachloru a jeho metabolitů k dispozici dostatek údajů. K dispozici je celkem 143 407 koncentračních hodnot z 2 885 monitorovacích míst sledovaných v povrchových vodách Podniky Povodí, podzemních vodách Českým hydrometeorologickým ústavem (ČHMÚ) a surových vodách určených pro úpravu na vodu pitnou jednotlivými provozovateli vodárenských zdrojů. Veškeré tyto naměřené údaje jsou průběžně ukládány do informačních systémů ČHMÚ. Pro dokreslení situace jsou uvedeny i dostupné údaje o kvalitě pitné vody zveřejňované Státním zdravotním ústavem v periodických zprávách o kvalitě pitné vody v jednotlivých letech. Celkový přehled je uveden v tabulce 1.

Jak již bylo výše diskutováno, pro charakterizaci vlivu metazachloru na kvalitu vod je potřeba zohlednit i jeho degradační produkty, na počátku 2. desetiletí 21. století nebyla žádná data o těchto metabolitech k dispozici, až teprvé ve druhé polovině tohoto desetiletí máme dostatek dat pro zhodnocení situace. Pro vyhodnocení podzemních vod se používá v souladu s Evropskou legislativou jednotná prahová hodnoty 0,1 μg/l pro pesticidní látky dle vyhlášky č. 5/2011 Sb., o vymezení hydrogeologických rajonů a útvarů podzemních vod, způsobu hodnocení stavu podzemních vod a náležitostech programů zjišťování a hodnocení stavu podzemních vod, pro hodnocení povrchových vod se používá norma enviromentální kvality (NEK) 0,4 μg/l pro roční průměr koncentrací metazachloru (NEK pro metabolity metazachloru není v předipsu stanovena, v rámci zpracování dat pro tento příspěvek byla NEK aplikována i na metabolity a jednotlivé naměřené hodnoty) dle nařízení vlády č. 401/2015 Sb., o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech, pro hodnocení surové vody se používá jednotný limit pro pesticidní látky 0,1 μg/l dle vyhlášky č. 428/2001 Sb., kterou se provádí zákon č. 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích. Pro hodnocení pitných vod se používá jednotný limit 0,1 μg/l dle vyhlášky č. 252/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontrol pitné vody.

V důsledků nálezů vysokých koncentrací metabolitů i v pitných vodách přistoupil Státní zdravotní ústav k vyhodnocení zdravotních rizik těchto metabolitů pro populaci a následně v roce 2015 zvýšil doporučené limitní hodnoty metabolitů metazachloru až na 5 μg/l za předpokladu, že koncentrace mateřské účinné látky nepřekročí hodnotu 0,1 μg/l.

povrchových vodách jasně dominují oba metabolity (graf 3), kdy metazachlor ESA byl zjištěn ve více jak 82 % odebraných vzorků a metazachlor OA ve více jak 77 % vzorků. Samotný metazachlor byl zjištěn ve více jak 15 % vzorků. Na území ČR byla dosažena maximální koncentrace metazachloru 22 μg/l v roce 2012 v Rakovnickém potoce, metazachloru ESA 6,38 μg/l v roce 2017 v Miletínském potoce na Třeboňsku a metazachloru OA 3,2 μg/l v Králickém potoce u Nového Bydžova v roce 2019 a v Kaňovském potoce na Třeboňsku v roce 2017. Situace se po celou dobu sledování meziročně nijak dramaticky neliší, mírný pokles a nižší vnos do povrchových vod v letech 2016–2019 může být připsán i sušší periodě v letech 2015–2019, odlišné distribuci srážek během roku a nižší spotřebě metazachloru v tomto období viz graf 1.

Ve vodách podzemních dominuje metabolit ESA (graf 4), který se nachází ve 20 % vzorků a v 11 % vzorků v nadlimitních hodnotách. Metazachlor OA byl nalezen ve více než 6 % vzorků, kdežto účinná látka metazachlor pouze v méně než 0,5 % vzorků. Maximální koncentrace v podzemních vodách byly dosaženy pro metazachlor ESA 10,6 μg/l v roce 2019 na Havlíčkobrodsku, metazachlor OA 9,02 μg/l v roce 2019 na Havlíčkobrodsku a metazachlor 0,62 μg/l v roce 2010 na Pardubicku. V podzemních vodách, a to i díky výrazně pomalejší dynamice změn v koncetracích nelze pozorovat žádnou změnu.

Data surových vod povrchových víceméně korespondují s daty povrchových vod, kdy ve více než 73 % vzorků byl nalezen metazachlor ESA, ve více než 51 % vzorků byl nalezen metazachlor OA a ve více než 9% vzorků metazachlor. Pokud se jedná o surovou vodu z podzemních zdrojů, tam překvapivě situace vypadá o něco hůře než v síti ČHMÚ, kdy metazachlor ESA byl nalezen ve 40 % vzorků, metazachlor OA ve více než 21 % vzorků a metazachlor ve více než 3 % vzorků. Na tomto místě je potřeba se zmínit, že se systém dat předávání jakosti surové vody v roce 2018 změnil a někteří provozovatelé zejména malých vodárenských zdrojů stále “bojují“ s kvalitou předávaných dat do ČHMÚ, z tohoto pohledu mohou být výsledky zatíženy určitou chybou. Na druhou stranu tyto výsledky vcelku korespondují s daty o jakosti pitné vody (kde obdobně jako u surových vod většina monitorovacích míst sleduje vodu původem podzemní), kdy téměř v 50 % vzorků byl nalezen metazachlor ESA, ve více než 13 % vzorků metazachlor OA a ve více než 9 % vzorků i metazachlor. Porovnáním výsledků monitoringu (graf 5) je patrné, že nejzatíženější jsou povrchové vody.

Nálezy metazachloru v povrchových vodách se soustřeďují do oblasti kraje Vysočina, Jihomoravského, Středočeského, Jihočeského, Plzeňského, Pardubického a Moravskoslezského kraje (mapa 1 a 2). Nálezy v podzemních vodách jsou v síti ČHMÚ distribuovány po celém území ČR, nejméně nálezů je v Ústeckém a Zlínském kraji (mapa 3). Metazachlor a jeho metabolity se naproti tomu v surových vodách z podzemních zdojů koncentrují do kraje Vysočina, a také do Středočeského, Plzeňského a Jihomoravského kraje (mapa 4).

Tab. 1: Počty sledovaných míst a vzorků v období 2010–2019

Monitoring

Látka

Období

Počet sledovaných míst

Počet vzorků

Počet pozitivních vzorků

Počet nadlimitních vzorků

Povrchová voda

metazachlor

2010–2019

801

31148

4809

520

metazachlor ESA

2011–2019

686

15284

12569

8914

metazachlor OA

2012–2019

605

12534

9697

3942

Podzemní voda

metazachlor

2010–2019

733

11936

33

9

metazachlor ESA

2013–2019

728

8759

1740

987

metazachlor OA

2013–2019

728

8759

558

359

Surová voda povrchová

metazachlor

2017–2019

75

479

45

1

metazachlor ESA

2017–2019

54

376

277

173

metazachlor OA

2017–2019

53

375

193

70

Surová voda podzemní

metazachlor

2017–2019

1276

2733

94

0

metazachlor ESA

2017–2019

856

2051

821

460

metazachlor OA

2017–2019

808

1959

418

119

Pitná voda

metazachlor

2010–2019


26704

1786

14

metazachlor ESA

2015–2019


10656

4461

91

metazachlor OA

2015–2019


9654

1278

12

Celkem

metazachlor


2885

73000

6767

544

metazachlor ESA


2324

37126

19868

10625

metazachlor OA


2194

33281

12144

4502

metazachlor + metabolity


2885

143407

38779

15671

Mapa 1: Nálezy v povrchových vodách
Mapa 1: Nálezy v povrchových vodách

Mapa 2: Nálezy v surových povrchových vodách
Mapa 2: Nálezy v surových povrchových vodách

Mapa 3: Nálezy v podzemních vodách
Mapa 3: Nálezy v podzemních vodách

Mapa 4: Nálezy v surových podzemních vodách
Mapa 4: Nálezy v surových podzemních vodách

Závěr

Výsledky monitoringu všech zainteresovaných subjektů ukazují obdobný obrázek, převládajícím kontaminantem je metazachlor ESA (graf 6). Vzhledem k různým procesům s rozdílnou dynamikou, kterými metabolity metazachloru vstupují buď do povrchových nebo podzemních vod, v podzemní vodě jasně převládají rezidua metazachloru ESA, kdežto u povrchových vod se na kontaminaci podílí z větší míry i metabolit OA.

V rámci porovnávání výsledků jednotlivých monitoringů, je třeba si uvědomit odlišnost v nastavení jednotlivých typů monitoringu, kdy ČHMÚ monitoruje kvalitu podzemních vod celoplošně ve stabilní síti, v celé monitorovací síti se se stanovují stejné rozsahy pesticidních látek metodami s obdobnou citlivostí, vzorky jsou analyzovány ve 2 laboratořích. Naproti tomu monitoring povrchových vod zabezpečuje 5 Podniků Povodí s různým nastavením rozsahu sledovaných ukazatelů hustotou sítě pro monitoring pesticidních látek v jednotlivých letech, vzorky jou analyzovány v 5 laboratořích.

Provozovatelé vodárenských zdrojů při monitoringu surových vod využívají velkého počtu laboratoří, každý provozovatel z pohledu pesticidních látek stanovuje jiné ukazatele a někteří metazachlor a jeho metabolty nestanovují vůbec (je to dáno dostupnou analytickou technikou příslušné laboratoře a zejména vysokými náklady na stanovení těchto polárních pesticidů).

V každém případě s postupem doby a s tím, jak se zvyšuje povědomí zainteresovaných stran o závažnosti problematiku pestidních látek ve vodách, se vodohospodáři snaží k této problematice přistupovat systematicky a do svých monitoringů problematické látky jako je metazachlor a jeho metabolity zahrnovat. Z pohledu ochrany vodních zdrojů a to zejména vodárenských, institut ochranných pásem, tak jak jsou dnes vymezena, nefunguje dobře, jelikož nedokáží zabránit proniknutí pesticidních látek do vodního zdroje.

Z pohledu specifického chování každé jedné účinné látky ve specifickém půdním prostředí by bylo vhodné pro každou problematickou látku, kam metazachlor nepochybně patří, vymezit oblasti, kde by se s přípravky na ochranu rostlin obsahující danou účinnou látku mělo nakládat specifickým způsobem. Tyto oblasti by primárně měly být definovány charakterem půdního pokryvu, který by měl sloužit jako bariéra proti vstupu do vodního prostředí a nikoliv, jak se tomu děje dnes, být sekundárním zdrojem kontaminace.

Graf 6: Relativní poměry nálezů metazachloru a jeho metabolitů
Graf 6: Relativní poměry nálezů metazachloru a jeho metabolitů

Související články

Slovenská příloha Agromanuálu

01. 04. 2021 Ing. Petr Štěpánek, Ph.D.; Agromanuál Management Zobrazeno 16234x

Pesticidy a jejich nálezy v zemědělské půdě

24. 02. 2021 Mgr. Šárka Poláková, Ph.D., Mgr. Petra Kosubová, Ph.D.; Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský Brno Management Zobrazeno 487x

Další články v kategorii Management

detail