Chemap Agro s.r.o.

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 491x

Současná zemědělská praxe se bez používání pesticidů neobejde. Dříve používané pesticidy, např. DDT či HCB, byly nahrazeny jinými látkami, jejichž účinek na cílové organizmy musí být mnohem vyšší než na organizmy necílové, předpokládá se u nich dobrá biodegradabilita, a také nulový vliv na endokrinní systém savců.

Tyto látky, tzv. účinné látky přípravků na ochranu rostlin jsou dlouhodobě monitorovány v povrchových i podzemních vodách. Jejich obsahy v půdě byly až donedávna opomíjené. Z tohoto důvodu zahájil ÚKZÚZ monitoring účinných látek přípravků na ochranu rostlin v půdním prostředí.

Monitoring účinných látek v půdě

Prostřednictvím probíhajícího monitoringu získáváme důležitá data o obsazích pesticidů v reálném prostředí zemědělské výroby. Tato data porovnáváme s informacemi o aplikacích přípravků získaných přímo od zemědělců dotazníkovým způsobem.

Monitoring byl zahájen v roce 2014 na 35 lokalitách s ornou půdou, na 5 lokalitách s travními porosty a na 5 lokalitách v chráněných územích. Vzorky ornice získáváme vždy brzo na jaře, pokud možno před první aplikací přípravků na ochranu rostlin. Výjimkou byl rok 2014, kdy jsme vzorky odebírali v průběhu celé vegetační sezony.

Dlouhodobě sledujeme 71 účinných látek v každém půdním vzorku.

Hodnocení získaných dat je poněkud problematické. Na rozdíl od vod, pro obsahy v půdě neexistuje žádný legislativní limit. V dnes již neplatné vyhlášce č. 13/1994 Sb. byl uveden limit pro obsah pesticidů 0,01 mg/kg. Někteří autoři hodnotu 0,01 mg/kg používají pro vyjádření environmentálně rizikových obsahů místo chybějící limitní hodnoty.

V půdě nebylo vůbec nalezeno 26 účinných látek

Z dlouhodobě sledovaných účinných látek nebylo 26 ani jednou detekováno. V prvé řadě se jedná o látky zakázané (14 látek). Tyto látky byly do monitoringu zařazeny zejména z důvodu kontroly jejich přítomnosti v půdě i po zákazu aplikace, případně potvrzení či vyvrácení informací o délce setrvání v půdě.

Ze zbývajících 12 látek (2,4-D, aminopyralid, florasulam, fluroxypyr, pyroxsulam, jodosulfuron-methyl, klopyralid, lenacil, MCPA, mesotrion, metalaxyl a propachizafop) 2,4-D, aminopyralid, florasulam a pyroxsulam patří k nejčastěji používaným látkám v rámci monitoringu. Velmi často jsou aplikovány společně, nejčastěji v přípravcích Mustang Forte, Mustang a Huricane. Látky v této skupině mají poločas rozpadu (čas, za který dojde ke snížení koncentrace o 50 %, udává se ve dnech) v jednotkách dní až 58 dní, tzn. jsou považovány za látky v půdě neperzistentní až mírně perzistentní. Vliv na následnou detekci může mít také velikost aplikované dávky, fyzikálně-chemické vlastnosti látek a samozřejmě způsob použití, konkrétně období aplikace vzhledem k hustotě porostu. Zjednodušeně řečeno, čím je porost, do kterého aplikuji zapojenější, tím menší množství přípravku se dostane až na půdu.

Pesticidy nalezené v půdních vzorcích

Účinné látky, které byly v průběhu monitoringu v půdě detekovány je možné rozdělit do následujících skupin:

  1. látky v současné době zakázané,
  2. metabolity,
  3. látky detekované v půdě i několik let po aplikaci,
  4. látky detekované v následném (jarním) vzorku po aplikaci,
  5. látky, jejichž chování nelze generalizovat.

Zakázané látky

V této skupině je 10 účinných látek (alachlor, flusilazol, chinoxyfen, chloridazon, chlorpyrifos, isoproturon, karbendazim, linuron, pikoxystrobin a propikonazol), z nichž většina byla zakázána až po roce 2013. Je tedy logické, že látky byly v průběhu monitoringu na sledované lokality aplikovány a následně v půdě detekovány, nicméně po jejich zákazu již k aplikacím nedocházelo.

Z hlediska počtu aplikací je nejzajímavější chlorpyrifos - vůbec 7. nejčastěji aplikovaná látka v rámci sledovaných ploch. Přípravky s touto účinnou látkou mohly být spotřebovány do konce dubna 2020. Na sledované plochy byl chlorpyrifos v letech 2013–2018 aplikován téměř výhradně prostřednictvím přípravku Nurelle D (ojediněle Nurelle, Pyrifos 480 EC) celkem 31× na 14 monitorovaných ploch. Pouze na 5 z nich byl v následném roce detekován (graf 1). A zatímco nálezy v půdě jsou sporadické, ve finálních zemědělských produktech či v rostlinném materiálu se s chlorpyrifosem lze setkat relativně často. Nízké počty nálezů v půdě lze vysvětlit aplikací přípravků do vzrostlých porostů a krátkým poločasem rozpadu této látky.

Velmi často byl na monitorované plochy aplikován také propiconazol. Podobně jako u chlorpyrifosu bylo jeho používání ukončeno až letos na jaře. Na rozdíl od chlorpyrifosu přetrvává v půdě několik let po aplikaci v koncentracích kolem 0,007 mg/kg.

Letos na jaře bylo ukončeno také používání quinoxyfenu. A stejně jako je tomu u propikonazolu i obsahy chinoxyfenu můžeme v půdních vzorcích sledovat po několik let (graf 2).

Z hlediska počtu nálezů upoutají carbendazim, flusilazol a již zmiňovaný propiconazol. První dvě látky byly zakázány v roce 2013, přípravky mohly být používány do října 2014. Počty nálezů jsou velmi vysoké, karbendazim byl v půdních vzorcích detekován 53×, flusilazol dokonce 72×, a to v průběhu celého monitorovacího období, tzn. poslední nálezy pochází z roku 2019. Podle dostupných informací o provedených aplikacích byly přípravky s těmito látkami naposledy použity v roce 2013. Jak je tedy možné, že je stále ještě nacházíme v půdě? Karbendazim sám o sobě je sice zakázaný, ale jedná se o významný metabolit thiofanát-methylu, přičemž k přeměně dochází velmi snadno. Thiofanát-mehtyl i samotný karbendazim se používají k moření osiva, zvýšené obsahy v půdě mohou tedy být důsledkem používání ošetřeného osiva. Dále je thiofanát-methyl intenzívně používán k řepce. Na takových plochách pak lze obecně očekávat i nálezy karbendazimu. Karbendazim může vznikat také jako produkt přeměny thiabendazolu, nicméně tato účinná látka také není povolená. Flusilazol byl aplikován téměř výhradně společně s carbendazimem prostřednictvím přípravku Alert a Alert S. Pro jeho dlouhodobé setrvání v půdě hovoří zejména dlouhý poločas rozpadu. A díky výpočtům předpokládaných koncentrací flusilazolu v půdě víme, že i více než 10 let po aplikaci lze v půdě očekávat obsahy vyšší než 0,01 mg/kg.

Graf 1: Obsahy chlorpyrifosu na monitorovaných lokalitách; pokud byl chlorpyrifos v půdě nalezen, pak pouze v následujícím jarním vzorku
Graf 1: Obsahy chlorpyrifosu na monitorovaných lokalitách; pokud byl chlorpyrifos v půdě nalezen, pak pouze v následujícím jarním vzorku

Graf 2: Obsahy chinoxyfenu na ploše 6904KO (na jaře roku 2014 a 2018 byl aplikován přípravek Atlas v dávce 0,2 a 0,15 l/ha)
Graf 2: Obsahy chinoxyfenu na ploše 6904KO (na jaře roku 2014 a 2018 byl aplikován přípravek Atlas v dávce 0,2 a 0,15 l/ha)

Metabolity

V roce 2015 se přistoupilo ke stanovení metabolitu atrazinu, 2-hydroxyatrazinu a v roce 2016 přibyl metabolit terbuthylazinu, 2-hydroxyterbuthylazin. Tyto látky byly nalezeny v nadpoloviční většině vzorků a oprávněně poutají naši pozornost.

Atrazin je synteticky vyráběná látka používaná jako herbicid. Náleží do skupiny triazinových pesticidů. Používání atrazinu v České republice (a celé Evropské unii) bylo zakázáno v roce 2005 rozhodnutím Evropské komise. K zákazu vedla především nadlimitní koncentrace atrazinu v podzemních vodách. Místo atrazinu bylo doporučeno používat další látky ze skupiny triazinů, např. terbuthylazin.

Do životního prostředí atrazin vstupoval především prostřednictvím aplikace. Tento primární vstup můžeme vzhledem k tomu, že v České republice se atrazin již nesmí používat a neexistují zde ani žádné podniky vyrábějící atrazin, pominout. Nicméně k únikům atrazinu může docházet ze sekundárních míst vstupů (staré sklady agrochemikálií, skládky odpadů, kontaminované zeminy atp.), případně se může vyskytovat na lokalitách, kde byl aplikován terbuthylazin, neboť atrazin je v nízkém obsahu povolená nečistota terbuthylazinu.

Rychlost rozpadu atrazinu závisí na prostředí, ve kterém se vyskytuje. Nejrychleji podléhá rozkladu v ovzduší, nejpomaleji v půdě. Vzniklé metabolity jsou relativně dobře rozpustné ve vodě, a může tedy docházet ke kontaminaci povrchových a podzemních vod, zároveň mají tendenci vázat se na půdní částice, a takto přetrvávat v životním prostředí mnohem déle než mateřská látka. Na monitorovacích plochách je 2-hydroxyatrazin detekován i více než 15 let po ukončení používání atrazinu.

2-hydroxyterbutylazin je transformačním produktem terbuthylazinu, běžně používané látky, jejíž použití v zemědělství vede k přímým únikům do životního prostředí. V ovzduší se rychle rozkládá, případně je z atmosféry vymýván suchou a mokrou depozicí. V půdě je mírně až nízko mobilní, interaguje s půdními částicemi za vzniku silně vázaných reziduí. Akutní riziko terbuthylazinu vůči půdním (mikro)organizmům je odhadnuto jako nízké, nicméně pro vodní organizmy je velmi toxický. Jeho metabolity setrvávají v půdě déle (pro 2-hydroxyterbuthylazin se udává poločas rozpadu 207 až >1 000 dní). Podobně jako u mateřské sloučeniny je akutní toxicita uvedených metabolitů k půdním (mikro)organizmům nízká, ale pro vodní organizmy jsou velmi toxické. Samotný terbuthylazin řadíme podle našich zkušeností do skupiny látek s dlouhým setrváním v půdě. Po aplikaci jsou zjištěny relativně vysoké obsahy, následně dojde k poklesu a tyto nízké obsahy jsou pak zjistitelné několik let po sobě. Naše nálezy odpovídají informacím o aplikaci přípravků na ochranu rostlin.

Perličkou je, že terbuthylazin byl v roce 2008 rozhodnutím Komise, stejně jako atrazin, zakázán, lhůta pro zlikvidování zásob byla do 31. prosince 2011, nicméně dalším nařízením Komise bylo používání této účinné látky opět schváleno.

Na pouhých 7 lokalitách (z celkového počtu 45) nebyl detekován ani jeden z uvedených metabolitů. Jedná se o čtyři lokality v chráněných územích, 2 lokality s ornou půdou a 1 travní porost. Sledujeme celkem 5 lokalit v chráněných územích. Jednou z nich je i Studniční hora v Krkonošském národním parku. Zde byl v roce 2019 nalezen 2-hydroxyatrazin. Tato monitorovací lokalita se nachází v nadmořské výšce 1550 m a kromě uvedené látky zde lze nalézt i dnes již nepoužívané pesticidy - DDT, HCB a HCH. V případě Studniční hory nálezy nepřipisujeme aplikacím, ale spíše dálkovému atmosférickému přenosu látek a vyčesávacímu efektu naší nejvýše položené pozorovací plochy.

Atrazin ani terbuthylazin nebyly v průběhu posledních 20 let aplikovány ani na sledované travní porosty. Přesto na 4 lokalitách z 5 jsou uvedené metabolity nalézány opakovaně každý rok (graf 3).

Graf 3: Obsahy 2-hydroxyatrazinu a 2-hydroxyterbuthylazinu pod travními porosty (průměrný obsah)
Graf 3: Obsahy 2-hydroxyatrazinu a 2-hydroxyterbuthylazinu pod travními porosty (průměrný obsah)

Graf 4: Obsah prochlorazu v půdních vzorcích na ploše 8901KO
Graf 4: Obsah prochlorazu v půdních vzorcích na ploše 8901KO

Graf 5: Obsah prochlorazu v půdních vzorcích na ploše 4903KO
Graf 5: Obsah prochlorazu v půdních vzorcích na ploše 4903KO

Graf 6: Obsah diflufenicanu na plochách a) - 8901KO a b) - 8021BO
Graf 6: Obsah diflufenicanu na plochách a) - 8901KO a b) - 8021BO

Látky detekované v půdě několik let po aplikaci

V této skupině jsou látky s dlouhým poločasem rozpadu (azoxystrobin, epoxykonazol, cyprokonazol, diflufenikan, fenpropidin, chlortoluron, metamitron, pendimethalin, prochloraz, tebukonazol a terbuthylazin). K nejčastěji aplikovaným (jak v této skupině, tak v celém systému monitoringu) a zároveň detekovaným látkám patří epoxyconazoltebuconazol. Spolu s další látkou z této skupiny - cyproconazolem, náleží do skupiny triazolových fungicidů (tab. 2). Mají společný toxikologicky relevantní metabolit 1,2,4-triazol, což je významný kontaminant podzemních vod, přičemž půda je považována za primární cestu kontaminace podzemních vod touto látkou. Na metabolit 1,2,4-triazol se vztahují stejná kritéria jako na účinné látky.

Použití přípravků s látkami azolové skupiny je vždy nějakým způsobem regulováno. Důvodem této regulace je omezení kontaminace povrchových a podzemních vod. Např. na pozemcích svažujících se k vodnímu toku lze tyto přípravky aplikovat pouze, např. při existenci vegetačního pásu o určité šířce, či při dodržení neošetřeného pásma o stanovené šířce. Použití některých přípravků může být na takových pozemcích zcela vyloučeno. Jiné přípravky jsou vyloučeny z použití v ochranném pásmu II. stupně zdrojů podzemní vody. Dalším důvodem k regulaci použití těchto látek je možnost vzniku rezistence vůči azolovým látkám (výskyt kmenů plísní a hub odolných vůči azolovým látkám) při nesprávném používání uvedených látek. Proto je velmi často regulován i počet aplikací do plodiny, případně je doporučeno střídání s jinými účinnými látkami s jiným mechanizmem účinku.

Významnou cestou vstupu tebukonazolu a cyprokonazolu do půdy je používání mořeného osiva.

Dalšími fungicidy v této skupině jsou prochloraz, fenpropidin, azoxystrobin.

Fenpropidin je fungicid užívaný k potlačení houbových chorob obilnin. K jedné plodině ho lze aplikovat maximálně 2×. Stejně jako u triazolů, i zde může v případě nevhodného použití vzniknout rezistence. A stejně jako azolové látky je toxický pro vodní organizmy, proto jeho použití v blízkosti vodních toků je regulováno.

Prochloraz je syntetický fungicid působící proti širokému spektru chorob postihujících obilniny, olejniny (slunečnice, řepka, mák), okopaniny (cukrovka), ovoce a mnoho dalších plodin. Jeho poločas rozpadu je delší než 2 000 dní. Jedná se tedy o látku, která v půdě přetrvává po mnoho let od aplikace, neboť se velmi dobře váže na půdní částice a není vyluhována do nižších půdních horizontů či podzemních vod. Obsahy v půdě jsou průběžně doplňovány prostřednictvím mořeného osiva.

Tak například na plochu 4903KO byl v letech 2013, 2014 a 2015 aplikován prochloraz v přípravku Bumper Super v aplikační dávce 1,0 l/ha. V půdních vzorcích odebraných v následných letech 2014, 2015, 2016 jsou obsahy podobné, v rozmezí 0,026–0,029 mg/kg s mírnou vzrůstající tendencí, ale v dalším tříletém období byl zaznamenán pokles obsahu prochlorazu v důsledku degradace po skončení jeho aplikace (graf 5).

Azoxystrobin je širokospektrální fungicid používaný hlavně na ochranu obilnin. Má nízkou rozpustnost ve vodě, je nestálý a za určitých podmínek se může vyluhovat do podzemních vod nebo se naopak projeví jako v půdě perzistentní látka. Toxicita vůči savcům je nízká, může ale docházet k jeho bioakumulaci v tkáních organizmů. Naše nálezy potvrzují jeho stabilitu v půdě, detekován byl na 13 plochách, většinou opakovaně.

Zbývající látky z této skupiny jsou herbicidy. První co do počtu nálezů je diflufenican, za celý monitoring na 5. místě v počtu nálezů za rok (průměrný počet nálezů je 11 za rok). Detekován i několik let po aplikaci, často s obsahy nad 0,01 ppm. Jedná se o látku lipofilní a velmi perzistentní, poločas rozpadu v polních podmínkách se udává až 621 dní. I při dodržení všech podmínek aplikace této účinné látky lze v půdě očekávat obsahy diflufenikanu nad 0,01 ppm. Navíc vzhledem k vysoké perzistenci diflufenikanu dochází k poklesu obsahů v půdě jen velmi pozvolna.

Tak např. na ploše 8901KO byl diflufenikan aplikován v přípravku Trinity na podzim 2014 v dávce 2,0 l/ha, a to k tritikale. V následném jarním vzorku byl zjištěn obsah diflufenikanu 0,02 mg/kg, který v následujících letech klesl na hodnoty kolem 0,007 mg/kg (graf 6a).

Mnohem vyšší obsahy byly zjištěny na ploše 8021BO. Na tuto plochu byl diflufenikan aplikován celkem 3×, a to na podzim 2012, 2014 a 2016 k ozimým obilninám. Jednalo se o přípravky Cougar Forte, Legato Plus a Bizon. Na grafu 6 b je vidět, jak se každá aplikace projevila v půdním vzorku zvýšením obsahů i to, jak jsou proti předchozímu příkladu vysoké.

Přibližně stejných obsahů v půdě jako diflufenican dosahuje další herbicid - chlortoluron. Tuto látku lze aplikovat do většiny ozimých obilnin a máku pre- i postemergentně. Počet aplikací je většinou omezen na jednu. Podle našich výsledků lze usuzovat, že po aplikaci se v následném jarním půdním vzorku objeví obsah až ve stovkách mg/kg, který v dalších letech relativně výrazně klesá.

Vůbec nejvyšší obsah (0,310 mg/kg) byl zjištěn u pendimethalinu. Tato látka se používá k hubení jednoděložných a dvouděložných plevelů u širokého spektra pěstovaných plodin. Ve všech odebraných vzorcích byla překročena pomyslná hranici 0,01 mg/kg. Navíc lze koncentrace v půdě vyšší než 0,01 mg/kg podle modelu očekávat (v závislosti na použitém přípravku a aplikované dávce) i několik let po aplikaci.

Další v této skupině je terbuthylazin, jehož podrobnější charakteristika je uvedena výše.

Tab. 1: Koncentrační rozsah uvedených metabolitů (mg/kg; 2014–2019)

Metabolit

Min

Max

Průměr

Medián

Počet vzorků

Počet ploch

(s pozitivním nálezem)

2-hydroxyatrazin

0,004

0,093

0,015

0,009

140

36

2-hydroxyterbuthylazin

0,002

0,042

0,013

0,011

93

31

Tab. 2: Základní statistika triazolových fungicidů (mg/kg)

Parametr

cyproconazol

difenoconazol

epoxyconazol

flusilazol

metconazol

propiconazol

tebuconazol

triadimenol

Skupina

3

4

3

1

4

1

3

5

Průměr

0,009

0,007

0,012

0,009

0,008

0,007

0,023

0,008

Medián

0,007

0,005

0,010

0,006

0,005

0,005

0,012

0,008

Minimum

0,003

0,003

0,003

0,003

0,003

0,003

0,003

0,005

Maximum

0,027

0,025

0,049

0,028

0,017

0,030

0,213

0,013

Celkový počet nálezů

47

18

139

72

13

50

108

8

Celkový počet aplikací

21

29

36

3

19

24

61

5

Látky detekované v následném (jarním) vzorku po aplikaci

Další skupinu tvoří látky, u kterých lze s velkou pravděpodobností předpokládat, že po aplikaci budou v půdě zjištěny pouze jednou v následující sezoně. Jedná se o difenokonazol, fenpropimorf, klomazon, metkonazol, pethoxamid a spiroxamin.

Poločas rozpadu látek v této skupině se pohybuje v jednotkách až desítkách dnů. Výjimkou jsou difenoconazolmetconazol. Obě látky mají poločas rozpadu více než 200 dní, i přesto jsou jejich nálezy v půdě sporadické a lze je vysvětlit aplikací látky v předchozím roce, v případě difenokonazolu také použitím mořeného osiva. Obě látky patří mezi triazolové fungicidy. Naopak nejkratší poločas rozpadu má pethoxamid. Táto látka je třetí ve spotřebě v rámci celé České republiky, nicméně jeho použití a následně nálezy na monitorovaných plochách jsou vcelku řídké.

Obsahy clomazonu, spiroxaminufenpropimorfu se pohybují kolem hodnoty 0,005 mg/kg. Výjimkou je plocha 5005BO, na které se obsahy spiroxaminu objevují opakovaně v rozsahu 0,019 ppm až 0,066 ppm a plocha 8021BO s nálezy fenpropimorfu od 0,006 do 0,021 mg/kg. Tak vysoké a časté nálezy jsou pravděpodobně způsobeny opakovanými aplikacemi.

Látky jejichž chování nelze generalizovat

Dosud bylo v textu zmíněno 29 účinných látek. Z celkového počtu 45 detekovaných látek chybí 15, u nichž nízké počty nálezů v půdě nebo nejistota ohledně informací o jejich aplikacích na půdu zatím neumožňuje konkrétnější hodnocení.

Závěr

Závěrem lze říci, že dlouhodobý monitoring obsahů vybraných pesticidů v zemědělských půdách umožňuje vytvořit si reálný náhled na výskyt účinných látek v půdě a jejich obsahy. Je zřejmé, že v půdách budou i nadále nalézány látky již zakázané, a to z důvodu jejich stability v půdním prostředí nebo proto, že mohou vznikat degradací jiných povolených účinných látek. Pozornost zasluhují i zmíněné metabolity atrazinu a terbuthylazinu, zejména s ohledem na jejich plošné rozšíření a látky setrvávající v půdě několik let po aplikaci.

Na druhé straně je zde mnoho účinných látek, které jsme v půdě nenašli, přestože jsou v zemědělské praxi běžně používané.

Použitá literatura je u autora.

Související články

Slovenská příloha Agromanuálu

01. 04. 2021 Ing. Petr Štěpánek, Ph.D.; Agromanuál Management Zobrazeno 16236x

Metazachlor a jeho vliv na kvalitu vod v ČR

28. 02. 2021 Mgr. Vít Kodeš, Ph.D.; Český hydrometeorologický ústav Praha Management Zobrazeno 463x

Další články v kategorii Management

detail