Faktoren der Grundwasservulnerabilität gegenüber Pflanzenschutzmitteleinträgen

In einem von Umweltbundesamt (UBA) geförderten Forschungsprojekt untersucht die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) die Vulnerabilität des Grundwassers gegenüber Pflanzenschutzmittelwirkstoffen (PSM) und ihren Metaboliten in Deutschland. Die Motivation liegt darin, die regulatorischen Anforderungen der PSM-Zulassung mit vorhandenen und zukünftigen Monitoring-Programmen besser in Einklang zu bringen. Im ersten Teil des Projektes wurde ein datengetriebener Ansatz gewählt. Anhand von Grundwassergütemonitoringdaten der Länder werden treibende Faktoren für die PSM-spezifische Vulnerabilität des Grundwassers identifiziert und nach Möglichkeit quantifiziert. Im zweiten Teil des Projektes werden die Erkenntnisse aus diesen Analysen in ein Indexverfahren zur flächenhaften Abschätzung der Vulnerabilität des oberflächennahen Grundwassers gegenüber PSM überführt.

Erste Analysen der von den Länderbehörden zur Verfügung gestellten PSM-Monitoringdaten zeigen eine zeitlich-räumliche Heterogenität der Messprogramme (z.B. Stoffspektren, Probennahme, Bestimmungsgrenzen), die in weiteren Auswertungen berücksichtigt werden muss. Der Zeitraum 2010-2019 eignet sich besonders durch eine hohe Datendichte sowie ein breites Stoffspektrum von ca. 400 Wirkstoffen und 88 Metaboliten für gezielte Auswertungen. Für die Ableitung von Vulnerabilitätsfaktoren werden statistische Korrelationen zwischen PSM-Fundhäufigkeiten, physikochemischen Eigenschaften der Wirkstoffe und hydrogeologischen Eigenschaften der ungesättigten und gesättigten Bodenzone sowie Flächennutzung und angebaute Kulturen aufgezeigt. Weiterführende Analysen mittels der Methode des maschinellen Lernens (wie bspw. self-organizing maps) sind in ausgewählten Pilotgebieten mit hoher Datendichte und –Qualität und unterschiedlichen naturräumlichen Charakteristika geplant.

Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass PSM mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften im Grundwasser gefunden werden. Allerdings zeigt sich eine Häufung besonders hoher Fundraten für Metaboliten, die sich durch einen niedrigen Kfoc (hohe Mobilität) und eine moderate Halbwertszeit im Boden (DT50) auszeichnen (Abbildung). Weitere Zusammenhänge, wie z.B. Fundhäufigkeiten in Abhängigkeit von Bodeneigenschaften, Messstellenarten, Aquifertiefen, Landnutzung und anderen Faktoren werden derzeit erarbeitet und sollen präsentiert werden.

Eigenschaften der PSM-Wirkstoffe und ihrer Metaboliten in Korrelation mit der Fundrate.