Risultati e discussione
I risultati (Tabella 16.4 e Fig. 16.3) hanno mostrato che la cipermetrina (6,25 µg/L) ha avuto la più alta concentrazione media di residui nelle acque superficiali del fiume Kuywa durante il primo periodo di campionamento (piogge intense) seguita dal diuron (1,75 µg/L). In generale tutti i residui analizzati sono stati rilevati in tutti i campioni d’acqua prelevati durante entrambi i periodi di campionamento. Sono stati rilevati più residui di pesticidi (tranne aldrin, alacloro e lindano) durante il primo periodo di campionamento rispetto a quelli rilevati nel secondo periodo di campionamento della stagione più secca. Ciò potrebbe essere attribuito al deflusso di residui dai coltivatori esterni e dalle aziende agricole Nucleus Estate nel fiume durante le forti piogge.
Tabella 16.4. Concentrazioni (µg/g di peso secco) di residui di pesticidi nei campioni di suolo (media e deviazione standard) prelevati durante il primo campionamento (piogge intense) dai campi sperimentali lasciati a riposo per vari periodi di tempo
| Pesticida | 3 mesi | 5 mesi | 12 mesi | 18 mesi | 24 Mesi | 60 Mesi | 96 Mesi |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Aldrin | 0.98±0.65 | 0.54±0.11 | 0.58±0.01 | 1.83±0.67 | 1.68±0.20 | 0.89±0.90 | 0.74±0.01 |
| Dieldrin | 1.44±0.34 | 0.99±0.04 | 0.65±0.39 | 0.37±0.16 | 1.29±0.47 | 0.97±0.07 | 0.52±0.24 |
| Endosulfan | 1.18±0.70 | nd | 0.46±0.26 | 0.49±0.37 | 1.21±0.58 | 0.84±0.18 | 0.31±0.16 |
| DDT | 1.83±0.78 | 1.13±0.17 | 0.56±0.25 | 1.30±0.13 | 0.60±0.48 | 0.35±0.19 | 0,70±0,40 |
| Cipermetrina | 3,13±0,78 | 1,12±0,28 | 0,61±0,16 | 2,315±0,23 | 0,56±0.01 | 0.38±0.02 | 1.81±0.00 |
| Endrin | 0.91±0.77 | 0.45±0.00 | 0.44±0.16 | 0.28±0.11 | 0,27±0,24 | 0,84±0,04 | 0,44±0,11 |
| Alachlor | 1,34±0,27 | 0,71±0,18 | 1,77±0.62 | 0,95±0,08 | 0,68±0,10 | 0,59±0,00 | 0,58±0,33 |
| Diuron | 1,16±0,10 | 0,46±0.03 | 0,74±0,38 | 0,68±0,13 | 0,42±0,05 | 0,39±0,28 | 0,26±0,07 |
| Lindano | nd | 4.38±0,10 | nd | 1,38±0,04 | nd | 0,05±0,01 | nd |
| Atrazina | nd | 1.14±0,04 | 0,42±0,03 | nd | 0,25±0,03 | 0,08±0,00 | nd |
| Esazinone | 8.25±0,13 | 4,49±0,10 | 2,88±0,09 | 1,46±0,07 | nd | 0,31±0.00 | nd |
Nota: nd: non rilevato; tutte le medie e deviazioni standard corrette con due decimali.
Figura 16.3. Concentrazioni medie e variazioni tra i due tempi di campionamento e tra sedimenti (µg/g peso secco) e acqua (µg/L). P1=campioni d’acqua (primo campionamento); P2=campioni d’acqua (secondo campionamento); SP1=campioni di sedimento (primo campionamento); SP2=campioni di sedimento (secondo campionamento); primo campionamento=agosto 2008 (forti piogge); secondo campionamento: Dicembre 2008 (piogge leggere); sono stati analizzati campioni di acqua non filtrata.
Tutti gli erbicidi analizzati tranne l’esazinone sono relativamente molto idrofobici e hanno solubilità in acqua (mg/L) che vanno da 33 (atrazina) a 33.000 (esazinone) e valori Koc (m3/kg), che vanno da 25 (2,4-d) a 480 (diuron). Durante questo periodo, i campioni d’acqua non sono stati filtrati prima dell’estrazione e dell’analisi e quindi i residui rilevati includevano sia il particolato solubile che quello legato, portando ad alte concentrazioni durante le piogge come mostrato dai risultati. L’applicazione di pesticidi, specialmente erbicidi durante la stagione delle piogge, quando le attività di piantagione iniziano anche nelle sezioni dei coltivatori esterni e nelle fattorie del Nucleo Estate, e il loro successivo dilavamento nell’ambiente acquatico, potrebbe spiegare i loro più alti livelli di residui nei campioni di acqua e sedimenti presi in quel periodo. Questo pone dei rischi significativi per gli esseri umani e il bestiame che usano il fiume Kuywa per l’acqua potabile, specialmente durante il periodo delle forti piogge, quando più residui legati al particolato vengono rilasciati nel fiume direttamente o attraverso i canali.
Sostanziali livelli di residui di insetticidi organoclorurati tra cui aldrin, p,p′-DDT e endrin sono stati rilevati in acqua e sedimenti che potrebbero indicare un possibile uso illegale nel sottobacino (Wandiga, 2001) e/o la loro persistenza da applicazioni precedenti prima che fossero vietati nel 1997 (Wandiga et al., 2002; Lalah et al., 2003). Concentrazioni più elevate di residui, ad eccezione di p,p′-DDT, cipermetrina, diuron e lindano, sono state rilevate nei sedimenti del fiume rispetto a quelle rilevate nella colonna d’acqua e questo è previsto per il comportamento dei residui di pesticidi organoclorurati in qualsiasi sistema acqua/sedimento a causa della loro idrofobicità (Crawford, 2003). Le eccezioni sono state le concentrazioni di cipermetrina e diuron, che erano più alte nella colonna d’acqua che nei sedimenti, probabilmente a causa della recente applicazione prima del campionamento.
Le variazioni delle concentrazioni tra i due periodi di campionamento e tra acqua e sedimenti sono mostrate in Fig. 16.3. In generale, le concentrazioni dei residui nell’acqua erano superiori ai limiti UE per l’acqua potabile di 0,5 µg/L per i singoli pesticidi e 1,0 µg/L per le concentrazioni totali di pesticidi e i livelli corrispondenti che sono stati riportati in altri ecosistemi agricoli tropicali subcatchment (US-EPA, 1992; Mansingh e Wilson, 1995). Ciò dimostra che l’acqua del fiume Kuywa era contaminata da vari residui di pesticidi come dieldrin, p,p′-DDT, cipermetrina, endrin, alaclor, diuron ed esazinone durante le piogge pesanti e con aldrin, dieldrin e cipermetrina durante le piogge leggere. Le concentrazioni di residui nei sedimenti erano più alte che nella colonna d’acqua durante le forti piogge, con fattori di concentrazione stimati di residui nei sedimenti che vanno da 1800 a 4300 (per gli insetticidi organoclorurati) e da 750 a 4700 (per gli erbicidi). I fattori di concentrazione nei sedimenti durante le piogge leggere andavano da 1100 a 4500 (organoclorurati) e da 240 a 74.000 (erbicidi). Questi fattori di concentrazione sono stati stimati dividendo la (concentrazione nel sedimento (µg/kg)) per la (concentrazione nell’acqua (µg/L)) nello stesso punto di campionamento e assumendo che una massa di 1 L di acqua è approssimativamente equivalente alla massa di 1 kg di sedimento.
La presenza di lindano e aldrin in vari comparti in questo sottobacino può essere spiegata dal loro uso legale specifico nella concia dei semi (dai dati dell’indagine) e nel controllo delle termiti (Anonimo, 2006), rispettivamente. La contaminazione da lindano nei sedimenti del lago Vittoria è stata riportata in precedenza (Keng’ara et al., 2004). I campioni di sedimento hanno mostrato concentrazioni di residui più elevate nel primo campionamento della stagione delle piogge rispetto alla seconda stagione più secca, sia a causa di un forte dilavamento dei residui di pesticidi dal Nucleus Estate e dalle aziende agricole esterne nel fiume a causa delle forti piogge, sia per i livelli ridotti di pesticidi nei campi sperimentali incolti durante i 4 mesi di intervallo tra i due campionamenti. Un modello stagionale simile è stato riportato nei sedimenti delle zone estuariali in un sottobacino agricolo con un simile uso intensivo di pesticidi in altri paesi tropicali (Mansingh e Wilson, 1995). Un confronto delle concentrazioni di residui ottenute in questo studio con questi ambienti contaminati indica che il sottobacino della zona della canna da zucchero di Nzoia è relativamente più contaminato, con concentrazioni di organoclorurati nei sedimenti (dieldrin, endosulfan e p,p′-DDT) circa 4, 10 e 20 volte superiori, rispettivamente (Mansingh e Wilson, 1995). In particolare, le alte concentrazioni di erbicidi rilevate in acqua e sedimenti nel fiume Kuywa indicano una potenziale minaccia per l’ecologia di questo sottobacino, come è stato riportato in altri studi sugli erbicidi (Kreuger, 1998; De-Snoo e van-der-Poll, 1999; Schulz e Liess, 1999; Ewald e Aebisher, 2000; Bach et al, 2001; Muller et al., 2002; SETAC, 2003; Berenzen et al., 2005).
I dati di concentrazione dei pesticidi ottenuti per i campioni di suolo dai campi a maggese sperimentali sono stati utilizzati per stimare le emivite del suolo dei vari pesticidi rilevati. Ciò è stato fatto assumendo una cinetica di primo ordine e tracciando trame lineari di ln (concentrazione di pesticida nel suolo) contro (tempo dall’ultima applicazione del pesticida) e l’emivita stimata per ogni pesticida calcolata dalla formula: 0,693/k (dove k è la pendenza della linea di regressione). Alcune delle emivite stimate del suolo erano troppo lunghe, da 0,71 a 58 anni, molto probabilmente influenzate da diversi fattori come la non uniformità dei campioni e la crescita di una fitta copertura vegetale nelle aziende agricole incolte che ridurrebbe i tassi di volatilizzazione.