Ergebnisse und Diskussion
Die Ergebnisse (Tabelle 16.4 und Abb. 16.3) zeigten, dass Cypermethrin (6,25 µg/L) die höchste mittlere Rückstandskonzentration im Oberflächenwasser des Flusses Kuywa während der ersten Probenahmeperiode (starke Regenfälle) aufwies, gefolgt von Diuron (1,75 µg/L). Im Allgemeinen wurden alle analysierten Rückstände in allen Wasserproben nachgewiesen, die während beider Probenahmezeiträume genommen wurden. In der ersten Probenahmeperiode wurden mehr Pestizidrückstände (außer Aldrin, Alachlor und Lindan) nachgewiesen als in der zweiten Probenahmeperiode in der trockeneren Jahreszeit. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass die Rückstände von den Out-Grownern und den Farmen von Nucleus Estate während starker Regenfälle in den Fluss gelangen.
Tabelle 16.4. Konzentrationen (µg/g Trockengewicht) von Pestizidrückständen in Bodenproben (Mittelwert und Standardabweichung), die bei der ersten Probenahme (Starkregen) von Versuchsfeldern genommen wurden, die für verschiedene Zeiträume brach lagen
| Pestizid | 3 Monate | 5 Monate | 12 Monate | 18 Monate | 24 Monate | 60 Monate | 96 Monate |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
| Cypermethrin | 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 |
| Lindan | und | 4.38±0.10 | nd | 1.38±0.04 | nd | 0.05±0.01 | nd |
| Atrazin | nd | 1.14±0.04 | 0.42±0.03 | nd | 0.25±0.03 | 0.08±0.00 | nd |
| Hexazinon | 8.25±0.13 | 4.49±0.10 | 2.88±0.09 | 1.46±0.07 | nd | 0.31±0.00 | nd |
Anmerkung: nd: nicht nachgewiesen; alle Mittelwerte und Standardabweichungen auf zwei Dezimalstellen korrigiert.
Abbildung 16.3. Mittlere Konzentrationen und Abweichungen zwischen den beiden Probenahmezeitpunkten sowie zwischen Sediment (µg/g Trockengewicht) und Wasser (µg/L). P1=Wasserproben (erste Probenahme); P2=Wasserproben (zweite Probenahme); SP1=Sedimentproben (erste Probenahme); SP2=Sedimentproben (zweite Probenahme); erste Probenahme=August 2008 (starke Regenfälle); zweite Probenahme: Dezember 2008 (leichte Regenfälle); ungefilterte Wasserproben wurden analysiert.
Alle analysierten Herbizide mit Ausnahme von Hexazinon sind relativ stark hydrophob und haben Wasserlöslichkeiten (mg/L) von 33 (Atrazin) bis 33.000 (Hexazinon) und Koc-Werte (m3/kg), die von 25 (2,4-d) bis 480 (Diuron) reichen. In diesem Zeitraum wurden die Wasserproben vor der Extraktion und Analyse nicht gefiltert, so dass die nachgewiesenen Rückstände sowohl lösliche als auch gebundene Partikel enthielten, was zu hohen Konzentrationen bei Regenfällen führte, wie die Ergebnisse zeigen. Die Ausbringung von Pestiziden, insbesondere von Herbiziden, während der Regenzeit, wenn auch die Pflanzaktivitäten in den Outgrower-Abschnitten und auf den Nucleus Estate-Farmen beginnen, und ihre anschließende Abschwemmung in die aquatische Umwelt könnten die höheren Rückstandsmengen in den Wasser- und Sedimentproben erklären, die in diesem Zeitraum entnommen wurden. Dies stellt ein erhebliches Risiko für Menschen und Vieh dar, die den Fluss Kuywa als Trinkwasser nutzen, insbesondere während der starken Regenfälle, wenn mehr partikelgebundene Rückstände direkt oder über die Kanäle in den Fluss ausgewaschen werden.
Erhebliche Rückstände von chlororganischen Insektiziden wie Aldrin, p,p′-DDT und Endrin wurden in Wasser und Sediment nachgewiesen, was auf eine mögliche illegale Verwendung im Teileinzugsgebiet (Wandiga, 2001) und/oder ihre Persistenz durch frühere Anwendungen vor dem Verbot im Jahr 1997 hinweisen könnte (Wandiga et al., 2002; Lalah et al., 2003). Mit Ausnahme von p,p′-DDT, Cypermethrin, Diuron und Lindan wurden im Flusssediment höhere Rückstandskonzentrationen nachgewiesen als in der Wassersäule, was für das Verhalten von Organochlorpestizidrückständen in jedem Wasser/Sedimentsystem aufgrund ihrer Hydrophobie zu erwarten ist (Crawford, 2003). Eine Ausnahme bildeten die Konzentrationen von Cypermethrin und Diuron, die in der Wassersäule höher waren als im Sediment, was möglicherweise auf eine kürzliche Anwendung vor der Probenahme zurückzuführen ist.
Die Schwankungen der Konzentrationen zwischen den beiden Probenahmezeiträumen und zwischen Wasser und Sediment sind in Abb. 16.3 dargestellt. Im Allgemeinen lagen die Rückstandskonzentrationen im Wasser über den EU-Trinkwassergrenzwerten von 0,5 µg/L für einzelne Pestizide und 1,0 µg/L für die Gesamtpestizidkonzentration sowie über den entsprechenden Werten, die in anderen tropischen landwirtschaftlichen Teileinzugsgebieten berichtet wurden (US-EPA, 1992; Mansingh und Wilson, 1995). Dies zeigt, dass das Wasser des Flusses Kuywa bei starkem Regen mit verschiedenen Pestizidrückständen wie Dieldrin, p,p′-DDT, Cypermethrin, Endrin, Alachlor, Diuron und Hexazinon und bei leichtem Regen mit Aldrin, Dieldrin und Cypermethrin belastet war. Die Rückstandskonzentrationen im Sediment waren bei starkem Regen höher als in der Wassersäule, wobei die geschätzten Konzentrationsfaktoren der Rückstände im Sediment zwischen 1800 und 4300 (für chlororganische Insektizide) und zwischen 750 und 4700 (für Herbizide) lagen. Die Konzentrationsfaktoren in den Sedimenten während der leichten Regenfälle lagen zwischen 1100 und 4500 (Organochlorine) und zwischen 240 und 74.000 (Herbizide). Diese Konzentrationsfaktoren wurden geschätzt, indem die (Konzentration im Sediment (µg/kg)) durch die (Konzentration im Wasser (µg/L)) an derselben Probenahmestelle geteilt wurde und davon ausgegangen wurde, dass eine Masse von 1 L Wasser ungefähr der Masse von 1 kg Sediment entspricht.
Das Vorhandensein von Lindan und Aldrin in verschiedenen Kompartimenten in diesem Teileinzugsgebiet lässt sich durch ihre gesetzlich festgelegte Verwendung zur Saatgutbeizung (aus den Erhebungsdaten) bzw. zur Termitenbekämpfung (Anonymous, 2006) erklären. Über die Lindankontamination im Sediment des Viktoriasees wurde bereits früher berichtet (Keng’ara et al., 2004). Die Sedimentproben wiesen bei der ersten Probenahme in der Regenzeit höhere Rückstandskonzentrationen auf als in der zweiten, trockeneren Jahreszeit, was entweder auf eine starke Auswaschung von Pestizidrückständen aus dem Nucleus Estate und den Out-Grower-Farmen in den Fluss aufgrund starker Regenfälle oder auf geringere Pestizidkonzentrationen in den brachliegenden Versuchsfeldern während des viermonatigen Zeitraums zwischen den beiden Probenahmen zurückzuführen ist. Ein ähnliches saisonales Muster wurde in Sedimenten aus Mündungsgebieten in einem landwirtschaftlichen Teileinzugsgebiet mit ähnlich intensivem Pestizideinsatz in anderen tropischen Ländern festgestellt (Mansingh und Wilson, 1995). Ein Vergleich der in dieser Studie ermittelten Rückstandskonzentrationen mit diesen kontaminierten Umgebungen zeigt, dass das Untereinzugsgebiet der Nzoia-Zuckerrohrzone relativ stärker kontaminiert ist, mit Sedimentkonzentrationen von Organochlorinen (Dieldrin, Endosulfan und p,p′-DDT), die etwa 4, 10 bzw. 20 Mal höher sind (Mansingh und Wilson, 1995). Insbesondere die hohen Herbizidkonzentrationen, die im Wasser und Sediment des Kuywa-Flusses nachgewiesen wurden, deuten auf eine potenzielle Bedrohung der Ökologie dieses Teileinzugsgebiets hin, wie dies auch in anderen Studien über Herbizide festgestellt wurde (Kreuger, 1998; De-Snoo und van-der-Poll, 1999; Schulz und Liess, 1999; Ewald und Aebisher, 2000; Bach et al, 2001; Muller et al., 2002; SETAC, 2003; Berenzen et al., 2005).
Die Daten zur Pestizidkonzentration, die für die Bodenproben aus den experimentellen Brachflächen gewonnen wurden, wurden zur Schätzung der Bodenhalbwertszeiten der verschiedenen nachgewiesenen Pestizide verwendet. Dazu wurde eine Kinetik erster Ordnung angenommen und die linearen Diagramme von ln (Pestizidkonzentration im Boden) gegen (Zeit seit der letzten Pestizidausbringung) und die geschätzte Halbwertszeit für jedes Pestizid nach folgender Formel aufgetragen: 0,693/k (wobei k die Steigung der Regressionslinie ist). Einige der geschätzten Halbwertszeiten im Boden waren zu lang und reichten von 0,71 bis 58 Jahren, was höchstwahrscheinlich durch verschiedene Faktoren beeinflusst wurde, wie z. B. die Ungleichmäßigkeit der Proben und das Wachstum einer dichten Vegetationsdecke auf den brachliegenden Betrieben, die die Verflüchtigungsraten verringern würden.