Eredmények és vita
Az eredmények (16.4. táblázat és 16.3. ábra) azt mutatták, hogy a Kuywa folyó felszíni vizében a cypermethrin (6,25 µg/L) átlagos szermaradék-koncentrációja volt a legmagasabb az első mintavételi időszakban (nagy esőzések), amelyet a diuron (1,75 µg/L) követett. Általánosságban az összes elemzett szermaradványt mindkét mintavételi időszakban vett vízmintában kimutatták. A peszticidekből (az aldrin, az alaklór és a lindán kivételével) több szermaradványt mutattak ki az első mintavételi időszakban, mint a második, szárazabb időszak mintavételi időszakában. Ez a szermaradványoknak a külterjes termesztők és a Nucleus Estate gazdaságokból a folyóba történő elfolyásának tulajdonítható a heves esőzések idején.
16.4. táblázat. A növényvédőszer-maradékok koncentrációja (µg/g száraz tömeg) a különböző ideig parlagon hagyott kísérleti parcellákból az első mintavétel során (heves esőzések) vett talajmintákban (átlag és szórás)
| Peszticid | 3 hónap | 5 hónap | 12 hónap | 18 hónap | 24 hónap | 60 hónap | 96 hónap |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
| Endoszulfán | 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 |
| Lindane | nd | 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 |
Jegyzet: nd: nem észlelt; minden átlag és szórás két tizedesjegyre korrigálva.
16.3. ábra. Átlagos koncentrációk és eltérések a két mintavételi időpont között, valamint az üledék (µg/g száraz tömeg) és a víz (µg/L) között. P1=vízminták (első mintavétel); P2=vízminták (második mintavétel); SP1=üledékminták (első mintavétel); SP2=üledékminták (második mintavétel); első mintavétel= 2008. augusztus (heves esőzések); második mintavétel: 2008. december (gyenge esőzések); szűretlen vízmintákat elemeztek.
A hexazinon kivételével valamennyi elemzett herbicid viszonylag erősen hidrofób, vízoldhatóságuk (mg/l) 33 (atrazin) és 33 000 (hexazinon) között változik, Koc-értékük (m3/kg) pedig 25 (2,4-d) és 480 (diuron) között változik. Ebben az időszakban a vízmintákat az extrakció és az elemzés előtt nem szűrték, ezért a kimutatott szermaradványok mind oldható, mind kötött részecskéket tartalmaztak, ami – amint azt az eredmények mutatják – csapadék idején magas koncentrációkat eredményezett. A növényvédő szerek, különösen a gyomirtó szerek alkalmazása az esős évszakban, amikor az ültetési tevékenységek a külterületi részeken és a Nucleus Estate gazdaságokban is megkezdődnek, és az ezt követő kimosódásuk a vízi környezetbe magyarázhatja az ebben az időszakban vett víz- és üledékminták magasabb szermaradványszintjét. Ez jelentős kockázatot jelent az emberekre és a Kuywa folyót ivóvízként használó szarvasmarhákra, különösen a heves esőzések idején, amikor több részecskékhez kötött szermaradvány kerül közvetlenül vagy a csatornákon keresztül a folyóba.
A vízben és az üledékben jelentős mennyiségű szerves klórvegyületeket tartalmazó rovarölő szerek, köztük aldrin, p,p′-DDT és endrin maradványait mutatták ki, ami a részvízgyűjtőn történő esetleges illegális használatra utalhat (Wandiga, 2001) és/vagy a korábbi, 1997-es betiltásuk előtti alkalmazásukból származó perzisztenciára (Wandiga et al, 2002; Lalah et al., 2003). A p,p′-DDT, a cipermetrin, a diuron és a lindán kivételével magasabb szermaradvány-koncentrációkat mutattak ki a folyó üledékében, mint a vízoszlopban észleltek, és ez várható a szerves klórpeszticid-szermaradványok viselkedésénél bármely víz/üledék rendszerben, hidrofób jellegük miatt (Crawford, 2003). Kivételt képeztek a cypermetrin és a diuron koncentrációi, amelyek magasabbak voltak a vízoszlopban, mint az üledékben, ami valószínűleg a mintavétel előtti friss alkalmazásnak tudható be.
A koncentrációk változásait a két mintavételi időszak között, valamint a víz és az üledék között a 16.3. ábra mutatja. Általánosságban elmondható, hogy a szermaradványok koncentrációja a vízben magasabb volt, mint az EU ivóvízre vonatkozó határértékei, amely az egyes peszticidek esetében 0,5 µg/L, az összes peszticid koncentrációja pedig 1,0 µg/L, valamint a megfelelő szintek, amelyeket más trópusi mezőgazdasági részvízgyűjtő ökoszisztémákból jelentettek (US-EPA, 1992; Mansingh és Wilson, 1995). Ez azt mutatja, hogy a Kuywa folyó vize különböző peszticidmaradványokkal, például dieldrinnel, p,p′-DDT-vel, cypermetrinnel, endrinnel, alaklórral, diuronnal és hexazinonnal volt szennyezett heves esőzések idején, illetve aldrinnel, dieldrinnel és cypermetrinnel enyhe esőzések idején. A szermaradványok koncentrációja az üledékben magasabb volt, mint a vízoszlopban a heves esőzések során, az üledékben lévő szermaradványok becsült koncentrációs tényezői 1800 és 4300 között mozogtak (a szerves klórvegyületeket tartalmazó rovarölő szerek esetében) és 750 és 4700 között (a gyomirtó szerek esetében). Az enyhe esőzések során az üledékben lévő koncentrációs tényezők 1100 és 4500 (szerves klórvegyületek), illetve 240 és 74 000 (gyomirtószerek) között mozogtak. Ezeket a koncentrációs tényezőket úgy becsültük meg, hogy a (koncentráció az üledékben (µg/kg)) osztottuk (koncentráció a vízben (µg/L)) ugyanazon a mintavételi ponton, és feltételeztük, hogy 1 L víz tömege megközelítőleg megegyezik 1 kg üledék tömegével.
A lindán és az aldrin jelenléte ebben a részvízgyűjtőben a különböző kompartmentekben a vetőmag-kezelésre (a felmérési adatokból), illetve a termeszek elleni védekezésre (Anonymous, 2006) való legális, specifikus alkalmazásukkal magyarázható. A Viktória-tó üledékében lévő lindánszennyezésről már korábban beszámoltak (Keng’ara et al., 2004). Az üledékminták az első esős évszakban végzett mintavétel során magasabb szermaradvány-koncentrációt mutattak, mint a második szárazabb évszakban, ami vagy a Nucleus Estate és a külterjes gazdaságok peszticid-szermaradványainak a folyóba való erőteljes kimosódása miatt a heves esőzések miatt, vagy a két mintavétel között eltelt 4 hónap alatt a pihentetett kísérleti parcellák peszticidszintjének csökkenése miatt következett be. Hasonló szezonális mintázatról számoltak be más trópusi országok hasonlóan intenzív peszticidhasználattal rendelkező mezőgazdasági részvízgyűjtőjének torkolati zónáiból származó üledékekben (Mansingh és Wilson, 1995). Az ebben a vizsgálatban kapott szermaradvány-koncentrációk összehasonlítása ezekkel a szennyezett környezetekkel azt mutatja, hogy a Nzoia cukornádövezet részvízgyűjtője viszonylag jobban szennyezett, a szerves klórvegyületek (dieldrin, endoszulfán és p,p′-DDT) üledékkoncentrációja körülbelül 4, 10, illetve 20-szor magasabb (Mansingh és Wilson, 1995). Különösen a Kuywa folyó vizében és üledékében kimutatott magas herbicid-koncentrációk jelzik, hogy potenciális veszélyt jelentenek ennek a részvízgyűjtőnek az ökológiájára, amint arról más, herbicidekkel kapcsolatos tanulmányok is beszámoltak (Kreuger, 1998; De-Snoo és van-der-Poll, 1999; Schulz és Liess, 1999; Ewald és Aebisher, 2000; Bach et al, 2001; Muller et al., 2002; SETAC, 2003; Berenzen et al., 2005).
A kísérleti parcellákból származó talajmintákból nyert peszticidkoncentrációs adatokat a különböző kimutatott peszticidek talajban eltelt felezési idejének becslésére használták. Ehhez elsőrendű kinetikát feltételeztünk, és a ln (a peszticid koncentrációja a talajban) és (az utolsó peszticid alkalmazása óta eltelt idő) lineáris diagramjait, valamint az egyes peszticidek becsült felezési idejét ábrázoltuk a következő képlettel kiszámítva: 0,693/k (ahol k a regressziós egyenes meredeksége). Néhány becsült talajfelezési idő túl hosszú volt, 0,71 és 58 év között, amit valószínűleg számos tényező befolyásolt, mint például a minták egyenetlensége és a sűrű növénytakaró növekedése a parlagon heverő gazdaságokban, ami csökkenti az elpárolgási arányt.