Results and Discussion
De resultaten (Tabel 16.4 en Fig. 16.3) toonden aan dat cypermethrin (6.25 µg/L) de hoogste gemiddelde residuconcentratie had in het oppervlaktewater van de rivier Kuywa tijdens de eerste bemonsteringsperiode (zware regens), gevolgd door diuron (1.75 µg/L). In het algemeen werden alle geanalyseerde residuen aangetroffen in alle watermonsters die gedurende beide bemonsteringsperioden werden genomen. Er werden meer residuen van de bestrijdingsmiddelen (met uitzondering van aldrin, alachloor en lindaan) gedetecteerd tijdens de eerste bemonsteringsperiode vergeleken met de residuen die werden gedetecteerd tijdens de tweede, drogere bemonsteringsperiode. Dit zou kunnen worden toegeschreven aan het wegvloeien van residuen van de bijentelers en van Nucleus Estate boerderijen in de rivier tijdens zware regens.
Tabel 16.4. Concentraties (µg/g drooggewicht) van residuen van bestrijdingsmiddelen in bodemmonsters (gemiddelde en standaardafwijking) genomen tijdens de eerste monsterneming (zware regens) van proefvelden die gedurende verschillende perioden braak lagen
| Pesticide | 3 Maanden | 5 Maanden | 12 Maanden | 18 Maanden | 24 Maanden | 60 Maanden | 96 Maanden | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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±0,00 | 1,44±0,00 | 0,00 | 0,00 | 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±0.25 | 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±0,00 | 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±0.00 | 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 | |||
| Atrazine | nd | 1,14±0,04 | 1,05±0,01 | nd | .14±0,04 | 0,42±0,03 | nd | 0,25±0,03 | 0,08±0,00 | nd |
| Hexazinone | 8.25±0,13 | 4,49±0,10 | 2,88±0,09 | 1,46±0,07 | nd | 0,31±0.00 | nd |
Noot: nd: niet gedetecteerd; alle gemiddelden en standaardafwijkingen gecorrigeerd tot op twee decimalen.
Figuur 16.3. Gemiddelde concentraties en variaties tussen de twee bemonsteringstijdstippen en tussen sediment (µg/g drooggewicht) en water (µg/L). P1=watermonsters (eerste monsterneming); P2=watermonsters (tweede monsterneming); SP1=sedimentmonsters (eerste monsterneming); SP2=sedimentmonsters (tweede monsterneming); eerste monsterneming=augustus 2008 (zware regens); tweede monsterneming: december 2008 (lichte regen); ongefilterde watermonsters werden geanalyseerd.
Alle geanalyseerde herbiciden behalve hexazinon zijn relatief zeer hydrofoob en hebben oplosbaarheden in water (mg/l) variërend van 33 (atrazine) tot 33.000 (hexazinon) en Koc-waarden (m3/kg), variërend van 25 (2,4-d) tot 480 (diuron). Gedurende deze periode werden de watermonsters vóór extractie en analyse niet gefilterd, zodat de opgespoorde residuen zowel oplosbare als gebonden deeltjes bevatten, hetgeen leidt tot hoge concentraties tijdens regenval, zoals blijkt uit de resultaten. De toepassing van bestrijdingsmiddelen, met name herbiciden, tijdens het regenseizoen, wanneer ook de aanplantingsactiviteiten in de delen van de bijenteeltbedrijven en de Nucleus Estate-boerderijen van start gaan, en het daaropvolgende wegspoelen daarvan in het aquatische milieu, zou een verklaring kunnen zijn voor de hogere residugehalten in de water- en sedimentmonsters die in die periode zijn genomen. Dit levert aanzienlijke risico’s op voor mensen en vee die de rivier de Kuywa als drinkwater gebruiken, vooral tijdens de periode van zware regenval wanneer meer in deeltjes gebonden residuen rechtstreeks of via de kanalen in de rivier terechtkomen.
Substantiële residugehalten van organochloorinsecticiden waaronder aldrin, p,p′-DDT en endrin werden gedetecteerd in water en sediment, wat zou kunnen wijzen op mogelijk illegaal gebruik in het deelstroomgebied (Wandiga, 2001) en/of hun persistentie van eerdere toepassingen voordat ze werden verboden in 1997 (Wandiga et al., 2002; Lalah et al., 2003). Hogere concentraties van residuen, met uitzondering van p,p′-DDT, cypermethrin, diuron, en lindaan werden gedetecteerd in riviersediment in vergelijking met die welke werden gedetecteerd in de waterkolom en dit wordt verwacht voor het gedrag van residuen van organochloorpesticiden in elk water/sedimentsysteem vanwege hun hydrofobiciteit (Crawford, 2003). Uitzonderingen waren de concentraties van cypermethrin en diuron, die hoger waren in de waterkolom dan in het sediment, mogelijk als gevolg van een recente toepassing vóór de bemonstering.
De variaties in concentraties tussen de twee bemonsteringsperioden en tussen water en sediment worden getoond in Fig. 16.3. In het algemeen waren de concentraties van de residuen in het water hoger dan de EU drinkwaterlimieten van 0,5 µg/L voor afzonderlijke bestrijdingsmiddelen en 1,0 µg/L voor de totale concentraties van bestrijdingsmiddelen en overeenkomstige niveaus die zijn gerapporteerd in andere tropische ecosystemen van substroomgebieden in de landbouw (US-EPA, 1992; Mansingh en Wilson, 1995). Hieruit blijkt dat het water van de rivier Kuywa verontreinigd was met verschillende residuen van pesticiden zoals dieldrin, p,p′-DDT, cypermethrin, endrin, alachlor, diuron, en hexazinone tijdens zware regens en met aldrin, dieldrin, en cypermethrin tijdens lichte regens. De residuconcentraties in sediment waren hoger dan in de waterkolom tijdens zware regens, met geschatte concentratiefactoren van residuen in sediment variërend van 1800 tot 4300 (voor organochloorinsecticiden) en van 750 tot 4700 (voor herbiciden). De concentratiefactoren in sediment tijdens de lichte regens varieerden van 1100 tot 4500 (organochloorinsecticiden) en van 240 tot 74.000 (herbiciden). Deze concentratiefactoren werden geschat door de (concentratie in sediment (µg/kg)) te delen door (concentratie in water (µg/L)) op hetzelfde bemonsteringspunt en ervan uit te gaan dat een massa van 1 L water ongeveer gelijk is aan de massa van 1 kg sediment.
De aanwezigheid van lindaan en aldrin in verschillende compartimenten in dit deelstroomgebied kan worden verklaard door hun legale specifieke gebruik in respectievelijk zaaddressing (uit de enquêtegegevens) en termietenbestrijding (Anonymous, 2006). Verontreiniging met lindaan in het sediment van het Victoriameer werd eerder gerapporteerd (Keng’ara et al., 2004). Sedimentmonsters toonden hogere residuconcentraties in het eerste regenseizoen dan in het tweede drogere seizoen, ofwel door een sterke uitspoeling van pesticidenresiduen van het Nucleus Estate en de buitenboerderijen in de rivier als gevolg van zware regens, ofwel door verminderde niveaus van pesticiden in de braakliggende experimentele veldpercelen gedurende de periode van 4 maanden tussen de twee monsternemingen. Een soortgelijk seizoensgebonden patroon werd gerapporteerd in sedimenten van estuariene zones in een agrarisch deelstroomgebied met een soortgelijk intensief pesticidengebruik in andere tropische landen (Mansingh en Wilson, 1995). Een vergelijking van de residuconcentraties verkregen in deze studie met deze verontreinigde omgevingen geeft aan dat het substroomgebied van de Nzoia suikerrietzone relatief meer verontreinigd is, met sedimentconcentraties van organochloorverbindingen (dieldrin, endosulfan, en p,p′-DDT) die respectievelijk ongeveer 4, 10 en 20 maal hoger zijn (Mansingh en Wilson, 1995). Met name de hoge concentraties van herbiciden die zijn aangetroffen in het water en sediment van de rivier de Kuywa wijzen op een potentiële bedreiging voor de ecologie van dit deelstroomgebied, zoals ook is gerapporteerd in andere studies over herbiciden (Kreuger, 1998; De-Snoo en van-der-Poll, 1999; Schulz en Liess, 1999; Ewald en Aebisher, 2000; Bach et al, 2001; Muller et al., 2002; SETAC, 2003; Berenzen et al., 2005).
De gegevens over de concentratie van bestrijdingsmiddelen die werden verkregen voor de bodemmonsters van de percelen met experimenteel braakland, werden gebruikt om de halfwaardetijd van de verschillende gedetecteerde bestrijdingsmiddelen in de bodem te schatten. Dit werd gedaan door uit te gaan van een eerste-orde kinetiek en lineaire plots te plotten van ln (concentratie van het bestrijdingsmiddel in de bodem) tegenover (tijd sinds de laatste toepassing van het bestrijdingsmiddel) en de geschatte halfwaardetijd voor elk bestrijdingsmiddel, berekend met de formule 0,693/k (waarbij k de gradiënt van de regressielijn is). Sommige van de geschatte halfwaardetijden in de bodem waren te lang, variërend van 0,71 tot 58 jaar, hoogstwaarschijnlijk beïnvloed door verschillende factoren, zoals de niet-uniformiteit van de monsters en de groei van een dik vegetatiedek op de braakliggende boerderijen, waardoor de vervluchtigingspercentages zouden verminderen.