Wyniki i dyskusja
Wyniki (Tabela 16.4 i Rys. 16.3) wykazały, że cypermetryna (6,25 µg/L) miała najwyższe średnie stężenie pozostałości w wodzie powierzchniowej rzeki Kuywa w pierwszym okresie pobierania próbek (ulewne deszcze), a następnie diuron (1,75 µg/L). Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie analizowane pozostałości zostały wykryte we wszystkich próbkach wody pobranych w obu okresach pobierania próbek. Więcej pozostałości pestycydów (z wyjątkiem aldryny, alachloru i lindanu) wykryto w pierwszym okresie pobierania próbek w porównaniu z tymi, które wykryto w drugim, suchszym okresie pobierania próbek. Można to przypisać spływowi pozostałości z gospodarstw hodowców zewnętrznych i z Nucleus Estate do rzeki podczas ulewnych deszczów.
Tabela 16.4. Stężenie (µg/g suchej masy) pozostałości pestycydów w próbkach gleby (średnia i odchylenie standardowe) pobranych podczas pierwszego pobierania próbek (ulewne deszcze) z pól doświadczalnych pozostawionych odłogiem przez różny okres czasu
| 24 Miesiące | 60 Miesięcy | 96 Miesięcy | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Aldryna | 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 |
| Dieldryna | 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 |
| Cypermetryna | 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 |
| Endryna | 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 | nd | 4.38±0,10 | nd | 1,38±0,04 | nd | 0,05±0,01 | nd |
| Atrazyna | nd | 1.14±0,04 | 0,42±0,03 | nd | 0,25±0,03 | 0,08±0,00 | nd |
| Heksazynon | 8.25±0,13 | 4,49±0,10 | 2,88±0,09 | 1,46±0,07 | nd | 0,31±0.00 | nd |
Uwaga: nd: nie wykryto; wszystkie średnie i odchylenia standardowe skorygowane do dwóch miejsc po przecinku.
Ryc. 16.3. Średnie stężenia i zmiany między dwoma okresami pobierania próbek oraz między osadem (µg/g suchej masy) i wodą (µg/L). P1=próbki wody (pierwsze pobieranie próbek); P2=próbki wody (drugie pobieranie próbek); SP1=próbki osadów (pierwsze pobieranie próbek); SP2=próbki osadów (drugie pobieranie próbek); pierwsze pobieranie próbek=sierpień 2008 (ulewne deszcze); drugie pobieranie próbek: Grudzień 2008 (lekkie deszcze); analizowano niefiltrowane próbki wody.
Wszystkie analizowane herbicydy z wyjątkiem heksazynonu są stosunkowo bardzo hydrofobowe i mają rozpuszczalność w wodzie (mg/L) od 33 (atrazyna) do 33 000 (heksazynon) oraz wartości Koc (m3/kg), od 25 (2,4-d) do 480 (diuron). W tym okresie próbki wody nie były filtrowane przed ekstrakcją i analizą, dlatego też wykryte pozostałości obejmowały zarówno rozpuszczalne, jak i związane cząstki stałe, co prowadziło do wysokich stężeń podczas opadów deszczu, jak pokazują wyniki. Stosowanie pestycydów, zwłaszcza herbicydów w porze deszczowej, kiedy rozpoczyna się sadzenie w sekcjach hodowców zewnętrznych i gospodarstwach Nucleus Estate, a następnie ich wymywanie do środowiska wodnego, może wyjaśniać ich wyższe poziomy pozostałości w próbkach wody i osadów pobranych w tym okresie. Stanowi to poważne zagrożenie dla ludzi i bydła, którzy używają rzeki Kuywa jako wody pitnej, zwłaszcza w okresie silnych deszczów, kiedy więcej pozostałości związanych z cząstkami stałymi jest wypłukiwanych do rzeki bezpośrednio lub przez kanały.
Substantial residue levels of organochlorine insecticides including aldrin, p,p′-DDT and endrin were detected in water and sediment which could indicate possible illegal usage in the subcatchment (Wandiga, 2001) and/or their persistence from previous applications before they were banned in 1997 (Wandiga et al., 2002; Lalah et al., 2003). Wyższe stężenia pozostałości, z wyjątkiem p,p′-DDT, cypermetryny, diuronu i lindanu, zostały wykryte w osadach rzecznych w porównaniu z tymi, które wykryto w słupie wody i jest to oczekiwane w przypadku pozostałości pestycydów chloroorganicznych w każdym systemie woda/osad ze względu na ich hydrofobowość (Crawford, 2003). Wyjątkiem były stężenia cypermetryny i diuronu, które były wyższe w słupie wody niż w osadach, prawdopodobnie z powodu niedawnego zastosowania przed pobraniem próbek.
Zmiany stężeń między dwoma okresami pobierania próbek oraz między wodą a osadami są pokazane na Rys. 16.3. Ogólnie rzecz biorąc, stężenia pozostałości w wodzie były wyższe niż limity UE dla wody pitnej, wynoszące 0,5 µg/L dla pojedynczych pestycydów i 1,0 µg/L dla całkowitego stężenia pestycydów oraz odpowiadające im poziomy, które zostały odnotowane w innych tropikalnych ekosystemach rolniczych (US-EPA, 1992; Mansingh i Wilson, 1995). Pokazuje to, że woda w rzece Kuywa była zanieczyszczona różnymi pozostałościami pestycydów, takimi jak dieldryna, p,p′-DDT, cypermetryna, endryna, alachlor, diuron i heksazynon podczas silnych deszczów oraz aldryna, dieldryna i cypermetryna podczas lekkich deszczów. Stężenia pozostałości w osadach były wyższe niż w słupie wody podczas ulewnych deszczów, a szacunkowe współczynniki stężenia pozostałości w osadach wynosiły od 1800 do 4300 (dla insektycydów chloroorganicznych) i od 750 do 4700 (dla herbicydów). Współczynniki stężenia w osadach podczas lekkich deszczów wynosiły od 1100 do 4500 (insektycydy chloroorganiczne) i od 240 do 74 000 (herbicydy). Te współczynniki stężenia oszacowano dzieląc (stężenie w osadach (µg/kg)) przez (stężenie w wodzie (µg/L)) w tym samym punkcie poboru próbek i zakładając, że masa 1 L wody jest w przybliżeniu równoważna masie 1 kg osadów.
Występowanie lindanu i aldryny w różnych przedziałach w tej zlewni można wyjaśnić ich legalnym, specyficznym zastosowaniem odpowiednio do zaprawiania nasion (z danych z badań) i zwalczania termitów (Anonymous, 2006). Zanieczyszczenie Lindanem w osadach Jeziora Wiktorii zostało zgłoszone wcześniej (Keng’ara et al., 2004). Próbki osadów wykazały wyższe stężenie pozostałości w pierwszej porze deszczowej niż w drugiej, bardziej suchej, albo z powodu silnego wypłukania pozostałości pestycydów z Nucleus Estate i gospodarstw hodowlanych do rzeki z powodu ulewnych deszczy, albo z powodu obniżonego poziomu pestycydów na odłogowanych polach doświadczalnych w ciągu 4 miesięcy pomiędzy tymi dwoma próbkami. Podobny wzór sezonowy odnotowano w osadach ze stref przyujściowych w zlewni rolniczej o podobnej intensywności stosowania pestycydów w innych krajach tropikalnych (Mansingh i Wilson, 1995). Porównanie stężeń pozostałości uzyskanych w tym badaniu z tymi skażonymi środowiskami wskazuje, że zlewnia strefy trzciny cukrowej Nzoia jest stosunkowo bardziej skażona, ze stężeniami w osadach chloroorganicznych substancji (dieldryny, endosulfanu i p,p′-DDT) około 4, 10 i 20 razy wyższymi, odpowiednio (Mansingh i Wilson, 1995). W szczególności, wysokie stężenia herbicydów wykrytych w wodzie i osadach w rzece Kuywa wskazują na potencjalne zagrożenie dla ekologii tej zlewni, co zostało odnotowane w innych badaniach dotyczących herbicydów (Kreuger, 1998; De-Snoo i van-der-Poll, 1999; Schulz i Liess, 1999; Ewald i Aebisher, 2000; Bach et al…, 2001; Muller et al., 2002; SETAC, 2003; Berenzen et al., 2005).
Dane dotyczące stężenia pestycydów uzyskane dla próbek gleby z eksperymentalnych odłogów zostały wykorzystane do oszacowania okresów półtrwania różnych wykrytych pestycydów. Dokonano tego zakładając kinetykę pierwszego rzędu i sporządzając wykresy liniowe ln (stężenie pestycydu w glebie) w stosunku do (czas od ostatniej aplikacji pestycydu) oraz szacunkowy okres półtrwania dla każdego pestycydu obliczony według wzoru: 0,693/k (gdzie k jest nachyleniem linii regresji). Niektóre z oszacowanych okresów półtrwania w glebie były zbyt długie, wahały się od 0,71 do 58 lat, na co najprawdopodobniej wpłynęło kilka czynników, takich jak niejednorodność próbek i wzrost gęstej pokrywy roślinnej na odłogowanych farmach, co zmniejszyłoby tempo lotilizacji.