Miljöeffekter av bekämpningsmedel

Senast ändrad: 27 maj 2016
provtagning415x213.jpg

Användningen av växtskyddsmedel i Sverige är liten jämfört med många andra länder, men det finns stora regionala skillnader inom Sverige. Användningen av växtskyddsmedel i Skåne län utgör exempelvis över 50 procent av den totala mängd som används i Sverige. Man kan därför förvänta sig mindre miljöeffekter i Sverige som helhet samtidigt som det lokalt kan finnas större påverkan. Kunskaperna om vilka biologiska effekter en normal användning av växtskyddsmedel i fält kan orsaka är begränsade.

Kunskapsbrist om miljöeffekter i naturliga miljöer

Det mesta vi vet om effekter av moderna bekämpningsmedel (bekämpningsmedel som designats för att lätt brytas ned) är baserat på laboratoriestudier som genomförs under kontrollerade förhållanden (exempelvis en hög temperatur, 25°C), ofta med en försöksorganism och ett bekämpningsmedel i taget. Det är svårt att översätta de resultat man får i laboratorier till eventuella konsekvenser i naturliga miljöer där man har ett mer komplext system. Generellt finns det också få studier som undersökt toxicitet (giftighet för organismer) och effekter av bekämpningsmedlens nedbrytningsprodukter under fältförhållanden.

Det vi vet är att inom jordbruket används ofta flera olika bekämpningsmedel samtidigt. Miljöövervakningen visar också att flera bekämpningsmedel ofta återfinns samtidigt i jordbruksvattendrag. Två eller fler kemikalier kan ibland samverka så att effekten blir mer än den dubbla. Fortfarande vet vi väldigt lite om hur bekämpningsmedel samverkar, eller i bästa fall motverkar varandra i vattenmiljön.

Provtagning

Exempel på miljöeffekter i vattenekosystem

Endast några få fältstudier har undersökt hur normal användning av växtskyddsmedel inom jordbruket eventuellt kan påverka vattenekosystemen. Ett exempel där man fann negativa ekologiska effekter är en tysk studie av ett vattendrag där 8 av 11 vanliga bottenlevande djur helt försvann och de återstående tre arterna drastiskt minskade i antal till följd av användningen av insektsmedel (paration-etyl och fenvalerat) på den närbelägna jordbruksmarken. Insektsmedel (deltametrin och permetrin) var högst sannolikt även inblandade i en omfattande fiskdöd som främst drabbade ålar i Balatonsjön i Ungern. Insektsmedlen hade använts i området för myggbekämpning.

Svårt att upptäcka ekologiska effekter i miljön

I båda exemplen ovan, från Tyskland och Ungern, är effekten av bekämpningsmedelsanvändningen mycket tydlig. Det är dock inte alltid så lätt att upptäcka ekologiska effekter. Anledningen till det kan vara att det saknas ett tydligt samband mellan spridningen av ett visst ämne och effekterna i miljön. Flera bekämpningsmedel kan t.ex. samverka och orsaka en oväntad effekt. Vatten i jordbrukslandskapet är dessutom ofta utsatta för fler sorters påverkan, så som höga halter näringsämnen eller rätning och rensning. Förändringar i miljön kan också ske långsamt, vilket gör det svårt att upptäcka dem. Effekterna kanske inte går att mäta förrän lång tid efter exponeringen. I och med det nära samspelet mellan olika organismer i vattenmiljön så kan effekterna även drabba helt andra arter eller grupper av arter än vad bekämpningsmedlet egentligen är ämnat för. Ibland kan det vara nedbrytningsprodukter och inte modersubstansen som orsakar ekologiska effekter, vilket ytterligare kan försvåra möjligheten att klargöra orsakssambandet. CKB arbetar med olika studier för att bedöma de ekologiska effekterna i vatten i jordbrukslandskapet.

Blandning av substanser kan ge samverkande effekter

I naturen förekommer bekämpningsmedel sällan ensamma, utan i en blandning av olika substanser. Dessa substanser kan påverka varandra så att man får en additiv eller synergistisk effekt. En additiv effekt är när den observerade effekten motsvarar summan av de individuella substansernas toxicitet. Substanserna kan även samverka så att den toxiska effekten blir större än summan av effekterna av substanserna var för sig, så kallad synergism.

 Chironomid. Foto: SLU

Exempel på samverkande effekter

Det finns exempel från laboratoriestudier på effekter av låga koncentrationer av bekämpningsmedel på vattenlevande organismer. Dessa visar tydligt på att det finns en risk för biologiska effekter av bekämpningsmedelsanvändningen, även om det kan vara svårt att upptäcka effekterna. I ett försök med mygglarver kunde forskare påvisa samverkan mellan atrazin och klorpyrifos, två helt olika bekämpningsmedel. Atrazin är ett ogräsmedel som inte ens i höga koncentrationer är giftigt för fjädermygglarver. Atrazin, som ingick i t.ex. Totex strö, förbjöds för försäljning i Sverige 1989, men påträffas fortfarande i vattenmiljön. Klorpyrifos är ett insektsmedel, som bl.a. påverkar mygglarvernas simbeteende redan vid låga koncentrationer. Substansen har haft en begränsad användning i Sverige och förbjöds 2008, men är fortsatt godkänt för användning inom EU. När mygglarver exponeras för atrazin och klorpyrifos samtidigt, så påverkar atrazin nedbrytningen av klorpyrifos i larverna. Det bildas nedbrytningsprodukter som i själva verket är giftigare än modersubstansen, vilket resulterar i att klorpyrifos blir giftigt i lägre koncentrationer än om det hade verkat ensamt. Liknande effekter fås också med andra insektsmedel som tillhör samma grupp som klorpyrifos (t.ex. metylparation, diazinon, malation och triklorfon). Denna typ av samverkan är svår att förutspå, med tanke på att bekämpningsmedlen riktar sig mot helt olika målorganismer. Risken för samverkande effekter kan öka med antalet bekämpningsmedel som används inom ett område. Det finns också risk för samverkande effekter mellan ett bekämpningsmedel och ett annat miljögift, t.ex. metaller eller långlivade organiska föroreningar som PCB och bromerade flamskyddsmedel. CKB arbetar med olika studier för att bedöma eventuella samverkanseffekter mellan olika substanser.

Kroniska effekter visar sig långt senare

Effekterna av ett bekämpningsmedel kan visa sig först en lång tid efter en exponering, eller vid upprepad eller långvarig exponering vilket är en annan svårighet när man ska bedöma risker med bekämpningsmedel. Detta brukar kallas kroniska effekter och kan orsaka exempelvis cancer, minskad tillväxt, försämrat immunförsvar och lägre reproduktionsförmåga. Dessa faktorer kan påverka populationsstorleken och på sikt hela ekosystem. Vid tester av bekämpningsmedel studeras både akuta och kroniska effekter. Akuta effekter visar dödlighet och förändringar i enzymer och rörelsemönster som uppträder inom några timmar (ofta 24-48) efter exponering. Kroniska effekter studeras normalt under 7-21 dagar. Resultatet från sådana studier kan vara svåra att överföra till naturen där organismerna ofta utsätts för låga halter, men under lång tid, i vissa fall hela odlingssäsongen. För att kunna upptäcka gradvisa förändringar i naturliga populationer till följd av bekämpningsmedelsexponering krävs långsiktiga miljöövervakningsprogram där organismsamhällen provtas.

Foto: Hans Lundqvist, SLU

Kroniska effekter innebär att det sker en långsam förändring, eller att effekterna kan mätas först lång tid efter exponeringen. Exempel på kroniska effekter är t.ex. påverkan på fortplantning, utveckling och beteende. Vuxna individer kanske inte visar några tecken på exponering, utan det är först i nästa generation som exponeringen ger utslag. Detta har bland annat visats för lax.

Exempel på kroniska effekter – laxens fortplantning

Flera olika bekämpningsmedel har, vid låga koncentrationer, visat sig kunna ge kroniska effekter genom att störa laxreproduktionen (laxens fortplantning). Det gäller exempelvis insektsmedlen cypermetrin, diazinon och karbofuran (nedbrytningsprodukt från karbosulfan) och ogräsmedlet atrazin. Trots sina olikheter som bekämpningsmedel har dessa alltså kunnat ge liknande reproduktionsstörningar hos laxar. Inför leken utsöndrar laxhonorna feromoner som leder till att hannarna producerar könshormoner och mjölke. Hannarnas luktsinne hämmas av bekämpningsmedlen. De svarar därför inte lika effektivt på honornas feromoner och produktionen av hormoner och mjölke påverkas. Atrazin påverkade hannarnas luktsinne redan vid 0,04 µg/l, vilket är i nivå med de halter som tidigare uppmätts i svenska vattendrag. En ytterligare effekt av bekämpningsmedlen är att både laxägg och mjölke påverkas negativt, vilket leder till nedsatt befruktning av äggen. Risken är att leken misslyckas, och konsekvensen skulle kunna bli en långsam minskning i laxpopulationen, och/eller en utarmning av det genetiska materialet.

Indirekta effekter kan vara svåra att spåra

Ett bekämpningsmedel behöver inte ha en direkt toxisk verkan på en organism eller grupp av organismer, för att den ska ge en effekt. Om andra organismer, som den lever i samspel med, blir påverkade så kan det ge en indirekt effekt på den första organismen. Ett exempel på en indirekt effekt är när ett insektsgift sprids till en vattenmiljö och orsakar en minskning i antalet av bland annat insektslarver och små kräftdjur. Alger och bakterier som finns i vattnet utsätts då för ett lägre betningstryck och kan istället öka sin tillväxt. Detta orsakar en skuggning av större vattenväxter som därmed minskar sin biomassa på grund av den ökade konkurrensen. Det förändrar i sin tur livsmiljön för insekter och kräftdjur, vilket kan leda till ytterligare minskningar i deras populationer och ett algdominerat samhälle. Därmed kan man få en negativ trend som är svår att bryta. Resultatet av en exponering för en relativt låg koncentration av insektsmedel kan därmed bli snarlika övergödningseffekter. Det gör det svårare att upptäcka orsaken till de ekologiska effekterna.

Forskare i Lund har visat att både insektsmedel (cypermetrin) och ogräsmedel (metsulfuronmetyl) kan orsaka samma typ av ekologiska effekter i vattenmiljön genom att indirekt påverka stora grupper av organismer. I försök ledde exponeringen av båda medlen till ett mer algdominerat samhälle. Det liknar i sin tur de effekter man ser vid övergödning av vattendrag.

Påverkan på biologisk mångfald av landlevande arter

Ett stort antal organismer som lever i och omkring fälten är beroende av jordbrukslandskapet för sin fortlevnad. De senaste årtiondena har den biologiska mångfalden i dessa miljöer minskat. En av orsakerna till det anses användningen av växtskyddsmedel vara. Dels kan arter som lever i fälten påverkas vid besprutningen, och dels kan de som har sin livsmiljö i angränsande områden påverkas genom att växtskyddsmedel driver in med vinden. Effekten kan vara direkt dödande, men även icke-dödliga effekter som stör fortplantning eller djurens beteende kan förekomma. Dessutom sker en indirekt påverkan så att fler arter berörs än de som mer direkt faller offer för ett bekämpningsmedel.

Historisk användning

De medel som användes i växtskyddsmedlens ”barndom” som arsenik, kvicksilver, DDT och organiska fosforföreningar slog hårt och mer eller mindre direkt mot ett flertal arter bland exempelvis fåglar och pollinerande insekter. Många dog eller fick allvarliga skador och åter andra, som havsörn och pilgrimsfalk, misslyckades med sin fortplantning när medlen anrikades i näringskedjan. Effekterna blev tydliga, var lätta att påvisa och resulterade i att många preparat förbjöds.

Direkt och indirekt påverkan

Dagens växtskyddsmedel är mer specifika men kan också ge en direkt påverkan på arter som är närbesläktade med den organism som ska bekämpas. Till exempel kan vilda växter påverkas av ogräsmedel och fler insektsarter än den som är målet för en insektsbekämpning kan slås ut i området. Många effekter av växtskyddsmedel som används idag är dock indirekta. Jordbrukslandskapets fåglar påverkas av att delar av deras födoresurser försvinner genom insektbekämpning. Humlor, bin och andra pollinatörer får svårare att hitta föda om mycket av de växter som är deras pollen- och nektarkällor försvinner på grund av ogräsbekämpning. Omvänt kan växtsamhällen påverkas om en del av de pollinerande insekterna försvinner genom användningen av insektsmedel, till exempel kan vindpollinerade växter börja dominera över insektspollinerade och växtarter som är beroende en viss insektsart för sin pollinering kan försvinna.

Sommaräng

Fotomontage av biologisk mångfald på sommaräng av Monica Kling 

Mer kunskap behövs

Hur mycket växtskyddsmedlen påverkar förändringar i den biologiska mångfalden är svårt att veta och att undersöka då flera andra förändringar pågår samtidigt i odlingslandskapet. I områden där mycket växtskyddsmedel används påverkas flera faktorer i landskapet genom ett generellt mer intensivt jordbruk. Det skulle därför behövas ett övervakningsprogram där både biologisk mångfald och användningen av växtskyddsmedel dokumenterades i ett antal områden i landet.

Mer kunskap behövs om nedbrytningsprodukter i miljön

Bekämpningsmedel bryts ned, mer eller mindre snabbt, via kemiska, fysikaliska eller biologiska processer till en eller flera nedbrytningsprodukter. Vi vet förhållandevis lite om de nedbrytningsprodukter som bildas och hur de sprids och verkar i miljön. För många av nedbrytningsprodukterna finns det ingen tillgänglig ekotoxikologisk information alls, d.v.s. information om ämnets giftighet för olika organismer. Liknande brist på information konstateras även för fysikalisk-kemiska egenskaper, d.v.s. de egenskaper som styr t.ex. spridning till vattenmiljö och nedbrytbarhet. Det publiceras få vetenskapliga undersökningar av nedbrytningsprodukternas effekter i miljön. 

Naturligtvis blir det svårt att göra en riskbedömning och förutspå eventuella ekologiska effekter när den tillgängliga informationen är så pass bristfällig. I enstaka fall kan nedbrytningsprodukterna vara mer eller lika giftiga som modersubstansen men utifrån den kunskap som finns idag verkar de flesta av nedbrytningsprodukterna vara klart mindre giftiga än sina modersubstanser. Brittiska forskare gjorde 2003 en studie av knappt 40 olika bekämpningsmedel och deras nedbrytningsprodukter och visade att för de nedbrytningsprodukter som var mer toxiska än ursprungssubstansen kunde giftigheten förklaras med en eller flera av fyra faktorer; 1): Den verksamma substansens struktur fanns kvar i nedbrytningsprodukten, 2): Nedbrytningsprodukten var den verksamma substansen i växtskyddsmedlet, 3): Nedbrytningsprodukten ackumulerades i högre grad än modersubstansen, 4): Nedbrytningsprodukten var ett mer potent bekämpningsmedel. 

Sidansvarig: mikaela.gonczi@slu.se