Comparison of Lysimeter Results and Leaching Model Calculations for Regulatory Risk Assessment

Abstract:

Experimental results from 34 outdoor lysimeter studies have been compared with leaching model simulations in order to evaluate their role in the tiered regulatory decision making scheme for the protection of groundwater. 63 compounds (28 active substances and 35 metabolites) were evaluated, resulting in a total of 73 model/lysimeter comparisons.

In the majority (84%) of comparisons the model predictions and lysimeter results were in agreement, resulting in the same regulatory decisions being made. In the remaining 16% of cases, model calculations predicted concentrations in excess of 0.1 μg L^-1 whereas the lysimeters gave concentrations below 0.1 μg L^-1 (thus resulting in different regulatory decisions). In some cases, these differences could be attributed to conservative model input parameterisation but in other cases it may be that the experimental duration was insufficient for breakthrough to be reached. Groundwater monitoring of metabolites (after 7–20 years of parent substances applications) for which modelling indicated a potential risk showed concentrations below 0.1 μg L^-1 in shallow roundwater.

In no circumstances did lysimeter studies show concentrations above 0.1 μg L^-1 whilst model predictions were below 0.1 μg L^-1. This, along with the groundwater monitoring data, therefore supports the tiered nature of the current regulatory assessment scheme. Recommendations are made for further optimising the design of future outdoor leaching studies.

Zusammenfassung:

Ergebnisse von 34 Lysimeterstudien, durchgeführt unter Freilandbedingungen, wurden mit Simulationsrechnungen von Versickerungsmodellen verglichen. Damit sollte ihr Stellenwert im abgestuften Entscheidungsschema zum Schutz des Grundwassers im Rahmen des Zulassungsverfahrens für Pflanzenschutzmittel beurteilt werden. 63 Verbindungen (28 Wirkstoffe und 35 Metabolite) wurden ausgewertet, die insgesamt 73 Modell/Lysimeter Vergleiche ermöglichten.

Die Mehrzahl der Vergleiche (84%) zeigte Übereinstimmung zwischen Modellprognosen und Experimenten, was die im Rahmen eines Zulassungsverfahrens zu treffende Entscheidung anbelangt. In den verbleibenden 16% der Fälle prognostizierten die Simulationsmodelle Überschreitungen des Trinkwassergrenzwerts von 0,1 μg L^-1, wohingegen die Lysimeter Konzentrationen unter 0,1 μg L^-1 aufwiesen. Dies würde folglich zu unterschiedlichen Entscheidungen im Zulassungsverfahren führen. In einigen Fällen konnten diese Unterschiede auf die Verwendung konservativer Eingabeparameter für die Simulationsrechnung zurückgeführt werden. In anderen Fällen könnte die Versuchsdauer zu kurz gewesen sein, um einen Durchbruch im Lysimeter messen zu können. Für Metabolite, bei denen die simulierten Ergebnisse auf ein potenzielles Risiko hinwiesen, zeigte das Monitoring des oberflächennahen Grundwassers nach 7 bis 20 Jahren mit Anwendungen der Wirkstoffe, dass die gemessenen Konzentrationen unter 0,1 μg L^-1 lagen.

In keinem Fall des Vergleichs wiesen Lysimeterstudien Konzentrationen über 0,1μg L^-1 auf, während die Modelle Konzentrationen unter 0,1 μg L^-1 vorhersagten.

Die Ergebnisse dieses Vergleichs, zusammen mit Grundwassermonitoringdaten, bestätigen das stufenweise Bewertungssystem im aktuellen Zulassungsverfahren. Ferner werden im vorliegenden Papier Empfehlungen gegeben, wie der Aufbau zukünftiger Versickerungsstudien im Freiland weiter verbessert werden könnte.