Sedimentary Fate, Sources, and Ecotoxicological Risk of Persistent Pesticides in the Kol Ramsar Wetland, Southwest India

In de stille, door water verzadigde velden van de Kol-wetland in het zuidwesten van India is een complexe geschiedenis geschreven, niet in inkt, maar in de modder. Dit landschap, dat wereldwijd wordt erkend als een vitale schuilplaats voor vogels en vissen, is ook een werkende boerderij waar al eeuwenlang rijst wordt verbouwd. Het verhaal van deze plek wordt gevormd door het ritme van de moesson, die de velden gedurende de helft van het jaar onder water zet en zich vervolgens terugtrekt om de bodem voor het planten te onthullen. De bodem bevat echter meer dan alleen voedingsstoffen; het fungeert als een langetermijngeheugenbank voor de chemicaliën die boeren hebben gebruikt om hun gewassen te beschermen. Wanneer pesticiden worden toegepast, spoelen ze niet altijd volledig weg. In plaats daarvan blijven veel van hen plakken aan minuscule stofdeeltjes en zinken ze naar het sediment, de modderlaag aan de bodem van het water. In de loop van de tijd kunnen deze chemicaliën zich ophopen, verborgen in de donkere lagen van de aarde, lang nadat ze zijn gespoten. Wetenschappers die deze omgevingen bestuderen, zijn geïnteresseerd in hoe deze verborgen chemicaliën bewegen, hoe lang ze standhouden en wat ze kunnen doen met de wezens die in het water en de modder leven. Het begrijpen van dit proces is cruciaal omdat deze wetlands niet alleen boerderijen zijn; het zijn delicate ecosystemen waar de gezondheid van de bodem direct invloed heeft op het overleven van vissen, vogels en de mensen die van hen afhankelijk zijn.

Een team van onderzoekers van de Cochin University of Science and Technology besloot deze chemische geschiedenis te lezen door naar de modder zelf te kijken. Ze richtten zich op de Kol-wetland, een Ramsar-site, wat een wetland van internationaal belang is. De wetenschappers verzamelden monsters van het oppervlak van de modder en boorden ook dieper in de grond voor kernmonsters, die lijken op lange cilinders van aarde die lagen uit verschillende perioden laten zien. Ze namen deze monsters tijdens twee verschillende momenten van het jaar: het natte seizoen, wanneer de velden onder water staan, en het droge seizoen, wanneer het land wordt voorbereid voor het planten. Hun doel was om te ontdekken welke pesticiden aanwezig waren, waar ze zich in de modder bevonden, en of het verse afzettingen waren van recente landbouw of oude resten van decennia geleden. Ze keken specifits naar twee hoofdgroepen chemicaliën: organochloorverbindingen, die oudere, zeer stabiele chemicaliën zijn die ooit wijdverbreid werden gebruikt maar nu op veel plaatsen verboden zijn, en organofosfaten, die modernere pesticiden zijn die nog steeds in gebruik zijn.

De onderzoekers ontdekten dat de modder inderdaad een depot voor deze chemicaliën was. In de bovenste lagen van het sediment detecteerden ze een mix van organochloorpesticiden, waaronder diverse vormen van HCH en DDT, evenals het herbicide butachloor. Ze vonden ook organofosfaatpesticiden zoals profenofos, etion en chlorpyrifos. Een van de meest opvallende bevindingen was hoe de hoeveelheid van deze chemicaliën per seizoen veranderde. De totale concentratie van DDT en de afbraakproducten ervan was aanzienlijk hoger tijdens het droge seizoen, bereikend tot 31,74 microgram per kilogram sediment, vergeleken met 18,62 microgram per kilogram tijdens het natte seizoen. Dit suggereert dat de droge omstandigheden deze chemicaliën kunnen concentreren of dat de landbouwactiviteiten tijdens deze tijd meer van hen introduceren. Bovendien vertelden de specifieke soorten DDT die gevonden werden een verhaal van ouderdom en transformatie. De onderzoekers vonden dat de afbraakproducten, bekend als DDE en DDD, veel gebruikelijker waren dan de oorspronkelijke DDT. Dit patroon geeft aan dat de DDT in de modder niet afkomstig is van een recente spill, maar een restant is van historisch gebruik dat gedurende vele jaren langzaam is afgebroken.

De studie onthulde ook dat deze chemicaliën niet alleen aan het oppervlak liggen; ze bewegen. Door de diepere lagen van de sedimentkern te onderzoeken, vonden het team sporen van chemicaliën zoals bèta-HCH, butachloor en chlorpyrifos die enkele centimeters diep begraven lagen. Deze verticale beweging suggereert dat de seizoensgebonden overstromingen en het fysieke mengen van de grond tijdens de landbouw deze verontreinigingen dieper in de aarde duwen. In sommige diepere lagen vonden ze bèta-HCH, een vorm van de chemische stof die bijzonder resistent is tegen afbraak. Deze ontdekking bevestigt dat pesticiden van het oppervlaktewater naar de diepere, oudere lagen van het sediment kunnen reizen, waardoor het bewijs van eerdere vervuiling effectief wordt begraven. De ratio van verschillende vormen van HCH die in de modder werden gevonden, gaf ook een aanwijzing over de huidige praktijken. De onderzoekers observeerden een ratio die suggereerde dat er sprake was van verse, lokale inputs van lindaan, een specifieke soort pesticide, in plaats van enkel oude, achtergebleven resten. Dit wijst op de mogelijkheid dat, ondanks verboden, bepaalde verwante chemicaliën nog steeds lokaal in het systeem worden gebruikt of geïntroduceerd.

De implicaties van deze bevindingen strekken zich uit voorbij het louter weten wat er in de modder zit. De onderzoekers beoordeelden het risico dat deze chemicaliën vormen voor het leven dat in de wetland leeft. Ze vergeleken de niveaus van pesticiden die in de Kol-wetland werden gevonden met de vastgestelde veiligheidsrichtlijnen die bedoeld zijn om het aquatische leven te beschermen. Ze stelden vast dat op verschillende locaties de niveaus van DDE, een afbraakproduct van DDT, de tijdelijke veiligheidslimieten overschreden. Dit betekent dat het sediment in deze gebieden schadelijk zou kunnen zijn voor de organismen die op de bodem leven, zoals wormen en kleine kreeftachtigen, die de basis van de voedselketen vormen. Als deze wezens worden aangetast, kan het risico doorwerken naar de vissen en vogels die hen eten. De studie gebruikte ook statistische instrumenten om de bronnen van de vervuiling te traceren. De analyse wees op een mix van bronnen: sommige chemicaliën kwamen van historische afzettingen die al lange tijd in de bodem liggen, terwijl andere schijnbaar voortkwamen uit recente landbouwactiviteiten en het seizoensgebonden transport van water tijdens de moesson.

Uiteindelijk schetst dit onderzoek een beeld van een wetland dat onder een dubbele druk staat: de erfenis van het chemische gebruik uit het verleden en de voortdurende impact van de huidige landbouw. De Kol-wetland, met haar rijke biodiversiteit en culturele betekenis, vertoont tekenen van stress door deze hardnekkige verontreinigende stoffen. De aanwezigheid van deze chemicaliën in zowel de oppervlakkige als de diepere lagen van het sediment suggereert dat ze niet gemakkelijk weg te spoelen zijn en gedurende lange tijd een bedreiging kunnen blijven vormen. De studie concludeert dat om de ecologische integriteit van deze belangrijke Ramsar-site te beschermen, er behoefte is aan betere monitoring van het gebruik van pesticiden en een zorgvuldiger beheer van landbouwpraktijken. De modder houdt het verslag bij van wat er met het land is gedaan, en het lezen van dat verslag is de eerste stap om te waarborgen dat de wetland een gezonde thuisbasis blijft voor de soorten die er van afhankelijk zijn.