Pflanzenschutzmittel – vom Winde verweht

Das Freisetzen von Pflanzenschutzmitteln in die Luft trägt maßgeblich zu deren Verbreitung bei. Das kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. So wurde in einer holländischen Studie gezeigt, dass beim Sprühen der Mittel bis zu 30 Prozent der Wirkstoffe direkt in die Atmosphäre gelangen können. Auch beim Ausbringen von Granulaten oder behandeltem Saatgut können Staubteilchen entstehen, die Pflanzenschutzmittel enthalten (Studien hier und hier). Außerdem kann die Verflüchtigung von Pflanzenschutzmitteln aus Pflanzen, Böden oder Oberflächengewässern noch mehrere Tage nach der Ausbringung anhalten. Selbst Pflanzenschutzmittel, die normalerweise nicht verdampfen, können an Bodenteilchen anhaften und so in die Luft gelangen, wenn diese Bodenteilchen durch den Wind abgetragen werden. Diese Winderosion kann auch noch Tage oder Wochen nach der Ausbringung auftreten. Es gibt verschiedene Faktoren, die beeinflussen, wie viel von einem Pflanzenschutzmittel in die Luft gelangt. Dazu gehören die physikalisch-chemischen Eigenschaften und das Umweltverhalten der Stoffe, die Art der Anwendung (Sprühen, Saatgutbehandlung, Granulat), die örtliche Landschaft und das Wetter (Wind, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Bodentemperatur, Bodenfeuchtigkeit).

Als Kurzstreckentransport wird die Verfrachtung vom Ausbringungsort über eine Distanz zwischen 1 und 1000 Metern vom Ausbringungsort bezeichnet. In unmittelbarer Nähe zur Anwendung des Pflanzenschutzmittels werden die höchsten Konzentrationen in der Umwelt erwartet. Diese Konzentrationen werden im Rahmen der Standard-Risikobewertung bei der Zulassung von Pflanzenschutzmitteln in Deutschland mit dem sogenannten EVA-Modell abgeschätzt. Dabei wird mit Standardwerten, den sogenannten Abdrifteckwerten, berechnet, wie viel Pflanzenschutzmittel über die Luft in angrenzende Flächen gelangt. Da dieses Modell auch die Verflüchtigung mit anschließender Ablagerung berücksichtigt, wird so auch das Risiko auf weiter entfernten Flächen und in Gewässern abgedeckt, wo deutlich geringere Konzentrationen zu erwarten sind. Problematisch ist, dass das Modell bislang nur in Deutschland verwendet wird. Zulassungen in anderen Ländern der EU berücksichtigen den Transport über die Verflüchtigung nicht.

Als Ferntransport wird die Verfrachtung vom Ausbringungsort über eine Distanz von 1000 Kilometern und mehr bezeichnet. Um abzuschätzen, wie groß die Neigung eines Pflanzenschutzmittels zum Ferntransport ist, werden in den Zulassungsverfahren relativ einfache Modellierungen auf Basis von Struktur-Wirkungs-Beziehungen herangezogen. Diese Modelle sagen vorher, wie lange sich das Pflanzenschutzmittel in der Gasphase aufhält, bevor es abgebaut wird. Ist mehr als die Hälfte des Mittels innerhalb von zwei Tagen abgebaut, ist der Ferntransport nach den gültigen Europäischen Leitlinien vernachlässigbar. Der Abbau in der Luft kann jedoch verlangsamt werden, wenn sich die Pflanzenschutzmittel an Partikel in der Luft binden. Dies wird von den Modellen nicht berücksichtigt, weshalb die Neigung zum Ferntransport möglicherweise unterschätzt wird. Über diese modellbasierten Abschätzungen hinaus werden im Rahmen von Wirkstoffgenehmigungen auch Messdaten aus entlegenen Gebieten betrachtet. Diese Gebiete liegen fernab von landwirtschaftlichen Einflüssen.

Der Entfernungsbereich zwischen Kurzstrecken- und Ferntransport, also der Transport über mittlere Entfernungen (Mittelsteckentransport), bezieht sich auf Entfernungen von 1 bis 1000 Kilometern vom behandelten Gebiet. Er wird weder im Rahmen der Genehmigung von Wirkstoffen noch bei der Produktzulassung gesondert betrachtet.

Schematische Darstellung der luftgetragenen Transportentfernungen vom Ort der Anwendung nach FOCUS

Quelle: Ulrike Krug / UBA

Das Ziel der Bundesregierung ist, den Anteil an ökologischer Landwirtschaft in Deutschland bis zum Jahr 2030 auf 30 Prozent zu erhöhen. Dies setzt voraus, dass konventionelle und ökologische Landwirtschaft nebeneinander existieren können, ohne sich gegenseitig negativ zu beeinflussen. Ökoanbauverbände berichten allerdings schon seit Jahren über kritische Konzentrationen einzelner Wirkstoffe in ihrem Erntegut mit erheblichen Auswirkungen für die Landwirtschaftsbetriebe. Das beeinträchtigt die Koexistenz von konventioneller und ökologischer Landwirtschaft und damit langfristig auch das 30-Prozent-Ziel der Bundesregierung.

Belastungen von Bio-Lebensmitteln können unter anderem auf Pflanzenschutzmittel zurückgeführt werden, die bei ihrer Anwendung in der konventionellen Landwirtschaft vom eigentlichen Ausbringungsort über die Luft weggetragen werden. Dies betrifft typischerweise kurze und mittlere Entfernungen. Die Bio-Zertifizierung setzt voraus, dass Pflanzen ohne den Einsatz von chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln angebaut werden. Wird festgestellt, dass ökologisch produziertes Erntegut mit chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln belastet ist, kann es unter Umständen nur eingeschränkt vermarktet werden.

Es ist davon auszugehen, dass der Anbau von Kulturen, die weitestgehend rückstandsfrei sein müssen (zum Beispiel für die Weiterverarbeitung als Babynahrung), zurückgeht, wenn die Betriebe mit Pflanzenschutzmittelrückständen rechnen müssen, für die sie selber nicht verantwortlich sind. Da die Verursacher einer Belastung aufgrund der Distanz meist nicht ermittelt werden können, ist eine nachbarschaftliche Einigung in der Regel nicht möglich und die betroffenen Landwirtschaftsbetriebe bleiben auf dem Schaden sitzen. Dies kann insbesondere für Bio-Betriebe ein existenzielles Problem darstellen.

Im Rahmen des Zulassungsverfahrens für Pflanzenschutzmittel in Deutschland ist das UBA für die Bewertung der möglichen Auswirkungen auf den Naturhaushalt zuständig.

Bei der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln kommt es zur Abdrift eines Teils der ausgebrachten Menge. Das Risiko für Organismen, die von einer Abdrift beeinträchtigt werden können, wird im Zulassungsverfahren durch Standard-Werte berücksichtigt. Nach der Anwendung kann ein Teil des Wirkstoffs durch Verflüchtigung in die Luft gelangen. Auch dieser Anteil wird in der Risikobewertung betrachtet, indem eine Gesamtkonzentration für die Nichtzielgebiete im Nahbereich berechnet wird. Es wird also die Summe aus dem Anteil durch Abdrift und dem Anteil durch Verflüchtigung berechnet. Um einen Risikoquotienten (den sogenannten TER-Wert) abzuleiten, wird diese Konzentration mit der Toxizität der Wirkstoffe verglichen. Dieser Risikoquotient ist entscheidend für die Bewertung des Mittels und damit dessen Zulassungsfähigkeit.

Es ist anzunehmen, dass die Rückstände, die in Folge von Mittel- und Langstreckentransporten auftreten, im Regelfall kein hohes Risiko für den Naturhaushalt darstellen. Die hier zu erwartenden Konzentrationen sind in der Regel wesentlich geringer als in unmittelbarer Nachbarschaft der Anwendung, welche durch die oben dargestellte Risikobewertung im Nahbereich abgedeckt ist. Indem schon solche höheren Depositionen im Nahbereich nicht toleriert werden, kann es auch in entfernteren Bereichen nicht zu unannehmbar hohen Depositionen kommen.

Dies gilt allerdings nur für das einzelne Mittel. Denn mögliche negative Effekte auf den Naturhaushalt, die aus der Anwendung verschiedener Wirkstoffe resultieren (Kombinationswirkung), aber auch indirekte Effekte auf Nahrungsnetze oder das Zusammenwirken verschiedener Stressoren werden im Zulassungsverfahren bislang nur ansatzweise berücksichtigt. Die Umweltrisikobewertung bleibt hier sowohl im Nahbereich wie auch in größeren Entfernungen lückenhaft.

Im Rahmen des Zulassungsverfahrens für Pflanzenschutzmittel in Deutschland ist das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) für die Bewertung der möglichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zuständig. Im Jahr 2020 hat das BfR zwei Mitteilungen zum Thema veröffentlicht (hier und hier). Darin wird hervorgehoben, dass Abdrift und Verflüchtigung bei der gesundheitlichen Risikobewertung berücksichtigt werden. Demnach sei bei sachgerechter und bestimmungsgemäßer Anwendung nicht von einem gesundheitlichen Risiko durch luftverfrachtete Wirkstoffe auszugehen.

In der Vergangenheit hat insbesondere die Anwendung Pendimethalin- und Prosulfocarb-haltiger Herbizide zu Wirkstoffeinträgen in großer Entfernung von den behandelten Flächen geführt. In der Folge wurden in mehreren Fällen Rückstände in Kulturen (beispielsweise Grünkohl, Fenchel) gemessen, die selbst nicht mit den Wirkstoffen behandelt wurden.

Deshalb hat das zuständige Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) im Jahr 2016 zusätzliche Anwendungsbestimmungen für Pendimethalin- und Prosulfocarb-haltige Mittel eingeführt, um derartige Verfrachtungen zukünftig zu vermindern. So wurden Düsen vorgeschrieben, welche die Abdrift um 90 Prozent verringern. Die Fahrgeschwindigkeit wurde auf 7,5 Kilometer pro Stunde limitiert, weil nur so die Verlustminderung von 90 Prozent erreicht wird. Ein Mindestaufwand von 300 Litern Wasser pro Hektar soll dazu beitragen, den Anteil an Feintropfen zu verringern. Die Vorschrift, das Mittel nur bei einer Windgeschwindigkeit von höchstens drei Metern pro Sekunde auszubringen, soll sowohl die Abdrift des Spritznebels als auch eine Verfrachtung durch Bodenerosion vermeiden.

Inwiefern diese Maßnahmen tatsächlich dazu beitragen, dass Wirkstoffe weniger verfrachtet und Rückstände in nicht behandelten Kulturen reduziert werden, ist noch nicht bekannt. Dazu liegen keine Daten vor.

Bei der Risikobewertung von Pflanzenschutzmitteln und deren Wirkstoffen spielt der Verbleib und das Verhalten in der Luft nur eine untergeordnete Rolle. Die Verordnung (EU) Nr. 283/2013 der Kommission legt die Datenanforderungen für Wirkstoffe fest. Sie schreibt damit den Herstellerfirmen von Pflanzenschutzmitteln vor, dass im Genehmigungsverfahren Daten zum Dampfdruck vorgelegt werden müssen, um Rückschlüsse auf die Verflüchtigungsneigung zu ziehen. Das Potential für den Langstreckentransport wird anhand modellierter Halbwertszeiten in der oberen Atmosphäre bestimmt. Darüber hinaus können Daten aus Monitoringstudien für derartige Abschätzungen verwendet werden. Da aber meist keine umfassenden Monitoringdaten vorliegen, ist diese Methode keine gängige und standardisierte Praxis in der Risikobewertung. Die wissenschaftliche Basis der beschriebenen Datenanforderungen bilden Europäische Leitlinien, welche die europäische FOCUS-Arbeitsgruppe für Pflanzenschutzmittel (FOCUS: FOrum for the Coordination of pesticide fate models and their USe) in der Luft 2008 vorgelegt hat.

Gesetzliche Grenzwerte für das Umweltmedium Luft wurden im Pflanzenschutzrecht noch nicht verankert. Beispielsweise gibt es zum Schutz des Grundwassers den Grenzwert von 0,1 Mikrogramm Pflanzenschutzmittelwirkstoff pro Liter, der nicht überschritten werden darf. Eine vergleichbare obere Grenze, auf deren Basis im Zulassungsverfahren von Pflanzenschutzmitteln reguliert werden kann, gibt es im Bereich der Luft nicht. Aus Sicht des UBA wäre das aber sinnvoll.

Zwar legt die Verordnung (EG) Nr. 396/2005 die Höchstmengen an Pflanzenschutzmittelrückständen fest, die in Erzeugnissen pflanzlichen Ursprungs für den menschlichen Verzehr zulässig sind. Diese gelten aber nur für die landwirtschaftlichen Erzeugnisse selbst und stellen im Zulassungsverfahren für Pflanzenschutzmittel kein Bewertungskriterium dar. Die EU-weit einheitlichen Grenzwerte wurden nach dem sogenannten ALARA-Prinzip („As Low As Reasonably Achievable“ – „So niedrig wie in der Praxis möglich“) festgelegt. So wurden für bestimmte Kulturen vergleichsweise hohe zulässige Rückstandswerte festgelegt, zum Beispiel für Grünkohl, der aufgrund seiner großen Blattflächen oft mit Pflanzenschutzmitteln belastet ist. Die gesetzlichen Rückstandshöchstgehalte gelten für konventionell wie auch für ökologisch erzeugte Waren gleichermaßen.

Entsprechend der EU-Ökoverordnung 2018/848 bezieht sich die Auslobung „ökologisch/biologisch“ primär auf den Produktions- und Verarbeitungsprozess. Die Auslobung ist demnach nicht abhängig von einer möglichen Belastung mit Pflanzenschutzmitteln, solange der Bio-Betrieb diese nicht selbst zu verschulden hat. Jedes biozertifizierte Unternehmen muss im Kontrollverfahren ein vorbeugendes Konzept "Vorkehrungen zur Minimierung des Risikos einer Kontamination durch unzulässige Erzeugnisse oder Stoffe" vorlegen. Doch trotz einer vorschriftsmäßigen biologischen Produktion und trotz aller vorbeugenden Maßnahmen können Bio-Erzeugnisse durch den Eintrag von Pflanzenschutzmitteln aus dem konventionellen Anbau belastet sein.

Der Bundesverband Naturkost Naturwaren e.V. (BNN) hat einen sogenannten Orientierungswert für die Bio-Produkte seiner Mitgliedsunternehmen festgelegt. Dieser dient nur als Richtwert, er ist nicht rechtlich bindend. Der Orientierungswert liegt bei 0,01 Milligramm pro Kilogramm und bezieht sich auf das unverarbeitete Ausgangsprodukt. Je nach Wirkstoff, ist das nur bis zu einem Zehntel des gesetzlichen Grenzwerts. Bei Überschreitung des Orientierungswertes müssen Untersuchungen eingeleitet werden, welche die Ursache für die Rückstandsbelastung klären sollen. Ergeben sich dabei keinerlei Hinweise auf einen unzulässigen Mitteleinsatz durch den Bio-Betrieb selbst, darf die Ware trotzdem als Bio-Ware vermarktet werden.

In vielen Fällen muss Erntegut jedoch strengere Qualitätsstandards erfüllen als die gesetzlich geregelten Grenzwerte es verlangen. Für bestimmte Produktgruppen gelten eigene Grenzwerte, beispielsweise für Babynahrung oder für Arzneipflanzen. Ein Biobetrieb, dessen Erzeugnisse unverschuldet mit Pflanzenschutzmitteln belastet sind, kann seine Ware beispielsweise nicht mehr als Babynahrung vermarkten. Denn hier gelten die 0,01 Milligramm pro Kilogramm tatsächlich als Grenzwert, nicht nur als Orientierungswert. Auch bestimmte Handelsketten legen eigene Rückstandshöchstwerte für die Produkte aus ihren Lieferketten fest, und gehen damit über die gesetzlichen Vorgaben hinaus. Belastete Bio-Ware wird dementsprechend auch hier zurückgewiesen. Das hat erhebliche Einschränkungen bei der Vermarktung und dementsprechende finanzielle Einbußen für die Bio-Betriebe zur Folge.

Der atmosphärische Transport von Pflanzenschutzmitteln ist ein Thema von wachsender Bedeutung, was sich an der großen Zahl einschlägiger wissenschaftlicher Veröffentlichungen (hier, hier, hier und hier) in den letzten Jahren ablesen lässt. Fortschritte in der Analytik, insbesondere die Multimethoden, welche die parallele Bestimmung von Hunderten von Wirkstoffen bzw. Pflanzenschutzmitteln in einer Probe ermöglichen, haben die Durchführung zahlreicher Luftmonitoring-Studien (hier, hier, hier, hier und hier) auf der ganzen Welt angeregt. Häufig werden Rückstände von Pflanzenschutzmitteln da festgestellt, wo sie eigentlich nicht zu erwarten wären, zum Beispiel in Insekten in Naturschutzgebieten, in Staub im Innen- und Außenbereich von Wohnhäusern, im Regenwasser, in Bodenproben von Bio-Betrieben und in Bio-Lebensmitteln.

Darüber hinaus haben Länderbehörden und Nichtregierungsorganisationen (NGO) in den letzten Jahren eine Vielzahl an Monitoring-Untersuchungen zur Verfrachtung von Pflanzenschutzmitteln über die Luft veröffentlicht. Trotz einiger methodischer Schwächen liefern diese Studien wertvolle Daten zur deutschlandweiten Belastungssituation, indem sie aufzeigen, dass Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und auch deren Abbauprodukte weit verbreitet sind und nicht nur in landwirtschaftlich geprägten Gebieten vorkommen. Generell fällt auf, dass die Wirkstoffe, die in den Untersuchungen am häufigsten gefunden werden, gleichzeitig zu den am meisten verkauften Wirkstoffen gehören (zum Beispiel die Herbizide Glyphosat, Pendimethalin, Prosulfocarb, Terbuthylazin, S-Metolachlor und das Fungizid Chlorthalonil).

Da es bislang keine gesetzliche Verpflichtung zur Erhebung von Daten zur Verbreitung von Pflanzenschutzmitteln über die Luft gibt, ist die Datenlage in diesem Bereich sehr dünn. Die für die Umweltüberwachung zuständigen Bundesländer haben in Eigenverantwortung Messkampagnen durchgeführt. Weil diese jedoch mit unterschiedlichen Methoden erfolgen, ist eine Abschätzung der Belastungssituation für ganz Deutschland bislang nicht möglich. In diesem Sinne leisten die Daten der Länder und der NGO einen wertvollen Beitrag, die vorhandene Wissenslücke zu schließen. In einigen EU-Mitgliedsstaaten laufen bereits staatliche Luft-Monitoringprogramme auf freiwilliger Basis, so zum Beispiel in Frankreich, Schweden und Dänemark.

Aus Sicht des UBA sollten nationale Untersuchungen zu Pflanzenschutzmitteln im Umweltmedium Luft auf Europäischer Ebene für jeden Mitgliedstaat verpflichtend festgelegt werden, um die tatsächliche Verfrachtung über die Luft zu beziffern. Darauf wurde auch im UBA Scientific Opinion Paper zum Verordnungsentwurf zur „Nachhaltigen Anwendung von Pflanzenschutzmitteln“ (Sustainable Use Regulation, SUR) hingewiesen.

Das Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) hat im September 2022 einen Vorschlag für ein bundesweites Monitoringprogramm zur Verfrachtung von Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffen über die Luft vorgelegt. Dabei sollen Informationen gesammelt werden, wie die Verfrachtung von Pflanzenschutzmitteln über die Luft im Zulassungsverfahren besser berücksichtigt werden kann. Das Konzept sieht vor, fünf Standorte mit jeweils sechs Messstationen auszustatten. An den einzelnen Messstationen sollen verschiedenartige Proben gesammelt werden. Die Standorte sollen nach Möglichkeit an bestehende Luftmonitoring-Messnetze der Bundesländer angeschlossen werden. Eine Pilotstudie zur Erprobung der Methodik soll 2023 starten.