Das Projekt "Berechnung von PEC-Boden-Werten einschliesslich Plateaukonzentrationen für Pflanzenschutzmittel (PSM) in Abhängigkeit von FOCUS-Abbaukinetiken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Im Rahmen des Zulassungsverfahrens von Pflanzenschutzmitteln (PSM) müssen für alle Wirkstoffe und deren Hauptmetabolite die zeitabhängigen Konzentrationen im Boden abgeschätzt werden. Das erfolgt traditionell auf Basis einer Reaktionskinetik 1. Ordnung (SFO). Die jeweiligen Halbwertszeiten hierbei sind konstant und nur eine Funktion der entsprechenden Abbaurate. Somit bietet diese Kinetik viele Vorteile vor allem bei komplizierten Anwendungsmustern mit verschiedenen Applikationen und unterschiedlichen Anwendungsraten. Im Endbericht der für die europäische Kommission arbeitenden Gruppe 'FOCUS Degradation kinetics' werden jedoch auch weitere Abbaukinetiken beschrieben, wie Hockey Stick (HS), Double First Order in Parallel (DFOP), First Order Multi Compartment (FOMC). Hierbei ist in Einzelfällen eine bessere Beschreibung des Abbaus der PSM als mit SFO -Kinetiken möglich. Mit der vorliegenden Software werden zeitabhängige aktuelle und gemittelte Konzentrationen im Boden differenziert für Wirkstoff und Metabolite erstellt. Es werden die Kinetiken SFO, DFOP, HS, DFOP berücksichtigt. Des Weiteren können einzelne und multiple Applikationen über einen Zeitraum von 15 Jahren betrachtet werden, wobei auch jährliche Mehrfachanwendungen einsetzbar sind. Die Bodentiefe, auf die sich die jeweilige Konzentration bezieht, ist variable einstellbar (Voreinstellungen: 5 cm und 20 cm). Eine Korrektur der Applikationsrate durch die Interzeption kann automatisch erfolgen. Die Ergebnisse werden grafisch bzw. tabellarisch für die von der EU oder national verwendeten Zeitintervalle dargestellt. Des Weiteren ist die Ausbildung einer Plateaukonzentration ermittelbar. Das Programm gliedert sich in folgende Module: Steuerungsmodul - (Ansteuerung der verschiedenen Programmteile). Eingabemodul - (Eingabe der Modellparameter, wie Bodentiefe, Anwendungsrate, Anwendungsintervall, Interzeption, Typ der Abbaukinetik, molare Masse, max. Bildungsrate von Metaboliten, Button zur Auswahl getrennter/gemeinsamer Abbau von neuen und älteren Rückständen). Berechnungsmodul - (numerisches Verfahren, keine analytischen Lösungen). Ausgabemodul - (graphisch und numerisch, Darstellung der zeitabhängigen und der gemittelten Konzentrationen (TWA), Speicherung aller Ergebnisse als Gesamtdatei).
Das Projekt "Weiterentwicklung des Programms ESCAPE für Higher-Tier-Simulationen zur Berechnung von PEC-Boden-Werten einschließlich Plateaukonzentrationen für PSM unter Einbeziehung von FOCUS-Abbaukinetiken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. 'ESCAPE2' ist eine Software, die die Berechnung der Ausbildung einer Plateaukonzentration entsprechender Pflanzenschutzmittel (PSM) im Boden und von PEC-Boden-Werten in Abhängigkeit von der Zeit ermöglicht, wobei in das bereits existierende Programm 'ESCAPEI' folgende Parameter zusätzlich einbezogen werden: Porenwasserkonzentration 'ESCAPE1' berechnet Gesamtgehalte im Boden und differenziert nicht zwischen den verschiedenen Phasen 'Bodenwasser' und 'Bodenmatrix'. Im Rahmen der Revision des Dokuments 'Persistence in soll' ist geplant, zusätzlich zum Gesamtgehalt auch die Konzentration im Porenwasser zu berechnen, die häufig einen direkten Zugang zum bioverfügbaren Anteil im Boden bietet. Für die Weiterentwicklung von 'ESCAPEI' bedeutet diese Ergänzung, dass der Sorptionskoeffizient (Kd oder Koc) als zusätzlicher Parameter ins Programm einbezogen wird. Temperaturabhängigkeit des Bioabbaus Konstante Temperaturbedingungen, wie in einer Laborstudie sind keine sinnvolle Basis für die realistische Berechnung von Bodenkonzentrationen unter Freilandbedingungen. Derzeit entwickelt die EFSA im Rahmen der Revision des Dokuments 'Persistence in soil' eine Anzahl von realistic worst case Szenarien für Europa mit täglich schwankenden Temperaturen. Im Rahmen von 'ESCAPE2' werden diese (und eventuell, speziell für Deutschland abgeleitete) Szenarien berücksichtigt, um realistische Klimaszenarien für die Berechnung der Persistenz zu ermöglichen. Neben der Erstellung neuer benutzerfreundlicher Auswahl- und Einleseroutinen für diese Szenarien ist im 'ESCAPE2' zusätzlich die Temperaturabhängigkeit programmiert, wobei der neue von der EFSA vorgeschlagenen Q10-Faktor von 2.58 Berücksichtigung findet. Eine freie Wahl des Q10-Faktors für perspektivische Veränderungen wird angestrebt. Feuchteabhängigkeit des Bioabbaus Die Klimaszenarien, die derzeit von der EFSA entwickelt werden, sollen auch Niederschlagsdaten und Daten zur potentiellen Evapotranspiration beinhalten. Sie können grundsätzlich dazu verwendet werden, auch die Feuchtegehalte im Boden zu berechnen. Mit Hilfe dieser Feuchten könnten dann die Abbaurate korrigiert werden. Im Rahmen von 'ESCAPE2' wird ein Einbau entsprechender Routinen zur Berechnung dynamischer Bodenfeuchten realisiert werden. Erstellung von Bodenszenarien Bisher werden Böden hinsichtlich der Berechnung von Plateaukonzentrationen von PSM nur durch zwei Parameter beschrieben, der Bodentiefe und der Bodendichte. Beide beeinflussen die berechneten Bodenkonzentrationen. Um die bisher diskutierten Prozesse adäquat beschreiben zu können, ist der Einbau weiterer Bodenparameter zur Charakterisierung von Böden erforderlich. So benötigt man zur Berechnung von Porenwasserkonzentrationen den Gehalt an organischem Kohlenstoff, für die Berechnung der Feuchteabhängigkeit mindestens Feldkapazität und Welkepunkt. Die Zusammenfassung verschiedener Standardböden zu 'Bodenszenarien', die der Anwender zusammen mit den Klimadateien auswählen kann, ist sinnvoll.