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Protection of the groundwater against loads of plant protection products: Validation of the new EU-simulation model FO-CUS PELMO 4 for a reliable prediction of the leaching potential of PPP into groundwater

Part A I: Validation of the national groundwater modelling approach based on results of outdoor lysimeter studies. Part A II: Results of inverse modelling optimisation using InversePELMO
 
: Klein, Michael; Thomas, Kai; Trapp, Matthias; Guerniche, Djamal

:
Volltext (PDF; )

Berlin: UBA, 2019, 295 S.
Texte - Umweltbundesamt, 145/2019
Umweltbundesamt UBA (Deutschland)
3711 63 426
Englisch
Bericht, Elektronische Publikation
Fraunhofer IME ()

Abstract
Seit 2012 wird das Computerprogramm FOCUS PELMO eingesetzt um das Versickerungspotential von aktiven Substanzen und ihren Abbauprodukten innerhalb des deutschen Zulassungsverfahrens für Pflanzenschutzmittel zu berechnenen. Aufgrund damit verbundener verschiedener Modifizierungen des nationalen Bewertungsverfahrens blieb allerdings die Frage offen, in wie weit das Schutzniveau immer noch ausreichend ist. Deshalb wurde in diesem Projekt die erste Stufe des nationalen Bewertungsverfahrens (FOCUS PELMO) mit Hilfe von 104 Substanzen darunter 33 Wirkstoffen, zu denen jeweils auch Lysimeterstudien unter Freilandbedingungen vorlagen, validiert. Unter Berücksichtigung aller Aspekte der Analyse weisen die Ergebnisse darauf hin, dass die FOCUS PELMO Simulatonen basierend auf beiden untersuchten Methoden zur Input Parameterbestimmung (national und EU) für die meisten der untersuchten Substanzen eine sichere und konservative Abschätzung des Grundwasserrisikos ermöglichen besonders, wenn Unsicherheiten aufgrund analytischer Probleme und Modellunsicherheiten unterhalb von 0.01 μg/L ignoriert werden. Unsicherheiten in der modellbasierten Vorhersage von Sickerwasserkonzentrationen wurden vor allem bei Abbauprodukten identifiziert. Im zweiten Teil des Projekts wurde überprüft, ob inverse Modellierungen mit Lysimeterstudien mit PELMO zu sinnvollen Optimierungen führen. Dies sollte dazu unter anderem dazu dienen, die Ergebnisse einer Freilandlysimeterstudie auch auf andere Bedingungen (insbesondere Laufzeitverlängerung, jährlich wiederholende Applikationsmuster) zu extrapolieren. Angesichts der Auswahl der Lysimeterstudien in dieser Analyse und unter Berücksichtigung der hohen Anzahl von Optimierungen, bei der das Standard FOCUS PELMO Modell nicht in der Lage war, das Substanzverhalten adäquat zu beschreiben, können inverse Modellierungen nicht als Standardinstrument für die Verfeinerung empfohlen werden. Für eine Reihe von Studien deuten die inversen Modellierungen außerdem darauf hin, dass die Ergebnisse von Lysimeterstudien durch präferentiellen Fluss beeinflusst waren. In Kombination mit Expert judgment könnte die Technik der inversen Modellierung daher eingesetzt werden, um entsprechende Experimente zu filtern.

 

Since 2012 the computer model FOCUS PELMO is used to calculate the leaching potential of active substances and their degradation products within the German national registration of plant protection products. Due to further modifications in the national groundwater risk assessment the question remains still open and needs to be answered if the level of protection of the new modelling approach is still sufficient. Therefore, the new national groundwater modelling approach at the lower tier and its protection level was validated considering 104 substances (33 active compounds) for which the results of lysimeter studies under field conditions were available. Looking at all aspects of the analysis the results indicate, that both used methodologies for lower tier groundwater modelling (national and EU) ensure for the majority of investigated compounds a safe and conservative estimation of the groundwater risk assessment especially when uncertainties correlated with analytical determinations and model haziness below 0.01 μg/L are are ignored. Uncertainties with regard to a safe prediction of leachate concentrations by modelling partly remain for degradation products. In the second part of the project it was analysed whether inverse modelling based on lysimeter studies and PELMO leads to meaningful optimisations. Aim was to evalulate whether the results of outdoor lysimeter studies can be transferred to other conditions (e.g. prolongation, repeated applications). Given the selection of lysimeter studies used in this evaluation and considering the significant number of optimisations where the standard FOCUS PELMO model could not adequately describe the substance transport in the lysimeter the use of inverse modelling cannot be recommended as a standard tool/approach for the refinement of tier 1 simulations. For a couple of studies inverse modelling showed evidence that the lysimeter study was influenced by preferential flow. In combination with expert judgement this technique could therefore be used to identify respective experiments.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-569384.html