Toprakta Pestisit Kalıntısı: Kalıcılık, Analiz ve Toprak Canlılığına Etkisi

Toprakta pestisit kalıntısı nedir, neden kalır?

Pestisit uygulandıktan sonra bir kısmı bitkiye, bir kısmı havaya ve suya, bir kısmı da toprağa gider. Toprağa ulaşan kısım zamanla mikroplar, ışık ve kimyasal tepkimelerle parçalanır. Parçalanma bitmeden toprakta ölçülebilen miktar, pestisit kalıntısıdır.

Kalıcılığı anlatan en yaygın kavram DT50'dir: maddenin topraktaki miktarının yarıya inmesi için geçen süre. DT50 aynı etken madde için bile toprağa, neme, sıcaklığa ve mikrop aktivitesine göre çok geniş bir aralıkta değişir. Bu sayfada tek tek etken maddeler için gün sayısı verilmemiştir, çünkü bir topraktaki değer başka bir tarlaya aynen taşınamaz.

Metabolit: asıl kalıcı olan bazen yıkım ürünüdür

Pestisit parçalanırken yeni bileşikler oluşur. Bunlara metabolit ya da yıkım ürünü denir. Glifosatın en bilinen yıkım ürünü AMPA'dır ve toprak analizlerinde glifosatla birlikte aranır [7]. Klorpirifosun ilk ve kalıcı yıkım ürünü TCP'dir [56]. Sipermetrin gibi piretroitlerin ara ürünü olan 3-fenoksibenzoik asit de kalıcı olabilmektedir [60]. Yani "ilaç bitti" demek, toprağın kalıntıdan arındığı anlamına gelmez.

Kalıcılığı neler belirler?

Bir pestisitin toprakta ne kadar kalacağını birkaç etken birlikte belirler. Organik maddeye ve kile sıkı tutunan maddeler suyla kolay taşınmaz ama mikroplara da daha zor ulaşır; bu yüzden daha uzun kalabilir. Suda kolay çözünen maddeler ise daha hızlı parçalanabilir, ancak aşağı katmanlara ve taban suyuna taşınma riski taşır. Toprak tanecikleriyle birlikte erozyonla tarla dışına taşınma da bir kayıp yoludur [7].

Mikrop aktivitesi yıkımın ana motorudur. Sıcak ve nemli dönemde yıkım hızlanır, kuru ve soğuk dönemde yavaşlar. Aynı ilaç kumlu, organik maddesi düşük bir toprakta farklı, killi ve canlı bir toprakta farklı davranır.

Yasaklanmalarının üzerinden onlarca yıl geçmesine rağmen DDT ve endosülfan gibi eski organoklorlu ilaçların kalıntıları hâlâ ölçülmektedir [36]. Bu, kalıcılığın en somut örneğidir.

Tarım topraklarında kalıntı ne kadar yaygın?

En kapsamlı veri Avrupa'dan gelmektedir. 317 tarım toprağında 76 etken madde aranmış ve toprakların %83'ünde kalıntı bulunmuştur [6]. Örneklerin %25'inde tek kalıntı, %58'inde iki veya daha fazla kalıntının karışımı vardır. Toplam 166 farklı kombinasyon tespit edilmiş, örnek başına en yüksek toplam pestisit 2,87 mg/kg olmuştur. Yazarlara göre karışım kuraldır, istisna değildir [6].

En sık bulunanlar glifosat ve AMPA, DDT ve metabolitleri, boscalid, epoksikonazol ve tebukonazoldür [6]. Ayrı bir Avrupa taramasında tarım topraklarının %45'inde glifosat ve/veya AMPA bulunmuş, en yüksek değer 2 mg/kg ölçülmüştür. Çalışma erozyonla tarla dışına taşınma riskine de dikkat çekmiştir [7].

Küresel ölçekte ise bir modelleme çalışmasına dayanan derlemelere göre dünya tarım arazisinin %64'ü birden fazla etken madde için kirlilik riski altındadır [5]. Bu bir risk modelidir, ölçülmüş kalıntı değildir.

Pestisit kalıntısı toprak canlılığını nasıl etkiler?

Pestisitler hedef zararlıyla sınırlı kalmayabilir. Yaklaşık 400 çalışmadaki 2.800'den fazla ölçümü inceleyen bir değerlendirmede, toprak omurgasızları üzerindeki ölçümlerin %70,5'i olumsuz etki göstermiştir. Ölçümlerin %28,1'inde etki görülmemiş, %1,4'ünde etki olumlu olmuştur [17]. Solucan gibi toprak hayvanları toprağın havalanması ve organik maddenin karışması için önemlidir.

Toprak enzimleri de etkilenmektedir. Bir meta-analizde pestisit uygulaması β-glukozidaz aktivitesini %22, dehidrogenazı %10, mikrobiyal biyokütleyi %6 azaltmıştır meta-analiz [82]. Aynı çalışmada organik madde eklemenin bu kayıpları telafi ettiği görülmüştür. Bu, organik maddenin kalıntılı topraklarda neden önemli olduğunu açıklar.

Kalıntı bir sonraki ürünü etkiler mi?

Bazı kalıcı herbisitler, uygulandıkları ürün hasat edildikten sonra da toprakta etkili kalabilir. Ekim nöbetinde ardından gelen hassas bir ürün, örneğin bir sebze ya da baklagil, bu kalıntıdan zarar görebilir. Belirtiler çoğu zaman çimlenme sorunu, kök gelişiminde zayıflık ve yapraklarda şekil bozukluğu olarak ortaya çıkar. Bu yüzden ilaç etiketinde yazılı olan ekim nöbeti kısıtlarına uymak, kalıntı sorununun en ucuz önlemidir.

Karışım hâlindeki kalıntılar ayrı bir konudur. Avrupa verisinde örneklerin yarıdan fazlasında birden çok kalıntının birlikte bulunması [6], tek tek maddeler için yapılan risk değerlendirmesinin toprağın gerçek durumunu her zaman yansıtmadığını gösterir.

Glifosatın memelilere akut toksisitesi düşüktür. Buna karşın mikrobiyal topluluk kayması ve dirençli yabancı ot seçilimi belgelenmiştir [18].

Türkiye'de toprakta pestisit kalıntısı hakkında ne biliniyor?

Türkiye tarım topraklarını il bazında tarayan güncel ve geniş bir çalışma bulunmamaktadır. Mevcut veriler belirli bölgelerle ve eski organoklorlularla sınırlıdır.

Çukurova (toprak verisi): Adana ve Mersin'deki 29 tarım toprağında DDT'nin yıkım ürünü 4,4′-DDE, 29 örneğin 27'sinde bulunmuştur. Derişimler 6 ile 1.090 µg/kg arasındadır. Endosülfan sülfat 6 örnekte 82–1.226 µg/kg düzeyinde ölçülmüş, seralarda iki kalıntının birlikte biriktiği görülmüştür. Mersin'de DDE kabul edilebilir risk düzeyinin üstünde bulunmuştur [36].

Kullanım miktarı: Derlemelere ve resmî açıklamaların aktarımına göre Türkiye'de 2022'de yaklaşık 55.374 ton pestisit kullanılmış, hektar başına yaklaşık 2,3 kg'a karşılık gelmiştir; en büyük grup fungisitlerdir [46]. Bu rakam ikincil kaynaklıdır ve topraktaki kalıntıyı doğrudan göstermez.

Toprakta pestisit kalıntısı analizi nasıl yapılır?

Pestisit kalıntısı rutin toprak verimlilik analizinde yer almaz. Ayrıca istenmesi gerekir ve laboratuvara hangi etken maddelerin aranacağı yazılmalıdır. Her madde farklı kimyasal özelliktedir ve farklı yöntemle ölçülür.

• GC-MS/MS: Gaz kromatografisi ile çalışan bu yöntem, organoklorlular ve pek çok organofosfat gibi uçucu ve yarı uçucu maddeler için kullanılır.
• LC-MS/MS: Sıvı kromatografisine dayanır; suda çözünen ve polar maddeler için uygundur.
• Glifosat ve AMPA: Çok polar olduklarından çoğu zaman standart çoklu kalıntı paketinin dışındadır ve ayrıca istenmeleri gerekir.

1. Son yıllarda tarlada kullanılan ilaçların listesini çıkarın; analiz isteğine etken madde adlarıyla yazın.
2. Numuneyi zikzak dolaşarak birçok noktadan alın, karıştırın ve temiz bir kapta, serin tutarak laboratuvara ulaştırın. Tarla bitkilerinde genel kural 0–20 cm derinlik ve 8–10 noktadan karışık numunedir [104]; kalıntı analizi için kurutma ve saklama koşulunu önceden laboratuvara sorun. Numune kuralları için toprak numunesi nasıl alınır rehberine bakın.
3. Laboratuvarın ilgili parametre için akredite olup olmadığını kapsam listesinden kontrol edin [113].
4. Sonucu bir ziraat mühendisiyle yorumlayın. Karşılaştırma için bir dayanak olarak, 2005 tarihli yönetmelik arıtılmış toprakta pestisit sınırını bireysel madde için 0,5 mg/kg, toplam için 2 mg/kg olarak vermiştir [40]. Bu bir temizleme ölçütüdür, ürün güvenliği eşiği değildir.

Pestisit kalıntısı biyolojik olarak parçalanabilir mi?

Metallerden farklı olarak pestisitler organik moleküllerdir ve gerçekten parçalanabilir. Mikroplar bu maddeleri daha küçük ve çoğu zaman daha az toksik ara ürünlere, sonunda da karbondioksit ve suya dönüştürebilir [55] [62]. Literatürde belirli Bacillus suşlarıyla yapılan çalışmalar şunları göstermektedir:

• Organofosfatlar: Yıkımın kilit adımını organofosfat hidrolaz enzimi atar; bu enzim P–O ester bağını kırarak toksisitenin büyük kısmını ortadan kaldırır. Benzer enzimler Bacillus dahil pek çok bakteri cinsinde bilinmektedir [55].
• TCP (klorpirifos yıkım ürünü): Bir B. pumilus suşu, sıvı kültürde 300 mg/L TCP'nin %90'ını 8 günde parçalamıştır laboratuvar [56].
• Glifosat: Bir B. subtilis suşu, steril olmayan toprakta glifosatın %71,6'sını 96 saatte parçalamıştır (12 saatte %19) laboratuvar [57]. Mikroplar glifosatı iki ana yolla parçalar; bunlardan biri AMPA oluşturur [58].
• Piretroitler: İlk adım esteraz enzimleriyle ester bağının kırılmasıdır; Bacillus türleri en sık bildirilen yıkıcılar arasındadır [59] [60].

Bu sonuçlar tarla verisi değildir. Konunun genel çerçevesi için biyoremediasyon ve Bacillus bakterileri rehberlerine bakabilirsiniz.

Parçalanmayı hangi koşullar etkiler ve şüphede ne yapılmalı?

Yıkım hızı yalnız bakteriye değil, ortama da bağlıdır. Biyolojik iyileştirmenin verimi kirleticiye ve toprak koşullarına göre değişir [62].

• pH: TCP yıkımında en iyi sonuç pH 8,5'te alınmıştır [56]. Her madde ve her suş için en uygun pH farklıdır.
• Karbon ve besin: Aynı çalışmada glikoz veya maya özütü eklendiğinde yıkım hızlanmıştır [56]. Tarlada bu rolü organik madde üstlenir; organik madde eklemek pestisit kaynaklı enzim kayıplarını telafi etmiştir [82].
• Nem ve sıcaklık: Mikrop aktivitesi kuru ve soğuk toprakta yavaşlar, bu yüzden kalıcılık mevsime göre değişir.
• Suş ve yerleşme: Yıkımı yapan enzimler her suşta bulunmaz. Laboratuvardaki yüzdeler tarlada aynen beklenmemelidir.

Ana sayfadaki özet için pestisit bölümüne, ağır metal ile karşılaştırma için toprakta ağır metal rehberine bakabilirsiniz.

Kalıntı analizini verimlilik analiziyle aynı numune planında düşünmek için toprak analizi rehberine göz atabilirsiniz.