Zwei Jahre lang haben die Forscherinnen und Forscher die Pestizidbelastung an mehr als 100 Messstellen an Bächen untersucht, die durch überwiegend landwirtschaftlich genutzte Tieflandregionen in zwölf Bundesländern fließen. Sie stellten dort erhebliche Überschreitungen des RAK-Werts fest – das ist die im behördlichen Zulassungsverfahren eines Pflanzenschutzmittels festgelegte Konzentration eines Wirkstoffs, die im Gewässer nicht überschritten werden darf, um negative Auswirkungen auf Gewässerorganismen zu verhindern. So wurden die RAK-Werte in der überwiegenden Mehrzahl der Gewässer überschritten (81 Prozent). In 18 Prozent der Bäche wurden sogar für mehr als zehn Pestizide derartige Überschreitungen nachgewiesen. "Wir haben bundesweit eine deutlich höhere Pestizidbelastung in den Kleingewässern nachgewiesen als wir das ursprünglich erwartet haben", sagt Prof. Matthias Liess, Ökotoxikologe am UFZ und Koordinator des Projekts Kleingewässermonitoring. Zum Beispiel überschritt Thiacloprid, ein Insektizid aus der Klasse der Neonicotinoide, den RAK-Wert in drei Gewässern um mehr als das 100fache. Andere Insektizide wie Clothianidin, Methiocarb und Fipronil, aber auch Herbizide wie Terbuthylazin, Nicosulfuron und Lenacil toppten den RAK-Wert um den Faktor 10 bis 100 in 27 Gewässern.

Aufgrund des umfangreichen Datensatzes konnten die Forscher:innen nachweisen, dass Pestizide auf Lebensgemeinschaften aquatischer Wirbelloser bereits in viel niedrigeren Konzentrationen wirken als bisher in der Pestizid-Zulassung angenommen. Ab welcher Konzentration das der Fall ist, hängt davon ab, welche Arten überleben sollen. Sollen in Kleingewässern beispielsweise empfindliche Insektenarten wie Köcherfliegen und Libellen geschützt werden, sind sehr viel niedrigere Grenzwerte – um den Faktor 1.000 – notwendig als wenn eher unempfindliche Schnecken und Würmer erhalten werden sollen. "Für empfindliche Insektenarten ist die Pestizidkonzentration in den kleinen Tieflandgewässern der wesentliche Faktor, der ihr Überleben bestimmt. Andere Umweltprobleme wie Gewässerausbau, Sauerstoffmangel oder zu hoher Nährstoffgehalt spielen dagegen eine geringere Rolle", sagt Matthias Liess. Damit habe diese Studie erstmals ein Ranking der Umweltprobleme ermöglicht.

In der derzeitigen Zulassungspraxis von Pflanzenschutzmitteln wird die hohe Empfindlichkeit der Arten im Ökosystem unterschätzt. Denn bislang wird das ökologische Risiko von Pestiziden im Freiland auf Basis von Laborstudien, künstlichen Ökosystemen und Simulationsmodellen vorhergesagt. Die Ergebnisse aus dem Labor spiegelten aber laut Matthias Liess nicht die Realität wider: "Im Ökosystem wirken neben Pestiziden noch zahlreiche weitere Stressoren auf die Organismen, sodass diese auf Pestizide deutlich empfindlicher reagieren. Natürliche Stressoren wie der Räuberdruck oder die Konkurrenz der Arten werden im Zulassungsverfahren nicht ausreichend berücksichtigt. Diese offensichtlichen Probleme fallen aber nicht auf, da sowohl die Menge des Pestizideintrags als auch ihre Wirkung weder in Deutschland noch in anderen Staaten in der Umwelt validiert werden", sagt er. 

Im Verlauf des Kleingewässermonitorings stellten die Wissenschaftler:innen weiter fest, dass die Art der Probenahme entscheidenden Einfluss auf die gemessenen Konzentrationen der Pestizide hat. Sie hatten nämlich nicht nur die von der EU-Wasserrahmenrichtlinie als Standard vorgegebene Schöpfprobe genommen, sondern auch eine sogenannte Ereignisprobe. Dabei nimmt ein automatisch gesteuerter Probenehmer nach einem Niederschlagsereignis Wasserproben aus dem Gewässer. "Die Ereignisprobe liefert wesentlich realistischere Ergebnisse, da die Pestizide insbesondere bei Niederschlägen durch den aufkommenden Oberflächenabfluss vom Acker in die Gewässer eingetragen werden", sagt Matthias Liess. Die ereignisbezogenen Proben weisen gegenüber den Schöpfproben eine 10-fach höhere Belastung auf. "Um die Gewässerbelastung realistisch abzubilden, müssen Proben nach Regenfällen genommen werden.

Deshalb brauchen wir ein regelmäßiges behördliches Umweltmonitoring, um die Menge und die Auswirkungen  der Pestizide bewerten zu können", sagt Matthias Liess. Auch müssten neue wissenschaftliche Erkenntnisse schneller als bislang in den Zulassungsprozess neuer Pflanzenschutzmittel einfließen, fordern er und seine Kolleg:innen. "Dass heute noch Pestizide eingesetzt werden, deren Zulassung viele Jahre zurückliegt und damit oft auf einer überholten Risikobewertung beruht, muss sich schnellstens ändern. Nur so können wir die Artenvielfalt in unseren Gewässern erhalten und mit ihnen die Leistungen, die diese Lebensgemeinschaften für unsere Ökosysteme erbringen."

Die vom Umweltbundesamt (UBA) beauftragte Pilotstudie "Kleingewässermonitoring" (KgM) wurde federführend vom UFZ-Department System-Ökotoxikologie durchgeführt und vom UFZ und dem UBA finanziert. Beteiligt haben sich daran elf UFZ-Departments, die Universität Koblenz-Landau, die Universität Duisburg-Essen, die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel das UBA sowie die 12 Umweltbehörden der beteiligten Bundesländer.

Publikation:
Matthias Liess, Liana Liebmann, Philipp Vormeier, Oliver Weisner, Rolf Altenburger, Dietrich Borchardt, Werner Brack, Antonis Chatzinotas, Beate Escher, Kaarina Foit, Roman Gunold, Sebastian Henz, Kristina L. Hitzfeld, Mechthild Schmitt-Jansen, Norbert Kamjunke, Oliver Kaske, Saskia Knillmann, Martin Krauss, Eberhard Küster, Moritz Link, Maren Luck, Monika Möder, Alexandra Müller, Albrecht Paschke, Ralf B. Schäfer, Anke Schneeweiss, Verena C. Schreiner, Tobias Schulze, Gerrit Schüürmann, Wolf von Tümpling, Markus Weitere, Jorn Wogram, Thorsten Reemtsma: Pesticides are the dominant stressors for vulnerable insects in lowland streams. Water Research (2021): https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117262
Kostenfreier Zugang zum Paper bis 29. Juli 2021: https://authors.elsevier.com/a/1dCyx9pi-SZi-