Study and modelling of migration of three pesticides into groundwater | Исследование и моделирование миграции трех пестицидов в грунтовые воды

English. Pesticide migration modeling is widely used for research and regulatory purposes. Despite this, there are unresolved issues regarding the parameterization and tuning of models. In a lysimetric experiment, data on the intra-soil migration of such three pesticides as cyantraniliprole, paclobutrazol and metribuzin were obtained. The study was conducted in 2015-2017 at the lysimeters of the Lomonosov Moscow State University (Moscow). Mathematical modeling of their migration was carried out using a PEARL model. To analyze the reasons leading to a discrepancy between the measured and calculated concentrations, as well as to determine the size of the resulting errors and their impact on the assessment of the risk of pesticides migration, experimental and predicted concentrations of the studied pesticides in the lysimetric runoff were compared for several calculation variants. The best agreement with experimental data was observed in calculations using the experimentally determined hydrodynamic dispersion parameter. Based on the results of calculating the average-weighted and 80% percentile concentrations of pesticides in a runoff simulating annual application for 25 years, similar to those carried out when assessing the risk of migration of pesticides during their registration for the standard Moscow scenario, the predicted concentrations were higher than the calculation for the lysimeter, since standard scenarios should simulate a vulnerable situation called "a worst case scenario". It is advisable to use a concentration percentile, which allows characterizing the event probability, at presenting experimental data and modeling results. In general, in most cases, modeling can provide an adequate prediction of pesticide concentrations in runoff; this indicator can be used in assessing the risk of pesticide use.

Russian. Моделирование миграции пестицидов широко используют в исследовательских и регуляторных целях. Несмотря на это имеются нерешенные вопросы, касающиеся параметризации и настройки моделей. В лизиметрическом опыте были получены данные о миграции в почве трех пестицидов: циантранилипрола, паклобутразола и метрибузина. Исследование проводили в 2015-2017 гг. в лизиметрах МГУ им. Ломоносова (г. Москва). Математическое моделирование их миграции проводили с использованием модели PEARL. Для анализа причин, приводящих к несоответствию измеренных и рассчитанных концентраций, а также определения размеров возникающих ошибок и их влияния на оценку риска миграции пестицидов сравнивали экспериментальные и прогнозные концентрации изучаемых пестицидов в лизиметрическом стоке для нескольких вариантов расчета. Наилучшее соответствие экспериментальным данным отмечено при расчете с использованием экспериментально определенного параметра гидродинамической дисперсии. По результатам расчета средневзвешенных и 80% персентиля концентраций пестицидов в стоке, имитирующем ежегодное применение в течение 25 лет, аналогичного проводимым при оценке риска миграции пестицидов при их регистрации для стандартного сценария Москва, прогнозные концентрации были выше, чем расчет для лизиметра, поскольку стандартные сценарии должны моделировать уязвимую ситуацию, называемую "сценарием наихудшего случая". При представлении экспериментальных данных и результатов моделирования целесообразно использовать персентиль концентраций, который позволяет охарактеризовать вероятность наступления события. В целом в большинстве случаев с использованием моделирования можно получить адекватный прогноз концентраций пестицидов в стоке, который можно использовать при оценке риска их применения.