Agronomie 22 (2002) 373-387
DOI: 10.1051/agro:2002022

Modelling the leaching and drainage of pesticides in the Netherlands: the GeoPEARL model

Aaldrik Tiktak^a, Danielle De Nie^a, Ton Van Der Linden^a and Roel Kruijne<sup>b

a</sup>  National Institute of Public Health and the Environment, PO Box 1, 3720 BA Bilthoven, The Netherlands
^b  Alterra Green World Research, PO Box 125, 6700 AC Wageningen, The Netherlands

(Received 4 December 2001; revised 9 January 2002; accepted 19 March 2002)

Abstract
A one-dimensional pesticide leaching model, PEARL, in combination with a Geographical Information System was used to calculate the leaching potential of pesticides into local surface waters and the regional groundwater. Calculations were performed for 6405 plots, which are unique combinations of spatially distributed model inputs. To have the seepage and drainage fluxes correctly described, the model was loosely coupled with a regional groundwater model. Simulations were carried out for four pesticides with different properties. Results showed that, generally, the average fluxes of pesticide into local surface waters were higher than the average fluxes of pesticide into the regional groundwater. Discharge by rapid drainage mechanisms (i.e. tube drainage and surface drainage) dominated. For the four pesticides, different spatial patterns of leaching and discharge by drainage water were predicted. It was shown that the spatial pattern was affected by a large number of interacting processes, and that the relative importance of these processes differed between the four example pesticides. This should be kept in mind when applying the USES system, which describes the leaching of pesticides on the basis of a limited number of pesticide parameters. Frequency distributions of the leaching concentration were compared with results from the first tier of the Dutch pesticide registration procedure, which comes down to the application of a single standard scenario. For two pesticides, the first tier was not strict enough. It was shown that it is not possible to find one single standard scenario, which applies to the full range of registered pesticides. This means that the number of standard scenarios should be increased. Direct application of a regional-scale model, however, is to be preferred, because it provides the user with frequency distributions and gives information about areas of safe usage.

Résumé
Modélisation du lessivage et du drainage des pesticides en Hollande : le modèle GeoPEARL. Un modèle unidimensionnel de lessivage des pesticides, PEARL, combiné à un système d'information géographique a été utilisé pour calculer le potentiel de lessivage des pesticides dans les eaux de surface et la nappe souterraine, à l'échelle régionale. Les calculs ont été effectués pour 6 405 points de mesure qui correspondent à des combinaisons uniques des entrées du modèle distribuées spatialement. De manière à décrire de façon correcte les flux d'infiltration et de drainage, le modèle a été couplé de façon lâche à un modèle régional de nappe phréatique. Les simulations ont été conduites pour quatre pesticides avec différentes propriétés. Les résultats ont montré que généralement les flux moyens de pesticides dans les eaux de surface à l'échelle locale étaient plus élevés que les flux moyens de pesticides dans la nappe phréatique à l'échelle régionale. La décharge par les mécanismes de drainage rapide (c. à d. ; drains enterrés et drainage de surface) était le facteur prépondérant. Pour les quatre pesticides, différents modèles spatiaux de lessivage et de décharge par l'eau de drainage ont été prévus. Il a été montré que la distribution spatiale était affectée par un grand nombre de processus interagissant et que l'importance relative de ces processus différait entre les quatre exemples de pesticides ; on devrait avoir ceci en tête lorsqu'on applique le système USES qui décrit le lessivage des pesticides en se basant sur un nombre limité de paramètres des pesticides. Les distributions de fréquence de la concentration de lessivage ont été comparées avec les résultats du premier rang de la procédure néerlandaise d'homologation des pesticides, qui revient à l'application d'un seul scénario standard. Pour deux pesticides, la procédure n'était pas suffisamment stricte. Il a été montré qu'il n'est pas possible de trouver un scénario standard qui s'applique à l'ensemble des pesticides homologués. Cela signifie que le nombre de scénarios standards doit être augmenté. L'application directe d'un modèle à l'échelle régionale doit cependant être préférée, parce qu'il fournit à l'utilisateur des distributions de fréquence et donne des informations sur les zones d'utilisation sans danger.

Key words: pesticide / leaching / drainage / modelling / pesticide registration / PEARL

Mots clés : pesticide / lessivage / drainage / modélisation / homologation d'un pesticide / PEARL

Correspondence and reprints: Aaldrik Tiktak
    e-mail: a.tiktak@rivm.nl

Communicated by Marco Trevisan (Piacenza, Italy)

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