LIMPACT: Ein Expertensystem zur Abschätzung der Pflanzenschutzmittel-Belastung kleiner Fließgewässer mittels der Makroinvertebraten-Fauna

Zusammenfassung

Die Entwicklung, der Aufbau und die Evaluierung eines biologischen Indikatorsystems für die Pflanzenschutzmittel-Belastung in kleinen Fließgewässern wird vorgestellt. In Fließgewässern mit landwirtschaftlichem Einzugsgebiet stuft das Expertensystem LIMPACT die Belastung in vier Klassen ‘unbelastet/nicht nachgewiesen’, ‘gering’, ‘mittel’ und ‘hoch’ belastet ein. Eingangsdaten sind dabei die Abundanzdaten der benthischen Makroinvertebraten-Fauna zu vier Terminen im Jahresverlauf (März/April; Mai/Juni; Juli/August; September/Oktober) und neun physikalisch-chemische bzw. morphologische Fließgewässerparameter. Die Wissenbasis wurde mit dem Shellbaukasten D3 aufgebaut und enthält 921 Regeln zum etablieren oder de-etablieren einer Bewertungsklasse. Es wurden 39 Arten und Taxa analysiert und dabei 13 positive und 24 negative Indikatorspezies definiert. Positive Indikatorarten zeigen eine hohe Belastung durch hohe Abundanzen an, während negative Indikatorarten durch eine hohe Abundanz eine Belastung ausschließen und unbelastete Bäche anzeigen. Die Datenbasis enthielt 157 jährliche Untersuchungen und wurde auch zur Evaluierung eingesetzt. Die korrekte Klassifikationsrate liegt bei 66,7–85,5% der Fälle. Die meisten verbleibenden Fällen werden nicht falsch eingestuft, sondern infolge der konservativen Bewertung bei geringer Datengrundlage nicht klassifiziert.

Abstract

The development and the evaluation of a biological indicator system for pesticide pollution in streams are presented. For small headwater streams with an agricultural catchment area, the expert system LIMPACT estimates the pesticide contamination according to the four classes of Not Detected, Low, Moderate and High contamination without any specification of the chemical agents. The input parameters are the abundance data of benthic macroinvertebrate taxa within four time frames in a year (March/April; May/June; July/August; September/October) and 9 basic water-quality and morphological parameters. The heuristic knowledge base was developed with the shell-kit D3 and contains diagnostic rules with scores to either establish or de-establish a contamination class. We differentiate between positive indicator taxa, which indicate contamination by high abundance values and positive abundance dynamics, and negative indicator taxa, a high abundance of which rules out contamination and indicates an uncontaminated site. We analysed 39 taxa and found 13 positive and 24 negative indicators. The database is comprised of 157 investigations per stream and year. For the evaluation of LIMPACT, we used the same cases. The correct diagnosis for the 157 investigations per stream and year is established by LIMPACT in 66.7 to 85.5% of the cases, with better results for uncontaminated sites. In most of the remaining cases no diagnosis is established instead of an incorrect one.