Tungmetaller og miljøfremmede stoffer i jorden

Transkript

1 Sektion for Plante og Jordvidenskab Tungmetaller og miljøfremmede stoffer i jorden Jakob Magid Institut for Plante og Miljøvidenskab EnviNa temadag om Regulering af affald til landbrugsjord Torsdag den 14. juni 2018, Middelfart

2 Enhedens navndepartment of plant and environment Grundlæggende antagelser I de fleste restprodukter fra dyr- og mennesker finder vi utallige stoffer, som vi i den bedste af alle verdener vil undgå at sende tilbage til fødevaresystemet: medicin rester, persistente organiske forurenende stoffer, tungmetaller, mikroplastik og patogener, hvoraf nogle kan være multiresistente. Vi formoder, at agro-økosystemer er mere robuste og modstandsdygtige over for skadevirkninger af mange uønskede stoffer end det er gængs at antage for tiden. Vi formoder at vi har brug for denne modstandskraft til at hjælpe os i retning af en cirkulær økonomi, hvor genbrug spiller en fremtrædende rolle. Dias 2

3 Enhedens navn Måler vi med samme alen..? Vi blev opmærksomme op at der var meget stor bevågenhed på risici ved recirkulering fra byerne, sammenlignet med det affald der i forvejen recirkuleres Vi så på bl.a. østrogener og smitstoffer

4 Problemerne er ikke så enkle Vand og Jord, 2006

5 Problemerne er ikke så enkle Spredning af østrogen med P mængde som begrænsning Materiale østrogen østrogen g/ha v 20 kg P Kvæggylle 1100 Svinegylle 76 Slam 6,5 ug/kg tørstof 4,23 ug/kg tørstof 0,15 ug/kg tørstof 0,0048 Human urin 4,1 ug/liter 1,35

6 Enhedens navn Det mest vandlopløselige er allerede væk. De stoffer, der tilbageholdes i spildevandsslam, er generelt mindre opløselige. De mest giftige stoffer (f.eks Tetrachlorodibenzo-pdioxin) kan ikke påvises i slammet. De uønskede stoffer i slam påvirkes af en række mekanismer efter udbringning, der hæmmer eller forhindrer overførsel til afgrøder og fødekæden i øvrigt, herunder: (i) hurtig fordampning og tab til atmosfæren for nogle stoffer, (ii) (ii) hurtig bionedbrydning og minimal eller ingen persistens for andre, (iii) (iii) stærk adsorption af persistente forbindelser til jorden, og (iv) (iv) minimal eller ingen optagelse i planter og græssende dyr. Dias 6

7 En norsk risikovurdering (2009) Vurdering af: Tungmetaller, organiske fremmedstoffer, herunder 1400 medicin rester (for hvert enkelt stof) Risiko for: jordmiljøet, grundvandet, planteoptag, dyr og mennesker RISK ASSESSMENT OF CONTAMINANTS IN SEWAGE SLUDGE APPLIED ON NORWEGIAN SOILS Opinion from the Panel on Contaminants in the Norwegian Scienti fic Committee for Food Safety Konklusion: Der er ingen signifikant risiko ved jordbrugsmæssig anvendelse af slam

8 Enhedens navn Risikovurdering Basis: Forventet og langsigtet koncentration i landbrugsjord på baggrund af relative worstcase input. Dias 8

9 Enhedens navn Lidt mere om udvaskning i den norske rapport.. Der regnes med 700 mm nedbør (hvoraf 25% udvaskes) For hvert stof udregnes in soil-water partitioning koefficient Konklusion: Aquatic environment Neither metals and organic contaminants nor drug substances have been estimated to reach the environmental PNEC values on short or long term. The use of sewage sludge therefore seems to constitute a negligible risk to the aquatic environment. Dias 9

10 Enhedens navndepartment of plant and environment Opsummering af europæisk forskning (Smith 2009) Despite the extensive range of organic chemicals that can be present in sewage sludge, the expanding experimental evidence base indicates that these are not a significant limitation to the agricultural use of sewage sludge. This view is based on a technical evaluation of the situation, which acknowledges that: the presence of effective source control measures and small concentrations of persistent contaminants in sludge, biodegradation and behaviour in soil, absence of crop uptake and sludge application practices minimize the potential impacts of OCs in sludge on soil quality, human health and the environment.

11 Enhedens navn Opsummering af europæisk forskning (II) Konsensus er at der ikke synes at være noget videnskabeligt rationale for numeriske grænser for organiske forureninger i kvalitetssikringssystemer for den landbrugsmæssige anvendelse af spildevandsslam. Endvidere er den kemiske kvalitet af slam under løbende forbedring, og koncentrationer af potentielt skadelige og persistente organiske forbindelser er tæt på baggrundsniveauet. Således vurderes genanvendelse af spildevandsslam på landbrugsjord til ikke at være begrænset af de koncentrationer af organiske fremmedstoffer, der findes i moderne slam. Smith, S.R Organic contaminants in sewage sludge (biosolids) and their significance for agricultural recycling. Philosophical Transactions of the Royal Society A-Mathematical Physical and Engineering Sciences, 367, Dias 11

12 Enhedens navn Ændringer i vurderingen af Cd har vi et dilemma? Sted og dato Dias 12

13 Enhedens navn Ændringer i atmosfæriske belastninger Dias 13 Pacyna, J.M., Pacyna, E.G. and Aas, W. (2009). Changes of emissions and atmospheric deposition of mercury, lead, and cadmium. Atmos Environ 43:

14 Enhedens navndepartment of plant and environment Sammenligning på tværs af ressourcer egne data ( ) Højeste modellerede niveau med fortsat fald i jord og plantekoncentrationer EU gennemsnit for P gødning Fra: Smolders E and Six L (2013) Revisiting and updating the effect of phosphate fertilizers to cadmium accumulation in European agricultural soils, KU-Leuven Belgium

15 Enhedens navn Dilemma Hvis den nye viden holder, er det et spørgsmål om hvor hurtigt vi vil sænke koncentrationen af Cd i vores miljø.. Samtidigt er der toksikologier som vurderer at de nuværende tilladte niveauer er skadelige Sted og dato Dias 15

16 Videngrundlaget Problematiske stoffer slam Bedste udnyttelse husdyr gødning husdyr gødning slam 9 april 2014, Aarhus

17 Department of Plant and Environmental Sciences Passende recirkuleringsløsninger.. Teknisk avancerede løsninger til kontrol af risici har ofte uønskede følger Et højt udgiftsniveau Et højt forbrug af energi og kemikalier Tab af næringsstoffer og/eller nedgang i tilgængeligheden af næringsstoffer Nøgle spørgsmål Robusthed af jorden og af økosystemet Acceptable risici 17

18 Accept af recirkulering hos landmænd og aftagere. Fra pis til pilsner.

19 Hvor robuste er jordene? KU s fastliggende forsøg 15-17% ler representativ for den bedre halvdel af DK s landbrugsjord

20 CRUCIAL - langtidforsøget Behandlinger: - Komposteret husholdningsaffald ( normalt og accellereret niveau) - Spildevands slam/biogødning ( normalt and accelereret niveau) - Human urin - Kvægmøg (accelereret niveau) - Dybstrøelse - Kvæg gylle - NPK gødning - Ugødet med undersået kløver - Ugødet - En/to ekstra behandlinger mulige - One ekstra blok ved siden af exp.

21 Frankenstein effekten Hvor galt kan det gå? Accelererede plots p.t. > 100 års dosis Hoved resultater om påvirkning af frugtbarhed og jordens og økosystemets robusthed.

22 Department of Plant and Environmental Sciences

23 Department of Plant and Environmental Sciences * EU - grænseværdi * * ingen signifikant forskel EU - grænseværdi 23

24 The last frontier on earth. I et gram frugtbar jord findes milliarder af bakterier Antallet af arter er ukendt. Selman Waksman jordmikrobiolog Nobelprismodtager for bl.a. at have fundet Streptomycin og mere end 20 andre antibiotika som stadigt anvendes medicinsk

25 Department of Plant and Environmental Sciences Antibiotikaresistens af pseudomonader blev kun påvirket i kort tid (3 uger) efter tilførsel af kvægmøg, slam og kompost. P. putida stammer kunne fange resistensgener fra bakterier tilført kvægmøg, slam og kompost, men kun i en uge efter tilførsel. Dette tyder på at tilstedeværelsen af overførbare resistens gener var tidsbegrænset.

26 Department of Plant and Environmental Sciences Den mikrobielle aktivitet er tæt forbundet med mængden af tilført kulstof og mikrobielle funktioner er upåvirkede

27 Analyse af S rrna sekvenser fra 6 behandlniger Meget robust mikrobielt samfund på phylum niveau Høj population af firmicutes i kompost behandlet jord Høj population cyanobakterier (fritlevende N-fikserende) i den u-gødede jord

28 Foreløbige konklusioner Alle de resultater vi har set indtil nu viser at denne representative jord er meget robust ifht negative effekter ved recirkulering Jorden neutraliserer multi resistente bakterier fra landbrugs og bygødninger Selv efter en dosis svarende til >150 år er øgningen af tungmetal optaget i planter enten ikke målbart eller meget beskedent

29 Foreløbig konklusioner Vi ser positive effekter på jordstruktur, frugtbarhed, kulstoflagring, og mikrobielt liv Indtil nu har vi ikke set noget alarmerende Området vil kunne bruges til at efterprøve om der er problemer med nanopartikler, PFC og andre nye problemstillinger

30 Sammenfatning Der er en omfattende viden om spildevandsslam Der er ikke fundet anledning til bekymring Hvad skal vi så finde på at bekymre os om?

31 Department of Plant and Environmental Sciences Nogle spørgsmål ifm cirkulær økonomi Skal vil investere betydelige økonomiske ressourcer (herunder kemikalier og energi) i oprensning og evt afbrænding af vores restprodukter? Gælder det i så fald også for husdyrgødning? Eller skal vi leve med en accept af at påtage os en stærkt begrænset risiko aht til fremtidige generationers muligheder? 31

32 Enhedens navn Tak for ordet. Sted og dato Dias 32