Mikroplast i slam og associerede terrestriske studier. Annemette Palmqvist, Jakob Magid, Ida Aagaard Larsen, Nadja Diana Karling m. fl.

Transkript

1 Mikroplast i slam og associerede terrestriske studier Annemette Palmqvist, Jakob Magid, Ida Aagaard Larsen, Nadja Diana Karling m. fl.

2 Det vil jeg komme ind på Hvordan vi definerer mikroplast Igangværende studier på lokalt renseanlæg i Roskilde Hvad vi ved om mikroplast i jord og spildevandsslam CRUCIAL mark forsøg undersøgelser af mikroplast forekomst Eksisterende effektstudier på jordbundsorganismer CRUCIAL mark forsøg feltforsøg og effektstudier på forsøgsmarken

3 Hvad er mikroplastik? Plastpartikler med en diameter < 5mm Opdeles ofte i primær og sekundær MP Primær er fremstillet som MP Sekundær er dannet ved nedbrydning Miljø skæbne og effekt bestemmes af: Densitet (i forhold til ferskvand/havvand) Størrelse Form (f.eks. kugler, fibre, fragmenter) Plasttype (f.eks. PE, PP, PS, PVC, PET) Evt. tilsætningsstoffer (f.eks. blødgørere) Sekundær MP (Syberg et al 2015) 5 mm MP fibre (fra spildevandsslam) Primære PE partikler ( um) 3

4 Undersøgelse af mikroplast forekomst i prøver fra lokalt renseanlæg (Bjergmarken) Indgår som en del af projekt Plastfri Roskilde Fjord - samarbejde med Plastik Change, Envidan, Alfa Laval, Aarhus Universitet; finansieret af Villum/Velux fonden gmarken,%20roskilde%22;geo Formål: Bestemmelse af mikroplast indhold i våde og faste prøver fra forskellige processer på anlægget med henblik på identificering af processer som evt. kan optimeres for at opnå et renere biogødnings produkt

5 Prøvetagning Bjergmarken Renseanlæg - Renseprocesser for hhv. vand og slam Nr. 6 og 8. fra hhv. anaerob tank og luftningstank blev ikke udtaget i juni 2016, men tilføjet ved prøvetagning januar 2017 for at få flere resultater fra de biologiske renseprocesser. Nr. 19 af tørret slam kun udtaget i juni 2016, da tørreanlæg lukkede pr Speciale i Miljørisiko, RUC: Forekomst og skæbne af mikroplast i et renseanlæg v. Ida Aagaard Larsen (ial@ruc.dk // )

6 Renseeffektivitet på Bjergmarken renseanlæg - Prøvetagning juni 2016 og januar 2017 Indløb og udløb 16. juni 2016 # MP større end hhv. 100 µm og 10 µm Indløb og udløb 19. januar 2017 # MP større end hhv. 100 µm og 10 µm MP >100 um pr. liter MP >10um pr. liter MP >100 um pr. liter MP >10um pr. liter Rensegrad >100µm = 96 % >10 µm = 93-94% Rensegrad >100µm = 99 % >10 µm = 96-99% Indløbsvand Indløb døgnprøve 0,4 Udløbsvand 5 3 Udløb døgnprøve kun >10 0 Indløbsvand Indløb døgnprøve 2 Udløbsvand 2 4 Udløb døgnprøve kun >10 Lokalt skybrud natten til 16. juni 2016 kan sandsynligvis forklare forskelle mellem de to prøvetagninger 6 Speciale i Miljørisiko, RUC: Forekomst og skæbne af mikroplast i et renseanlæg v. Ida Aagaard Larsen (ial@ruc.dk // )

7 Biogødning Bjergmarken - Antal mikroplast partikler per kg biogødning Slutprodukt slam (slutafvandet og tørret) Antal MP > 100 µm MP pr. kg produkt MP pr. kg tørstof MP pr. kg total organic matter Slutafvandet juni 2016 Slutafvandet november 2016 Slutafvandet januar 2017 Tørret juni 2016 Tørreanlægget på Bjergmarken lukket per 1/ Herefter er slutafvandet slam det færdige biogødningsprodukt, hvor det tidligere var tørret (og herefter pelleteret) slam. Speciale i Miljørisiko, RUC: Forekomst og skæbne af mikroplast i et renseanlæg v. Ida Aagaard Larsen (ial@ruc.dk // )

8 MP forekomst i slam? Fotos fra Bjergmarken; Roskilde Forfattere År Område Partikler/ kg tørvægt Bemærkninger Zubris & Richards 2005 USA Ca Kun fibre; størrelse ikke angivet; forskellige slamtyper Magnusson & Noren 2014 Sverige ± 1960 Partikler 300 μm; ca. 72 % fibre, 20 % fragmenter, 8 % flager Mintenig et al Tyskland Incl. PP, PE, PS, PA partikler (10 μm filter); fibre ikke talt med Wenzel & Jensen (RUC speciale stud.) MST (Vollertsen & Hansen) Aagaard Larsen (RUC speciale stud.) 2015 Holbæk DK 5-7 * 10 6 Partikler > ca. 50 μm; primært fibre, ca. 13% beads /fragmenter 2017 DK * μm Spildevandsstudie fra Deltares (2012): 90 % af plastik partiklerne fjernes ved rensning 90 % af fjernede partikler ender i slammet Roskilde DK * 10 5 > 100 μm

9 Hvorfor er det vigtigt at vide noget om MP i Biogødning/spildevandsslam? Browne et al (2013) fandt forøgede mængder af MP i sediment fra marint slamdeponerings område Faktor: 3,5-2,5 Faktor: 1 : 6 : 15 Fem år efter at gødskning med biogødning er stoppet kan der stadig findes plastikfibre i tidligere gødet landbrugsjord. Zubris & Richards, 2005 MST 2017 rapport om mikroplast i jord - 2,4*10 5 partikler/kg jord (u/slam) - 8,2*10 4 partikler/kg jord (m/ slam) Faktor 1 : 0,3 9

10 CRUCIAL feltplot (arbejdet på CRUCIAL foregår i samarbejde med Jakobs gruppe på KU-PLEN) CRUCIAL Field site 39 felt plots á 1000 m 2 (0.1 Ha/plot) 3 Blok design med 11 forskellige behandlinger Tildeling af gødning startet i 2002 Relevante behandlinger (7): Bioforgasset spildevandsslam ( normale & accelererede niveauer) Komposteret husholdningsaffald ( normale & accelererede niveauer) Kvæg møg fast (accelereret niveau) NPK gødning Ugødet Normale gødet i hht. Kvælstof ekvivalenter Accelererede niveauer >100 år! Pilot studium MP i CRUCIAL jorde Ca. 20 g tørvægt jord fra 3 behandlinger analyseret for MPs Fraktioner >250 μm & μm MPs registreret på basis af form & farve

11 Pilot studium af MP i CRUCIAL jord Komposteret husholdningsaffald: Bioforgasset slam: Ugødet: > 250 μm > 250 μm > 250 μm μm μm μm Spildevandsslam > husholdningsaffald >> ugødet Spildevandsslam: Husholdningsaffald: Ugødet: Fibre >> flakes & foils > fragmenter Flakes & foils > fibre > fragmenter Fibre >> fragmenter; ingen flakes & foils Faktor 7 : 5 : 1

12 Risikovurdering af kemikalier Effekt koncentration hos den mest sensitive organisme Sikkerheds faktor Miljø forekomst Forventet ingen effekt koncentration Eksponerings potentiale RQ Iboende fare Risiko kvotient: RQ < 1: Lav eller ingen risiko RQ = 1: Kritisk grænse RQ > 1: Risiko 12

13 Effekter af mikroplastik i jord 13

14 Effekter af MP i kompostorm, Eisenia sp - 1 Praktisk arbejde udført af to studenter grupper og to speciale studerende ved RUC Varighed Partikel type Partikel konc. Co-ekspo. Endpoints 14 dage Fleece fibre & PE beads ( μm) 28 dage PE beads ( μm) 10 dage PE beads ( μm) 5100 partikler/g tørvægt jord (ca %) 0.001, 0.01, 0.1, 0.5, 1 % Fluoranthen (ng niveau) CuSO 4 (250 μg/g) 0, 0.1, 0.5 % Pyren (0, 10, 100 μg/g) Overlevelse, vækst, nedgravning, flugt respons Overlevelse, vækst, nedgravning, bioakkumulering Vækst, bioakkumulering Tre studier af kortere varighed: 10, 14 og 28 dage Eksponerings scenario i henhold til OECD guideline 222 (regnorme reproduktion) lettere ændret i 10 d studie Picture from:

15 Effekter af MP i kompostorm, Eisenia sp 2 Partikel typer Varighed Overlevelse Vækst Adfærd Fibre & beads 14 dage Ingen effekt Ingen effekt effekt på nedgravning Tendens til forøget flugt respons % of replicates with Høegh Wenzell N, Jensen E. (2015). Mikroplastik i biogødning Mulige korttidseffekter hos E. hortensis ved eksponering for mikroplast alene og i kombination med fluoranthen. Speciale rapport, Roskilde Universitet. 15

16 Effekter af MP i kompostorm, Eisenia sp - 3 Partikel typer Varighed Overlevelse Vækst Adfærd Fibre & beads 14 dage Ingen effekt Ingen effekt effekt på nedgravning Tendens til forøget flugt respons Beads 28 dage Ingen effekt Ingen effekt NO COPPER Ingen effekt på middel (effekt på variabilitet?) COPPER CO-EXPOSURE Læssøe, Boesen, Ottosen, Hansen, Nielsen. (2015). Effekten af mikroplast i interaktion med kobber på væksten og nedgravningsadfærden af regnormen 10 E. veneta. Semester projekt, Roskilde Universitet.

17 Effekt af MP på optagelse af andre giftstoffer i kompostormen E. veneta Partikel type Varighed Cokontaminant Bioakkumulering (optagelse) Beads Beads 28 dage 10 dage Kobber (Cu) Pyren Indikation af effekt på bioakkumulering af Cu og Pyren ved visse MP koncentrationer behov for yderligere udredning! Worm Cu body burden (ng/mg) Cu 28 dages eksponering MP concentration (% w/w) Worm pyrene body burden (ng/mg) Pyren 10 dages eksponering Nominal pyrene concentration (ug/g dry wt soil) Grønlund, Gudmundsdóttir, Sørensen, Thorpe, Zandvliet. (2016). The interaction 10 between microplastic and pyrene on Eisenia fetida. Bachelor projekt, RUC.

18 Nyt studium af Lwanga et al 2016 af MP effekt på Lumbricus terrestris 14 dages eksponering Picture from: 60 dages eksponering Endpoint Overlevelse Vækst Reprodution Effekter Ved MP > 28% i litter 0.4% i jord Ved MP > 28% i litter 0.4% i jord Ingen effekt Lwanga, Gertsen, Gooren, Peters, Salánki, van der Ploeg, Besseling, Koelmans, Geissen Environmental Science & Technology 50;

19 CRUCIAL regnorme samfunds analyse CRUCIAL Field site Average weight and number of worms per treatment U = Ugødet; NPK = NPK gødet; CMA = acc. kvæggødning; CHA = acc. husholdnings kompost; SA = acc. slam Average weight of worms pr. treatment (g) Average weight pr treatment (g) Average no. of worms pr treatment U NPK CMA CHA SA Treatment Average number of worms pr. treatment Yderligere data i studiet: Jordkarakteristika (ph, WHC, TOM, CHN, jordpartikel størrelsesfordeling, indhold af visse metaller) Fordeling af orm på grupper i forhold til levevis (vertikal placering og fødesøgning) Orm i fryseren kan undersøges for plast indhold på et senere tidspunkt Speciale i Miljørisiko, RUC: Investigating the effects of different fertilizing treatments on earthworms v. Nadja Diana Karling (NdianaK@ruc.dk)

20 CRUCIAL regnorme populations undersøgelse (igangværende) CRUCIAL Field site Eventuelle effekter relateres til jordkarakteristika incl. plastik forekomst vha. Principal component analysis (PCA) 12 ugers reproduktionsundersøgelse: ART: Eisenia veneta BEHANDLINGER: NPK +/- tilsat PET fibre, kvæggødning (acc), slam (normal + acc), husholdningsaffald (normal + acc) VARIGHED: 12 uger udtagning hver 3. uge ENDPOINTS: Kokon produktion, klægningsrate, overlevelse, vækst (voksne orme), nedgravning & evt. plastik indhold i eksponerede orme og deres fækalier Speciale i Miljørisiko, RUC: Investigating the effects of different fertilizing treatments on earthworms v. Nadja Diana Karling (NdianaK@ruc.dk)

21 Udgør MP i organiske ressourcer en risiko for terrestriske organismer? MP findes i både slam gødet jord og jord der er gødet med komposteret organisk husholdningsaffald Eksponerings potentiale Umiddelbart ingen effekter på vækst og overlevelse selv ved de høje MP koncentrationer der er benyttet i nærværende studier, mens Hollandsk studium viste effekter MEN Indikation af effekt på adfærd Indikation af ændring i optagelse af andre giftstoffer Eksponerings scenario ikke optimeret til partikel studier!!! Iboende fare? 21

22 Tak til Bjergmarken Rensningsanlæg (Brian Olsen m.fl.) Mette Flodgaard (laboratorie tekniker, RUC) Nadia Glæsner (Post doc, PLEN, KU) Speciale studerende fra RUC: Nanna Høegh Wenzel Birgit Elisabeth Jensen Ida Aagaard Larsen Nadja Diana Karling Studerende fra RUC: Casper D. Læssøe Emil Boesen Emil K. Ottosen Malte J. Hansen Peder KF Nielsen Stine Lundbøl Vestergaard (Envidan) Erik Ervolder Olesen (Hededanmark) Sara Nicoline Grønlund Alheidur Eva Gudmundsdottir Iben Dehn Sørensen Janelle Thorpe Arthur Zandvliet 22