Forekomst og effekter af mikroplast i organiske ressourcer og jord Annemette Palmqvist, Monica Hamann Sandgaard, Ida Aagaard Larsen Oplæg på ATV Jord og Grundvand møde om mikroplast i miljøet, Århus den 20. september 2018 1
Det vil jeg komme ind på Mikroplast i organiske ressourcer Effekt studium 12 ugers eksponering Test design Resultater (overlevelse, vækst, reproduktion og nedgravnings adfærd) Undvige forsøg (regnorme adfærd) Test design Resultater Opsamling og konklusioner 2
Metoder mikroplast i organiske ressourcer Forbehandling (basisk hypoklorit og/eller cellulase) og herefter filtrering på 100 µm filter Under stereomikroskop (op til 40 * forstørrelse) kigges alle filtre systematisk igennem for plastpartikler Plastikpartikler optælles og kategoriseres i henhold til form og farve (ikke størrelse) En repræsentativ del af partiklerne sendes videre til FTIRanalyse 3
MP partikler per kg TS eller TOM Sammenligning af mikroplast indholdet i hhv KOD og spildevandsslam (biogødning) Thousands Sammenligning af MP indhold i KOD med MP indhold i andre organiske ressourcer 450 400 MP per TS MP per TOM 350 300 250 200 150 100 50 0 HCS Gemidan Varga Slam Bjergmarken Roskilde Fokus på KOD (afvandet juni) * Slam Bjergmarken Roskilde (tørret juni). * Slam Bjergmarken Roskilde (afvandet januar) * Slam Odense ** Blandeprøve før kompostering (ca. 10 % slam) ** Komposteret slam fra Odense Nord ** Fokus på spildevandsslam KOD data fra samarbejdsprojekt med Københavns Kommune og EnviDan Slamdata fra *) Ida Aagaard Larsens speciale projekt (del af projekt Plastfri Roskilde Fjord), og **) samarbejdsprojekt mellem RUC og Genanvend Biomasse, DANVA, Biofoss m.fl. om MP i komposteret slam 4
Resultater typer af mikroplast i organiske ressourcer Spildevandsslam/biogødning KOD Fiber Fragment Flager/folier Svamp/skum Bead Biopose KOD biopulp HCS KOD biopulp Gemidan Bioforgasset KOD biopulp Varga Slam Bjergmarken Roskilde (afvandet juni) Slam Bjergmarken Roskilde (tørret juni) Slam Bjergmarken Rosklde (afvandet januar) Slam Odense Blandeprøve Odense Nord før kompostering Komposteret slam fra Odense Nord 0% 20% 40% 60% 80% 100% 5
Felt indsamling - jord og dyr KU s Field site CRUCIAL 39 felt plots á 1000 m 2 (0.1 Ha/plot) 3 Blok design med 11 forskellige behandlinger Tildeling af gødning startet i 2002 Indsamling af jord fra 3*7 plots: Ugødet NPK gødet Komposteret husholdningsaffald ( normal ) Komposteret husholdningsaffald (Acc.) Spildevandsslam ( normal ) Spildevandsslam (Acc.) Normale gødet i hht. kvælstof ekvivalenter Accelererede niveauer >100 år! Felt indsamling af Grå orm (Apporectodea caliginosa) på mark udenfor plots Indkøb af Kompost orm (Eisenia veneta) fra kultur 6
Plastik behandlinger (NPK-flager og NPK-fragmenter) Spiket jord er NPK gødet jord tilsat mikroplast i koncentrationen 0,2 g per 200 g tørvægt jord (0,1%) Flager af (grøn) plastpose (PE) Lyserøde akrylfragmenter (PMMA) Gns. længde (længste led): 0,42 mm Range: [0,05-1,34] mm Gns. længde (længste led): 0,26 mm Range: [0,02-1,33] mm 7
Test design - langtidsforsøg BEHANDLINGER: 7 CRUCIAL jorde samt 2 plastik spikede jorde VARIGHED: 12 uger observationer hver 3. uge ENDPOINTS: Overlevelse & vækst (voksne orme) Reproduktions parametre (Kokon produktion, klægningsrate) Nedgravningsadfærd (tid) 8
Størrelsesspecifik vækstrate (% per uge fra t=0 til t=12 uger) Volumen (mm3) Resultater - langtidsforsøg (1/3) - Overlevelse & vækst 1000 750 500 T=0 T=3 uger T=6 uger T=9 uger T=12 uger Overlevelse: I alt 6 døde (samt 2 døde under flugt ) på 12 uger ca. 6% dødelighed ikke noget tydeligt mønster 250 0 HHA 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0-2,0 HHA Acc Slam Slam Acc Ugødet NPK Per volumen NPK flage NPK fragment Per vægt Vækst: Forskel i størrelse mellem HHA Acc og ugødet, men ellers intet klart mønster i vækst Orme skrumper generelt de første 3 uger, men tager så langsomt på igen de følgende uger -4,0-6,0-8,0 HHA HHA Acc Slam Slam Acc Ugødet NPK NPK flage NPK fragment Ingen effekt af tilsat plastik på vækst (NPK vs NPK flage og NPK vs. NPK fragment) 9
Klægningssucces (procent) Kummuleret antal kokon (over 12 uger) Resultater langtidsforsøg (2/3) - Reproduktion Tendens til forøget kokon produktion hos orm eksponeret til accelererede niveauer af: husholdningsaffald Spildevandsslam 25 20 15 10 5 Ingen effekt af tilsat plastik på reproduktion (NPK vs NPK flage og NPK vs. NPK fragment) 0 125 100 75 HHA HHA Acc Slam Slam Acc Ugødet NPK NPK flage NPK fragment Ingen effekt af behandling på klækningseffektivitet 50 25 0 30 60 8 58 14 25 16 20 28 HHA HHA Acc Slam Slam Acc Ugødet NPK NPK flage 10 NPK fragment
Tid til nedgravning (min) Resultater langtidsforsøg (3/3) - Nedgravningsadfærd 40 30 20 T=0 T=3 uger T=6 uger T=9 uger T=12 uger 10 0 HHA HHA Acc Slam Slam Acc Ugødet NPK NPK Flage NPK Fragment Ikke noget tydeligt mønster i nedgravningsadfærd (interaktion mellem behandling og eksponeringstid tendens til at ormene graver sig lidt langsommere ned i ugødet jord 11
Test design - undvigeforsøg Vi tester valg mellem to (i et tilfælde 3) behandlinger Jord af 2 forskellige behandlinger lægges i testkammeret (3 lagkagestykker skiftevis med hver behandling) 10 regnorm tilsættes i kammeret i midten til tid = 0 Til tid = 48 timer registreres det i hvilke kamre de 10 orme befinder sig Følgende 9 kombinationer er testet (4 for både Grå orm og Kompost orm samt 5 kun for kompost orm) Forsøgsnummer Behandling F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 Slam Slam Acc HHA HHA Acc NPK NPK flage NPK fragment : Både Grå orm og Kompost orm : Kun Kompost orm 12
Resultater undvigeforsøg (1/2) Grå orm 100% 75% Alternativ Kompost orm 100% 75% Alternativ Kompost orm Slam Acc HHA Acc 50% 50% 25% 25% 0% vs. Slam vs. Slam Acc vs. HHA vs. HHA Acc 0% vs. Slam vs. Slam Acc vs. HHA vs. HHA Acc Forskel i jordvalg for de to ormearter: Grå orm foretrækker slam og HHA frem for kvægmøg Kompost orm vælger i mindre grad, men foretrækker kvægmøg frem for slam og HHA (med mindre HHA er tilsat i accelererede mængder) Når Kompost orm gives valget mellem kvægmøg, slam (acc) og HHA (acc) foretrækker den HHA tilsat i accelererede mængder 13
Resultater undvigeforsøg (2/2) Kompost orm 100% Normal Accelereret 100% NPK NPK tilsat plast 75% 75% 50% 50% 25% 25% 0% Slam vs. Slam Acc HHA vs. HHA Acc 0% NPK vs. NPK flage NPK vs. NPK fragment KOMPOST ORM: Vælger jord tilsat HHA i store frem for lavere mængder Vælger i mindre grad mellem slam og slam tilsat i accelererede mængder Vælger tydeligt NPK gødet jord uden MP frem for NPK gødet jord med MP tilsat (0,1 % v/v) 14
Opsummering Effekt parameter Effekt Mønster Overlevelse NEJ - Vækst NEJ (tendens?) Ikke klart Kokon produktion JA (tendens) Acc niveauer => forøget produktion. Ingen effekt af tilsat plast Klækningseffektivitet Nej - Nedgravningsadfærd NEJ (tendens?) Ikke klart Undvige adfærd JA Grå orm vælger slam og HHA over kvægmøg Kompost orm vælger i mindre grad, men: Vælger Acc HAA fremfor kvægmøg og Acc slam Foretrækker Acc niveauer af slam og HAA fremfor normale Klar negativ effekt af tilsat plast 15
Hovedkonklusioner Der er mikroplast i organiske ressourcer (affald), som vil blive tilført landbrugsjord når det gødes med organisk affald Niveauet af mikroplast inholdet er ikke systematisk forskelligt i KOD og spildevandsslam, men fordelingen af partikler på typer varierer (flest fibre i slam og flest flager/folier i KOD) De to regnormearter er primært drevet af fødetilgængelighed/- kvalitet (type og mængde af organisk indhold) og i mindre grad af forekomsten af urenheder i form af mikroplast Nogle gødningsformer giver bedre forhold for den almindeligt forekommende Grå orm (ses primært på forøget reproduktion og valg af slam og HHA frem for kvægmøg gødet jord) Hvis fødekvaliteten er den samme, kan kompost ormen detektere og undvige tilsat plast (i en konc. på 0,1% på vægtbasis) 16
Tak til Projektkonsortier (herunder GB, MST, DANVA, Biofos, Københavns Kommune, EnviDan, Plastfri Roskilde Fjord) og følgegrupper på projekterne Jakob Magid, Københavns Universitet Stine Lundbøl Vestergård Per Haugsted Petersen (Rambøl), Anita Rye Ottosen (Rambøl), Finn Andersen (Odense Nord Miljøcenter) Bjergmarken Renseanlæg, Roskilde Brian Olsen (tidligere Bjergmarken) Mette Flodgaard, Rikke Guttesen og Kristian Syberg (RUC) 17