AARHUS UNIVERSITY DEPARTMENT OF BIOSCIENCE DCE Kobber og zinkindholdet på landbrugsjord John Jensen
Nøglespøgsmål omkring Zn og Cu Udgør metallerne et miljø- og sundhedsproblem? Hvilke miljøkvalitetsmål findes i DK og EU? Er problemet stigende? Hvad er de primære kilder? Hvad kan der gøres for at miljøregulere zink og kobber? Hvilke tiltag og undersøgelser er der iværksat?
Zink og kobber. Gift eller næring? Zink og kobber er essentielle mikronæringsstoffer for planter og dyr De specifikke gavnlige virkningsmekanismer er ikke fuldt kortlagte Zink indgår i som en vigtig komponent i en række væsentlige planteenzymer Hos mennesker og dyr indgår zink i mere end 180 enzymprocesser, blandt andet insulin- og anden hormonproduktion samt i stofskifteprocesser.
Zink og kobber. Gift eller næring? Virkningsmekanismer af zink mod diarre i svin er ikke velbeskrevne, men der er evidens for at zink: Kompenserer for et zink-underskud opstået i forbindelse med en meget hurtig vækst af tarmen efter fravænning Er nødvendig for integritet af mucosa i tarmen Nedsætter E. coli toxin-induceret (ETEC) væsketab til tarmen Virker antibakterielt Indgår i nogle metaloproteiner Har en rolle i drab af bakterier efter fagocytose
Zink og kobber. Gift eller næring? Paracelsus: All things are poison and nothing is without poison; only the dose makes a thing not a poison Zink og kobber er toksisk for alle organsimer i høje doser Virkningsmekanismer er bl.a. nedsat enzymaktivitet Naturlige optagelses- og udskillelsesveje i organsimer Bioakkumulerer, men biomagnificeres ikke i miljøet Ophobning, optagelse og biotilgængelighed kan skifte over tid
Hvor måler vi zink og kobber? Landbrugsjorder Vandmiljøet Luft Fødevare Foder
Zink og kobber i danske landbrugsjorder Målinger udlagt i det danske (nitrat) kvadratnet 1992 1986 + 1998 2014
DMU rapport 1996 Kobber- og zinkindholdet (mg/kg tørstof) i danske jorder opgivet som medianværdier og 5 % og 95 % fraktiller (mg/kg). Desuden er medianer angivet for hver af arealanvendelserne. N = antal af prøvefelter (Jensen m.fl., 1996).
DJF-Rapport 2005 Gennemsnitsværdier for kobber og zink (mg/kg tørstof) i jorden i 1986 og 1998 rapporteret af Hansen m.fl., 2005.
Zn: INSTITUTE OF BIOSCIENCE, AARHUS UNIVERSITY DCE Rapport 2014 1986 1992 1998 2014 Cu Zn Cu Zn Cu Zn Cu Zn 0-25 cm Middel 7.9 36.7 8.6 33.9 9.2 32.3 11.7 47.7 Std. 2.5 19.6 2.4 13.4 3.0 15.7 3.9 14.2 n 103 105 45 45 105 105 70 70 25-50 cm Middel 6.1 31.2 - - 7.5 28.6 9.4 41.5 Std. 3.6 20.4 - - 3.3 15.5 4.4 17.8 n 103 105 - - 105 105 67 67 Et svagt fald fra1986-1998 (12%) (1%/y) En skarp stigning fra 1998-2014 (48%) (3%/y) Cu: En jævn stigning fra 1986-2014 (48%) (1.7%/y)
DCE Rapport 2014 Planteavl Slagtesvin Smågrise Cu Zn Cu Zn Cu Zn Middel 10.6 a 43.0 d 12.0 b 50.8 e 13.1 c 46.4 d Std. 3.6 12.2 5.4 17.4 4.4 17.5 N (gårde) 6 6 8 8 8 8 N (jordprøver) 89 89 132 132 123 123 Metalkoncentrationer og risiko afhænger af jordtype
Miljøkvalitetsmål EQS = PNEC = JKK/VKK Økotoksikologiske data for enkeltarter ekstrapoleres til nuleffektværdier for hele økosystemer. Indbygget sikkerhedsmargin sigter mod at beskytte jordens multifunktionalitet. Oprindelse Zn, ler Zn, sand Cu, ler Cu, sand (mg kg-1) % Prøver > PNEC Total 45 Sandjorder 66 Lerjorder 14 Koncentration på danske natur- og skovjorder 37 10,1 55 1,4 EFSA (2010) 121 31 67 36 EU-REACH (2010, 2008) 26 26 89 25,6 Nul-effekt niveau i DCE undersøgelse 63 36 89 25,6
Hvor ender det hvis vi fortsætter som nu?
Hvor ender det hvis vi fortsætter som nu?
Fremtids problemer Fortsat tilførsel kan på mellemlang og lang sigt til et kritisk niveau selv i danske landbrugsjorder Forøget jordniveauer kan forhindre omlægning af landbrugsjord til følsomme naturtyper Ændret arealanvendelse fx juletræsproduktion - kan medføre ændrede jordbundsforhold, der igen kan øge udvaskning til fx vandløb
Zink i vandmiljøet Spildevand
Zink i vandløb Kontrolovervågningen i NOVANA (2011-2015) omfatter 25 vandløbsstationer. De årlige undersøgelser omfatter 12 vandprøver pr. vandløbsstation fordelt over året Desuden undersøges i den operationelle overvågning en række vandløb, hvor der er vurderet risiko for manglende målopfyldelse. Metal Program Antal prøver Antal stationer Middel Median 10% 90% VKK Bg. kon Zn Kontrol 45 4 6,8 6,8 7,5 6,1 7,8 1,5 Zn Operationel 239 21 18 17 1,5 38 7,8 1,5 Cu Kontrol 45 4 1,6 1,5 0,89 2,5 1 -- Cu Operationel 239 21 1,7 1,4 0,76 2,6 1 --
Zink i vandløb Kritisk niveau = 7,8+1,5 = 9,3 μg/l
Zink er et problem i danske landbrugsjorder og vandløb, men HVOR KOMMER DET FRA?
Zink (og kobber) til grise Mikromineral i foder Naturligt forekommende indhold i foder ca. 30 ppm Tilsættes op til et max-indhold af Zn i foder på 150 ppm Grænseværdi for Cu er 170 ppm (<12 uger) / 25 ppm (>12 uger) Forbrug i 2014: 900 t zink og 300 t kobber Zinkoxid som lægemiddel mod fravænningsdiarre Fra 2004 reguleret som magistrielt lægemiddel Fra 2011 som veterinærmedicinsk produkt Gives i maksimalt to uger efter fravænningen Tilladt op til 2500 ppm total Zn i foderet Nedsætter forbruget af antibiotika Forbrug i 2014: 414 t
Zink til grise Zinkbehandling har været med til at reducere forbruget af antibiotika per gris?
Zink og kobber i slam og luft Zink konc. i gns. reduceret med 22% i slam fra 1995-2005 Cu konc. i gns. reduceret med 18% i slam fra 1995-2005 Total mængderne målt i slam reduceret med 55 og 40% Andelen af spildevandsslam udbragt på landbrugsjord er nedbragt og afskæringsværdier sikrer mod udbringning af stærkt forurenet slam Luftkoncentrationer er faldet med og 55 og 12%
Kilder til zink og kobber i ferskvand Spildevand fra rensningsanlæg Overløbsbygværker Udsivning fra jord fx gennem drænvand Atmosfærisk nedfald
Spildevand og Zn VKK for Zn 7,8 ug/l (9,3 ug/l) 50% percentil ved udløb: 47 g/l (FF = 6) 90% percentil ved udløb: 131 ug/l (FF=16) Forhold mellem median værdi i målinger fra udløb og vandløb: 2.8 (data ikke koblet)
Overløbsbygværker
Tiltag på miljøområdet for Zn og Cu Afskæringsværdier for Zn (4000 mg/kg TS) og Cu (1000 mg/kg TS) i slam >>>>>> mere end 95% er OK. Det Europæiske Lægemiddelagentur og også den danske Lægemiddelstyrelse har fundet en risiko for miljøet ved brug af medicinsk zink. Det anbefaledes derfor, at der indsættes flere risiko-afhjælpende foranstaltninger i produktinformationen, hvilket forventes at reducere ophobning af zink i miljøet. Miljøstyrelsen har efterfølgende udsendt vejledning i hvordan disse vejledninger implementeres i kommunerne
Risikohåndtering for medicin Gylle fra behandlede smågrise må højst udgøre 40% i den gylle der spredes på en mark Gylle fra behandlede svin bør ikke spredes på sårbare jordtyper, som er blevet identificeret som frit drænende, sure (ph 6) sandholdige jorde. Gylle indeholdende zink bør ikke spredes på det samme område jord i efterfølgende år for at undgå ophobning af zink Ved spredning af gylle fra behandlede svin skal minimumsafstanden til overfladevand, som defineret ved nationale eller lokale krav, overholdes, og en minimums bufferzone på 3-6 meter skal benyttes
Kommunernes kontrol - Miljøgodkendelser Det er ikke målet med miljøvurderingerne og vilkårene i miljøgodkendelsen at løse hele miljøproblemet med zink. Miljøgodkendelserne skal have fokus på at håndtere de situationer, hvor man med den nuværende viden kan konstatere en væsentlig risiko for miljøet = smågrise. Hvis husdyrgødningen fra smågrisene anvendes direkte på egen bedrift og hvis medicinsk zink ønskes anvendt bør der tages stilling til, hvorledes forsigtighedsreglerne i produktresuméerne skal overholdes.
Kommunernes kontrol Ren smågrisegylle kun må anvendes på det samme areal hvert 3. år. Kontrolleres via gødningsregnskaber Når der anvendes husdyrgødning fra smågrise bør der holdes en afstand på 3-6 meter til vandmiljøet. Kontrolleres via Bufferzoner/Randzoner? Tilladelsen bør sikre at der udbringes mindre end 40 % af det maksimale harmoniforhold i form af husdyrgødning fra smågrise på bedriften målt i dyreenheder. Kontrolleres via gødningsregnskaber
Konklusioner Niveauet af zink og kobber i danske landbrugsjorder er steget de sidste 20 år Forbruget af især zink har været stærkt stigende i smågriseproduktionen i samme periode Både i jord (45%) og vandløb (67%) er der målt zinkkoncentrationer, der overstiger de anbefalede miljøkvalitetskrav Det nuværende forbrug af zink i svineproduktionen er ikke bæredygtig på langt sigt Der er igangsat tiltag for at mindske arealbelastningen fra svin Der er igangsat nye undersøgelser, der bl.a. skal kortlægge kilderne og transportveje til vandløb
Tak til Jesper Bak, AU Asbjørn Brandt, Lægemiddelstyrelsen Niels Christian Kyvsgaard, Lægemiddelstyrelsen