Matfondprosjektet Avløpsslam i landbruket: Tungmetaller og organiske miljøgifter i slam. Mattrygghet ved bruk av slam til jordbruksformål

Transkript

1 Matfondprosjektet Avløpsslam i landbruket: Tungmetaller og organiske miljøgifter i slam. Mattrygghet ved bruk av slam til jordbruksformål Erik J Joner Norsk Institutt for Bioøkonomi (NIBIO) Seksjon Jordkvalitet og Klima Erik.Joner@nibio.no

2 Oversikt ü Om tungmetaller og organiske miljøgifter ü Hva og hvor mye finnes i slam? ü Hva skjer med disse miljøgiftene i jord? ü Tas noe opp i planter?

3 Tungmetaller ü Egentlig metaller med vekt >7 kg/liter ü Noen er essensielle mikronæringsstoffer for både planter og mennesker ü Andre har ingen biologisk funksjon og er derfor generelt uønsket ü Inngår i produkter og prosesser som gir utslipp til miljøet Essensielle: Jern (Fe) Kobber (Cu), Sink (Zn) Mangan (Mn) Kobolt (Co) Selen (Se) Molybden (Mo) Ikke essensielle: Kadmium (Cd) Bly (Pb) Kvikksølv (Hg) Arsen (As) Krom (Cr) Vanadium (V) Sølv (Ag) Platina (Pt)

4 Norske grenser for tungmetaller i slam Cd Pb Ni Zn Cu Cr mg/kg TS mg/kg TS mg/kg TS mg/kg TS mg/kg TS mg/kg TS Norge, klasse 1, 4 t/daa Norge, klasse 2, 2 t/daa Finland, anbefalt Frankrike, anbefalt EU, anbefalt ü Lave grenser sammenliknet med andre land ü Tilførsel kun én gang pr 10 år ü Kun tillatt å dyrke korn ved tilsetning av slam

5 Totalinnhold av metaller i jord og slam (mg/kg) Jord, Ås Bek Mov San Fre Iva Vea Cd 0,25 0,89 (II) 0,76 (I) 0,72 (I) 1,3 (II) 0,88 (II) 0,67 (I) Cu (II) 250 (II) 140 (I) 120 (I) 160 (II) 200 (II) Zn (II) 480 (II) 540 (II) 400 (I) 530 (II) 390 (I) Pb Ni (I) Cr As 4,9 1,8 2,1 3,1 1,9 3,0 2,3 Ag 0,11 2,5 3,7 2,3 1,3 2,5 2,2 Tilstandsklasser i parentes

6 Hvor mye metaller tilføres i slam? Cd Cu Zn Pb Ni Cr Husdyrgjødsel min (mg/kg) Husdyrgjødsel max (mg/kg) Slam (snitt) (mg/kg) Jord, Ås (mg/kg) Jord, Stange (mg/kg) Slam (snitt) kg/daa Jord, Ås kg/daa Økning % Jord, Stange kg/daa Økning %

7 Resultater fra et 3-årig karforsøk i felt Målt opptak av tungmetaller fra slam i avling (bygg): Ingen økning i opptak av Pb, Cr, Ni eller As Økning av Cd 1. år fra 9-38 % (fra 34 µg/kg til µg/kg TS) Ingen økning i Cd 2. år Økning i Cu og Zn 1. og 2 år

8 Opptak av Cd i bygg (mg/kg) Cd Kontroll Bek Mov San 0 t/daa 2 t/daa 6 t/daa 2 t/daa 6 t/daa 2 t/daa 6 t/daa Korn ,034 a 0,047 b 0,063 c 0,040 ab 0,045 ab 0,037 ab 0,035 a ,042 a 0,030 a 0,034 a 0,030 a 0,029 a 0,031 a 0,032 a ,083 0,052 0,034 0,053 0,076 0,043 0,055 Strå ,145 0,148 0,240 0,145 0,193 0,138 0, ,108 0,079 0,097 0,067 0,059 0,064 0, ,210 0,173 0,109 0,197 0,183 0,127 0,170 Jord ,238 0,255 0,263* 0,250 0,260 0,250 0,271* ,250 0,260 0,263 0,250 0,253 0,253 0,283* ü Økning av Cd 1. år fra 9-38 % med 2 t/daa ü Ingen økning 2. og 3. år

9 Opptak av Cu i bygg (mg/kg) Cu Kontroll Bek Mov San 0 t/daa 2 t/daa 6 t/daa 2 t/daa 6 t/daa 2 t/daa 6 t/daa ADI* MTI Korn ,2 a 5,2 b 7,5 d 5,1 b 6,1 c 5,4 b 5,9 c ,5 a 5,5 bc 6,8 d 5,2 b 6,2 cd 4,9 ab 6,3 d ,6 a 5,8 ab 7,4 c 6,0 ab 6,8 bc 5,6 ab 6,0 ab Strå ,9 6,7 9,9 6,5 7,5 7,3 8, ,4 2,7 3,2 2,6 3,1 2,5 3, ,3 4,1 4,6 3,9 4,6 4,2 4,4 Jord ,7 13,5 19,8 14,0 20,0 12,8 15, ,3 14,5 21,0 15,0 21,3 13,0 16,8 Økning to første år *ADI = Anbefalt daglig inntak MTI = Maksimalt tolererbart inntak

10 Opptak av Zn i bygg (mg/kg) Zn Kontroll Bek Mov San 0 t/daa 2 t/daa 6 t/daa 2 t/daa 6 t/daa 2 t/daa 6 t/daa ADI* MTI Korn a 44 bc 71 d 43 b 52 c 45 bc 51 bc a 35 bc 50 d 29 ab 30 abc 31 abc 36 c a 45 a 53 a 41 a 41 a 35 a 36 a Strå Jord Økning to første år *ADI = Anbefalt daglig inntak MTI = Maksimalt tolererbart inntak

11 Overføring til planter Andel av tilførte metaller tatt opp i planter over 3 år Cd Cu Zn 2 t/daa Bek Mov San t/daa Bek Mov San

12 Organiske miljøgifter/fremmedstoffer ü Inngår i produkter og prosesser som gir utslipp til miljøet ü Slippes ut i avløpsvann fra: Rengjøringsmidler (surfaktanter) Desinfeksjonsmidler Konserveringsmidler Hygieneprodukter (musk, mikroplast) Tekstiler (flammehemmere) Plast (plastmyknere) Medisinrester i urin Veiavrenning (oljerester, veistøv) Viktigste egenskap mht transport og binding: ü Vannløselighet (beskrives vha K ow : fordeling mellom oktanol og vann

13 Hvorfor er de problematiske? Tre viktige egenskaper mht risiko: PBT ü Persistens (brytes ikke ned i miljøet) ü Bioakkumulering(tas opp raskere enn det skilles ut) ü Toksisitet (akutt, kronisk, hormonhermende) ü PBT-stoffer er generelt forbudt i forbrukerprodukter og erstattet av mer nedbrytbare stoffer Likevel: ü Renseprosessen for avløpsvann bryter ikke ned alle fremmedstoffer ü I jord kan nedbryting hindres av interaksjoner med humus og leire

14 Noen organiske fremmedstoffer i slam San Mov Bek Iva Fre Hia Vea Median TCPP (Tri-Klor-Isopropylfosfat) mg/kg TS 1,3 1 1,5 1,2 0,62 0,68 0,55 2,60 TPhP (Tri-Fenylfosfat) mg/kg TS <0.10 <0.10 <0.10 <0.10 <0.10 <0.10 <0.10 0,15 PentaBDE (bromert flammehemmer) µg/kg TS NonaBDE µg/kg TS < < DekaBDE (PBDE-209) µg/kg TS Sum alky-benzensulfonater mg/kg TS Tonalide (AHTN; polysyklisk musk) mg/kg TS 1,7 2,1 1,2 1,2 0,86 1,5 0,96 0,80 Galaxolide (HHCB; polysyklisk musk) mg/kg TS 4,6 8,4 3,4 0,37 1,8 6,5 7,5 9,55 Galaxolide lactone mg/kg TS 33 9,2 4,2 8,2 4,7 3,1 0,54 Sum PAH-16 mg/kg TS 0,4 n,d. 1,26 1,84 0,7 0,73 4,73 Bisfenol A mg/kg TS 0,29 0,31 0,46 0,73 0,93 2,2 0,31 0,43 4-iso-Nonylfenol (tekn.) mg/kg TS 3,6 3, ,8 4,9 4,4 4-t-Oktylfenol mg/kg TS 0,11 0,12 0,29 0,33 0,11 0,15 0,15 NP1EO (nonylfenol etoksilater) mg/kg TS 2,1 2,5 1,6 7,7 2,9 6,1 2,4 Di-(2-etylheksyl)ftalat (DEHP) mg/kg TS 9,8 14 6, ,6 13 Kl. IV Oktametylsyklotetrasiloksan mg/kg TS 0,02 0,016 0,026 0,016 < ,011 0,02 Dekametylsyklopentasiloksan (D5) mg/kg TS 0,22 0,13 0,6 0,11 0,13 0,16 0,34 Triklosan mg/kg TS 1,9 2,2 1,9 5,1 1,2 2 1,8

15 Organiske stoffer vi har fokusert på ü Nonylfenol, oktylfenol ü Alkylfenol-etoksylater ü Triklosan (bakteriedrepende middel) ü Galaxolide ü Tonalide ü TCEP (Tris-2-klor-etylfosfat) ü TCPP Tris(1-klor-2-propyl) fosfat ü TBP (Tri-N-butylfosfat) ü Bisfenol A (plastmykner) ü Bromerte flammehemmere (Deca-, pentabde) Ikke vurdert: ü PAH, ftalater, klorfenoler, legemidler, siloksan, alkylbensensulfonater (LAS) Syntetiske muskstoffer Flammehemmere PBDE

16 Hva skjer med disse stoffene i jord? Fortynning ü 2 t/daa -> 2000/400 = 200x Nedbryting ü Mikroorganismer i jord kan bryte ned de fleste stoffer ü Mange stoffer har halveringstid på dager i jord ü Men: Nedbryting sjelden fullstendig Binding til humus Nedbryting fortrinnsvis i hot-spots ü Restkonsentrasjoner mulig å ekstrahere men ikke nødvendigvis biotilgjengelige ü Metabolitter kan hope seg opp (ikke undersøkt her) Opptak i planter og organismer ü Sterke barrierer mot opptak i planter, generelt lite opptak ü Direkte opptak i jordspisende organismer, betydelig opptak

17 Overføring til planter Generelt ingen eller lav overføring: ü TCPP har en overføringsfaktor fra jord til frø på 2-10% PAH har overføringsgrad på 0.01% fra jord til røtter og 1% fra jord til skudd (spiking-forsøk) Opptak i bygg (frø): ü Ikke funnet opptak av organofosfater, triklosan, galaxolide, tonalide, alkylfenoler og deres etoksilater, (1 mg/kg i slam-> 50 µg/kg jord -> 1-5 µg/kg i frø) ü Betydelig opptak i mark av galaxolide, triklosan og nonylfenol-1-etoksylat (0.5-2 mg/kg i mark 100 d etter eksponering)

18 Overføring til meitemark Uten planter San 2 Mov 2 Bek 2 Med planter San 2 San 6 Mov 2 Mov 6 Bek 2 Bek 6 Galaxolide Triclosan NP1EO BPA Galaxolide Galaxolide lactone Bisfenol A 4-iso-Nonylfenol NP1EO (nonylfenol etoksilater) Triklosan mg/kg TS mg/kg TS mg/kg TS mg/kg TS mg/kg TS mg/kg TS San 4,6 33 0,29 3,6 2,1 1,9 Mov 8,4 9,2 0,31 3,8 2,5 2,2 Bek 3,4 4,2 0,46 5 1,6 1,9

19 Takk for oppmerksomheten! Erik J Joner Norsk Institutt for Bioøkonomi (NIBIO) Seksjon Jordkvalitet og Klima Erik.Joner@nibio.no