Plantekongres 2005 Hvad betyder tungmetaller for jordkvaliteten? Jan K. Schjørring Plante- og Jordvidenskab Institut for Jordbrugsvidenskab Plantekongres 2005

Tungmetaller, der stilles krav til iht. slambekendtgørelsen Cadmium Kviksølv Bly Nikkel Chrom Zink Kobber Plantekongres 2005

Jordkvalitetskriterier for tungmetaller Slambekendtgørelsens grænseværdier 0,5 mg cadmium og kviksølv pr. kg jordtørstof hhv. 15 og 30 mg nikkel og chrom pr. kg 40 mg kobber og bly pr. kg Plantekongres 2005

Cadmium (Cd) – kilder til jordforurening Atmosfærisk deposition 3,9 t/år Spildevandsslam 0,16 t/år Kalk 0,6-1,2 t/år Gødning 1,2 t/år Galvanisk industri 0,1-0,5 t/år Andre 0,1-0,4 t/år Tilførsel: ~2 g Cd pr. ha pr. år Planteoptag: 1 g Cd pr. ha pr. år Udvaskning: 0,3 g Cd pr. ha pr. år Akkumulering: 0,7 g Cd pr. ha pr. år 0,5 ppm Cd ~ 1,3 kg Cd pr. ha Miljøstyrelsen 2000

Cadmium i spildevandsslam fra danske rensningsanlæg1995-2001 Gns. 2,0 (1,5-3,8) gram Cd pr. ton slamtørstof Gns. 1,4 gram Cd pr. ton tørstof for slam, der anvendes på landbrugsjord Slambekendtgørelsens grænseværdi 0,8 gram Cd pr. ton slamtørstof eller 100 mg Cd pr. kg totalfosfor Max. 30 kg total P pr. ha pr. år (gns. over 3 år) Plantekongres 2005

Tungmetaller i spildevandsslam fra danske rensningsanlæg 1995-2001 Generelt set har indholdet af tungmetaller været faldende Cadmium er det tungmetal som de fleste rensningsanlæg har problemer med at overholde den tørstof- eller fosforrelaterede grænseværdi for Kviksølv, gns.1.2 mg pr. kg tørstof (grænseværdi 0,8 mg pr. kg) Nikkel lå stabilt på ca. 25 mg pr. kg tørstof (grænseværdi 30 mg pr. kg eller 2500 mg pr. kg total-P) Kun et yderst begrænset antal anlæg har problemer med bly, chrom, zink og kobber Miljøstyrelsen 2003 Plantekongres 2005

Tungmetallernes indflydelse på jordkvaliteten Negative effekter på jordens mikrobielle omsætning og forekomsten af jordlevende dyr Øget risiko for optagelse i planter og videreførsel til efterfølgende led i fødekæden Øget risiko for forurening via udvaskning til grundvand eller overfladeferskvandsområder Plantekongres 2005

Tungmetallernes jordbundskemi – biotilgængelighed Cadmium Bly, kviksølv, kobber Binding på ombytteligt form til jordpartikler Tungtopløselige salte & Binding til organiske stoffer M2+ jordvæske Opløste organiske komplekser i jordvæsken Opløste uorganiske komplekser i jordvæsken CdCl+, CdCl20 Kobber Plantekongres 2005

Tungmetallernes biotilgængelighed Den vigtigste faktor er jordens reaktionstal (pH), der påvirker både: binding på ombyttelig form til jordpartikler Kompleksdannelse udfældning i tungtopløselige forbindelser Metallernes biotilgængelighed er derfor meget højere ved lavt reaktionstal end ved højt Plantekongres 2005

Tungmetallernes biotilgængelighed Det er hovedsageligt ionbytnings-processer, som styrer cadmiums tilgængelighed Ligevægten mellem bundet og opløst cadmium er meget mere forskudt mod den opløste fase, når pH falder Ved samme totalindhold af Cd har sandjord højere jordvæskekoncentration end lerjord Plantekongres 2005 Christensen 1984

Tungmetallernes indflydelse på jordens mikrobielle biomasse Effekt selv ved lave/moderate tilførsler: jordbundens bakterier er særligt følsomme overfor metallers toksicitet Indsnævring af antal arter - øget frekvens af tolerante arter Reduceret aktivitet Nedsat N mineralisering (og formentligt P mineralisering) Nedsat symbiotisk N-fixering Nedsat nedbrydning af pesticider Reduceret evne til at undertrykke skadevolderes (plantepatogeners) vækst Plantekongres 2005

Tungmetallernes indflydelse på jordens mikrobielle biomasse – overlevelse af N2-fixerende rhizobium 6 måneder 18 måneder Plantekongres 2005 Giller 1998

Tungmetallernes optagelse i planter Cadmium i græs, mg/kg tørstof Cadmiumoptagelsen stiger stort set retliniet med stigende Cd-indhold i jorden og med aftagende pH Planters optagelse af kviksølv og bly er meget mindre afhængig af jordens indhold, da disse metaller bindes meget stærkere i jorden Lermuld pH~5,5 Sandjord pH~5,5 Lermuld pH~6,5 Lerjord pH~6,5 Cadmium i jord, mg/kg Plantekongres 2005 Hansen og Tjell 1981

Cadmiumoptagelse i hvede Cadmiumindhold i kerner stiger retliniet med stigende Cd-koncentration i jordvæsken 1994 Størst Cd optag Sort Soissons 1996: Brigadier 1999 Hereward 1994 1996 1999 Adams et al. 2001 Plantekongres 2005

Cadmiumindhold i hvedekerner Model: log Cdkerne = a + b×log Cdjord - c ×pHjord 151 landbrug +sort som variabel 151 landbrug Arealer med slam Total Adams et al. 2003

Cadmiumindhold i hvedekerner Maksimalt tilladelige Cd-koncentration i hvederkerner (EU, 2001): 0,2 mg Cd pr. kg kernevægt (15% vand) ~ 0,235 mg Cd pr. kg kernetørstof EU forslag til nye, pH-afhængige cadmium- grænseværdier for jord: pH 5-6: 0,5 mg Cd pr. kg jord pH 6-7: 1,0 mg Cd pr. pH ≥7: 1,5 mg Cd pr. Adams et al. 2003 Plantekongres 2005

Sortsforskelle i cadmiumoptagelse Daniel Persson 2004 Plantekongres 2005

Afsluttende bemærkninger: Hvad betyder tungmetaller for jordkvaliteten? Fastlagte jordkvalitetskriterier skal overholdes Nødvendigt løbende at følge tungmetalindholdet i danske jorder Økotoksikologiske grænseværdier: Lavere, bred margen for at beskytte de mest følsomme organismer i naturlige økosystemer Plantekongres 2005