Plantekongres 2005

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

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

3. 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

4. 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

5. Cadmium i spildevandsslam fra danske rensningsanlæg1995-2001 • Cadmium i spildevandsslam 1995-2001 • 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

6. 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

7. Tungmetallernes indflydelse påjordkvaliteten • 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. Tungmetallernes indflydelse påjordens 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

12. Tungmetallernes indflydelse påjordens mikrobielle biomasse – overlevelse af N2-fixerende rhizobium 6 måneder 18 måneder Plantekongres 2005 Giller 1998

13. 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

14. 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

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

16. 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. kg jord • pH ≥7: 1,5 mg Cd pr. kg jord Plantekongres 2005 Adams et al. 2003

17. Sortsforskelle i cadmiumoptagelse Daniel Persson 2004 Plantekongres 2005

18. 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