Cadmium og DEHP i kompost og bioafgasset materiale

3 Niveauer af tungmetaller og miljøfremmede stoffer

3.1  Prøvetagnings- og analyseprogram
3.2  Niveauer af tungmetaller
3.2.1  Tidligere undersøgelser
3.2.2  Denne undersøgelse
3.3  Niveauer af miljøfremmede stoffer
3.3.1  Tidligere undersøgelser
3.3.2  Denne undersøgelse
3.4  Sammenfatning - analyseresultater

Et hovedelement i denne undersøgelse har været at belyse, om kompost og bioafgasset materiale fremstillet helt eller delvis ud fra kildesorteret dagrenovation, kan overholde de gældende og fremtidige grænseværdier for tungmetaller og afskæringsværdier for miljøfremmede stoffer. Desuden skulle det vurderes, om særlige materialer i det modtagne affald eller indsamlings- eller procesforhold kunne påvirke kompostens indhold af disse stoffer negativt.

For at understøtte disse projektformål er der i efteråret 1997 gennemført et prøvetagnings- og analyseprogram på de anlæg, der er beskrevet i kapitel 2.

3.1 Prøvetagnings- og analyseprogram

Programmet har fokuseret på ét tungmetal, cadmium, og ét miljøfremmed stof, plastblødgøreren DEHP. Disse to stoffer var udpeget på forhånd af Miljøstyrelsen på grundlag af oplysninger, der indikerede, at cadmium og DEHP sandsynligvis ville være de mest kritiske stoffer set i et genanvendelsesperspektiv for bioaffald fra husholdninger. Det blev dog besluttet at kvalificere denne formodning inden iværksættelse af prøvetagnings- og analyseprogrammet ved dels at gennemgå resultater af tidligere analyser foretaget af anlæggene, og dels supplere med stikprøvemålinger for miljøfremmede stoffer på et mindre antal anlæg. Da denne indledende sondering bekræftede forhåndsformodningen, blev det efterfølgende program afgrænset til kun at omfatte cadmium og DEHP.

Der er gennemført to fulde prøvetagningsrunder, hhv. i perioden 8.-12. august og 15.-17. september 1997, hvor prøver af færdigmodnet kompost er blevet udtaget efter de principper, der gælder for akkrediteret prøvetagning af komposteret husholdningsaffald (Plantedirektoratet, 1997). I første runde er der taget ægte dobbeltprøver på samtlige komposteringsanlæg, mens der kun er taget enkeltprøver på Studsgård biogasanlæg (formodet mere homogent materiale). Alle faste prøver er sigtet ned til 8 mm for at sikre, at resultaterne af de efterfølgende analyser kunne sammenlignes mellem anlæggene. Detaljer vedrørende komposteringstidspunkt og kompostalder for den prøvetagede kompost (runde 1 og 2) fra de forskellige anlæg findes i tabel 3.1.

Der er desuden gennemført selvstændig prøvetagning af ikke-færdigmodnet kompost på AFAV's anlæg i Frederikssund for at følge nedbrydningsforløbet af DEHP i en udvalgt mile fra udlægningstidspunktet (der påbegyndes 2-3 dage efter påbegyndelse af tromlekompostering) og efter 1, 2, 4 og 10 uger fra dette tidspunkt.

Endelig er der den 11.-12. november 1997 gennemført en yderligere prøvetagning af kompost fra fire af anlæggene (Vejle, AFAV, Århus, Noveren) samt udtaget prøver af udvalgte plast- og papirprodukter til analyse for DEHP og andre phthalater. Yderligere et antal materialer blev analyseret i marts 1998 på basis af en udsortering af indkommende dagrenovation på AFAV I/S den 19. februar 1998. resultaterne af disse materialeanalyser er nærmere beskrevet i afsnit 4.3.3.

Efter Miljøstyrelsens ønske er alle prøver fra de to generelle prøvetagningsrunder blevet analyseret uafhængigt af hinanden på to laboratorier, i det følgende betegnet henholdsvis Lab A og Lab B. Begge laboratorier har anvendt de oparbejdnings- og analysemetoder, der er foreskrevet ved akkrediteret analyse af de to stoffer i slam og kompost m.v.

Tabel 3.1
link til tabel

3.2 Niveauer af tungmetaller

3.2.1 Tidligere undersøgelser

Som nævnt i afsnit 3.1 blev de eksisterende analysedata for tungmetaller fra de udvalgte anlæg gennemgået for at verificere formodningen om, at cadmium var det mest kritiske blandt de regulerede tungmetaller i relation til overholdelse af gældende og fremtidige grænseværdier ved anvendelse af kompost m.v. til jordbrugsformål.

Resultaterne af de tidligere tungmetalanalyser er sammenfattet i tabel 3.2.

Tabel 3.2
link til tabel

Det fremgår af tabellen, at der ikke på nogen af de undersøgte anlæg synes at være problemer med at overholde gældende grænseværdier for tungmetaller. Dog ligger niveauet af både cadmium og kviksølv i det flydende restprodukt fra Studsgård biogasanlæg i nærheden af grænseværdierne.

Med skærpelsen af kravet for cadmium pr. 1. juli 2000 til 0,4 mg/kg TS synes der imidlertid at være flere anlæg, der får problemer eller i hvert fald kommer til at ligge i betænkelig nærhed af grænseværdien. De eksisterende analysedata for tungmetaller understøtter hermed forhåndsformodningen om, at cadmium ville være det mest kritiske stof blandt tungmetallerne.

Det bemærkes i øvrigt, at værdierne stemmer godt overens med gennemsnitsværdierne, der fremgår af Kompoststatistik 1996.

3.2.2 Denne undersøgelse

Der foreligger, som beskrevet i det foregående, et betydeligt datamateriale vedrørende de grænseværdisatte tungmetaller i kompost. Imidlertid er det ikke i denne sammenhæng hensigtsmæssigt at anvende det foreliggende materiale direkte, da 1) prøvetagningen har foregået på forskellig måde og 2) analyserne er gennemført af en række forskellige laboratorier. De tidligere resultater er derfor mindre egnede til at gennemføre de sammenlignende vurderinger, der indgår i dette projekt.

Derfor er et nyt prøvetagnings- og analyseprogram gennemført, hvor alle prøver i hovedprogrammet er analyseret uafhængigt af to laboratorier. Første prøvetagning (ægte dobbeltprøver udtaget) er gennemført den 8.-12. august, mens anden runde fandt sted den 15.- 17. september 1997. Analyseresultaterne fremgår af tabel 3.3.

Tabel 3.3
Cadmiumindhold i færdigmodnet kompost fra ni danske komposteringsanlæg samt bioafgasset materiale fra Studsgård biogasanlæg. Resultater fra denne undersøgelse, hvor alle prøver er analyseret uafhængigt af to laboratorier (Lab A og Lab B). I og II betegner hhv. prøvetagningsrunde I og II.

Concentrations of cadmium in mature compost from nine Danish composting facilities and in the residual products from Studsgård biogas plant. Results generated as part of the present study. All samples were analysed independently by two labs (Lab A and Lab B). I and II refer to 1st and 2nd sampling round, respectively.

I lighed med de tidligere undersøgelser (tabel 3.2) ses det, at kompostanlæggene i dag øjensynligt er i stand til at overholde den gældende grænseværdi for cadmium. Dog registreres der en overskridelse på Køstrup (1,2 mg/kg TS) i én af prøverne analyseret af Lab B. Derimod vil flere af anlæggene få problemer med at overholde den skærpede værdi pr. 1. juli 2000 såfremt det nuværende kontamineringsniveau ikke nedbringes.

Der ses desuden en overskridelse i én af prøverne af fast restprodukt fra Studsgård biogasanlæg.

På de fire højteknologiske anlæg er der gennemført en tredje prøvetagningsrunde i november 1997, hvor prøverne kun blev analyseret af Laboratorium A. En oversigt over resultaterne fra samtlige tre prøverunder (Lab A) på disse fire anlæg er givet i tabel 3.4. Resultaterne for runde I er gennemsnitsværdier for dobbeltprøverne.

I en nyudlagt mile på AFAV's anlæg i Frederikssund, der blev fulgt gennem 10 uger (prøvetagning efter 0, 1 ,2, 4 og 10 uger) for at studere nedbrydningen af DEHP (se afsnit 3.3.2), blev der tillige analyseret for indhold af cadmium (kun Lab A).

I løbet af de første fire uger kunne der ikke konstateres signifikante ændringer i indholdet, der varierede mellem 0,15 og 0,18 mg/kg TS. Efter 10 uger var cadmiumniveauet imidlertid steget til 0,25 mg/kg TS og lå dermed nogenlunde på niveau med resultaterne fra AFAV i de generelle prøvetagningsrunder.

Tabel 3.4
Oversigt over cadmiumindholdet i kompost fra komposteringsanlæggene Vejle, AFAV, Århus og Noveren. Resultater fra de tre prøvetagningsrunder gennemført i denne undersøgelse på disse anlæg (analyseret af Lab A).

Overview of the cadmium concentrations in compost from the composting plants at Vejle, AFAV, Århus and Noveren. Results from the three sampling rounds carried out in the present study.

3.3 Niveauer af miljøfremmede stoffer

3.3.1 Tidligere undersøgelser

Samtidig med indhentningen af oplysninger om tidligere udførte analyser for tungmetaller på anlæggene, blev det undersøgt om der også eksisterede tilsvarende resultater for organiske miljøfremmede stoffer. Som ventet var dette kun tilfældet i mere begrænset omfang, men der forelå dog resultater af målinger på fem anlæg.

Målingerne har omfattet de fire stoffer/stofgrupper, der reguleres ved Miljø- og Energiministeriets Bekendtgørelse nr. 823 af 16. september 1996 og Fødevareministeriets Bekendtgørelse nr. 528 af 20. juni 1997, dvs. plastblødgøreren DEHP, udvalgte (9) tjærestoffer (PAH), den nonioniske detergent NPE og den anioniske detergent LAS.

Resultaterne af disse målinger, der alle er udført i perioden mellem november 1996 og august 1997, er anført i tabel 3.5.

Ved en tidligere undersøgelse af kompost på AFAV (Miljøstyrelsen, 1994) blev der fundet sumPAH-koncentrationer på ca. 0,5 mg/kg TS; dog blev der kun analyseret for syv af de i dag ni stoffer, der er omfattede af bekendtgørelsen (fluoren og acenaphthen indgik ikke). Ved samme undersøgelse lå DEHP-niveauet på 14-55 mg/kg TS, mens NPE ikke kunne påvises med en detektionsgrænse på 0,9 mg/kg TS. Der blev ikke analyseret for LAS.

Tabel 3.5
Tidligere undersøgelser på fem komposteringsanlæg af miljøfremmede stoffer, der er reguleret ved Bek. 823 af 16. september 1996.

Results of previous investigations at five composting plants of four organic contaminants regulated by Statutory Order No. 823 of 16 September 1996.

3.3.2 Denne undersøgelse

For yderligere at underbygge formodningen om, at DEHP var det mest kritiske blandt de fire regulerede miljøfremmede stoffer, blev der foretaget en indledende undersøgelse omfattende tre komposteringsanlæg med forskellig andel af dagrenovation samt Studsgård biogasanlæg, se tabel 3.6.

Tabel 3.6
link til tabel

Den indledende undersøgelse må siges at bekræfte den nævnte forhåndsformodning, idet kompostprøven fra AFAV overskrider den i dag gældende afskæringsværdi for DEHP, mens ingen af de øvrige prøver ligger over. Hvad angår de øvrige stoffer, vil alle anlæg også kunne overholde de skærpede værdier per 1. juli 2000.

Prøvetagninger til hovedmåleprogrammet for DEHP fandt sted henholdsvis den 8.-12. august og 15.-17. september 1997. I første runde blev der taget ægte dobbeltprøver for at få indtryk af kompostmaterialets homogenitet. Resultaterne af DEHP-måleprogrammet er anført i tabel 3.7.

Resultaterne for DEHP viser, at der er stor variation mellem anlæggene, meget større end der blev set for cadmium. Variationen er stort set systematisk, således at DEHP-niveauet er højt, hvor andelen af dagrenovation i råmaterialet er stor.

Af resultaterne fremgår det, at AFAV tilsyneladende allerede i dag ind imellem har problemer med at overholde afskæringsværdien for DEHP, mens Vejle og muligvis Noveren kan få det om tre år, når værdien halveres. Øvrige anlæg synes at ville kunne overholde kravværdien selv efter 1. juli 2000.

Tabel 3.7
DEHP-koncentrationer i færdigmodnet kompost fra ni danske komposteringsanlæg samt bioafgasset materiale fra Studsgård biogasanlæg. Resultater fra denne undersøgelse, hvor alle prøver er analyseret uafhængigt af to (A og B). I hhv. II betegner hhv. prøverunde I og II.

Concentrations of DEHP in mature compost from nine Danish composting facilities and in the residual products from Studsgård biogas plant. Results generated as part of the present study. All samples were analysed indepen-dently by two laboratories (A and B). I and II refer to 1st and 2nd sampling round, respectively.

Man bemærker, at der er nogen forskel i de påviste koncentrationer mellem de to laboratorier med en tendens til at laboratorium B finder højere værdier end laboratorium A. Det er således kun Lab B's resultater, der viser overskridelser af den skærpede afskæringsværdi for andre anlæg end AFAV.

Forskellen mellem de enkelte resultater af dobbeltprøver er desuden større end for cadmium. For enkelte prøver er forskellen meget markant og kan ikke umiddelbart forklares. Det gælder Lab A's tal fra anden prøverunde for havekompost fra Noveren og fast restprodukt fra Studsgård samt Lab B's tal fra første prøverunde for Køstrup og flydende restprodukt fra Studsgård.

Det er dog ikke utænkeligt, at der reelt kan forekomme betydelige inhomogeniteter i kompostmatricen, der kan give anledning til de observerede, kraftige udsving. DEHP-niveauet i en kompostprøve til analyse på 20 g TS vil således blive forøget med 100 mg/kg TS, hvis der befinder sig et enkelt stykke PVC på 10 mg, blødgjort med 20% DEHP, i prøven. Lab A oplyser, at der var små, men synlige plaststykker i prøven fra Studsgård i runde II.

På de fire højteknologiske anlæg er der gennemført en tredje prøvetagningsrunde i november 1997, hvor prøverne kun blev analyseret af Laboratorium A. En oversigt over DEHP-resultaterne fra de tre prøverunder (Lab A) på disse fire anlæg er givet i tabel 3.8. Resultaterne for runde I er gennemsnitsværdier for dobbeltprøverne.

Tabel 3.8
Oversigt over DEHP-indholdet i kompost fra komposteringsanlæggene Vejle, AFAV, Århus og Noveren. Resultater fra de tre prøvetagningsrunder gennemført i denne undersøgelse på disse fire anlæg (analyseret af Lab A).

Overview of the DEHP concentrations in compost from the composting plants at Vejle, AFAV, Århus and Noveren. Results by Lab A from the three sampling rounds carried out at these four plants in the present study.

Prøverne på AFAV er, i lighed med de øvrige, taget på det tidspunkt hvor komposten normalt finsigtes og dermed principielt er klar til brug. På AFAV eftermodner komposten imidlertid normalt 2-3 mdr. i store stakke før den køres ud. Der blev derfor taget en ekstra prøve af runde II komposten fra AFAV efter 2 måneders eftermodning. Indholdet af DEHP (54 mg/kg TS) var imidlertid ikke faldet i forhold til den første måling (53 mg/kg TS).

Endelig er der gennemført en undersøgelse på AFAV af udviklingen i indholdet af DEHP i en udvalgt mile fra den blev udlagt efter 2-3 døgns tromlekompostering og indtil 10 uger efter dette tidspunkt. Prøver blev udtaget på dag 0 samt efter 1, 2, 4 og 10 uger. Analyseresultaterne er vist i tabel 3.9.

Tabel 3.9
Udviklingen i indholdet af DEHP i udvalgt kompostmile på AFAV's anlæg. Prøver taget efter 0, 1, 2, 4 og 10 uger fra mileudlægning, der finder sted efter 2-3 døgns forkompostering i tromle.

Concentrations of DEHP in a selected compost stack at AFAV. Samples were taken 0, 1, 2, 4 and 10 weeks after the stack was established following 2-3 days of pre-composting in a rotating drum.

Umiddelbart var det forventet, at DEHP-niveauet ville falde signifikant allerede i løbet af de første fire uger på grund af de gunstige betingelser under kompostering for omsætning af mange miljøfremmede organiske stoffer; nemlig aerobe forhold, stor aktiv biomasse og høj temperatur. Dette skete, som det ses af tallene, ikke. I stedet kunne indledningsvis observeres en mindre stigning i DEHP-koncentrationen fra uge 0 til uge 1 og 2. Først herefter begyndte niveauet at falde, og nåede efter 10 uger ned på ca. 62 % af det maksimale niveau.

Dette forløb kan muligvis forklares ved, at den organiske matrix og den høje temperatur i begyndelsen medfører en afgivelse af DEHP fra urenheder af blødgjort plast og farvet papir m.v. i kompostmatricen, der mere end modvirker den nedbrydning, der også må finde sted. Desuden indeholder råkomposten meget letomsætteligt organisk materiale, der mineraliseres i løbet af de første uger. I løbet af et stykke tid er hovedparten af DEHP'en afgivet fra det oprindelige materiale, det lettest omsættelige organiske stof er væk, og omfanget af mikrobiel nedbrydning samt muligvis afdampning til omgivelserne begynder at slå igennem på det observerede totalniveau.

3.4 Sammenfatning - analyseresultater

Det gennemførte prøvetagnings- og analyseprogram har, sammen med resultaterne af de tidligere analyser udført af anlæggene selv, underbygget formodningen om, at cadmium blandt tungmetallerne og DEHP blandt de miljøfremmede organiske stoffer, er de mest kritiske i relation til overholdelse af de grænse- og afskæringsværdier, der vil være gældende fra 1. juli 2000.

Flere af anlæggene vil få svært ved at klare det kommende krav for cadmium (0,4 mg/kg TS), mens afskæringsværdien for DEHP på 50 mg/kg TS vil kunne overholdes af det store flertal af de undersøgte anlæg. Problemet med DEHP synes at være begrænset til de fire højteknologiske anlæg med stor andel af dagrenovation som råmateriale.

Man bemærker som overordnet tendens, at cadmiumniveauet er lavest på de to anlæg (Vejle og AFAV), der har den højeste andel af kildesorteret dagsrenovation i deres råmateriale, mens det stiger med omkring 0,1 mg/kg TS når der introduceres signifikante andele af have-/parkaffald eller halm. Dog kan et betydeligt indslag af fejlsorteret materiale (som i Køstrup) forstyrre det generelle billede.

Der bemærkes endvidere en tydelig forskel på indholdet af cadmium i kompost fremstillet af have-/parkaffald fra henholdsvis et lavt belastet område (Audebo, der især får meget affald fra de sommerhusprægede Nykøbing-Rørvig og Trundholm kommuner) og et mere belastet storbyområde (RGS 90, København/Frederiksberg og kommuner på Amager).

Det flydende restprodukt fra biogasanlægget i Studsgård ved Herning er mere belastet end kompostprodukterne.

Med hensyn til DEHP er situationen omvendt; det er de højteknologiske anlæg med de store andele af kommunal dagrenovation i råmaterialet, der har de højeste DEHP-niveauer. Af disse anlæg har komposten fra anlægget i Århus dog et bemærkelsesværdigt lavere indhold af DEHP end de øvrige. Det er især bemærkelsesværdigt når man tager den korte procesperiode på dette anlæg i betragtning.

Komposten fra mileanlæggene (med max. 50% dagrenovation) har kun lave indhold af DEHP, men igen bemærker man et forhøjet niveau i Køstrup, der visuelt fremstod som det af mileanlæggene, der havde den største andel af fejlsorteret materiale/urenheder.

Restprodukterne fra Studsgård biogasanlæg var mere belastede end komposten fra mileanlæggene, og var nærmest på niveau med komposten fra Århus. Der er her set bort fra prøven, der på det ene laboratorium (Lab A) gav et usædvanligt højt resultat.