Modellering af optagelse af organiske stoffer i grøntsager og frugt 6 Udvælgelse af modeller og scenarierBeregninger af optagelsen af miljøfremmede stoffer i planter, der dyrkes på arealer med forurenet jord, hvor der er lagt et lag ren jord ovenpå, baseres på følgende elementer: en model for optagelse, transport og omsætning af stoffer i planter, en model for stoffernes transport (inklusiv tilgængelighed) i jorden samt beskrivelser af de afgrøder og jorde, der skal anvendes til vurderingen. 6.1 PlanteoptagsmodellerDe kriterier, det er fundet væsentligt at inddrage i udvælgelsesprocessen af modellerne, omfatter både praktiske forhold og modellernes pålidelighed. Kriterierne omfatter:
6.1.1 Udvælgelsesproces for planteoptagsmodellerTabel 6.1 viser resultatet af anvendelsen af udvælgelseskriterierne på de tidligere omtalte planteoptagsmodeller. De kriterier, der ikke er opfyldt, er kursiverede. Nogle af modellerne kan ikke opfylde kriterierne, fordi de kræver for mange data, ikke er testet positive, ikke er i brug, eller ikke er publicerede. Følgende modeller "bestod":
Kartoffelmodellen "dumpede", bl.a. fordi den endnu ikke er publiceret. Modellen bør imidlertid undersøges nærmere, da den som den eneste model kan beskrive optaget af fedtopløselige stoffer i kartofler og lignende afgrøder. Kapitel 5 viste endvidere, at modellen er velegnet til beskrivelse af optaget af fedtopløselige stoffer i underjordiske afgrøder. Frugttræsmodellen "dumpede" ligeledes, fordi den endnu ikke er publiceret. Denne model bør også undersøges nærmere, da den som den eneste model kan beskrive optaget af stoffer i frugter. Kapitel 5 viste endvidere, at modellen synes at give acceptable beregninger af frugtoptaget. Blandt de nævnte modeller er Briggs regressionsligning og TGD-rod de mest udbredte, både hvad angår anvendelse og validering. Briggs regressionsligning for rødder og ligevægtsfordelingskonstanten i TGD-rod er stort set identiske med den forskel, at TGD-rod giver mulighed for plantespecifik udvælgelse af inputparametrene. Briggs regressionsligning og TGD-rod er dog kun velegnede for de mere vandopløselige stoffer. For de fedtopløselige stoffer holder forudsætningen om ligevægt ikke altid. Beregningen for skud er forskellig, hvor TGD-blad har den fordel, at den kan medtage udveksling med luften. Vi har derfor valgt at gå videre med TGD-blad. Men da der er rapporteret en svaghed ved modellen for de fedtopløselige stoffer, inkluderes modellen for fastsiddende jordpartikler (jordstænk) i TGD-blad. Tabel 6.1
6.2 Stoffernes bevægelse i jordsystemetModellering af stoffernes bevægelser i jorden omfatter fordelingen i jordens tre faser, herunder tilgængeligheden af stofferne, beskrivelse af de jorde, der indgår, samt modeller for transport af stofferne. 6.2.1 Beregning af koncentrationen i de tre faserSom udgangspunkt anvendes stoffernes jord-vand fordelingskoefficient (KD) og luft-vand fordelingskoefficient (KAW) til beregning af fordelingen af stofferne i jordens tre faser: vand, luft og den faste matrice (ligningerne 4-7). Der foretages kun beregninger med KD-værdier, som beregnes ud fra deres log KOW eller ud fra frisk-spiket jord. Til vurdering af ældningens betydning antages biotilgængeligheden at være 50% lavere end for spiket jord, hvorved BCF vil være en faktor 2 lavere i forurenede jorde end i nyspikede jorde. 6.2.2 Transport i jordenDe fundamentale ligninger til beskrivelse af transporten i jorden er baseret på en kombination af diffusiv og advektiv transport, og der er med dette projekts formål ingen grund til at finjustere på dem (f.eks. ved at inkorporere variationer i regnvand, temperatur m.v.). Da Jury-modellen er en analytisk løsning til differentialligningen med de rigtige grænsebetingelser, anvendes denne til beskrivelse af transporten i og fordampningen fra jorden. 6.2.3 Fordampning og koncentration i luftenI de tilfælde, hvor jorden er dækket med et lag ren jord, beregnes den gennemsnitlige koncentration i rodzonen ved Jury-modellen og denne koncentration benyttes til beregning af planteoptaget. Til beregning af fordampningshastigheden anvendes Jury-modellen. Opblandingshøjden sættes til afgrødens højde, dvs. der antages en meget hurtig fortynding i luften over afgrøden. Herved anvendes en større opblandingshøjde end den højde, der oprindelig er anvendt i Jury-modellen, men det formodes at være en rimelig antagelse, da luften mellem afgrødens blade forventes at være ret stillestående. Gennemsnitskoncentrationen i luftlaget beregnes efter principperne i Jagg-modellen, dvs. den beregnes efter ligning 13, dog udskiftes opblandingshøjden Z med afgrødens højde. Standardværdien fra Jagg-modellen for længden på det udendørs forurenede område på 100 m samt for vindhastigheden (0,1 m/s) anvendes. Den beregnede, gennemsnitlige luftkoncentration indgår i beregningen af planteoptaget gennem bladene. 6.3 Udvælgelse af afgrøderTil udvælgelse af modeller til beskrivelse af transporten af organiske stoffer er det som udgangspunkt relevant at betragte de afgrøder, der skal modelleres. Ved udvælgelse af afgrøderne er følgende taget i betragtning:
De relevante eksponeringsveje for forskellige afgrøder er vist i tabel 2.1. Tabel 6.2 viser konsum af de grøntsager, frugter og bær, der indgik i kostmodelberegningerne i det eksperimentelle projekt til undersøgelse af optagelse af PAHer og metaller i afgrøder (Samsøe-Petersen et al. 2000). Den væsentligste grøntsag er kartoffel med en andel på 58% af forbruget, efterfulgt af træfrugter (æble/pære) og andre rodfrugter som f.eks. gulerod, selleri og radise. De øvrige afgrøder, inkl. bønne, salat, kål og spinat, udgør tilsammen omkring 5%. Tabel 6.2
Tabel 6.3.
6.4 Udvælgelse af jordeDer udføres beregninger for to jorde: En jord med almindeligt og en jord med lavt indhold af organisk kulstof. Der gennemføres primært beregninger for jorden med det almindelige indhold af organisk kulstof. Tabel 6.4 viser karakteriseringen af de to jorde, som er hentet fra Jagg-modellen. Tabel 6.4
|