Planteoptag af miljøfremmede, organiske stoffer fra slam

Resume

Optag i byg- og gulerodsplanter af stofferne di(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP, et blødgøringsmiddel fra plast) samt lineære alkylbenzensulfonater (LAS, en type sulfosæbe) fra spildevandsslam er undersøgt i væksthusforsøg, og anvendeligheden af tre matematiske modeller til beskrivelse af optag af stofferne i planter er vurderet.

Der er etableret metoder til gennemførelse af kontrollerede forsøg i væksthus med optag af miljøfremmede stoffer (DEHP og LAS) i unge bygplanter og gulerødder fra jord/slam blandinger. I metoderne indgår bestemmelse af stoffernes nedbrydning og restkoncentrationer, samt tilvejebringelse af de parametre for vækstbetingelser, udbytter og udbyttekvalitet, der er nødvendige i modellering af planteoptag af miljøfremmede stoffer.

Planterne blev dyrket i markjord, der var tilsat spildevandsslam i forskellige blandingsforhold svarende til slamdoseringer fra 0,4 til 90 t/ha (slam tørstof) eller 1/15 - 15 gange en "realistisk højeste" dosering ved udbringning af slam på landbrugsjord. Herved opnåedes koncentrationer af LAS og DEHP på op til henholdsvis ca. 230 og 9 mg/kg tørstof jord/slamblanding. Gulerødder blev dyrket til høst (12 uger), mens bygplanter blev anvendt til vurdering af optag i unge planter (efter 3 uger). Endvidere blev der gennemført forsøg med bygplanter, hvor slammet blev blandet i jorden som klumper og forsøg, hvor de rene stoffer blev tilsat jorden umiddelbart før såning (spiking). Indhold af LAS og DEHP i prøver af jord/slamblandinger samt planter blev målt ved specifikke kemiske analyser.

De matematiske modeller, der blev anvendt, omfattede dels de beregninger, der er foreslået anvendt i EUs Technical Guidance Document (TGD) (EU, 1996) i forbindelse med vurderinger af det humane indtag af organiske stoffer via føde. Disse omfatter en model, der er en simplificering af en mere kompliceret model (PlantX), hvor kun koncentrationen i bladene estimeres ved modellen. I EUs TGD beskrives derudover en estimering af koncentrationen i rødderne ud fra en antagelse om ligevægt mellem stoffet i jordens porevand og stof optaget i rødderne. Desuden anvendtes den mere komplicerede PlantX-model (Trapp, 1995) samt en model, der er udviklet i USA (Paterson et al., 1994, Hung & Mackay, 1998).

Der blev fundet LAS i bygplanter og DEHP blev fundet i bygplanter, i gulerødder og i gulerodstoppe. De målte LAS koncentrationer i planterne var meget lave og nær detektionsgrænsen. Der kunne generelt ikke observeres en sammenhæng mellem det målte indhold af LAS i planterne og indholdet i jord/slamblandingerne. Den eneste undtagelse herfra var en højere koncentration af LAS i bygrødder ved de højeste slamkoncentrationer.

Noget tilsvarende gjorde sig gældende for DEHP-indholdet i både rødder og overjordiske plantedele. Koncentrationen af DEHP var højest i gulerodsskræl, men den var ikke med sikkerhed korreleret til koncentrationen i jord/slamblandingerne.

Det kan ikke udelukkes, at de målte mængder af LAS i prøver af bygrødder og af DEHP i gulerodsskræl (og kerne) stammer fra slamrester, der trods omhyggelig afrensning er vedhæftet prøverne.

I blade og stængler af byg lå DEHP-indholdet lige over detektionsgrænsen i prøver fra alle jord/slamblandinger, mens indholdet i gulerodstop lå højere, og værdierne var meget svingende uden nogen korrelation til DEHP-koncentrationen i jorden. Det anses derfor for sandsynligt, at det fundne DEHP stammer fra atmos-færisk deposition. Der kunne ikke ses tegn på transport af DEHP fra rødder til de overjordiske plantedele.

Under dyrkningsforsøgene blev LAS nedbrudt delvist i jord/slamblandingerne, men der var betydelige restkoncentrationer i de højeste slamdoseringer ved forsøgenes afslutning. DEHP (halveringstid i jord = ca. 50 dage) blev nedbrudt i ringere grad end LAS (halveringstid i jord = ca. 15 dage). Når optag af LAS og DEHP ikke kunne påvises, skyldes det derfor ikke, at stofferne var nedbrudt. Det kan derimod skyldes, at de målte stoffer i jorden ved forsøgenes afslutning ikke var tilgængelige for planterne. De stoffer, der under forsøgene blev frigjort fra slammet, kan i vid udstrækning være blevet nedbrudt efterhånden, som de blev frigjort. For såvel LAS som for DEHP var nedbrydningen af stofferne mest effektiv, når de var tilsat som spiking uden slamtilsætning, samt når der groede planter i jord/slamblandingerne. For LAS kunne der konstateres en mindre effektiv nedbrydning, når slammet var tilsat som klumper, sammenlignet med den ellers anvendte tilsætning af findelt slam.

Samlet kan det konkluderes, at med slamdoseringer op til, hvad der svarer til 15 gange den "realistisk højeste" dosering, blev der ikke optaget LAS til koncentrationer over 1 mg/kg (total LAS i plantetørstof) i unge bygplanter og i gulerodsplanter, mens der muligvis skete adsorption til/optag i bygplanters rødder (op til 20 mg/kg (total LAS i plantetørstof)). DEHP blev ikke optaget til koncentrationer over 1 mg/kg (DEHP i plantetørstof) i unge bygplanter, ikke til koncentrationer over 10 mg/kg i gulerodsplanter, og adsorberedes/optoges kun begrænset til/i bygplanters rødder.

Samtlige modeller forudsagde for høje koncentrationer af LAS i både rødder og overjordiske plantedele. Modellerne beregnede en for lav koncentrationen af DEHP i rødderne. Det skal dog i denne sammenhæng fremhæves, at beregningerne er meget følsomme overfor den anvendte værdi for fordelingskoefficienten af stoffet i jord-slam systemet, og denne fordeling blev ikke målt i nærværende projekt. Koncentrationen af DEHP i blade underestimeredes ved beregninger, der ikke omfattede optag af stof fra luften, hvorimod beregninger med de tre egentlige modeller støttede antagelsen om, at det i bladene fundne DEHP stammede fra atmosfæren. PlantX og Paterson & Mackays modeller gav sammenlignelige resultater.

Resultaterne af forsøgene og de gennemførte modelberegninger viser, at hvis modellernes forudsigelser skal forbedres, er der behov for, at stoffernes biotilgængelighed i jord, slam og/eller jord/slamblandinger undersøges separat, og at hastigheden af bionedbrydningen sættes i relation til hastigheden af frigørelse af stofferne fra slampartikler. Endvidere er der behov for laboratorieforsøg til fastlæggelse af parametre, der er karakteristiske for planterne, nemlig hvor meget stof, der faktisk kan passere endodermis og blive optaget i ledningsvævet, hvorvidt eventuelt optaget stof metaboliseres i planterne, og i hvor høj grad stofferne sorberes i rodens ydre lag.