Optagelse af metaller og PAH-forbindelser i grøntsager og frugt
4. Optagelse af metaller og miljøfremmede, organiske stoffer i planter
4.1 Eksponeringsveje
Planter kan udsættes for miljøfremmede, organiske stoffer og metaller fra både luften og jorden. Med luften kan stoffer transporteres over lange afstande, og der kan være tale om en betydelig eksponering af planter for sådan luftbåren forurening (atmosfærisk deposition) (Wild et al. 1992, Wagrowski & Hites 1997, Larsen et al. 1992). Fra jorden, planterne vokser i, kan stoffer optages i planterne via rødderne, enten direkte fra jordpartiklerne, med vandet eller fra poreluften (Paterson et al. 1990, Trapp 1995). Men planterne kan også optage stoffer fra jorden via blade, skud og frugter (Bromilow & Chamberlain 1995). Dels kan flygtige stoffer fordampe fra jorden og optages af blade lige over jorden (Schroll et al. 1994), dels kan stoffer optages i overjordiske plantedele fra jordpartikler. Når jorden er tør, kan jordstøv afsættes på planterne, og når det regner, kan der stænke betydelige mængder jord op på planterne (Trapp et al. 1998). Nogle af de stoffer, der findes i jord, der afsættes på planten, kan optages gennem blade, skud og frugter (f.eks. cadmium, kobber og zink), mens andre (f.eks. bly) stort set ikke trænger ind i planten og derfor kan vaskes af med jorden (Voutsa et al. 1996).
En sundhedsmæssig vurdering af indholdet af miljøfremmede, organiske stoffer og metaller i planter, dyrket i haver på forurenet jord, bør baseres på det samlede indhold af stofferne i afgrøderne - uanset hvor de kommer fra. På den anden side er det relevant at vide, om stoffer i afgrøderne stammer fra jorden eller fra luften, når man ønsker at vurdere belastningen fra forurenet jord. Dels er muligheden for at adskille bidraget af miljøfremmede, organiske stoffer og metaller fra jorden fra den luftbårne belastning nødvendig for en generel eksponeringsvurdering i forbindelse med forurenet jord. Endvidere vil atmosfærisk deposition være relevant også i forbindelse med ikke-forurenede arealer. Dels vil stofferne fra atmosfæren (delvist) kunne udelukkes ved at dække planterne (f.eks. væksthus) gennem hele vækstsæsonen – og nogle af dem vil kunne vaskes af blade og frugter efter høst.
4.2 Planternes betydning for opkoncentrering af stofferne
Nogle af de stoffer, der transporteres gennem jorden med vandet til rødderne, kan optages i planten og transporteres til skud, blade og frugter, hvor de kan ophobes - eventuelt indbygges i planten. Dette gælder f.eks. nikkel og zink (der faktisk er uundværlige for planter i små mængder; mikronæringsstoffer) samt cadmium (der ikke kan anvendes af planterne, men som alligevel optages) Andre stoffer optages stort set ikke i planten, men bliver "bremset" i de yderste lag af roden, hvor de eventuelt kan ophobes (f.eks. bly, kviksølv og de større organiske, PAH-forbindelser) (Hock & Elstner 1984, Bromilow & Chamberlain 1995).
Optagelse og opkoncentrering af miljøfremmede, organiske stoffer og metaller i planter er i høj grad bestemt af plantearten. For koncentrationer i rodfrugter er det af betydning, om den del af planten, der høstes, er en del af roden, hvorigennem der foregår aktiv optagelse og transport af vand og næringssalte til planten, eller om den blot er en "udvækst", der så at sige ligger passivt i jorden og vokser. Gulerødder er en del af det egentlige rodnet (omend ikke den mest aktive), mens radiser er knolde (egentlig kimstænglen, der svulmer op), ligesom kartofler er stængelknolde. Det er en af grundene til, at der i de fleste undersøgelser er fundet højere indhold af miljøfremmede, organiske stoffer og metaller i gulerødder end i f.eks. radiser og kartofler (Miljøstyrelsen 1996a, 1996b, Trapp et al. 1998). Dertil kommer, at gulerødder har et relativt højt indhold af fedtstoffer, hvorfor der kan bindes større mængder fedtopløselige, organiske stoffer i dem end i de mere fedtfattige kartofler (Scheunert et al. 1994).
Planternes rødder påvirker de fysisk-kemiske forhold i rodzonen på flere måder. Røddernes vækst i jorden gør den mere porøs, hvorved den iltes og vandtransporten ændres, ligesom der udskilles stoffer fra rødderne, som vides at kunne påvirke opløseligheden af både uorganiske og organiske forbindelser (Nardi et al. 1997). Disse forhold giver bl.a. betingelser for øget mikrobiel aktivitet i rodzonen, og det er påvist, at de kan have betydning - både positiv og negativ - for tilgængeligheden af miljøfremmede og andre stoffer i jorden (Del Castilho & Chardon 1995, Hamon et al. 1995).
Plantens vandtransport og vækst har også betydning for opkoncentreringen. Jo større vandmængde, der optages fra jorden, jo mere opløst stof vil der komme i kontakt med rødderne. Ved væksten sker der en fortynding af de i planten forekommende stofmængder, hvilket vil nedsætte koncentrationerne (Paterson et al. 1990, Trapp 1995). Disse forhold er medvirkende til variationen i koncentrationer af forureningskomponenter, der kan findes i samme afgrøde (Voutsa et al. 1996).
4.3 Jordens betydning for optagelse af stofferne
Jord består grundlæggende af en blanding af sand- og lerpartikler og organisk materiale (humus). Ikke alene forholdet mellem dem men også oprindelsen af både sand, ler og humus har stor betydning for jordens egenskaber (f.eks. har oprindelsen af sand og ler betydning for kalkindholdet). Miljøfremmede, organiske stoffer og metaller bindes til lerpartikler og humus, og forhold som jordens pH (reaktionsevne) og – i nogle tilfælde - dens ionbindingevne (ionbytningskapacitet) er også af betydning for, om stofferne er tilgængelige for planter (Bromilow & Chamberlain 1995, Aten & Gupta 1996, Dudka & Miller 1999). Derudover kan metaller optræde i forskellige former (frit, som forskellige ioner eller indbygget i større molekyler – måske udfældet som tungtopløselige salte), og dette bestemmes af en kombination af jordens egenskaber (Green & Karickhoff 1990). Det kræver derfor meget detaljerede undersøgelser af jordbundsforholdene, hvis man skal kunne vurdere metallers tilgængelighed for planter i en given jord – og selv med sådanne er det vanskeligt at forudsige, hvordan de enkelte metaller vil forefindes. Dertil kommer, at de omtalte bindingsmekanismer ændres med tiden, så der almindeligvis sker det, at jo længere et stof er i jorden, des fastere bliver det bundet (Green & Karickhoff 1990, Alexander 1995). I nogle tilfælde bliver bindingerne så stærke, at man ikke en gang kan få stofferne "frigjort" med stærke opløsningsmidler. Derfor kan man ikke umiddelbart beregne, hvor stor en koncentration i planter, en målt koncentration af et stof i jorden vil føre til.
Der er dog nogle "tommelfingerregler" for metallers tilgængelighed for planter: Humus og ler samt en høj ionbytningsevne nedsætter tilgængeligheden, mens pH har forskellig betydning for forskellige metaller (Green & Karickhoff 1990). Det antages almindeligvis, at planter optager cadmium bedre end zink, nikkel, kobber, bly og kviksølv – i den nævnte rækkefølge . Tilgængeligheden af bly og specielt kviksølv i ældre jordforureninger anses for at være meget begrænset (Green & Karickhoff 1990). Endvidere optages og transporteres de to stoffer kun i meget begrænset omfang i planter. Eventuelt bly fundet i rodfrugter er koncentreret i skrællen.
For miljøfremmede, organiske stoffer (som PAH-forbindelser) gør noget tilsvarende sig gældende, omend "tommelfingerreglerne" er mere begrænsede: Organisk materiale og måske lerindholdet i jorden har betydning for binding af stofferne i jorden, mens pH kun påvirker ioniserbare stoffer (Bromilow & Chamberlain 1995). Organiske stoffer vides også at blive bundet fastere, jo længere de ligger i jorden (Alexander 1995).
Da de miljøfremmede, organiske stoffer og metaller i jorde med ældre forureninger som oftest har ligget i jorden i en årrække, og de ikke-bundne stoffraktioner stort set er nedbrudt eller udvasket, mens den tilbageværende del kan være indbygget i jordens humus- og mineralstruktur, er der grund til at antage, at de kun vil blive optaget i planter i begrænset omfang.
På arealer, hvor jordbundsforholdene gør bindingen af stofferne minimal, er det sandsynligt, at en større del af stofferne er blevet udvasket af nedsivende regnvand gennem årene, end på arealer, hvor bindingen er kraftigere. De miljøfremmede, organiske stoffer og metaller, der findes i jorden (og som måles ved de kemiske analyser) er derfor ikke nødvendigvis lettere tilgængelige i jord med lavt indhold af organisk stof og ler/silt samt lav kationbytningsevne end i jord, hvor stofferne hele tiden har været bundet stærkere. For ældre forureninger kan det derfor ikke umiddelbart antages, at jordbundsforholdene er mere betydende for tilgængeligheden af de miljøfremmede stoffer end de ændringer af forholdene i rodzonen, planterødderne kan forårsage.
4.4 Andre faktorer af betydning for koncentrationen i planterne
En række andre faktorer udover forureningsgraden og jordtypen har betydning for, hvilke koncentrationer af metaller og PAH-forbindelser, der vil findes i planterne. Betingelser under væksten som fugtighed, vindeksponering og indstråling (skygge) har betydning for både vandtransport og vækst – og dermed for eventuel opkoncentrering af stoffer fra jordvæsken i planterne.
Indholdet af visse stoffer i overjordiske plantedele vil også være bestemt af atmosfærisk deposition. Dette gør sig specielt gældende i byområder for PAH-forbindelser og til en vis grad bly.
Endvidere vil forholdene være uensartede på forskellige forurenede grunde, ligesom variationen inden for den enkelte grund ofte vil være stor. Dette gælder både for stoffernes binding til jordmatricen og for deres fordeling – såvel vertikalt som horisontalt. Dette indebærer bl.a., at koncentrationer af forurenende stoffer, målt i de øverste jordlag, ikke nødvendigvis er repræsentative for de koncentrationer, planternes rødder kommer i kontakt med. Dette gør sig specielt gældende for arter med et dybtgående rodnet.
4.5 Faktorernes betydning for undersøgelserne
Der blev taget højde for disse forhold ved tilrettelæggelse af undersøgelserne på flere måder, således at
 | undersøgelsernes resultater blev repræsentative (forsøgsareal/er, design og prøvetagning) |
| der blev opnået en realistisk men alligevel "værst tænkelig" situation (valg af plantearter, forsøgsjorde/arealer) |
| betydningen af væsentlige jordbundsparametre for optagelsen kunne vurderes med henblik på at definere en "værst tænkelig" situation. |
Ved anlæggelse af dyrkningsforsøg i - og ved indsamling af frugt og bær fra - jord med forskellig grad af forurening, blev det tilstræbt, at en/et af de anvendte forsøgsjorde/forsøgsarealer repræsenterede en meget høj forureningsgrad. Herved blev der opnået større sikkerhed for, at eventuelle ekstrapolationer fra de konkrete forsøgsjorde/-arealer til andre forurenede grunde blev baseret på data, der omfattede det interval, der skulle ekstrapoleres inden for. Endvidere ville inddragelse af relativt stærkt forurenet jord sikre muligheder for at måle indhold af de pågældende stoffer i planteprøver.