|
Fytoremidiering af tungmetalholdigt dambrugsslam 1 Indledning
1.1 BaggrundIndholdet af cadmium og nikkel i slam fra en lang række danske dambrug er i dag så stort, at slammet ikke kan overholde slambekendtgørelsens grænseværdier og derfor ikke kan anvendes til jordbrugsformål. Grænseværdierne er for nikkel 30 mg kg-1 TS (2500 mg kg-1 P) og for cadmium 0.8 mg kg-1 TS (100 mg kg-1 P). På baggrund af dambrugernes egne data er det vurderet, at op mod 70% af det producerede slam ikke kan overholde de gældende grænseværdier (COWI 1998). Problemets omfang er dog ikke ens over landet. Således er indholdet af cadmium og nikkel generelt højest i de vestjyske dambrug. Langt den overvejende del af cadmium i dambrugsslam (>95%) stammer fra tilløbsvandet. Om end der ikke findes nogen detaljerede undersøgelser, formodes det, at den overvejende andel af vandløbenes cadmium og nikkel stammer fra udvaskning og afstrømning fra de omkringliggende landbrugsarealer (COWI 1998). Dette understøttes af, at koncentrationen af cadmium og nikkel er højst i de vestjyske vandløb, hvor et samspil mellem øget mobilisering i forbindelse med pyritoksidation og en langt lavere bindingskapacitet i de sandede jorder, som er fremherskende i det vestlige Danmark, bevirker øget udvaskning af tungmetaller tilført jorden med handelsgødning eller atmosfærisk nedfald. Et velfungerende jordbundsøkosystem er vigtigt for at sikre markernes frugtbarhed. Dambrugsslam, der bringes ud på marker, kan være giftigt for jordbundsdyr. Foruden tungmetallerne nikkel og cadmium vil dambrugsslam indeholde medicinrester, som også kan tænkes direkte eller indirekte at påvirke jordbundsdyr. Tidligere undersøgelser med springhaler og regnorme har dog ikke vist nogen høj giftighed af antibiotika (Baguer, Jensen og Krogh 1999). 1.2 Cadmium og nikkelCadmium og nikkel er begge tungmetaller, der besidder egenskaber, som gør dem problematiske i forhold til den menneskelige sundhed og for miljøet. Cadmium kan ophobes i den menneskelige krop, primært i nyrerne, hvilket kan medføre en forringet nyrefunktion. Følgesygdomme af en beskadiget nyre kan være nyresten samt knogleskørhed som følge af øget calcium og fosforudskillelse. Nikkel kan fremkalde kontaktallergi. Selv små mængder nikkel i fødevarer kan fremkalde allergireaktioner hos overfølsomme personer. Nikkelforbindelser er også påvist at kunne fremkalde kræft. Da begge tungmetaller kan akkumulere i landbrugsjorder og også optages i afgrøder, ønsker man at begrænse tilførslen af disse stoffer til landbrugsjorderne. På den anden side er en recirkulering af næringsstoffer i slam ønskelig ud fra et princip om en bæredygtig udvikling og opretholdelse af det økologiske råderum. Det kan derfor være fornuftigt at forsøge at opnå en højere kvalitet af affaldsprodukter. Dette kan i princippet gøres ved to primære måder, der ikke udelukker hinanden. Dels kan en massestrømsanalyse og effektiv kildeopsporing efterfulgt af frivillige eller lovmæssige tiltag være med til at nedsætte forbruget og derved også belastning på affaldsbehandlingen. Dels kan en effektiv efterbehandling af affaldet være med til at reducere problemets omfang. For eksempel kan kompostering af spildevandsslam effektivt fjerne en række organiske forureningskomponenter, som ellers ikke nedbrydes under den normale slambehandling. Grænseværdier for cadmium i handelsgødning samt en række andre nationale og internationale miljøpolitiske tiltag har i det sidste 10 år bevirket, at cadmiumtilførslen til vores landbrugsarealer er stærkt reduceret. Det vil derfor ikke være realistisk af den vej yderligere at reducere tilførslen væsentligt og derved også afstrømningen til vandløbene. Tilbage er så, såfremt der fra samfundet og dambrugernes side er et ønske om at genanvende dambrugsslam, at forbedre slammets kvalitet ved at fjerne cadmium og nikkel. En række lovende indledende undersøgelser har dokumenteret, at oprensning med hurtigtvoksende metalakkumulerende planter som fx pil vil kunne løse opgaven. 1.3 Fytoremediering af tungmetallerEn række planter er tolerante over for forhøjede metalkoncentrationer i jordmiljøet, dvs. planten kan spire og gro på områder med meget høje metalkoncentrationer. Nogle arter tolererer tungmetaller, andre optager og akkumulerer dem, og nogle kan hyperakkumulere stofferne. Nogle ar.ter opkoncentrerer metallerne i rødderne, mens andre translokerer en del af de optagne metaller til det overjordiske skudsystem. Potentialet i relation til rensning af forurenet jord afhænger derfor ikke kun af akkumuleringsevnen, men også af translokeringen. Hvis en betydelig del af de optagne metaller translokeres til overjordiske plantedele, kan metallerne fjernes fra jordmiljøet ved høst af planterne, og det høstede plantemateriale kan evt. udnyttes til biobrændsel, hvor tungmetallerne effektivt kan opsamles af røggasfiltre. Denne fytoremediering kan anvendes til at rense for.urenet jord eller slam. 1.4 Tidligere erfaringerTeknikken er ny i Danmark, men baseret på udenlandske erfaringer med rensning af for.urenet jord (Greger &Landberg 1995, Hasselgren 1984, Greger 1997, Ernst 1996, Baker et al. 1994). Disse undersøgelser har vist, at navnlig tre forhold er væsent.lige: (i) koncentrationen af metallerne, (ii) biotilgængeligheden i den kontaminerede jord, og (iii) planternes evne til at akkumulere metallerne og translokere dem til overjor.diske plantedele. Erfaringerne (f.eks. Ernst 1996, Ernst 1998, Westergaard & Munkøe 1999) har vist, at "rensningen" ofte er begrænset af den producerede biomasse. Dette skyldes, at de planter, der kan hyperakkumulere metaller, f.eks. arter af pengeurt (Thlaspi spp.), kun producerer en meget begrænset biomasse. Derimod har pil, navnlig kloner af båndpil (Salix viminalis), men også andre pilearter, f.eks. mandelpil (S. triandra), evnen til at akkumulere tungmetaller, heri.blandt cadmium og nikkel (Greger &Landberg 1995, Hasselgren 1984, Greger 1997, Ernst 1995), og forener dermed produktionen af en betydelig biomasse med en forhøjet optagelse og er således en interessant mulighed i forbindelse med rensning af Cd- og Ni-forurenet jord. I Danmark er de første pilotprojekter ved at blive igangsat for at afdække potentialet til forskellige formål, bl.a. rensning af tungmetalforurenede grunde. Der er hidtil ikke foretaget undersøgelser af potentialet for rensning af dambrugsslam. En engelsk under.søgelse med rensning af spildevandsslam (Ridell-Black et al. 1997) har vist, at biomassen ikke påvirkes af Cd-koncentrationen i jorden, hvorimod Ni-koncentrationer over 30 mg/kg reducerede bio.massen væsentligt. Samtidig viste undersøgelsen, at der fandtes to distinkte grupper af pil: de, der ikke akkumulerede Ni, og de, der gjorde og havde reduceret biomasse. Alt i alt peger en række undersøgelser på, at gødskning af cadmium- og nikkelakkumulerende energipil vil være en miljømæssigt forsvarlig anvendelsesform af dambrugsslam og samtidig være med til opnå energihandlingsplanens "Energi 21"-mål for brug af energiafgrøder. 1.5 Formålet med projektetFormålet med nærværende projekt er at undersøge mulighederne for at anvende dambrugsslam på en måde, som er miljømæssigt forsvarlig og samtidig reducerer den økonomiske byrde på den del af de danske dambrug, der på grund af landbrugsmæssige og geologiske forhold ikke umiddelbart kan anvende deres slam på landbrugsjorder med spiselige afgrøder. Projektet består af to dele, nemlig et pilotprojekt gennemført i 2000 og et hovedprojekt gennemført i 2001.
|