Tungmetaller i danske jorder

 
Indledning
 
Tungmetaller har altid været en naturlig del af de terrestriske økosystemer idet de findes i varierende mængde i jordens geologiske udgangsmateriale hvorfra de frigives til jorden ved kemiske, fysiske og biologiske nedbrydningsprocesser. Fra jorden optages tungmetallerne af de jordlevende organismer og planterødder og kan herigennem transporteres til de overjordiske fødekæder hvorfra de senere kan recirkuleres til jorden.

Det naturlige indhold af metaller i jorden, det såkaldte baggrundsniveau, er på grund af geologiske variationer yderst varieret, men kan alligevel betragtes som et lukket system i ligevægt, hvor dyr og planter er tilpasset områdets indhold af tungmetaller. Siden midten af det forrige århundrede har menneskets industrielle aktiviteter resulteret i at metaller bundet i fossile brændstoffer og andre geologiske materialer er frigivet til vort miljø. Den eksplosive stigning i forbruget af råmaterialer har således medført en global spredning af tungmetaller i det terrestriske miljø via atmosfærisk nedfald eller lokal forurening gennem fx tilførsel af affaldsprodukter og gødning.

Landbrugs- og miljøpolitikken medfører at landbrugsarealer bliver omlagt til naturarealer eller skov. Derfor er det væsentligt samlet at kunne vurdere hvorvidt også de danske landbrugsjorder besidder en multifunktionalitet, eller måske endnu vigtigere: Om de på lang sigt har muligheden for at genvinde den. Det er derfor specielt vigtigt at vurdere miljøpåvirkningen fra tungmetaller da de ikke i samme grad som andre stoffer eller påvirkninger forsvinder fra miljøet igen.

I erkendelsen af at tungmetaller kan udgøre en potentiel risiko for planter, dyr og mennesker har Danmark sammen med andre lande, blandt andet Europa og Nordamerika, gennemført en række tiltag for at regulere brugen og spredningen af tungmetaller: fx regulering i brugen af cadmium-nikkelbatterier, indførsel af blyfri benzin og hagl samt fastsættelse af maksimalt indhold af tungmetaller i slam og handelsgødning.

 

Kortlægningen i 1992

Som et led i en landsdækkende tungmetalundersøgelse indsamledes i perioden oktober 1992 til januar 1993 jordprøver fra 393 kvadratfelter på landbrugs-, skov- og naturarealer jævnt fordelt i Danmark. I 1998 blev undersøgelsen suppleret med prøver udtaget af Bornholms Amt. Derudover er der indsamlet prøver fra 20 udvalgte marker som gennem en årrække har modtaget slam. Alle prøver er senere analyseret for arsen, bly, cadmium, kobber, krom, kviksølv, nikkel og zink.

Analyseresultaterne viser at danske jorder generelt ikke indeholder kritiske mængder af tungmetaller. Variationen af tungmetalindholdet er dog ganske stor, og i enkelte tilfælde er der målt værdier som ligger over de anbefalede jordkvalitetskriterier. Dette gælder især for nikkel, cadmium og kviksølv. De høje nikkelkoncentrationer skyldes primært naturlige forekomster.

Ønsket om at reducere brugen af cadmium og kviksølv i det danske samfund vil forhåbentlig bidrage til, at det nuværende niveau kan fastholdes eller formindskes. Arsens miljøpåvirkning er p.g.a. et mangelfuldt datagrundlag ikke vurderet i forhold til et økotoksikologisk jordkvalitetskriterium. Til sammenligning er det humantoksikologiske jordkvalitetskriterium derfor inddraget. Der er behov for yderligere undersøgelser af spredningen og effekterne af arsen før en endelig vurdering kan foreligge.

Jordens tungmetalindhold synes primært at være styret af jordbundens sammensætning idet jordens naturlige indhold af metaller kan forklare den altovervejende del af indholdet af krom, nikkel, zink og i mindre grad cadmium, kobber og arsen. Indholdet af kviksølv og bly er styret af andre forhold end jordtypen og må således primært tilskrives forurening. Det har ikke i denne undersøgelse været muligt at identificere forureningskilder idet forskelle i atmosfærisk nedfald, arealanvendelse, befolkningstæthed og forbrug af gødning, hverken alene eller samlet, kan forklare de fundne variationer i jordens indhold af tungmetaller. Dette er ikke overraskende set i lyset af at det totale indhold af tungmetaller i topjorden normalt er meget stort i forhold til de nuværende tilførsler. For de fleste tungmetallers vedkommende vil der med den nuværende tilførsel gå adskillige år før det svarer til 1 % af jordens nuværende indhold.

Umiddelbart er tungmetalindholdet lavest på naturarealer, men da disse generelt befinder sig på mere sandede jorder end f.eks. agermarker, findes der ingen klar sammenhæng mellem tungmetalindholdet og arealanvendelsen. Det er i denne undersøgelse ikke muligt at se forskel på tungmetalindholdet i marker med og uden slamgødning.

Hovedkonklusionerne af denne første landsdækkende tungmetalundersøgelse er således at tungmetaller ikke udgør et alvorligt miljøproblem i danske landbrugs og naturjorder. Dette udelukker ikke, at der lokalt, f.eks. i byområder og på forurenede grunde, findes tungmetalkoncentrationer, der bør give anledning til bekymring. Da tungmetallerne ikke nedbrydes, og da de stadigt tilføres jorden fra luften og via gødnings- og slamudbringning, vil der være behov for løbende at følge tungmetalindholdet i de danske jorder. Herved kan eventuelle ændringer overvåges, og samtidigt kan det sikres, at de fastlagte jordkvalitetskriterier til stadighed overholdes på danske jorder uden for industri- og byområder. De nuværende tilførsler er så små i forhold til jordens totalindhold, at det må anbefales at Kvadratnetundersøgelsen tidligst gentages i 2003.

 

Kort over tungmetaller i Danmark
 
På baggrund af det målte jordbundsindhold er der udarbejdet kort over den geografiske fordeling af de enkelte tungmetaller (Figur a-h). Da store dele af jordens indhold af krom, nikkel og zink og i mindre grad arsen og kobber kan forklares ud fra jordbundstypen er kortene for disse metaller baseret både på de målte data og på oplysninger om jordbundsforhold.

Den del af tungmetalindholdet som knytter sig til jordens egenskaber, er beregnet for hver km2 i landet ved anvendelse af en lineær model der baserer sig på jordens indhold af ler, silt, sand og humusstoffer. Jordbundsoplysningerne er hentet fra et generelt jordbundskort. For hvert af målepunkterne beregnes forskellen mellem det målte indhold af tungmetal og den værdi man kunne forvente på baggrund af jordens sammensætning. Forskellen mellem disse to tal er et mål for den del af tungmetalindholdet som stammer fra andre kilder. På baggrund af punktmålingerne er størrelsen af dette bidrag udregnet i hver af landets km2 ved hjælp af en geostatistisk metode kaldet Krieging.

Landsdækkende kort over jordens indhold af arsen, kobber, krom, nikkel og zink er herefter fremstillet ved at summere bidragene fra jorden med bidragene fra andre kilder. Indholdet af bly, cadmium og kviksølv er ikke i samme grad knyttet til jordens egenskaber. Derfor er de landsdækkende kort fremstillet ved for hver km2 i landet at beregne værdier som udelukkende er baseret på de målte data. Beregningsmetoden har ligeledes her været Krieging.

Kortenes farvesignatur dækker skalaen fra grøn til rød og er afstemt således at mørk rød svarer til slambekendtgørelsens jordkvalitetskriterier, mens en sort farve signalerer værdier der er højere end slambekendtgørelsens jordkvalitetskriterier. For arsens vedkommende anvendes en værdi på 10 mg/kg da slambekendtgørelsen ikke inkluderer et jordkvalitetskriterium for arsen på landbrugsarealer. De grønne nuancer signalerer at indholdet er under slambekendtgørelsens jordkvalitetskriterium.

De økotoksikologiske jordkvalitetskriterier er fastsat med henblik på at beskytte de mest følsomme organismer i naturlige økosystemer. Dette har ingen umiddelbar relevans for jordbrugsarealer hvor brugen af gødning, pesticider og anden jordbehandling skaber store tilsigtede ændringer i økosystemerne.

Når de økotoksikologiske kriterier alligevel er inddraget i en samlet kvalitetsvurdering af de danske jorder, er det ud fra en betragtning om at opretholdelsen af alle jordens naturlige funktioner (multifunktionalitet) kan være afgørende for muligheden for senere at inddrage arealerne til anden brug.

De danske økotoksikologiske jordkvalitetskriterier indeholder en bred margen af sikkerhed mod miljøeffekter. En overholdelse af disse kriterier sikrer derfor at indholdet af de otte undersøgte grundstoffer ikke befinder sig på et niveau der forhindrer jordens naturlige funktioner.
Det er dog vigtigt at understrege at alle jordens funktioner ikke er sikrede ved at opfylde kvalitetskriterierne for tungmetaller eftersom disse ikke inddrager effekter af andre påvirkninger, f.eks. brugen af pesticider, dyrkning af monokulturer, pløjning og forsuring.

Indholdet af tungmetaller i de danske jorder er langt fra homogent fordelt, og på de følgende sider (Figur a-h) beskrives den geografiske fordeling af metallerne samt mængden og arten af de arealer der har et indhold som ligger over de to jordkvalitetskriterier. Desuden diskuteres kortfattet om disse koncentrationer udgør miljømæssige problemer.

 



 

 

Figur a. Fordelingen af arsen kan kun delvis forklares ud fra jordbundsforhold, og der er stor variation i målingerne. Da der endnu ikke findes et velunderbygget økotoksikologisk jordkvalitetskriterium, er arsen geografisk afbilledet mod en koncentration på 10 mg/kg, og de målte arsenkoncentrationer er sammenholdt med det humantoksikologiske jordkvalitetskriterium på 20 mg/kg. Mindre end 1% af de målte prøver er over dette kriterium. Det forhøjede niveau i det sydvestlige Jylland og på Vestsjælland skyldes enkelte målepunkter med meget høje værdier, og afspejler ikke et samlet forhøjet niveau i området. De laveste værdier for arsen findes på naturarealer samt i skovjorder, men denne sammenhæng er ikke entydig. Indholdet er mere sandsynligt styret af jordbundstypen end af arealanvendelsen. Generelt er der brug for langt mere viden om både kilder og miljøeffekter for arsen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figur b. Bly er jævnt fordelt over hele landet. Den jævne fordeling kan tilskrives årtiers luftforurening med bly fra anvendelsen af blyholdig benzin. Kun få procent af de danske jorder har et indhold af bly som er højere end de opstillede kriterier. I denne sammenhæng skal der dog gøres opmærksom på at byjorder, hvor indholdet ofte vil være væsentlig højere, ikke er medtaget i denne undersøgelse. Blyindholdet uden for byerne er stort set ens i landbrugs-, natur- og skovjorder.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figur c. Cadmium er også stort set jævnt fordelt over hele landet, dog med lidt lavere indhold i de vestjyske jorder. Der er ingen sikre forskelle mellem indholdet af cadmium i naturjorder og andre jorder hvis jordbundsforholdene på de forskellige arealer inddrages i beregningerne. I mere end 10% af de danske jorder er indholdet af cadmium højere end det økotoksikologiske jordkvalitetskriterium. En stor del af jordens cadmiumindhold stammer fra jordbrugskalk og tidligere tiders højere indhold af cadmium i handelsgødning og vil formodentlig være hårdt bundet til jorden. Dette, sammen med en miljøpolitisk beslutning om at reducere brugen af cadmium i både det danske samfund og resten af EU, nedsætter alt andet lige risikoen for miljøeffekter af cadmium også i fremtiden.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figur d. Indholdet af kobber ligger overalt i landet et stykke under de opstillede kvalitetskriterier. De højeste koncentrationer findes på øernes og Østjyllands lerholdige jorder. Selv når der korrigeres for jordbundsforskelle er indholdet af kobber væsentlig lavere på naturarealer og i løv- og nåleskove end på marker med eller uden slamtilførsel. I lyset af at kobber tilføres landbrugsarealer som plantenæringsstof samt gennem svinegylle, er denne forskel ikke overraskende.

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figur e. Da indholdet af krom er stærkt afhængig af jordbundstypen, følger den geografiske fordeling af krom ikke overraskende jordbundskortet over Danmark med de laveste koncentrationer i de sandede jyske jorder. Mere end 5% af de analyserede prøver indeholdt mere krom end slambekendtgørelsens jordkvalitetskriterium på 30 mg/kg. Disse prøver er jævnt fordelt over hele landet og skyldes for langt den største dels vedkommende naturligt høje forekomster af krom i jorden. Korrigeret for jordtypen er indholdet således højere på naturarealer end på agerlandsmarker.

 

 

 

Figur f. Indholdet af kviksølv er stort set ens i hele landet. Den viste geografiske fordeling af kviksølv må dog tages med forbehold da de anvendte data egentlig ikke retfærdiggør udarbejdelsen af et kort. Generelt er indholdet af kviksølv lavt i de undersøgte jorder. Således blev der ikke påvist kviksølv i 18% af prøverne og for halvdelen af alle punkterne var koncentrationen meget lav. Samtidig lå indholdet af kviksølv dog i mere end 8% af prøvearealerne over det økotoksikologiske jordkvalitetskriterium. Kviksølv kan ikke i nævneværdigt omfang tilskrives forvitring hvorfor en stor del af jordens indhold må skyldes menneskelig aktivitet. Da de seneste årtiers bestræbelser på at nedsætte forbruget af kviksølv i det danske samfund har resulteret i et betydeligt fald i udslippet af kviksølv til omgivelserne, stammer en stor del af jordens indhold sandsynligvis fra 60'ernes og 70'ernes forbrug af kviksølvbaserede produkter.

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figur g. Langt den største del af variationen i indholdet af nikkel kan forklares ved jordbundens sammensætning. De højeste koncentrationer af nikkel findes således primært i lerjorder. Det relativt høje antal målepunkter (18%) som ligger over jordkvalitetskriteriet, tilskrives derfor heller ikke menneskeskabte tilførsler, men afspejler snarere naturligt høje nikkelkoncentrationer skabt ved forvitring af jordpartikler. Der er ingen tydelige forskelle i nikkelindholdet på de forskellige biotoper idet det lavere indhold på natur- og skovarealer primært kan tilskrives forskelle i jordbundstyper.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figur h. Zink synes på ingen måde at kunne udgøre et miljøproblem i danske jorder eftersom indholdet er langt under de opstillede kvalitetskriterier i stort set hele landet. Undtagelserne er nogle få områder med naturligt høje forekomster. Da forekomsten af zink er domineret af jordbundsforholdene, kan der, når forskelle i jordtype indregnes, ikke observeres nogen markante forskelle i indholdet af zink i jorder opdelt efter arealanvendelse.

       

 

 

Konklusioner