Renare mark Sarah Josefsson Institutionen för vatten och miljö Sveriges lantbruksuniversitet

Transkript

1 Renare mark Sarah Josefsson Institutionen för vatten och miljö Sveriges lantbruksuniversitet

2 Upptag i växter Växter generellt ingen stor vektor för humant upptag av persistenta organiska föroreningar. Växter utgör dock den största biomassan i terrestra ekosystem och är en viktig vektor för upptag i terrestra födokedjor. Stor variation mellan olika växtarter och även skiftande förhållanden i miljön (t.ex. temperatur).

3 Upptagsvägar Collins et al. Environ Sci Technol 2006, 40, 45.

4 Upptagsvägar Rotupptag via porvatten, gasfas eller partikelkontakt Organiska föroreningar: vanligen passivt upptag Högre fördelning till rot för hydrofoba ämnen (men binder hårt i yttre lager) För att komma in i xylem (transportsystemet) måste ämnena passera olika lager inklusive cellmembran optimalt att vara både vattenlösligt och kunna lösa sig i ett mer lipidrikt, hydrofobt cellmembran. Maximum TSCF (transpiration stream concentration factor): log K OW 2. Upptag i blad från gasfas: ämnen med högre ångtryck

5 Upptag av dioxiner i bär och rotfrukter Fältstudie på en sågverkstomt: - hallon - potatis - morötter Hallon: inga förhöjda halter Hotspot : pg WHO-TEQ g -1 vv Referensplats: pg WHO-TEQ g -1 vv Foto: kiviksmusteri.se Nat. referensdata (SLV, jordgubbe): pg WHO-TEQ g -1 vv Åberg et al., Exposure assessment at a PCDD/F contaminated site in Sweden field measurements of exposure media and blood serum analysis, Environ Sci Pollut Res 2010, 17, 26.

6 Upptag av dioxiner i bär och rotfrukter Potatis Hotspot (trädgård): 0.097/0.098 pg WHO-TEQ g -1 vv Nat. referensdata (SLV): pg WHO-TEQ g -1 vv Morötter 0.23/0.27 pg WHO-TEQ g -1 vv 0.011± pg WHO-TEQ g -1 vv Foto: alterhedens.se Åberg et al., Exposure assessment at a PCDD/F contaminated site in Sweden field measurements of exposure media and blood serum analysis, Environ Sci Pollut Res 2010, 17, 26.

7 Upptagsfaktorer bär och rotfrukt Rotfrukt, men inte rot! Rotfrukt och rot! Inga trender med hydrofobicitet I medel 4 ggr högre halter och upptagsfaktorer i morot än potatis

8 Upptag i zucchini Experiment för att undersöka biotillgängligheten av markföroreningar Cucurbita pepo odlades i förorenad jord ~5 mån Jord från 3 förorenade platser: - dioxiner (sågverk) - polycycliska aromatiska föreningar, t.ex. PAH (tjärfabrik) - fluorerade ämnen (flygplats) Halter i frukt/blad mättes

9 Zucchini

10 Högre halter i zucchiniblad än i frukt I medel 7 ggr högre halter i blad än i frukt (torrviktsbasis) Troligen relaterat till transport genom evapotranspiration (vattenavdunstning från blad, om inte föroreningar avdunstar ökar nivåerna) Josefsson et al., manuskript

11 Upptag av dioxiner i zucchini Cl y O 2 Cl x 7 O Cl y Cl x O 4 Högre upptag för mer vattenlösliga dioxiner Josefsson et al., manuskript

12 Upptag av polycykliska aromatiska föreningar Fluoren 9-fluorenon Akridin Generellt lägre upptag än för dioxiner (trots blad/frukt) Josefsson et al., manuskript

13 Varför lägre upptag av PAC? Troligen relaterat till biotillgänglighet högre halter av organiskt kol (TOC) och svartkol (BC) i PAC-jordarna. Eventuellt relaterat till upptagsmekanismer hos växten eller föroreningarnas fysikalisk-kemiska egenskaper. Josefsson et al., manuskript

14 Upptag av fluorerade ämnen Mycket högre upptag än för dioxiner (<0.2) eller PACs (<0.1) Högre upptag vid kortare kedjelängder Mer vattenlösliga Josefsson et al., manuskript

15 Varför tar zucchini upp stora mängder organiska föroreningar? Upptagsfaktorer dioxiner: Hallon <0.002 Potatis <0.005 Morot <0.015 Zucchini <0.20 Gurkväxter (Cucurbitacaea) kan ackumulera höga nivåer av organiska föroreningar, men stora skillnader inom familjen. Cucurbita-släktet C. pepo (zucchini, squash): hög ackumulation Cucumis sativus (gurka), C. melo (melon): låg ackumulation. Även stor skillnad mellan olika underarter av C. pepo: zucchini (spp. pepo) högre upptag än squash (spp. ovifera). Hög ackumulering beror på rotupptag/translokering (C.pepo); vid låg ackumulering främst deponering på blad (C. sativus). (Hülster et al Environ Sci Technol 1994, 28, 1110; Parrish et al Chemosphere 2006, 64, 609; Matsuo et al J Pestic Sci 2011, 36, 363; Chhikara et al Environ Sci Technol 2010, 44, 7295)

16 Teorier Vissa arter utsöndrar organiska syror för att ta upp mikronäringsämnen, vilka också sönderdelar organiskt material och ökar biotillgängligheten av organiska föroreningar. (White, Chemosphere, 2002, 49, 143). Skillnaden mellan arterna märks inte i rotkoncentrationen, utan först i xylemvätskan, dvs. en translokeringseffekt. (Mattina et al. Plant Soil 2007, 291, 143; Inui et al. Biosci Biotechnol Biochem 2011, 75, 705) Ett protein som finns i xylemvätskan i C pepo spp. pepo kan öka lösligheten, t.ex. av pyrene. (Inui et al. Plant Physiology, 2013, 161, 2128)

17 Avslutande kommentarer Upptaget i växter av föroreningar från mark beror bl a på föroreningarnas egenskaper, markens egenskaper och växternas egenskaper. Olika delar av en växt kan skilja sig väsentligt i upptag: rötter, blad, stamknölar, frukt. För klassiska, hydrofoba föroreningar är upptag i växter från mark generellt inte så stort (beroende på art). Hydrofoba ämnen fastnar i de yttre lagren i rotfrukter som växer direkt i förorenad mark; om rotfrukterna skalas blir man av med % av föroreningarna (Zohar et al Chemosphere 2006, 63, 541). För andra grupper, t.ex. fluorerade ämnen och läkemedel, är upptaget sannolikt högre. Eftersom en så stor del av vår föda är växter eller växtprodukter kan det ha en stor påverkan på dagligt intag av föroreningar.

18 Stort tack till alla inblandade forskare! Karin Wiberg (SLU) Annika Åberg (ÅF) Staffan Lundstedt (UmU) Sture Bergek (UmU) Mats Tysklind (UmU) Dan Berggren-Kleja (SGI/SLU) Yevheniya Volchko (Chalmers) Lutz Ahrens (SLU) Masoumeh Moshfeghi Mohammadi (SLU)