Negativa miljöeffekter av mättade fosforfilter som gödningsmedel

Negativa miljöeffekter av mättade fosforfilter som gödningsmedel En studie om utsläpp och miljöpåverkan vid gödsling med Polonite och Filtralite på olika jordar i Umeå Ylva Swärd Examensarbete i i Miljö- och hälsoskydd 15 hp Avseende kandidatexamen Rapporten godkänd: 24 juni 2012 Handledare: Elisabeth Bååth och Rolf Zale

Förord Denna studie är ett examensarbete i Miljö och hälsoskydd och Geovetenskap vid Umeå universitet. Examensarbetet, som jag skrivit för UMEVA, har för mig inneburit en svår men mycket intressant studie. Jag har berört områden som tidigare varit nästan helt okända för mig och lärt mig mycket nytt, både fakta och om olika arbetsmetoder. Särskilt spännande har det varit att själv få planera och utföra ett gödningsexperiment som förhoppningsvis kunnat bidra med nyttig information till den pågående debatten om fosforåtervinning. Under arbetets gång har jag kommit i kontakt med flera personer och vill speciellt tacka: - Elisabeth Bååth och Rolf Zale, mina tålmodiga handledare vid Umeå universitet, som varit till stor hjälp under rapportskrivandet och gödningsstudien. - Jan-Olof Åström, min handledare på UMEVA. - Anställda på UMEVA som varit mycket behjälpliga med att svara på frågor och som hjälpt till med utrustning till gödningsförsöket. - Mariana Sjöström och Carola Sjögren vid Umeå universitet som hjälpt mig med alla laborationsanalyser. - Tord Andersson och Hans Ivarsson vid Umeå universitet som hjälpt mig med kluriga frågor inom ämnet geovetenskap. - Gunno Renman vid KTH som skickat mättad Polonite och svarat på frågor om materialet. - Petter Jenssen vid Universitetet for Miljø og Biovitenskap som skickat mättad Filtralite och svarat på frågor om materialet. - Tomas Nilsson som skickat NPK och svarat på frågor om traditionella gödningsmedel. I

Environmental effects from saturated filter materials when used as fertilizers -A study of emissions and environmental impacts from Polonite and Filtralite added to different soils in Umeå Ylva Swärd Abstract The purpose of this study was to elucidate environmental impacts from saturated filter materials for phosphorus removal in sewage systems when later used as fertilizers. The objectives were answered through a fertilizer experiment where different soils from Umeå were manured with the saturated filter materials Polonite and Filtralite and the traditional fertilizer NPK. The leakage waters from the different soil additives were analyzed and measurements were made for phosphorus, nitrogen, calcium, ph and heavy metals. The result showed no obvious difference in leakage potential for ecologically harmful substances from the different fertilizers. The differences in leakage potential for the different soils from the fertilizer experiment are a result of original nutrient- and heavy metal contents in the soils rather than soil properties like porosity, organic content and grain size. Environmental disadvantages with using filter materials as fertilizers can be (i) difficulties with dosing the filter materials as the content of different substances depend on contents in the sewages, (ii) presence of heavy metals, (iii) sometimes unwanted increase in ph due to high calcium content in the filters and (iv) that relatively big amounts of filter material often is needed compared to traditional fertilizers. As this study was very small and many aspects were not included, more research is needed to determine the total environmental impact of filter materials used as fertilizers. Key words: Polonite, Filtralite, fertilizer, phosphorus, soil II

Sammanfattning Utsläpp av fosfor är en viktig källa till övergödning och som en åtgärd vid höga fosforutsläpp från enskilda avlopp kan en fosforfälla installeras. Det har föreslagits att fällans mättade filter, som innehåller flera för jordbruksgrödor viktiga näringsämnen, kan spridas på åkermark som ersättning för traditionella gödningsmedel. Syftet med studien är att belysa miljökonsekvenser av att sprida mättat fosforfilter som gödningsmedel på åkermark. I och med detta är studien tänkt som ett bidrag i en pågående debatt om det kan finnas en framtid i att gödsla med mättade fosforfilter. Frågeställningar som besvaras är (i) om skillnader föreligger i urlakning av miljöstörande ämnen från filtermaterial jämfört med det traditionella gödningsmedlet NPK vid spridning på åkermark, (ii) om det föreligger skillnader i urlakningspotential mellan filtermaterialen Polonite och Filtralite, (iii) vilka miljömässiga nackdelar som finns med att gödsla med filtermaterial samt (iv) hur olika jordar påverkar utsläpp från gödningsmedel till närliggande mark och vatten. Frågorna besvaras genom en mindre litteraturstudie och ett gödningsförsök där jordar från Umeå gödslas med filtermaterial och NPK varefter analyser utförs på jordarnas lakvatten. I resultatet och diskussionen konstateras inga tydliga skillnader i urlakning av miljöstörande ämnen från filtermaterial jämfört med NPK. Säkra skillnader kan inte heller fastslås mellan de olika filtermaterialen Polonite och Filtralite. De antydningar till urlakningsskillnader som framkommit i resultatet tros till stor del ha orsakats av att ämnesinnehåll i mättade filtermaterial varierar beroende på avloppsvattnets innehåll samt att resultaten påverkats av gödningshistorik för studiens jordar. Att de olika jordarna i försöket uppvisar skillnader i buffringsförmåga mot miljöstörande läckage tros i större grad bero på jordarnas ursprungliga innehåll av näringsämnen och tungmetaller än på skillnader i porositet, kornstorlek och mullhalt. Då tidigare studier mest fokuserat på positiva konsekvenser av att gödsla med filtermaterial har få miljömässiga nackdelar med sådan gödsling kunnat hittas i studien. Nackdelar som ändå antytts är (i) problem med dosering, (ii) tungmetallförekomst, (iii) onödig ph- höjning samt (iv) att det ofta behöver tillföras förhållandevis stora mängder filtermaterial jämfört med NPK. Om det kan finnas en framtid i att gödsla med filtermaterial är en mycket komplex fråga och mer forskning behövs för att utvärdera detta. III

Innehållsförteckning 1 Inledning... 1 1.1 Syfte... 2 1.2 Frågeställningar... 2 1.3 Avgränsningar... 2 2 Bakgrund... 3 2.1 Fosfor i kretslopp... 3 2.2 Mål för minskade fosforutsläpp... 3 2.2.1 Miljömålen...3 2.2.2 Planetens gränser...4 2.2.3 Baltic Sea Action Plan...4 2.3 Avloppsreningsmetoder... 4 2.3.1 Polonite...5 2.3.2 Filtralite...5 2.4 Fosforfilter som lösning på övergödningsproblematiken... 5 2.5 Lagstiftning om gödsling med mättat filtermaterial... 6 2.6 Tillförda ämnen vid gödsling med mättat filtermaterial... 6 2.6.1 Fosfor...7 2.6.2 Kväve...7 2.6.3 Tungmetaller...7 2.6.4 Kalcium och ph...7 2.7 Vad är en jordart?... 8 2.7.1 Älvsediment...8 2.7.2 Postglacial sand...8 2.7.3 Lera...8 2.8 Jordarters egenskaper... 8 2.8.1 Kornstorlek...8 2.8.2 Organiskt material...9 2.8.3 Porositet...9 3 Material och metoder... 10 3.1 Gödningsförsök... 10 3.1.1 Förberedelser för jordprovtagning... 10 3.1.2 Jordprovtagning... 10 3.1.3 Jordarnas organiska halt... 10 3.1.4 Studiens gödningsmedel... 11 IV

3.1.5 Fosforanalys av Polonite och Filtralite... 11 3.1.6 Förberedelser för gödsling... 11 3.1.7 Gödsling... 13 3.1.8 Provtagning av lakvatten... 13 3.2 Litteraturstudie... 14 4 Resultat... 14 4.1 Observationer av studiens jordar... 14 4.2 Organisk halt i jordarna... 14 4.3 Gödningsmedlens fosforinnehåll... 14 4.4 Urlakad vattenmängd... 15 4.5 Lakvattenprover... 16 4.5.1 Fosforläckage... 16 4.5.2 Kväveläckage... 16 4.5.3 ph och kalcium... 17 4.5.4 Tungmetaller... 18 4.6 Negativa effekter med fosforfilter som gödningsmedel för fosfor... 19 5 Diskussion... 21 5.1 Gödningstillsatser under gödningsförsöket... 21 5.2 Vattentillsatser... 21 5.3 Skillnader i urlakning mellan studiens gödningsmedel... 22 5.3.1 Fosforläckage... 22 5.3.2 Kväveläckage... 23 5.3.3 ph och kalciumläckage... 23 5.3.4 Tungmetaller... 23 5.4 Jordarters inverkan på ämnesurlakning vid fosforgödsling... 24 5.4.1 Gödningsförsökets älvsediment... 24 5.4.2 Gödningsförsökets postglaciala sand... 24 5.4.3 Gödningsförsökets lera... 25 5.5 Miljömässiga nackdelar med fosforfilter som gödningsmedel... 25 5.6 Slutsatser... 26 6 Referenser... 27 V

Bilaga 1. Ordlista Bilaga 2. Jordartskarta med provtagningspunkter Bilaga 3. Atterbergs kornstorleksskala Bilaga 4. Ursprung och information om gödningsmedlen polonite, Filtralite och NPK Bilaga 5. Provresultat från avrinningsvattnet från de 12 jordproverna VI

1 Inledning Övergödning av mark och vatten är ett problem som länge har varit uppmärksammat både i Sverige och i flera andra länder. Framför allt har fokus legat på kustnära hav, sjöar och vattendrag, där ökade läckage av näringsämnen under 1900- talet och fram till i dag har inneburit betydande ekologiska förändringar (Havet.nu 2012). Ökad tillgång på näringsämnen har lett till överskottsproduktion av plankton och alger som när de dött och fallit till botten i många fall orsakat syrebrist. Det finns även flera exempel på att överproduktionen blivit orsak till total igenväxning av sjöar och vattendrag. Både syrebrist och igenväxning leder i sin tur ofta till att många vattenlevande arter inte överlever (Smith 2003). Vid sidan om kväve har utsläpp av näringsämnet fosfor utpekats som den främsta orsaken till övergödning (Corell 1998). År 2006 kom majoriteten av de antropogena fosforutsläppen i Sverige från punktkällor, alltså från reningsverk, enskilda avlopp och industrier (Jordbruksverket 2011 A). Fosfor ingår även som en viktig komponent i de flesta gödningsmedel som används inom jordbruket. År 2006 bidrog läckage från gödningsmedel till 40 procent av de antropogena fosforutsläppen enligt Jordbruksverket (2011 A). Samtidigt tär jordbrukets överkonsumtion av fosfor på jordens naturliga fosfortillgångar (Steen 1998). Att utsläppen av fosfor måste minska för att problemen med övergödning ska upphöra råder stor enighet om. I dagsläget bedrivs mycket forskning på hur man skall gå till väga för att uppnå detta, både genom att minimera behovet av fosfor och genom att återanvända näringsämnen istället för att fortsätta tära på jordens fosforresurser. I Sverige finns i skrivande stund en miljon enskilda avlopp, varav 400 000 inte uppfyller dagens krav på rening (Naturvårdsverket 2010). En relativt ny metod för att avskilja fosfor från avloppsvattnet är användandet av fosforfällor där fosfor binds till ett reaktivt filtermaterial. Filtret byts ut när det mättats på fosfor och klassas efter användning som hushållsavfall. Det använda filtermaterialet innehåller ämnen som är viktiga för jordbruksgrödor. Det har därför föreslagits att filtret, efter att ha tjänat som fosforfälla i ett avlopp, kan användas som kalkning och gödningsmedel på jordbruksmark (Avfall Sverige 2012). Härigenom skulle fällorna uppfylla två viktiga funktioner: minskat fosforläckage till mark och vatten och återanvändning av material. För närvarande är granulat från fosforfilter ett gratis alternativ till traditionella kalk- och gödningsmedel men används i mycket liten utsträckning, då få fosforfällor har installerats i Sverige och forskning om filtermaterial som gödningsmedel fortfarande bedrivs (Avfall Sverige 2012). I bilaga 1 finns en ordlista knuten till rapporten. 1

1.1 Syfte Studiens syfte är att belysa negativa miljökonsekvenser av att sprida mättat fosforfilter som gödningsmedel på åkermark. Fokus ligger på utsläpp av miljöstörande ämnen samt jordars förmåga att buffra mot läckage av dessa. Studien är tänkt som ett bidrag i den pågående debatten om fosforfällor på sikt kan spela en betydande roll i kampen mot övergödning. 1.2 Frågeställningar Hur skiljer sig mättat filtermaterial från traditionella gödningsmedel vad gäller urlakning av miljöstörande ämnen vid tillförsel på jordbruksmark? Föreligger skillnader i urlakning av miljöstörande ämnen som till exempel kväve, fosfor och tungmetaller mellan de olika filtermaterialen Polonite och Filtralite? Hur kan olika jordar påverka utsläpp från gödningsmedel till närliggande mark och vatten? Finns miljömässiga nackdelar med att sprida mättat filtermaterial från fosforfällor på åkermark? 1.3 Avgränsningar Studien är en pilotstudie då inga tidigare studier hittats som fokuserat på negativa miljökonsekvenser av att gödsla med mättat filtermaterial. Fokus i studien har legat på användandet av mättat filtermaterial i fosforgödningssyfte. Anledningen är att fosforfällor som fosforkälla har en starkare koppling till övergödningsproblematik än fosforfällor som kalkningsmedel. Studien har utförts i Umeå, vilket är anledningen till att alla jordar som ingått i försöket har hämtats från detta område. Studier av Miljöstörande ämnen har av ekonomiska och och tidsbegränsande skäl begränsats till totalfosfor, totalkväve, kalcium och tungmetaller. Då de är relativt vanliga och lätta att få tag i har filtermaterialen Polonite och Filtralite använts. Som traditionellt gödningsmedel har NPK 22-3-10 använts då detta är ett av de vanligaste gödningsmedlen inom svenskt jordbruk. Dessutom var detta gödningsmedel det enda som var möjligt att få tag på innan gödningsförsöket satte igång. Jordegenskaperna som diskuteras i studien begränsas till kornstorlek, organisk halt och porositet då dessa enligt Eriksson m.fl. (2005) har stor betydelse för en jords egenskaper. Tidsbegränsning innebar att upprepningar av försök och laborationer inte varit möjliga. Kommentar [t1]: Du kan skriva redan här att detta är en pilotstudie Har lagt till detta som en egen punkt längst upp! 2

2 Bakgrund 2.1 Fosfor i kretslopp Enligt Cordell m.fl. (2009) tillfördes fosfor till jordbruket i form av lokalt producerat organiskt material som till exempel exkret från människor och husdjur fram till 1800-talet. Under den industriella revolutionen ökade befolkningen och därmed efterfrågan på jordbruksprodukter samtidigt som fler och fler människor flyttade in till städerna, dit även grödorna fördes (Cordell m.fl. 2009). Med grödorna transporterades jordens näringsämnen bort från jordbruket och exkret som tidigare återfört näringen till jorden togs om hand på andra sätt. Nya källor för näringsämnen söktes upp och bland annat började man vid 1800- talets andra hälft utvinna fosfat ur berggrund (Cordell m.fl. 2009). Marknaden för nyutvunnet fosfatmineral växte snabbt samtidigt som spoltoaletter introducerades på marknaden under första hälften av 1900- talet. De nya toaletterna bidrog till att fosfor och andra näringsämnen från människors avfall hamnade i vatten snarare än i jord och därmed försvann mer och mer ur systemet (Cordell m.fl. 2009). Den gradvis ökade efterfrågan på fosfor utvunnet ur berggrund har inneburit att vi nu börjar närma oss ett produktionsmaximum av fosfor, efter vilket nyproduktionen av utvunnet fosfor kommer att dala (Cordell m.fl. 2009). Brytvärd fosfor i berggrunden är en ändlig ressurs som kan komma att försvinna inom 50-100 år som följd av fortsatt utvinning i nuvarande takt. Med en stadig befolkningsökning i världen och därmed ökat behov av jordbruksgrödor kan detta innebära stora problem för framtidens matproduktion (Cordell m.fl. 2009). 2.2 Mål för minskade fosforutsläpp Fosfor, som upptäcktes av den tyske Alkemisten Henning Brand 1669, är ett vanligt grundämne och förekommer i flera olika delar av miljön (Driver m.fl. 1999). Redan på 1600- talet började det bedrivas forskning på fosfor och ämnets egenskaper i naturen och i dag ingår fosfor som en viktig del i pågående nationella och internationella miljödebatter (Driver m.fl. 1999). 2.2.1 Miljömålen År 1999 antog Sveriges riksdag 15 miljökvalitetsmål som skulle tjäna som riktlinjer i Sveriges arbete mot en hållbar utveckling (Miljömålsportalen 2012 A). Med begreppet hållbar utveckling menas en utveckling som tillfredställer dagens behov utan att äventyra kommande generationers möjligheter att tillfredsställa sina behov" (Naturvårdsverket 2012 A). År 2005 lades det sista och sextonde målet till och sedan dess har intresset för och nationellt fokus på miljömålen ökat och beaktats i ständigt ökad grad. Ett av de 16 delmålen heter God bebyggd miljö. I målet står det bland annat om fosfor att Senast år 2015 ska minst 60 procent av fosforföreningarna i avlopp återföras till produktiv mark, varav minst hälften bör återföras till åkermark (Miljömålsportalen 2012 B). Ett annat mål är ingen övergödning där det står att halterna av gödande ämnen i mark och vatten inte ska ha någon negativ inverkan på människors hälsa eller miljön (Miljömålsportalen 2012 A). Fokus i målet har huvudsakligen legat på att minska utsläppen av fosfor och kväve till mark och vatten. Bland annat står det i beskrivningen av ett av delmålen att utsläppen av fosfor skulle minska med 20 % till år 2010 jämfört med 1995 års nivåer. Västerbotten nådde delmålet inom tidsramarna, men fortfarande kvarstår problem med övergödda sjöar och vattendrag i länet som måste åtgärdas, helst inom ramen för nästa delmålsår som är 2020 (Miljömålsportalen 2012 C. 3

2.2.2 Planetens gränser Planetens gränser är ett koncept som utvecklats av en forskargrupp vid Stockholm Resilience Centre. Konceptet beskriver 9 globala miljöproblem vars gränsvärden inte får överskridas om vi inte ska rubba den klimatmässigt stabila balansen som kännetecknar vår tidsperiod, Holocene (Rockström m.fl. 2009). Ett av de nio gränsvärdena som inte får överskridas är värdet för fosfor. Jordbrukets tillsatser av fosfor och kväve anses i dagsläget vara så stort att det redan nu allvarligt stör de globala cyklerna av dessa två ämnen. För att kunna rädda världshaven från framtida anoxiska förhållanden varnar Rockström m.fl. (2009) för att en gräns på ett årligt utsläpp av 11 miljoner ton fosfor till världshaven inte får överskridas. I skrivande stund är gränsen ännu inte överskriden, men redan nu är halterna kritiska i många sjöar och vattendrag världen över. 2.2.3 Baltic Sea Action Plan I november 2007 undertecknade miljöministrarna i länderna runt Östersjön en gemensam åtgärdsplan för att återställa en god ekologisk status i Östersjön till år 2021 (HELCOM 2009). Planen, som fick namnet Baltic Sea Action Plan (BSAP) går ut på att motverka de senaste decenniernas problem med algblomningar, döda bottnar och uttömning av fiskebestånd. Målet om en god ekologisk status innefattar fyra delmål, varav ett innebär att Östersjön år 2021 ska vara opåverkad av övergödning. För att uppnå detta har det satts upp gränsvärden för utsläpp av fosfor och kväve för alla berörda länder (HELCOM 2009). Sverige har fått tilldelat en årlig utsläppsmängd på 290 ton fosfor och 20 780 ton kväve fram till 2021 (Jordbruksverket 2008 A). 2.3 Avloppsreningsmetoder De vanligaste reningsmetoderna för enskilda avlopp i Sverige sker genom biologisk rening i form av infiltration eller en markbädd som installeras efter en slamavskiljare (Naturvårdsverket 2012 B) (Figur 1). Vid infiltration får avloppsvattnet efter slamavskiljningen rinna genom naturliga sand- och jordlager och spridas via marken till grundvattnet. Reningen sker via biologiska, kemiska och fysikaliska processer i marken (Avloppsguiden 2012 A). I markbädden sker avloppsreningen i ett uppbyggt sandlager istället för markens naturliga jordlager efter slamavskiljningen. På sandlagrets botten samlas vattnet upp och leds ut till exempelvis ett dike. Behandlingarna är främst avsedda för avskiljning av smittoämnen, syreförbrukande ämnen (BOD), kväve och fosfor (Avloppsguiden 2012 B). Figur 1. Avloppsvattenrening med slamavskiljare och markbädd. Avloppsguiden, medgivande. Som ett komplement till ett biologiskt reningssteg installeras ibland en fosforfälla (Figur 2) för att ytterligare öka avskiljningen av framförallt fosfor. Fosforfällan installeras efter infiltrationen eller markbädden och består av en filterbrunn fylld med ett reaktivt filtermaterial (fosforfilter) som aktivt adsorberar fosfor (Avloppsguiden 2012 C). Förutom avskiljning av fosfor har filtren även förmåga att avskilja bland annat kväve och metaller 4

(Kietlińska och Renman 2005). Genom att höja ph i marken kan fällan dessutom bidra till minskad bakterieförekomst, till exempel av e-coli (Heistad m.fl. 2006). För att avskiljningen av fosfor och andra miljöstörande ämnen från avloppsvattnet ska fungera optimalt måste filtermaterialet med jämna mellanrum bytas ut och ersättas med nytt. Det mest använda filtermaterialet i svenska fosforfilter är Polonite (Gunno Renman, muntl.), medan Filtralite är ett av de vanligaste filtermaterialen i grannlandet Norge (Renman och Renman 2010). 2.3.1 Polonite Polonite är processad opoka, en bergart som återfinns i stora delar av Europa och som främst består av kalciumkarbonat (CaCO3) och kvarts (SiO2) och mindre andelar aluminiumoxid (AlO3) och järnoxid (Fe2O3) (Brogowski och Renman 2004). Den Polonite som används i svenska fosforfilter kommer från Polen och tillverkas av det svenska företaget Bioptech AB. Det naturliga materialet, som ligger just under markytan, grävs upp, fraktioneras och hettas upp i en ugn för att höja materialets reaktiva förmåga. Bland annat övergår då kalciumkarbonatet i opokan till kalciumoxid, vilket ökar materialets fosforbindande förmåga. Polonite har i laboratorieförsök uppvisat en förmåga att binda upp till 119 gram fosfor per kilo filtermaterial (Brogowski och Renman 2004). 2.3.2 Filtralite Filtralite tillverkas av leca, en mycket porös postglacial lera innehållande främst kvarts (SiO2)-, aluminium- och järnföreningar och även en del kalcium, magnesium, kalium och natrium (Book och Utsi 1997). Materialet tillverkas och säljs av det franska företaget Saint- Gobain Weber som levererar leca både i Europa, Sydamerika och Asien (Saint-Grobain Weber 2012). Företagets huvudkontor ligger i Oslo och mycket leca utvinns i Norge. För att bland annat höja materialets reaktiva förmåga hettas lecan upp i en ugn, där den expanderar då det kristallint bundna vattnet avdunstar (Gunno Renman, muntl.). För att ytterligare höja materialets fosforbindande förmåga tillsätts dolomit (CaMg(CO 3) 2), som vid uppvärmning bildar bränd kalk (CaO) och periklas (MgO). Bränd kalk reagerar med vatten och bildar alkaliska föreningar som bidrar till att höja ph runt filtermaterialet (Skjønsberg m.fl. 2011). Filtralite har en förmåga att binda upp till 12 gram fosfor per kilo filtermaterial (Jenssen och Krogstad 2003). 2.4 Fosforfilter som lösning på övergödningsproblematiken Studier har visat att fosforfällor har förmåga att avskilja över 90 % av fosforn i genomrinnande avloppsvatten och därmed markant öka avskiljningen av fosfor i enskilda avlopp (Renman 2008). Detta innebär att fosforfällor kan räknas som ett viktigt bidrag i kampen mot övergödning. I dagsläget är dock intresset för installation av fosforfilter relativt lågt, vilket enligt Avfall Sverige (2012) kan bero på två saker. För det första är installation, filterbyte och underhåll av fosforfällor relativt dyrt. Enligt Avloppsguiden (2012 D) kostar installation av en billig fälla mellan 10 000 och 20 000 svenska kronor medan byte av material kostar mellan 3000 och 5000 kronor per byte för ett normalt svenskt hushåll. 5 Figur 2. En fosforfälla bestående av en filterbrunn fylld med fosforfilter i lösvikt. Avloppsguiden, medgivande.

Beroende på typ av fälla, filtermaterial och avlopp behöver ett fosforfilter bytas med mellan ett och 20 års mellanrum (Avloppsguiden 2012 C). Det andra problemet med fosforfällor är att det i dagsläget råder stor osäkerhet om hur det utbytta fosformättade filtermaterialet ska hanteras. Många svenska kommuner har inte utformat några tydliga regler eller riktlinjer för hanteringen och i de flesta fall finns inga uppgifter om hur fosforfällornas innehavare löst problemet (Avfall Sverige 2012). Forskning av Kvarnström m.fl. (2003) om hantering av mättat filtermaterial har antytt att materialet efter användning i fosforfällor i enskilda avlopp möjligen kan spridas som gödningsmedel på jordbruksmark. Om detta är fallet skulle problemet med hantering av det mättade filtermaterialet kunna lösas samtidigt som produkten på sikt skulle ge ekonomisk avkastning genom att efter avloppsrening säljas som gödningsmedel. Kostnaderna för användandet av fosforfällor skulle härmed minska, varvid intresset för fosforavskiljning med fosforfällor skulle öka. Ett ökat intresse kan på sikt innebära fler installationer av fosforfällor och som ett resultat av detta minskat fosforutsläpp från enskilda avlopp och därmed reducerat övergödningspotential för enskilda avlopp (Avfall Sverige 2012). Det kretslopp av fosfor som spridning av mättat filtermaterial på jordbruksmark skulle innebära skulle dessutom minska behovet för nyutvinning av fosfor ur marken. Därmed skulle tärandet på jordens fosforresurser minska och kanske kan livslängden för brytvärt fosfor i berggrund komma att räcka längre än de nu förutspådda 50-100 åren (Cordell m.fl. 2009). 2.5 Lagstiftning om gödsling med mättat filtermaterial I Naturvårdsverkets författningssamling (SNFS 1994:2) finns i dagsläget i 5 till 9 allmänna regler för användning av avloppsslam, men om granulat från mättat fosforfilter kan räknas som slam är oklart. Reglerna kan dock användas när det gäller utsläpp av tungmetaller på jordbruksmark (Avfall Sverige 2012). Enligt 8 i Jordbruksverkets författningssamling får jordbruksmark vid spridning av organiska gödningsmedel tillföras gödsel innehållande 22 kilo fosfor per hektar spridningsareal och år i genomsnitt under en femårsperiod (SJVFS 2011:25). 2.6 Tillförda ämnen vid gödsling med mättat filtermaterial Eftersom filtermaterialen Polonite och Filtralite till stor del består av kalcium rekommenderas produkterna vid tillförsel på jordbruksmark främst som kalkningsmedel med syftet att höja jordens ph- värde (Kvarnström m.fl. 2003). Fosforinnehållet efter avloppsrening gör dock att det även kan spridas för att tillföra marken fosfor. Nästan all ackumulerad fosfor i filtermaterial har visat sig vara tillgängligt för jordbruksgrödor (Kvarnström m.fl. 2003). Miljöstörande effekter från fosformättat filtermaterial kan dock, liksom för traditionella gödningsmedel, inte uteslutas (Kvarnström m.fl. 2003). Förutom innehållet i det ursprungliga materialet tillkommer även ämnen från avloppsvattnet som runnit genom filtermaterialet under den tid det tjänade som fosforfälla. Ämnen som kan finnas med efter avloppsvattenrening är förutom gödningsämnen som fosfor och kväve även en del tungmetaller som till exempel bly, kadmium, koppar, krom, kvicksilver, nickel och zink (Kvarnström m.fl. 2003). Dessutom har filtermaterialens höga kalciuminnehåll en phhöjande effekt på omgivningen (de-bashan och Bashan 2004). 6

2.6.1 Fosfor Fosfor är ett essentiellt ämne för allt biologiskt liv på jorden och är i form av fosfat (PO 4 3- ) ett av de makronäringsämnen som måste finnas tillgängligt för att grödor över huvud taget ska kunna växa (Kvarnström m.fl. 2003). Fosfor är det elfte vanligaste grundämnet i jordskorpan (Steen 1998) men är naturligt mycket hårt bundet till olika markpartiklar och därmed svåråtkomligt för växter (Kvarnström m.fl. 2003). I neutrala och kalciumrika jordar beror den relativa koncentrationen av fosfat på kalciumkoncentrationen och markens ph, vilket styr formation och upplösning av kalciumfosfat (Ca 3(PO 4) 2). Ju mer kalcium jorden innehåller, desto mer växttillgängligt kalciumfosfat finns det (Mengel och Kirkby 2001). Läckage av fosfor vid gödsling är en viktig källa till övergödning om fosforn hamnar i vatten (Cordell m.fl. 2009). 2.6.2 Kväve Tillgång på kväve är nödvändigt för att jordbruksgrödor ska kunna växa, varför kväve vid sidan av fosfor är ett av de viktigaste antropogent tillförda näringsämnena i jordbruket (Näsholm m.fl. 2009). De oorganiska kväveformerna nitrat (NO 3 ) och ammonium (NH 4+ ) anses vara de två kväveföreningar som växter tar upp i rötterna och använder för sin tillväxt (Eriksson m.fl. 2005). Nyare forskning har dock visat att växters upptag av olika kväveformer är betydligt mer komplext och även innefattar kväve i organisk form (Näsholm m.fl. 2009). Kväveläckage vid gödsling kan få flera miljöstörande konsekvenser till följd. Bland annat kan kväve bidra till övergödning (Smith 2003) och försurning av mark och vatten genom nedfall av kväveoxider (Lesschen m.fl. 2011). Dessutom kan kväveöverskott slå ut många arter som genom historien anpassats till låga kvävenivåer (Bobbink m.fl. 1998). 2.6.3 Tungmetaller Tungmetaller är per definition metaller med en densitet på över 5 g/cm 3 och förekommer naturligt i omgivningen. Förhöjda halter av tungmetaller kan orsaka allvarliga skador på levande organismer beroende på var de släpps ut och i vilken mängd (Bernes 2001). Utsläpp av tungmetaller utgör i dag ett av de allvarligaste miljöproblemen (Fu och Wang 2010). Bly kan orsaka bestående hjärn- och njurskador och försämrad reproduktionsförmåga hos levande organismer (Naturvårdsverket 2008 A). kvicksilver kan allvarligt skada bland annat nervsystem, njurar, muskler och immunförsvar (Naturvårdsverket 2008 A). Kadmium kan anrikas i njurarna och leda till irreversibla njurskador och kan även orsaka missbildningar hos foster (Naturvårdsverket 2008 B). Nickel och krom är cancerframkallande (IVL 2000, Naturvårdsverket 2008 B). Zink är skadligt främst för vattenlevande organismer och redan vid låga zinkhalter har ökad dödlighet bland sådana kunnat uppvisas (Naturvårdsverket 2011). Koppar, som är en essentiell metall för alla kända livsformer, har visat sig leda till reduktion av vattenlevande organismer och reducerad reproduktionsförmåga hos cyanobakterier (IVL 2000). 2.6.4 Kalcium och ph För att motverka försurning tillförs ofta ph-höjande medel i form av kalciumkarbonat (CaCO 3) till jordbruksmark (Jordbruksverket 2008 B). Kalkningsbehovet varierar mellan olika jordar och beror till exempel på markens lerhalt och mullhalt. Ett för lågt ph leder till dålig tillväxt hos grödor och försämrad markstruktur, vilket i sin tur kan leda till försämrad växtnäringseffektivitet och större förluster av kväve och fosfor (Jordbruksverket 2008 B). ph i marken påverkar bakterieförekomst och bakteriesammansättning (Fernándes-Calviño m.fl. 7

2011) samt tillgång till näringsämnen och tungmetallers reaktivitet och toxiska förmåga (Degryse m.fl. 2009). Vid låga ph-värden ner mot 4,5 ökar risken för läckage av tungmetaller drastiskt (Jordbruksverket 2008 B). 2.7 Vad är en jordart? En jordart definieras som ett geologiskt material med lös struktur (Andréasson 2006). I jordartsbegreppet ingår sediment, där materialet förflyttats innan sedimentation och vittringsjordar och torvmarksjordar, där materialet avsatts på avlagringsplatsen. De flesta jordar i Sverige har avlagrats av inlandsisen eller isens smältvatten och består av sand- och grusjordar, leror och moräner (Andréasson 2006). Genom studier av kartmaterial liknande det som visas i Bilaga 2 har det framkommit att tre vanliga jordarter i Umeå- området är älvsediment, postglacial sand och lera. 2.7.1 Älvsediment Älvsediment har som namnet antyder avsatts av älvar som transporterat och lämnat materialet längs älvbotten (Grånäs 2010). Älvsedimenten är oftast fattiga på organiskt material och väl sorterade. Undantaget är svämsediment, som avsatts vid översvämning och som därmed kan innehålla varierande kornstorlekar och även organiskt material, oftast i form av växtrester. Älv- och svämsediment består ofta av skikt med omväxlande grövre och finare material, vilket beror på älvens strömstyrka vid avlagringstillfället. En svag ström avsätter finare material än en stark ström, som i stället fortsätter att transportera det finaste materialet. Älvsediment har avsatts sedan den senaste istiden och avsätts än i dag (Grånäs 2010). 2.7.2 Postglacial sand Begreppet postglacial sand är ganska brett och innefattar svallsand, sand som omlagrats av havsströmmar, en del fluviala sandiga sediment och även postglacial sand av oklart ursprung (Grånäs 2010). Sand är en näringsfattig jordart vars egenskaper till stor del bestäms av inblandning av lermineral och organiskt material (Eriksson m.fl. 2005). 2.7.3 Lera Lera är finkornigt havs- och sjösediment av glacialt såväl som postglacialt ursprung (Grånäs 2010). Den glaciala leran har transporterats av isälvar och avsatts i sjöar och hav under den senaste istidens slutskede. Isälvsleran avsattes ofta i varviga lager bestående av finkorniga, mörka lerskikt och något grovkornigare ljusa siltskikt som ett resultat av älvens variationer i flöde. Den postglaciala leran har förts ut i hav och sjöar genom svallning eller av vattendrag efter istidens slut (Grånäs 2010). I Umeå-trakten kallas leran lättlera (Hans Ivarsson, muntl.) och innehåller en lerhalt på 15-20% (Eriksson m.fl. 2005). 2.8 Jordarters egenskaper Olika jordars egenskaper bestäms bland annat av jordarnas kornstorlek, innehåll av organiskt material och porositet (Andréasson 2006). Dessa egenskaper är dock inte fullständigt statiska då de påverkas av faktorer som till exempel temperatur, nederbörd, markpackning och typ av gröda som förekommer i jorden (Hans Ivarsson, muntl.). 2.8.1 Kornstorlek Partikelstorleken i olika jordar varierar från mycket små lerpartiklar till stora block, som delas in i storleksgrupper enligt Atterbergs kornstorleksskala (Bilaga 3). Kornstorleken 8

påverkar bland annat materialets specifika yta, som ökar med minskad kornstorlek (Eriksson m.fl. 2005). Ju större den specifika ytan är, desto större kontaktyta har de enskilda partiklarna- och därmed även jorden- med omgivningen. Generellt kan sägas att ju större kontaktytan är mellan jord och omgivning, desto större förmåga har jorden att hålla kvar genomströmmande ämnen (Eriksson m.fl. 2005). Anledningen till detta är den interaktion som sker mellan jordens laddade partikelytor och det vatten eller den luft som utgör dens omgivning. Beroende på vilken laddning jonerna i jorden och omgivningen har sker ett utbyte mellan dessa medier, där jordpartiklarna enkelt förklarat byter ut sina på ytan adsorberade joner mot omgivningens. I sorterade sediment dominerar en eller två kornstorleksgrupper, medan jordar med sämre sortering innehåller en större spridning (Eriksson m.fl. 2005). Ler är en mycket liten kornfraktion med stor specifik yta, varför den har stor inverkan på jordens egenskaper. Lerhalten påverkar till exempel jordens förmåga att hålla ihop, då de små lerpartiklarna häftas samman till aggregat vid en viss fukthalt och gör jorden styv och hållfast samtidigt som den vattenhållande förmågan ökar med ökad lerhalt (Eriksson m.fl. 2005). Ler är en mycket effektiv katjonbytare eftersom lerfraktionerna i förhållande till andra partikelstorlekar i jorden har relativt starkt negativt laddade stora specifika ytor och därför lätt adsorberar katjoner (Eriksson m.fl. 2005). Tungmetaller är katjoner varvid en jords lerhalt har betydande inverkan på dennas förmåga att buffra mot läckage av tungmetaller (Babel och Kurniawan 2003). Även läckage och adsorption av fosfor och kväve påverkas av lerhalten, men fastläggningen varierar mycket beroende på att dessa två ämnen förekommer i olika komplex där laddningen varierar med komplextyp. ph, som styrs av vätejoner, tenderar att öka med ökad lerhalt eftersom även vätejoner är positivt laddade och lätt adsorberas på lerpartiklarnas negativa ytor (Eriksson m.fl. 2005). 2.8.2 Organiskt material Det organiska innehållet i en jord påverkar flera av jordens egenskaper (Eriksson m.fl. 2005). Till exempel innehåller organiskt material, som härstammar från nedbrutna växter och djur, en del kväve och fosfor som kan läcka ur jorden med exempelvis regnvatten (Eriksson m.fl. 2005). Vidare innehåller organiskt material stora specifika ytor och fungerar, liksom lermineralen, som katjonbytare (Eriksson m.fl. 2005). Positivt laddade joner som tungmetaller och positivt laddade kväve- och fosforkomplex adsorberas relativt lätt till det organiska materialet, som även har stor förmåga att binda vatten (Eriksson m.fl. 2005). Speciellt viktig är dessa egenskaper i grovkorniga jordar där lerinnehållet är lågt. Till skillnad från ler bidrar dock organiskt material till försurning genom att i nedbrytningsprocessen producera organiska syror som sänker ph i omgivningen (Eriksson m.fl. 2005). 2.8.3 Porositet Porositeten i en jord beskriver jordens sammanlagda volym av hålrum i förhållande till den totala jordvolymen (Eriksson m.fl. 2005). Grovkorniga och dåligt sorterade jordar har i regel tätare packning och därmed lägre porositet än finkorniga silt- och lerjordar. Porositeten påverkar bland annat jordens kapillaritet, vilken beskriver dess förmåga att suga upp och behålla vätska (Eriksson m.fl. 2005). Kapillariteten bestäms av storleken på porerna. Det är de små porerna i marken som står för vattenupptag, medan de större svarar för luftutbyte och dränering (Eriksson m.fl. 2005). Undantaget från denna regel gäller dock de allra finaste porerna i en jord, som sänker jordens permeabilitet, alltså förmåga att transportera vatten (Andréasson 2006). Generellt gäller att större porer släpper igenom större mängder vatten än mindre porer och att vatten tenderar att rinna snabbare genom de större porerna, varvid jonbytesförmågan mellan vatten och jord minskar (Eriksson m.fl. 2005). 9

3 Material och metoder Studiens syfte har uppnåtts på två sätt, dels genom ett gödningsförsök och dels genom en mindre litteraturstudie. 3.1 Gödningsförsök Då inga tidigare studier hittats på jordarters inverkan på miljöstörande effekter av att gödsla med mättat filtermaterial kan denna studie räknas som en pilotstudie där en tidigare oprövad metod använts. Sammanlagt 12 jordprover från tre olika jordar i närheten av Umeå fylldes i PVC-rör och placerades i ett kylrum på Umeå universitet. I ett prov från varje jordart mättes halt av organiskt material. fyra prover från respektive jordart tillfördes Polonite, Filtralite, NPK respektive ingen gödning. Därefter vattnades proverna i en vecka varpå fosforkoncentration, kvävekoncentration, ph, kalciumkoncentration och tungmetaller detekterades i lakvattnet från vart av de 12 proverna. Lakvattnen från de olika jordarna blandades inte. 3.1.1 Förberedelser för jordprovtagning Inför jordprovtagningen beställdes en jordartskarta över Umeå och närliggande områden från Sveriges Geologiska Undersökning (Bilaga 2). Med hjälp av kartan valdes tre provtagningsplatser med olika jordarter ut i samarbete med Tord Andersson (muntl.). Jordarterna postglacial sand, älvsediment och lera valdes ut på grundlag av att dessa skiljer sig åt i bildningssätt, porositet, kornstorlek och mullhalt samt att alla tre återfinns på jordbruksmark nära Umeå. De översta 20 centimetrarna av varje jordprov bestod av en plogsula som bearbetats av bondens maskiner, medan underliggande jord var antropogent opåverkad. 3.1.2 Jordprovtagning För själva jordprovtagningen användes 12 avkapade PVC-rör med en individuell längd på 60 centimeter och en diameter på 16 centimeter. Jordprover togs på de tre utvalda provtagningsplatserna (Bilaga 2). På plats grävdes en grop cirka 60 centimeter ner i marken. Vid gropens kant trycktes PVC-rören ned i jorden så långt det gick och lyftes upp innehållande det översta jordlagret. Med hjälp av en spade fylldes sedan rören underifrån med jord från den grävda gropen tills de innehöll en jordprofil på 500 centimeter räknat från markytan och ner. Den naturliga jordprofilen behölls så mycket som möjligt. Jordproverna kördes till ett kylrum med en konstant temperatur på 4 C, vilket ungefär motsvarade utomhustemperaturen då proverna togs i mitten av april. Plastsäckar lades runt rören för att jordarna skulle behålla fuktigheten. Plusgrader och snösmältning när proverna togs innebar att de var relativt fuktiga. Vid samtliga provtagningar nåddes grundvattenytan. 3.1.3 Jordarnas organiska halt För att bestämma organisk halt i försökets olika jordar utfördes för varje jordart ett glödförlustprov på det översta antropogent påverkade jordlagret och på det undre jordlagret cirka 40 centimeter ner i marken. Glödförlusten mättes på följande sätt: Tomma laborationsdeglar vägdes och fylldes till två tredjedelar med färska jordprov där alla fraktioner över två millimeter sållats bort. Därefter vägdes deglarna igen och ställdes i en glödugn i 105 C i tre dygn så att allt vatten avdunstade. Proven sattes därefter i en exsickator Kommentar [t2]: Vet du hur mycket prov detr var dvs hur många gram? -Nej eftersom detta enligt laborationsassistent Mariana Sjöström inte var relevant. Mängden jord spelar ingen roll. Det som är viktigt är uträkningsdelen. Därfør har jag inte kvar några siffror. 10

för att svalna innan de åter sattes in i glödugnen, denna gång i en temperatur av 550 C i två timmar. Proven läts svalna i exsickator innan de vägdes igen. Glödförlusten i procent räknades därefter ut på följande sätt: A= vikt av tom degel B= vikt av torkad jord + degel C= vikt av glödgad jord + degel Glödförlust (%)= organisk halt= 100(B-C)/(B-A) 3.1.4 Studiens gödningsmedel Gödningsmedlen som användes i försöket var de mättade filtermaterialen Polonite och Filtralite och det traditionella gödningsmedlet NPK (Figur 3) Figur 3. Gödningsmedlen som användes i studien. Från vänster: Polonite, Filtralite och NPK. Fotograf: Ylva Swärd De olika gödningsmedlens ursprung samt för studien relevant information om produkterna har sammanställts i bilaga 4. 3.1.5 Fosforanalys av Polonite och Filtralite För att ta reda på fosforinnehåll i Filtralite och Polonite användes Svensk standard SS 02 83 10. På grund av ett trasigt analysinstrument kunde inga säkra värden utläsas och filtermaterialen skickades därför till ALS Scandinavia's laboratory i Luleå för fosforanalys. På ALS användes för analysen Svensk standard SS 028113. 3.1.6 Förberedelser för gödsling Som utgångspunkt för uträkningen av de gödningsmängder som skulle tillföras försökets jordar tillämpades Jordbruksverkets regler om att 22 kg fosfor är högsta tillåtna mängd som under ett år får tillföras ett hektar jordbruksmark (SJVFS 2011:25 8 ). Tanken var från början att med utgångspunkt i gödningsprodukternas olika fosforinnehåll tillföra studiens jordar olika mängder gödning beroende på dessa resultat. Då analysresultaten från ALS inte hann bli klara innan gödningsförsöket satte igång bestämdes att alla studiens gödningsmedel skulle tillföras försökets jordar i lika stora mängder. Då fosforinnehållet i Filtralite räknats ut i en tidigare studie av samma material (Skjønsberg m.fl. 2011) blev uträknat gödningsbehov av Filtralite mängdmall för tillsatserna av Polonite och NPK. För enkelhets skull räknades mängden Filtralite ut med utgångspunkt i hela den tillåtna årstillförseln av fosfor (Tabell 1). För att bestämma den vattenmängd som skulle tillsättas försökets jordar användes som utgångspunkt normal regnmängd i Umeå under en vecka i maj månad (SMHI 2012) då gödningsförsöket utfördes. Maj är även en vanlig månad att börja gödsla jordbruksmark i Umeå. För att säkert få ihop tillräckligt mycket vatten för att senare kunna utföra alla planerade mätningar i lakvattnet tiodubblades den uträknade vattenmängden (Tabell 1). 11

Tabell 1. Utgångspunkter för uträkning av var och en av studiens 12 jordprovsareor samt med dessa uppgifter som utgångspunkt uträknade gödnings- och vattenmängder som skulle tillsättas studiens jordar. Information Viktiga uppgifter inför uträkning Resultat 1. Area av en jordprovsyta 2. Fosformängd som ska tillföras varje gödslad yta (Filtralite) 3. Total gödningsmängd som ska tillföras varje gödslad yta 4. Total vattenmängd som ska tillföras varje jordprovsyta Provytans radie= 8 cm Area= 0,02 m2 Tillåten fosforgiva på åkermark (SJVFS 2011:25 8 ): 22 kg fosfor/hektar 1 kg Filtralite innehåller 1,6 g fosfor (Skjønsberg m.fl. 2011) I hela maj månad regnar det i snitt upp till 50 mm (SMHI 2012) 1 mm nederbörd motsvarar 1 liter regnvatten/m2 (SMHI 2012) Försöket pågår i 1/4 månad Vattenmängden 10- dubblas för att säkert räcka till alla prover som ska tas Fosforgiva på en jordprovsyta= 44 mg Gödselmängd på en jordprovsyta= 2,8 g Vattenmängd= 2,5 liter De 12 jordproverna ställdes med botten ner i varsin plastbalja diskad med fosfatfritt diskmedel med ett filter mellan rörens botten och baljan för att förhindra att jord blandade sig med avrinnande vatten från provet (Figur 4). Plastsäckar knöts runt de övre delarna av rören för att förhindra avdunstning av vattnet. Figur 4. Fyra av 12 jordprover placerade i vita baljor som skulle fånga upp lakvatten. I de vita baljorna stod blå filterbaljor med filter i botten för att inte jord från rören skulle kontaminera lakvattnet. Fotograf: Ylva Swärd 12

3.1.7 Gödsling De fyra jordfyllda PVC-rören från varje jordtyp märktes med siffrorna 1,2 3 och 4. Prov 1 gödslades med 2,8 gram NPK, prov 2 gödslades med 2,8 gram Polonite, prov 3 gödslades med 2,8 gram Filtralite och prov 4 gödslades inte alls. Gödningen hälldes på jordarna, spreds ut över ytorna och trycktes försiktigt ner cirka 1 centimeter. Under sju dagar tillsattes vart och ett av de 12 proven 2,5 liter destillerat vatten från en kopp. 2,5 liter vatten delades upp på 14 vattningstillfällen och proverna vattnades sedan två gånger om dagen med cirka 0,18 liter vatten åt gången. 3.1.8 Provtagning av lakvatten Efter en veckas gödsling avslutades gödningsförsöket och vattnet som runnit ut i baljorna under de 12 jordfyllda PVC-rören samlades upp i syradiskade 1 liters plastflaskor för provtagning av fosfor, kväve, kalcium och ph samt tungmetallerna magnesium, bly, kadmium, koppar, zink och krom. Lakvattnens koncentration av fosfor och kväve samt ph mättes enligt tabell 2. Tabell 2. Svensk standardmetod och mätinstrument som användes för att mäta fosforkoncentration, kvävekoncentration och ph. Även eventuell övrig information om metoderna visas. Typ av mätning Mätinstrument Svensk standardmetod Fosforkoncentration SS-EN 1189 HITACHI U-1100 Spektrometer Övrig information Våglängd var 880 nanometer Kvävekoncentration SS-EN ISO 11905-1 FIA-apparat - ph SS 028122 ph-meter 120 - Kommentar [t3]: Jag tycker att du ska ha Tabell med lite bokstav när du inte har det inom parentesen. Det är ju inte ett egennamn. Du har det med storbokstav på fler ställen kolla upp det. -Tror att jag nu har ändrat detta i hela texten Mätning av kalcium och tungmetaller förbereddes enligt Svensk standard SS 02 81 50, varefter lakvattnets halter av kalcium mättes och tungmetallerna magnesium, bly, kadmium, koppar, zink och krom detekterades (Tabell 3). De tungmetaller som ingick i studien är bland de vanligast förekommande i filtermaterial (Kvarnström m.fl. 2003) Tabell 3. Svensk standardmetod och mätinstrument som användes för att mäta kalcium och detektera tungmetaller*. Även minsta detekterbara halter för ämnen samt våglängd i mätinstrumentet vid mätning visas. Våglängd Ämne Svensk standardmetod Mätinstrument Minsta detekterbara halt (mg/l) Kalcium (Ca) SS 02 81 61-422,7 Magnesium (Mg)* SS 02 81 52 T1 Atomabsorptions- 0,2 285,2 Bly (Pb)* SS 02 81 52 T1 spektrofotometer 0,6 283,3 Kadmium (Cd)* SS 02 81 52 T1 av typen VARIAN 0,05 228,8 Koppar (Cu)* SS 02 81 52 T1 AA 240FS 0,05 324,7 Zink (Zn)* SS 02 81 52 T1 0,05 213,9 Krom (Cr)* SS EN 1233 0,1 357,9 13

3.2 Litteraturstudie En litteraturstudie genomfördes för att ta reda på vilka negativa konsekvenser som föreligger med att sprida mättat fosforfilter på jordbruksmark. Information hämtades i första hand från vetenskapliga artiklar i Science Direct och PubMed och även via www.google.se och www.google.no. Sökord som användes var bland annat Polonite, Filtralite, phosphorus, fertilizers och environment. På universitetsbiblioteket i Umeå användes samma sökord för att hitta böcker i ämnet. 4 Resultat 4.1 Observationer av studiens jordar Egna observationer vid jordprovtagningen visade att älvsedimentet innehöll grövre kornstorlekar än den postglaciala sanden, som i sin tur var grövre än leran. Under gödningsförsöket var det bara älvsedimentet som behöll den ursprungliga höjden på 50 centimeter i PVC-rören. Proverna med den postglaciala sanden sjönk ner från 50 centimeter till cirka 45 centimeter, medan lerproverna sjönk från 50 centimeter till cirka 40 centimeter under provtagningsveckan. 4.2 Organisk halt i jordarna Älvsedimentet och leran innehåller samma genomsnittliga procentandel organiskt material medan den postglaciala sandens organiska halt på 6 % är nästan dubbelt så stor som hos någon av de andra jordarna (Tabell 4). Tabell 4. Innehåll av organiskt material (%) i de tre jordarna som användes i studien: älvsediment, postglacial sand och lera. Benämning enligt Törnqvist (2004). Plogsula (%) Opåverkad jord (%) 14 Genomsnitt (%) Benämning (genomsnitt) Älvsediment 6,2 0,6 3,4 Måttlig mullhalt Postglacial sand 9,3 2,7 6,0 Mullrik Lera 5,2 1,5 3,4 Måttlig mullhalt 4.3 Gödningsmedlens fosforinnehåll Fosforinnehållet i Polonite och Filtralite, enligt analys från ALS har sammanställts i tabell 5 tillsammans med på förhand känt fosforinnehåll i NPK (Jordbruksverket 2011 B). Även beräknade gödningsbehov av NPK, Polonite och Filtralite med utgångspunkt i tabellens sammanställda fosforinnehåll för de olika gödningsalternativen och upplysningar från tabell 1 visas i tabell 5. I tabell 5 framgår att fosforinnehållet varierar mellan de olika gödningsmedlen. Polonite innehåller mest fosfor och behöver därför i teorin gödslas i minst mängd. Den i gödningsförsöket tillsatta mängden Polonite är mer än 3 gånger det i tabell 5 beräknade behovet. Även Filtralite och NPK har i studien tillsats i större mängder än det i tabell 5 uträknade behovet. NPK visar sig innehålla mindre fosfor per kilo gödning än Polonite men mer än Filtralite. Filtralite innehåller minst fosfor av de undersökta gödningsprodukterna.

Tidigare analyser av fosforinnehållet i Filtralite (Skjønsberg m.fl. 2011) har kommit fram till ett lägre fosforinnehåll (1,6 %) än det som ALS Scandinavia kommit fram till (Tabell 5). Tabell 5. Fosforinnehåll enligt beräkningar från ALS Scandinavia, beräknat gödningsbehov och i gödningsförsöket tillsatt mängd NPK, Polonite och Filtralite på studiens provytor. Utgångspunkt för beräknad gödningsmängd är att 1 hektar jordbruksmark får tillföras 22 kg fosfor (SJVFS 2011:25 8 ) samt övriga upplysningar från Tabell 1. Även studiens tillsatta gödningsmängder på 2,8 gram (Tabell 1) i förhållande till här uträknat behov av gödningsmedel visas i tabellen. Gödningsmedel Fosforinnehåll (%) Totalt gödningsbehov per jordprovsyta (gram) Studiens tillsatta gödningsmängd i förhållande till här beräknat behov (%) NPK 22-3-10 3 1,5 187 Polonite 5 0,9 311 Filtralite 2 2,2 127 4.4 Urlakad vattenmängd Älvsedimentet är den av de tre jordarna som släppt igenom mest vatten medan den postglaciala sanden släppt igenom minst (Tabell 6). Mellan älvsedimentet och leran är skillnaden mycket liten (Tabell 6). Tabell 6. Mängd lakvatten i liter från de tre jordarterna älvsediment, postglacial sand och lera efter tillsats av 2,5 liter destillerat vatten. Jordarna har tillsatts gödningsmedlen Polonite, Filtralite och NPK samt ingen gödning. Polonite Filtralite NPK Ogödslat Genomsnitt (liter) Älvsediment (liter) 1,7 1,8 1,8 1,7 1,75 Postglacial sand (liter) 1,5 1,o 0,9 0,9 1,1 Lera (liter) 1,6 1,7 1,8 1,7 1,7 15