Forekomst og effekter af mikroplast i organiske ressourcer og jord

Annemette Palmqvist, Monica Hamann Sandgaard, Ida Aagaard Larsen

1

Oplæg på ATV Jord og Grundvand møde om mikroplast i miljøet, Århus den 20. september 2018

Det vil jeg komme ind på

Mikroplast i organiske ressourcer

Effekt studium – 12 ugers eksponering

Test design

Resultater (overlevelse, vækst, reproduktion

og nedgravnings adfærd)

Undvige forsøg (regnorme adfærd)

Test design

Resultater

Opsamling og konklusioner

2

Metoder – mikroplast i organiske ressourcer

• Forbehandling (basisk hypoklorit og/eller cellulase) og herefter filtrering på 100 µm filter

• Under stereomikroskop (op til 40 * forstørrelse) kigges alle filtre systematisk igennem for plastpartikler

• Plastikpartikler optælles og kategoriseres i henhold til form og farve (ikke størrelse)

• En repræsentativ del af partiklerne sendes videre til FTIR-analyse

3

Sammenligning af mikroplast indholdet i hhv KOD og spildevandsslam (biogødning)

4

KOD data fra samarbejdsprojekt med Københavns Kommune og EnviDan Slamdata fra *) Ida Aagaard Larsens speciale projekt (del af projekt Plastfri Roskilde Fjord), og **) samarbejdsprojekt mellem RUC og Genanvend Biomasse, DANVA, Biofoss m.fl. om MP i komposteret slam

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

HCS Gemidan Varga SlamBjergmarken

Roskilde(afvandet juni)

*

SlamBjergmarken

Roskilde(tørret juni).

*

SlamBjergmarken

Roskilde(afvandet

januar)*

Slam Odense**

Blandeprøvefør

kompostering(ca. 10 % slam)

**

Komposteretslam fra

Odense Nord**

MP

par

tikl

er

pe

r kg

TS

elle

r TO

M

Tho

usa

nd

s

Sammenligning af MP indhold i KOD med MP indhold i andre organiske ressourcer

MP per TS MP per TOM

Fokus på KOD

Fokus på spildevandsslam

Resultater – typer af mikroplast i organiske ressourcer

5

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Komposteret slam fra Odense Nord

Blandeprøve Odense Nord før kompostering

Slam Odense

Slam Bjergmarken Rosklde (afvandet januar)

Slam Bjergmarken Roskilde (tørret juni)

Slam Bjergmarken Roskilde (afvandet juni)

Bioforgasset KOD biopulp Varga

KOD biopulp Gemidan

KOD biopulp HCS

Fiber Fragment Flager/folier Svamp/skum Bead Biopose

Spild

evan

dss

lam

/bio

gød

nin

gK

OD

Felt indsamling - jord og dyr

KU’s Field site CRUCIAL

• 39 felt plots á 1000 m2 (0.1 Ha/plot)

• 3 Blok design med 11 forskellige behandlinger

• Tildeling af gødning startet i 2002

Indsamling af jord fra 3*7 plots: • Ugødet • NPK gødet • Kvægmøg • Komposteret husholdningsaffald (‘normal’) • Komposteret husholdningsaffald (Acc.) • Spildevandsslam (‘normal’) • Spildevandsslam (Acc.) ’Normale’ gødet i hht. kvælstof ekvivalenter Accelererede niveauer >100 år!

Felt indsamling af Grå orm (Apporectodea caliginosa) på mark udenfor plots

Indkøb af Kompost orm (Eisenia veneta) fra kultur 6

Plastik behandlinger (NPK-flager og NPK-fragmenter)

Lyserøde akrylfragmenter (PMMA) Gns. længde (længste led): 0,26 mm Range: [0,02-1,33] mm

Flager af (grøn) plastpose (PE)

Gns. længde (længste led): 0,42 mm Range: [0,05-1,34] mm

Spiket jord er NPK gødet jord tilsat mikroplast i koncentrationen 0,2 g per 200 g tørvægt jord (0,1%)

7

Test design - langtidsforsøg

BEHANDLINGER: 7 CRUCIAL jorde samt 2 plastik spikede jorde VARIGHED: 12 uger – observationer hver 3. uge ENDPOINTS: • Overlevelse & vækst (voksne orme) • Reproduktions parametre (Kokon produktion, klægningsrate) • Nedgravningsadfærd (tid) 8

Resultater - langtidsforsøg (1/3)

- Overlevelse & vækst

9

Overlevelse:

I alt 6 døde (samt 2 døde ‘under flugt’) på 12 uger ca. 6% dødelighed

– ikke noget tydeligt mønster

Vækst:

• Forskel i størrelse mellem HHA Acc og ugødet, men ellers intet klart mønster i vækst

• Orme ‘skrumper’ generelt de første 3 uger, men tager så langsomt på igen de følgende uger

• Ingen effekt af tilsat plastik på vækst (NPK vs NPK flage og NPK vs. NPK fragment)

0

250

500

750

1000

HHA

HHA Acc

Slam

Slam

Acc

Ugødet

Kvægmøg

NPK

NPK flage

NPK fragm

ent

Vo

lum

en

(m

m3

)

T=0 T=3 ugerT=6 uger T=9 ugerT=12 uger

-8,0

-6,0

-4,0

-2,0

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

HHA

HHA Acc

Slam

Slam

Acc

Ugødet

Kvægmøg

NPK

NPK flage

NPK fragm

ent

Stø

rre

lse

ssp

eci

fik

væks

trat

e

(% p

er

uge

fra

t=

0 t

il t=

12

uge

r)

Per volumen Per vægt

10

Tendens til forøget kokon produktion hos orm eksponeret til accelererede niveauer af: • husholdningsaffald • Spildevandsslam Ingen effekt af tilsat plastik på reproduktion (NPK vs NPK flage og NPK vs. NPK fragment) Ingen effekt af behandling på klækningseffektivitet

Resultater – langtidsforsøg (2/3)

- Reproduktion

0

5

10

15

20

25

HHA

HHA Acc

Slam

Slam

Acc

Ugødet

Kvægmøg NPK

NPK flage

NPK fragm

ent

Ku

mm

ule

ret

anta

l ko

kon

(o

ver

12

uge

r)

0

25

50

75

100

125

HHA

HHA Acc

Slam

Slam

Acc

Ugødet

Kvægmøg NPK

NPK flage

NPK fragm

ent

Klæ

gnin

gssu

cce

s (p

roce

nt)

30 8 14 58 60 25 16 20 28

11

Ikke noget tydeligt mønster i nedgravningsadfærd (interaktion mellem behandling og eksponeringstid – tendens til at ormene graver sig lidt langsommere ned i ugødet jord

Resultater – langtidsforsøg (3/3)

- Nedgravningsadfærd

0

10

20

30

40

HHA

HHA Acc

Slam

Slam

Acc

Ugødet

Kvægmøg NPK

NPK Fla

ge

NPK Fra

gment

Tid

til

ne

dgr

avn

ing

(min

)

T=0

T=3 uger

T=6 uger

T=9 uger

T=12 uger

Test design - undvigeforsøg

Vi tester valg mellem to (i et tilfælde 3) behandlinger

Jord af 2 forskellige behandlinger lægges i testkammeret (3 ‘lagkagestykker’ skiftevis med hver behandling)

10 regnorm tilsættes i kammeret i midten til tid = 0

Til tid = 48 timer registreres det i hvilke kamre de 10 orme befinder sig

Følgende 9 kombinationer er testet (4 for både Grå orm og Kompost orm samt 5 kun for kompost orm)

12

Behandling F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9

Kvægmøg

Slam

Slam Acc

HHA

HHA Acc

NPK

NPK flage

NPK fragment

Forsøgsnummer

: Både Grå orm og Kompost orm

: Kun Kompost orm

Resultater – undvigeforsøg (1/2)

13

0%

25%

50%

75%

100%

Kvægmøgvs. Slam

Kvægmøgvs. Slam Acc

Kvægmøgvs. HHA

Kvægmøgvs. HHA Acc

Grå orm Kvægmøg

Alternativ

0%

25%

50%

75%

100%

Kvægmøgvs. Slam

Kvægmøgvs. Slam Acc

Kvægmøgvs. HHA

Kvægmøgvs. HHA Acc

Kompost orm Kvægmøg

Alternativ

Kompost orm Kvægmøg

Slam Acc

HHA Acc

Forskel i jordvalg for de to ormearter: • Grå orm – foretrækker slam og HHA frem for kvægmøg • Kompost orm – vælger i mindre grad, men foretrækker kvægmøg frem

for slam og HHA (med mindre HHA er tilsat i accelererede mængder)

Når Kompost orm gives valget mellem kvægmøg, slam (acc) og HHA (acc) foretrækker den HHA tilsat i accelererede mængder

Resultater – undvigeforsøg (2/2)

14

0%

25%

50%

75%

100%

NPK vs. NPK flage NPK vs. NPK fragment

NPK

NPK tilsat plast

0%

25%

50%

75%

100%

Slam vs. Slam Acc HHA vs. HHA Acc

Kompost orm Normal

Accelereret

KOMPOST ORM: • Vælger jord tilsat HHA i store frem for lavere mængder • Vælger i mindre grad mellem slam og slam tilsat i

accelererede mængder • Vælger tydeligt NPK gødet jord uden MP frem for NPK

gødet jord med MP tilsat (0,1 % v/v)

Opsummering

15

Effekt parameter Effekt Mønster

Overlevelse NEJ -

Vækst NEJ (tendens?) Ikke klart

Kokon produktion JA (tendens) • Acc niveauer => forøget produktion. • Ingen effekt af tilsat plast

Klækningseffektivitet Nej -

Nedgravningsadfærd NEJ (tendens?) Ikke klart

Undvige adfærd JA

• Grå orm vælger slam og HHA over kvægmøg

• Kompost orm vælger i mindre grad, men: • Vælger Acc HAA fremfor kvægmøg og

Acc slam • Foretrækker Acc niveauer af slam og

HAA fremfor ’normale’ • Klar negativ effekt af tilsat plast

Hovedkonklusioner

16

• Der er mikroplast i organiske ressourcer (affald), som vil blive tilført landbrugsjord når det gødes med organisk affald

• Niveauet af mikroplast inholdet er ikke systematisk forskelligt i KOD og spildevandsslam, men fordelingen af partikler på typer varierer (flest fibre i slam og flest flager/folier i KOD)

• De to regnormearter er primært drevet af fødetilgængelighed/-kvalitet (type og mængde af organisk indhold) og i mindre grad af forekomsten af urenheder i form af mikroplast

• Nogle gødningsformer giver bedre forhold for den almindeligt forekommende Grå orm (ses primært på forøget reproduktion og valg af slam og HHA frem for kvægmøg gødet jord)

• Hvis fødekvaliteten er den samme, kan kompost ormen detektere og undvige tilsat plast (i en konc. på 0,1% på vægtbasis)

Tak til

Projektkonsortier (herunder GB, MST, DANVA, Biofos, Københavns Kommune, EnviDan, Plastfri Roskilde Fjord) og følgegrupper på projekterne

Jakob Magid, Københavns Universitet

Stine Lundbøl Vestergård

Per Haugsted Petersen (Rambøl), Anita Rye Ottosen (Rambøl), Finn Andersen (Odense Nord Miljøcenter)

Bjergmarken Renseanlæg, Roskilde Brian Olsen (tidligere Bjergmarken)

Mette Flodgaard, Rikke Guttesen og Kristian Syberg (RUC) 17