Organiske forureningsstoffer hvad kan jorden ordne
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 24

Organiske forureningsstoffer: Hvad kan jorden ordne? PowerPoint PPT Presentation


  • 41 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Organiske forureningsstoffer: Hvad kan jorden ordne?. 11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen. Hans Christian Bruun Hansen ([email protected]) Jordbunds- og Miljøkemi Institut for Grundvidenskab KVL. Tyve minutter om. 11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen.

Download Presentation

Organiske forureningsstoffer: Hvad kan jorden ordne?

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Organiske forureningsstoffer hvad kan jorden ordne

Organiske forureningsstoffer:Hvad kan jorden ordne?

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

Hans Christian Bruun Hansen ([email protected])

Jordbunds- og Miljøkemi

Institut for Grundvidenskab

KVL


Tyve minutter om

Tyve minutter om.....

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

  • Jordreaktoren og filterfunktionen  Vandmiljøet

  • Organiske forureningsstoffer i det åbne land

  • “Klassisk” estimering af jordkvalitet – How?

  • Jordens “bonitet” som filter: Hvad er det vi skal måle på?

  • Flaskehalse: Kritiske processer for filterfunktionen

  • Eksempler: i) Pesticid, ii) Naturligt toksin, iii) Hormoner

  • Fremtiden?


Jordens funktioner

Jordens funktioner

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

Økosystem funktioner

F1: Produktion af biomasse (foder/fødevarer, non-food, energi)

F2: Filter (filtrering, nedbrydning, neutralisation)

F3: Habitat for dyr og planter (artsdiversitet, genetisk reserve)

Antropogene funktioner

F4: Fysisk medium for anlæg (huse, veje, lossepladser)

F5: Kilde til råmaterialer (sand, ler, humus)

F6: Beskyttelse af kulturværdier (fortidsminder, kulturlandskaber)


Jordreaktoren

Jordreaktoren

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

F3

F1

F2


Filter materialet

Filter-materialet

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

Nedbrydning

  • Filtermaterialet:

  • lagdelt (horisonter)

  • den biologisk aktive del primært i A-horisonten

  • den abiotisk-aktive del ofte i underjorden

  • at lagene har vidt forskellig sammen-sætning og egenskaber

  • heterogent på alle målestoksforhold

  • makroporer med deres eget miljø

Ap

Sorption

Eg

Btg

Transport

Cg

  • i opløsning

  • på partikler


Organiske forureningsstoffer i det bne land eksempler

Organiske forureningsstoffer i det åbne land- eksempler -

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

Glyphosat

MCPA

LAS

“AOX”

Ptaquilosid

Zearalenon

Estradiol-konj.

Tetracyklin

Benzanthracen


Hvad er jordkvalitet

Hvad er jordkvalitet?

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

Soil quality is the capacity of soil to function, within ecosystem and land-use boundaries, to sustain biological productivity, maintain environmental quality, and promote plant, animal, and human health (Doran & Parkin, 1994)

  • Jordkvalitet bestemmes typisk i forhold til én funktion

  • Funktionen oftest knyttet til en bestemt arealanvendelse

  • NB! Funktionerne kan være i konflikt med hinanden (f.eks. høj biomasseproduktion >< effektivt filter)


Jordkvalitetsindeks

Jordkvalitetsindeks

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

SQI = f(q1, q2,......qn)

hvor f er en funktion og qi er jordkvalitetsindikatorer

For flere jordfunktioner, da sammenvejet SQ:

SQ = g(SQI1, SQI2, ...... SQIm)

Jordbundsindikatorer: Jordbundsegenskaber relateret til den aktuelle funktion. F.eks:

Fysiske: tekstur, vandkapacitet, vol. vægt, infiltration, aggregat-stabilitet

Biologiske: regnorme, mikrobiel biomasse, respiration

Kemiske: total C and N, pH, ekstraherbart N, P and K, CEC, Feox + Alox


Klassisk sqi approach

“Klassisk SQI approach”

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

  • Hvilke “behandlinger” skal sammenlignes?

  • Hvilke “management goals” er der for funktionen?

  • Vælg indikatorer, der er relateret til jordfunktionen

  • Find det sæt af indikatorer (MDS), der bedst forklarer variationen mellem jordbehandlinger og giv dem vægte (Wi).Tjek overfor “management goals”

  • Etablér scoringsfunktioner (Si) for indikatorerne (f.eks. 0 – 1), d.v.s. indikatorernes indflydelse på funktionen

  • Udregn SQI:


Anvendelse af sqi eksempel

Anvendelse af SQI - eksempel

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

Andrews et al. (2002): SQI anvendt på grønsagsproduktion til at demonstrere forskelle mellem gødningsstrategier (org./uorg.) på gårdniveau

  • Behandlingsformer: Husdyrgødning, kompost, ‘organic’, mellemstadie, konventionel

  • MDS (PCA analyse): SOM, EC, pH, WSA, Zn og BD (målt i pløjelaget).

  • Vægte (Wi): 0.61, 0.61, 0.16, 0.16, 0.14 og 0.09

  • 3.Scoringsfunktioner; baseret på litteratur og koncensus.


Anvendelse fortsat

Anvendelse (fortsat)

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

4. Bestemmelse af SQI for de forskellige behandlinger

Kun én indikator fik betydning: SOM

  • Kritik:

  • Scoringsfunktionerne – er de for subjektive?

  • Management goals

  • Kun Ap horisonten

  • Tidskrævende

Andrews et al. (2002) Agron. J. 94: 12 - 23


Organiske forureningsstoffer og sqi sp rgsm l vi kunne stille

Organiske forureningsstoffer og SQI- spørgsmål vi kunne stille -

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

  • Hvad er de kritiske egenskaber/processer m.h.t. jordens filterfunktion?

  • Hvilke jordkvalitetsindikatorer skal vi da overveje?

  • Hvilke “management goals” vil vi bruge?

  • (konc. > grænseværdi?, toksicitet, vandets totale kvalitet/brugsmuligheder/”salgspris”, udvasket mængde, “nedslidning” af filtermaterialet

  • Hvordan formulerer vi scoringsfunktionerne?

Nogle indikatorer (f.eks. pH) påvirker mange processer


Kritiske processer flaskehalse

Kritiske processer (flaskehalse)

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

  • Sorptionskapacitet og bindingsstyrke

  • Sorptions-/ desorptions-kinetik

  • Nedbrydnings-reaktioner

  • Nedbrydningskinetik

  • Metabolitdannelse

  • Toksicitet

  • Transport

SOUND


Indikatorer eksempler

Indikatorer - eksempler

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

Generelle: pH, redoxtilstand, temperatur, vandindhold, jordvæskens ledningsevne, SOM, mikrobiel respiration, tekstur, hydraulisk ledningsevne, volumen-vægt, makroporer, horisonttykkelse

Specifikke:  nedbryderart (eller -gen), enzym-aktivitet, enzym-kinetik, overfladearealet af specifikke mineraler, sorbentens overfladeegenskaber, desorptionskinetik, jordvæskens speciering, egenskaber af DOM


Eksempel 1 dichlobenil

Eksempel 1: Dichlobenil

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

  • BAM bindes meget svagere (Kd < 1) end Dichlobenil

  • Enkelte jorde kan nedbryde BAM

- MDS -

Indikator Vægt

Specifik enzymakt.H

(eller nedbrydergener)

Indhold af dichlobenilH

SOM og SOM-typeM

Redox-tilstandM

Måske lertypeL

TransportegenskaberH

Holtze, 2004


Eksempel 2 mcpa i

Eksempel 2: MCPA-I

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

  • Nedbrydning og mineralisering af MCPA i jord under samtidig detektion af frekvensen af tfdA genet (DNA) der koder for dioxygenasen i første nedbrydningstrin.

  • Lignende forsøg viser induktion af tfdA-mRNA, men detektionen er vanskelig.

  • mineralisering

  • nedbrydning

  • tfdA


Eksempel 2 mcpa ii

Eksempel 2: MCPA-II

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

- MDS -

Indikator Vægt

NedbrydergenerH

Indhold af MCPAM

SOMH

Redox-tilstandM

TransportegenskaberH

Nedbrydning af MCPA i jord hvor MCPA bindes med forskellig styrke

Nedbrydningshastighed afhænger af hvor stærkt MCPA er bundet i jord

Jensen et al. (2004)


Eksempel 3 ptaquilosid

Eksempel 3: Ptaquilosid

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

Carcinogent stof i Ørnebregne

  • Bindes stærkt

  • Ikke toksisk

  • Bindes ikke

  • Carcinogent

Rasmussen (2003)

- MDS-

Indikator Vægt

Pta i jord/tilførselH

pHH

EnzymaktivitetM

SOMM

LertypeL

TransportegenskaberM

Hydrolyse-hastighed vs pH


Eksempel 4 steroid strogener

Eksempel 4:Steroid østrogener

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

  • Tilføres landbrugsjord primært med gylle.

  • Bioaktivitet i meget lave koncentrationer (ng L-1)

  • Konjugerede former bindes svagt; omvendt for ukonjugerede former

  • Hurtig “nedbrydning” af de aktive hormoner i jord (timer – dage); langsom mineralisering

  • Evt. dannelse af polære metabolitter, der har hormon-effekt

- MDS-

Indikator Vægt

Dekonjugeringshast.H

Bioaktive metabolitterH

Hormon-aktivitet (assay)H

Total-mængde i jordM

SOMM

LerM

TransportegenskaberM


Eksempel 5 zearalenon

Eksempel 5: Zearalenon

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

Sorption

t1/2 7 – 20 dage (25 oC)

Kd 50 – 150 L kg-1

- MDS-

Indikator Vægt

Nedbrydningshast.H

Bioaktive metabolitterH

Total-mængde i jordM

SOM?

Ler?

TransportegenskaberM

  • ZON produceres af Fusarium spp.

  • Bindes stærkt

  • Nedbrydes relativt hurtigt

  • Metabolitter kan være bioaktive og bindes formentlig svagere


Og s var der scoringsfunktionernerne

Og så var der scoringsfunktionernerne..

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

scoringsværdi

Indikator-værdi

1.0

1.0

1.0

[polær metabolit]

[hydrolyse-pH]

[nedbrydergen]


Konklusion

Konklusion

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

  • De specifikke (molekylære) indikatorer får høj vægt (f.eks. enzymaktivitet, gen-koncentration, specifik sorbent)

  • Indikatorerne til dels afhængige af stoffet

  • Forureningsstof-koncentration og jordens transportegenskaber vil altid være del af MDS

  • Oftest én eller nogle få indikatorer der er afgørende for det enkelte stofs udvaskning (flaskehalse)

  • Kritiske indikatorer ofte dynamiske – ændres over tid, afhængig af arealanvendelsen, forhistorien.....

  • SQI skal udvikles så det omfatter både over- og underjord

  • SQI paradigmaet sætter fokus på kritiske processer


Fremtiden

Fremtiden

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

  • Fremtidens SQ system baseres på en transportmodel, kritiske indikator-data og estimering af udvaskning

  • Det centrale er at identificere “flaskehalsene” (hastigheds- eller kapacitetsbegrænsende faktorer)

  • Udvikling af sensorer (indikatorer) der responderer på enzymer, gener, specifikke forureningsstoffer, eller som måler for biologisk effekt (toksicitet, hormonaktivitet...)

SQI Field Kit


Organiske forureningsstoffer hvad kan jorden ordne

11, 6 Jordkvalitet - filterfunktionen

Inderlig jeg længes

efter vår, men vinteren strænges;

atter vinden om til nord!

Kom, sydvest, som frosten tvinger,

kom med dine tågevinger,

kom og løs den bundne jord!


  • Login