Biotilgjengelighet og risikovurdering av metaller i jord – en samling av casestudier

Abstract

Metallforurensning på skytefelt kan påvirke de økologiske forholdene i jorden og utgjøre en risiko for både mennesker og dyr som ferdes på området. Denne rapporten samler fem mindre laboratorie- og kasusstudier som ikke tidligere er publisert, og som har til felles at de kan gi informasjon om biotilgjengelighet av metaller og metallers påvirkning på planter og de økologiske forholdene i jorden. De fem kasusstudiene dreier seg om opptak av metaller i planter, bær og sopp, bruk av DGT i jord, ristetester for å se på biotilgjengeligheten av metaller i jord, bruk av Bait-lamina test i jord i felt og på laboratoriet og en unngåelsesstudie av meitemark. Vi innhentet prøver av planter, bær, sopp og jord. Vi utførte tester med DGT i laboratoriet med jord som tidligere var blitt brukt til å teste opptak av metaller i meitemark. DGT er en passiv prøvetaker som kan gi informasjon om andelen metaller i jorden som er tilgjengelig for opptak i planter og biota. Bait-lamina tester ble utført både i laboratoriet og i felt, og slike tester kan sammenlikne biologisk aktivitet i jord på forskjellige områder. For å finne ut om meitemark foretrekker uforurenset jord fremfor jord forurenset med metaller, utførte vi en unngåelsestest på laboratoriet. Samlede planteprøver fra større områder inneholdt ikke konsentrasjoner av metaller over normale verdier eller over grenseverdiene i dyrefôr. Alle bærprøvene som ble innhentet på Steinsjøen i 2021, bortsett fra én, hadde blykonsentrasjoner som oversteg EUs grenseverdi for bly i bær (0,2 mg/kg våtvekt). Et lite inntak av bær plukket på blyforurensede områder vil allikevel ikke være skadelig. All soppen vi analyserte, hadde blykonsentrasjoner som oversteg EUs grenseverdi for bly i sopp (0,8 mg/kg våtvekt), konsentrasjonen av bly i sopp var om lag 100 ganger høyere enn konsentrasjonen i bær. DGT-resultatene korrelerte med både konsentrasjon av kobber og bly i jord og med opptak i meitemark (fra en tidligere studie). I laboratoriestudien korrelerte resultatene fra Bait-lamina ganske godt med metallkonsentrasjonen i jorden, mens det i feltforsøket var like mye variasjon innad på hvert enkelt område som mellom områdene. Dette kan skyldes at den biologiske aktiviteten ikke endret seg markant mellom områder med høy og lav metallkonsentrasjon, eller det kan skyldes at metoden er for usikker i felt. Resultatene fra unngåelsestesten tydet på at marken ikke hadde noen tydelig preferanse for hverken forurenset eller ren jord, men datagrunnlaget er for lite til å kunne si dette sikkert. Planteprøver kan være bedre egnet enn jordprøver for å gjøre risikovurderinger for beitende dyr på skytefelt. Imidlertid vil det i de fleste tilfeller være liten risiko for metallforgiftning av beitedyr på skyte- og øvingsfelt. Metallkonsentrasjonen i sopp og bær bør undersøkes videre på flere skytefelt for å finne ut om det bør vurderes å fraråde plukking av sopp og bær på Forsvarets skyte- og øvingsfelt. Om et skyte- og øvingsfelt inneholder mye sopp, bør dette tas hensyn til i en eventuell risikovurdering. DGT kan være en god modell for opptak i meitemark, men å kun se på metallkonsentrasjonen i jord kan også være tilstrekkelig. Bait-lamina ga veldig usikre resultater, og vi anbefaler den derfor ikke som et egnet mål på de økologiske forholdene i jorden i felt.

Metal pollution on shooting ranges can pose a risk to both humans and animals residing in the area, and it can affect the ecologic conditions of the soil. This report contains a collection of previously unpublished small laboratory and case studies that can provide information about the bioavailability of metals and their impact on plants and the ecologic conditions of the soil. The report consists of five case studies: uptake of metals in plants, berries and mushrooms, use of DGT in soil, leaching tests to look at the bioavailability of metals in soil, use of Bait-lamina in soil in the field and in the laboratory, and an avoidance study of earthworms. Samples of plants, berries, mushrooms, and soil were obtained from Steinsjøen shooting range. We used diffusive gradient in thin film (DGT) in a laboratory to test soil samples that had previously been tested for uptake of metals in earthworms. DGT is a passive sampler that can provide information about the proportion of metals in the soil that is available for uptake in plants and other biota. We used Bait-lamina in both laboratory and field settings. These are used to assess variations in biological activity in soil across different areas. To determine if earthworms prefer uncontaminated soil to metal-contaminated soil, we carried out an avoidance test in a lab. Mixed plant samples from larger areas did not contain concentrations of metals above normal or limit values for animal feed. All but one of the berry samples obtained at Steinsjøen in 2021 had lead concentrations that exceeded the EU limit value for lead in berries (0.2 mg/kg wet weight). A small intake of berries picked in lead-contaminated areas will still not be harmful. All the mushrooms that were picked had lead concentrations that exceeded the EU limit value for lead in mushrooms (0.8 mg/kg wet weight), and the concentration of lead in mushrooms was about 100 times higher than the concentration in berries. DGT results correlated with both concentration of copper and lead in soil and with uptake in earthworms. In the laboratory study, the results from the Bait-lamina test correlated well with the metal concentration in the soil, while in the field, the variation within each area was the same as between the areas. This could be due to biological activity not significantly changing between areas with high and low metal concentrations, or it could suggest that the method is less reliable in the field. The results from the earthworm avoidance study were inconclusive, suggesting no clear preference in earthworms for either contaminated or clean soil. However, the data is too limited to draw definitive conclusions. Plant samples may be better suited than soil samples in risk assessments for grazing animals. However, in most cases, there will be little risk of metal poisoning to grazing animals on firing and training ranges. The metal concentration in berries and mushrooms growing on contaminated shooting ranges should be further investigated to find out whether to advise against picking these on the Norwegian Armed Forces’ shooting ranges. If a shooting range contains many mushrooms, this should be included in risk assessments. DGT can be regarded as a good model for uptake of metals in earthworms, but analysis of only the concentration in the soil may also be sufficient. The Bait-lamina results were inconclusive, and we therefore do not recommend Bait-lamina field testing as a suitable measure of the ecologic conditions of the soil.