Strategi för att minimera kadmium i jordbruksmark och gröda

Sammanfattning av slutrapport
I ett delprojekt undersöktes möjligheten att risklassa mark i områden där det känt att grödorna ofta har förhöjda kadmiumhalter främst på grund av inslag av Cd-rik alunskiffer. Studien visar att geologiska kartor och data från flygmätning av uran kalibrerade med stickprovsanalyser av Cd-halter i jord och gröda kan användas för riskklassificering av jordar på regional nivå i denna typ av landskap. Detta kan användas för att identifiera fält där speciella åtgärder kan behövas för att minska risken för hög Cd-halt i matgrödor. I ett annat delprojekt samlades porvatten in från fyra jordar runt Uppsala och två i Skåne för att få ett mått på utlakning av kadmium. Data bekräftar att de antaganden om utlakning som gjorts i beräkningar av tillförsel och bortförsel av Cd i marken. Dessa beräkningar antyder balans för åkermarkens matjord. Projektet (inkl. MISTRA-del) har också resulterat i en rapport där en strategi för att minska kadmiumbelastningen i kedjan mark-livsmedel-människa presenteras.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Bakgrund

Människans intag av kadmium är en möjlig hälsosrisk. Det mesta av det kadmium vi får i oss kommer från maten. Inom svenskt lantbruk har man därför länge haft ögonen på detta ämne och framförallt vidtagit åtgärder för att bromsa haltökningen i marken. Tidigare tillfördes exempelvis ganska mycket kadmium med fosforgödselmedlen, men nu används oftast fosforgödsel baserad på kadmiumfattig råvara. Man har också satt gränser för kadmiumhalt grödor som går till livsmedel exempelvis inom Sigillodlingen. Även om tillskotten utifrån påverkar halten av kadmium i grödorna så finns det också en tydlig koppling till den naturliga förekomsten av kadmium i marken. I vissa områden är halterna i grödorna höga främst för att den naturliga halten i marken är hög. I detta forskningsprojekt har vi försökt att hitta en metod att utifrån information om geologisk bakgrund klassificera mark med avseende på risk för höga halter i grödor. En annan del av projektet var också att studera hur in- och utflödena av marken ser ut att kunna se om halterna i åkermarken fortfarande ökar. Här fokuserade vi på utlakningen eftersom det är ett flöde som är viktigt för resultatet av sådana beräkningar, men det finns få fältbaserade undersökningar av dess storlek.

Risklassificering av åkermark med avseende på kadmiuminnehåll

För studien om riskklassificering av mark valde vi ut två områden, ett i västra Östergötland och ett på Österlen i Skåne, där man haft problem med förhöjda kadmiumhalter vid Sigillodling av vete. Bakgrunden till de förhöjda halterna är att marken i båda områdena är påverkad av bergarten alunskiffer som ofta har naturligt hög halt av Cd. I området i Skåne bidrar också kadmiumrik sandsten till detta. Till att börja med försökte vi hitta ett samband mellan kadmiumhalt i mark- och grödprov som vi själva tog i området och tillgängliga detaljkartor över jordart och berggrund. Det fanns ett samband, men bruset var ganska stort. Det var inte förrän vi kom på att alunskiffer också innehåller uran som vi fick fram ett väldigt tydligt samband. Uran avger radioaktiv gammastrålning och detta har karterats genom flygmätningar. När vi utgick från en karta över uranhalterna i marken kunde vi hitta platser där det var riktigt höga halter av kadmium i både mark och gröda. Med hjälp av GIS-teknik kunde vi ni nu göra översiktlig risklassificering av de undersökta områdena. I området i Skåne kunde vi dela in jordbruksmarken i 5 riskklasser från hög till låg risk: 1) >5 mg/kg av uran 2) 3-5 mg/kg av uran 3) Morän på kambrisk sandsten. 4) Flodavlagringar (vid åar och bäckar) nedströms andra riskklasser. 5) Annan geologisk bakgrund. Våra analyser av veteprov tagna på de olika marktyperna visade signifikanta skillnader i kadmiumhalt mellan risklasserna. I området i Östergötland prövade en annan modell där vi delade in marken i sådan som skulle kunna får grönt kort för Sigillodling baserat på data främst från flygmätningar av 238U och sådan där det krävs mer detaljerad kartering och provtagning av mark och gröda för att skilja ut mark som eventuellt inte är lämplig för Sigillodling eller annan odling certifierad med avseende på Cd.

Regionala riskkartor är oftast inte tillräckligt detaljerade för att visa situationen på gårdsnivå. Vi testade därför också en metod för detaljkartering på gårdsnivå. Vi monterade en gammastrålningsmätare på ett motorfordon scannade några utvalda fält både i Östergötland och Skåne. Detta visade att det är stor variation i uranhalterna mellan olika delar av fälten och att detta speglar motsvarande variation i matjordens och vetet Cd-halt. De stora dragen i detaljkarteringen av uran sammanföll också väl med mönstret från flygmätningarna.

Trots liknade geologisk bakgrund och halter i marken som var ungefär på samma nivå så var halterna i vete betydligt större på Österlen än i västra Östergötland. Detta visar att riskklassning baserad på geologisk bakgrund inom varje område måste kalibreras mot Cd-analys av några representativa stickprov av mark- och gröda. Erfarenheten från gårdar som prövat Sigill-odling av vete i dessa områden visar att på Österlen har man ofta fått ge upp på grund av för höga halter i vetet, medan man i Östergötland sällan har för höga halter i vetet, men enligt reglerna fortlöpande måste analysera grödan eftersom Cd-halten i marken ligger över den kritiska gränsen.

Den metod för riskklassificering som vi utvecklat kan användas för att skilja ut fält och delar av fält där kadmiumhalten troligen inte är något problem där speciella åtgärder kan behövas för att minska risken för hög kadmiumhalt i matgrödor. Om man vill bedriva något slags miljö- eller kvalitetscertifierad odling typ Sigill borde man med hjälp av en riskklassificering kunna ge en stor del av marken med förhöjda Cd-halter i detta område ”grönt kort” som befriar från ständig kontroll av grödans halter. Även på Österlen finns det ”gröna” områden, även om frekvensen är mindre. För en del av de riktigt kadmiumrika markerna på Österlen vore det också bra om man kunde odla andra grödor än matgrodor eftersom halten i grödan där är mycket hög. Energigrödor (om askan inte återförs till marken) och fodergrödor (en mycket liten del kadmium i fodret går över till mjölk och kött) är tänkbara alternativ. Eftersom detta ändå påverkar brukarens möjlighet att fritt disponera sin mark är det viktigt att kunna ringa in de verkligt kritiska markerna ända ned på fältnivå.

Utlakning av kadmium från åkermark

I den andra delen av projektet samlade under 1,5 till 2 års tid vi in porvatten från två olika nivåer i markprofilen på fyra platser runt Uppsala och två på Säbyholms gård i Skåne. Med hjälp av dessa data och avrinningsdata kunde vi sedan beräkna hur mycket kadmium som transporteras nedåt i markprofilen. Utlakningen från matjorden på de 6 platserna var i genomsnitt 0,32 g/ha/år, med en variation på 0,09 – 0,58 g/ha/år. Dessa data har bidragit med bättre underlag till de beräkningar av den långsiktiga förändringen av kadmiumhalten i matjorden som vi gjort olika sammanhang: Dessa beräkningar antyder att de åtgärder som vidtagits för att minska tillförseln av kadmium nu har lett till att kadmiumhalten i matjorden inte längre ökar. Intressant är också att utlakningen i stort sett är lika stor som nedfallet av kadmium från luften.