Att grödor som vete, råg, potatis och sallat kan ta upp hälsovådliga metaller, ger en ytterligare dimension på ekologisk hållbar mathållning och jordbruk. Miljömärkningar ger en viss garanti för att grödan odlats utan gifter och enligt ekologiskt hållbara principer. Denna typ av miljömärkning ger dock ingen garanti för att grödans innehåll av metaller som uran är låg. Här blir det då viktigt att veta var grödan odlats för att kunna bedöma dess innehåll av hälsovådliga metaller. I framtiden kan det därför bli viktigare med jordprover, där resultaten gällande koncentrationer av hälsovådliga metaller blir lättillgängliga. Utsläpp har även gett upphov till högre och/eller mer tillgängliga metaller i många jordbruksområden, vilket också ger ett ökat behov av kontroll av jordars metallinnehåll. Att grödor från vissa områden kan innehålla metaller på toxiska nivåer trycker på vikten av sprida risken genom att äta grödor från olika geografiska områden, där ursprungsmärkning blir ett hjälpmedel för att säkra detta. En annan måltidsekologisk aspekt är att oorganiskt fosfatgödsel ger upphov till kadmium – och urankontaminering av jordar med risk för kadmium och uran i spannmål och grönsaker.
35
Fosfatgödsel ger även en störd fosforcykel, vilket talar än mer för kretsloppsjordbruk utan oorganiskt fosfatgödsel, där stallgödsel istället används. Stallgödsel har även potential att minska växternas upptag av bly och kadmium. Måltidsekologiskt perspektiv är även att dra nytta av ekosystemtjänster, som att ympa in mykorrhiza för att styra bly och kadmium till rotdelar i ställer för frökropp. Av vikt är även att minska metallhalterna i grödor som används som foder inom kött- och fiskproduktion, då dessa ger upphov till en bioackumulering där människan till sist blir utsatt för de högsta metallhalterna.
Slutsatser
De domesticerade grödorna vete, potatis, råg och sallat tar upp Cd, Pb, Th, Tl och U. Upptaget är störst hos sallat och potatis och riskerar därför att bli hälsovådliga att äta vid förhöjda koncentrationer i åkermarken En ökad metallkoncentration av dessa grundämnen i marklösning och odlingssubstrat ger oftast högre metallkoncentrationer i aktuell gröda. De högsta koncentrationerna återfinns oftast i rötterna. Hos råg, vete och sallat kan även rötternas tillväxt hämmas av kadmium.
Oorganiskt fosfatgödsel kan innehålla Pb, Cd, Tl, Th och U beroende på typ av råvara. Studier visar att fosfatgödsel åtminstone ger en ökad kadmiumhalt i grödor som råg, vete, potatis och sallat. En ökad användning av fosfatgödsel tycks även ge högre halter av torium och uran i vete. Stallgödsel från nötkreatur kan minska upptaget av bly och kadmium. Arbuskulär mykorrhizasvamp kan immobilisera metaller i jorden eller metaller som bly och kadmium till rotvävnader och på så vis minska upptaget till växtdelar som används för humankonsumtion. Vetes upptag av kadmium och uran studerades i en experimentell hydroponisk dosstudie. Resultaten från den experimentella studien indikerade att förhöjd kadmiumhalt och urankoncentration i näringslösning kan ha gett upphov till förhöjda halter i vete, vilket i sin tur kan ha påverkat plantans tillväxt
.
I uranprovserien fastställdes att perlit tog upp uran. Data från försöken gjorde att en fördelningskonstant Kd för löst uran/uranhalt i perlit kundeberäknas. I denna provserie kunde även beräkningar visa att roten genom en aktiv process tog upp uran från näringslösningen.
36
Resultaten indikerar att det finns risker med att äta grödor som odlats i jordar med höga halter av Pb, Cd, Tl, Th eller U. Hälsovådliga koncentrationer kan nås utan att något synligt symtom på kontaminering eller förgiftning hos grödan.
Tackord
Författaren vill tacka Stefan Karlsson och Viktor Sjöberg vid Forskningscentrum Människa- Teknik-Miljö vid Örebro Universitet för god vägledning och stimulerande diskussioner under arbetets gång. Vidare riktas ett stort tack till institutionen för Naturvetenskap och Teknik vid Örebro Universitet för upplåtelse av lokaler och för finansiellt stöd samt till Ulf Hanell för tillhandahållet utsäde. Till sist vill jag tacka Alf Ekblad för den noggranna granskningen av detta arbete.
37
Referenser
Actar, N och Tufail, M (2007). Natural radioactivity intake into wheat grown on fertilized farms in two districts of Pakistan. Radiation Protection Dosimetry, 123, 1, 103-112.
Ahmad, H. R; Ghafoor, A; Corwin, D. L; Aziz, M. A; Saifullah och Sabir, M (2011). Organic and Inorganic Ambendants Affect Soil Concentration and Accumulation of Cadmium and Lead in Wheat in Calcareous Alkaline Soils. Communications in Soil Science and Plant
Analysis, 42, 111-122.
Anke, M; Seeber, O; Müller, R, Schäfer, U och Zerull, J (2009). Uranium transfer in food chain from soil to plant, animals and man. Chemie der Erde 69, S2, 75-90.
Boukhenfoul, W och Boucenna A (2012). Uranium content and dose assessment for
phosphate fertiliser and soil samples: comparisson of uranium concentration between virgin soil and fertilised soil. Radiation Protection Dosimetry, 148, 2, 263-267.
Carvalho, F. P; Oliveira, J. M och Malta, M (2009). Analyses of radionuclides in soil, water, and agriculture products near the Urgeirica uranium mine in Portugal. Journal of
Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 281, 479-484.
Clarkson, D. T och Saker, L. R (1989). Sulphate influx in wheat and barley roots becomes more sensitive to specific protein-binding reagents when plants are sulphate-deficient. Planta
178, 249-257.
Clarkson, D. T (1993). Roots and the delivery of solutes to the xylem. Philosphical
Transactions of Royal Society of London Series B, 341, 5-17
Costa Lauria, D; Rochedo, E; Godoy, M. L; Santos, E och Hacon, S (2012). Naturally occurring radionuclides in food and drinking water from a thorium-rich area. Radiation and
Environmental Biophysics, 51, 367-374.
Cote, G. G (2009). Diversity and distribution of idioblasts producing calcium oxalate crystals in Dieffenbachia Seguine (Araceae), Amercan Journal of Botany 96, 7, 1245-1254.
Dakora, F. D och Phillips, D. A (2002). Root exudates as mediators of mineral acquisition in low-nutrient environments. Plant and Soil, 245, 35-47.
Ding, C; Zhang, T; Wang, X; Zhou; F; Yang, Y och Yin, Y (2013). Effects of soil type and genotype on lead concentration in rootstalk vegetables and the selection of cultivars for food safety. Journal of Environmental Management, 122, 8-14.
Dock (2002). Kemisk toxicitet av uran och utarmat uran. Rapport 1/02. Institutet för miljömedicin, Karolinska institutet.
Donnelly, P. K och Fletcher, J. S (1994). Potential use of mycorrhizal fungi as bioremediation agents. Ingår i Anderson, T. A & Coats, J. R (Red.). Bioremediation Through Rhizosphere
Technology, American Chemical Society Symposium Series 563. ACS Chicago, Illinois, 93-
99.
EFSA (2009). Cadmium in food. Scientific Opinion of Panel on Contaminants in Food Chain. The EFSA Journal, 980, 1-139.
38
EFSA (2010). Scientific Opinion on Lead in Food. EFSA Panel on Contaminants in Food
Chain. EFSA Journal 2010, 8(4): 1570.
Ekblad, A (2014a). Muntlig redogörelse, Örebro Universitet 16 juni 2014. Ekblad, A (2014b). Muntlig redogörelse, Örebro Universitet 14 aug 2014.
Eriksson, J; Mattsson, L och Söderström, M (2010). Tillståndet i svensk åkermark och gröda,
data från 2001-2007. Naturvårdsverket, rapport 6349.
Fuller, W. H (1977). Movement of selected metals, asbestos, and cyanide in soil; application
to waste disposal problem. EPA-600/2-77-020. Solid and Hazardous Waste Res Div, US-
EPA, Chincinnati.
Gramss, G; Voigt, K-D (2013). Regulation of heavy metal concentratins in cereal grains from uranium mine soils. Plant Soil, 364, 105-118.
Grant, C; Flaten, D; Tenuta, M; Malhi, S och Akinremi, W (2013). The effect of rate and Cd concentration of repeted phosphate fertilizer applications on seed Cd concentration varies with crop type and environment. Plant Soil, 372, 221-233.
Greger, M (2006). Metallupptag i växter odlade i rödfyr- och alunskifferjord. Botaniska institutionen, Stockholms Universitet.
Guo, P; Jia, X; Duan, T; Xu, J och Chen, H (2010). Influence of plant activity and phosphates on thorium bioavailability in soils from Baotou area, Inner Mongolia, Journal of
Enivironmental Radioactivity, 101, 767-772.
Hall, J. L och Williams, L. E (2003). Transition metal transporters in plants. Journal of
Experimental Botany, 54, 293, 2601-2613.
Harris, N. S och Tylor, G. J (2013). Cadmium uptake and partioning in durum wheat during grain filling. BMC Biology, 13/103.
Hedlund B; Eriksson J; Petersson-Grawé K och Öborn I (1997). Kadmium – tillstånd och
trender. Naturvårdsverket, rapport 4759.
Hervik, H och Pedersen, R (2004). Svavel, Natrium, magnesium och mikronäringsämnen i
ekologiskt lantbruk. Jönköping, Jordbruksverket.
Hose, E; Clarkson, D. T; Steudle, E; Schreiber, L och Hartung, W (2001). The exodermis: a variable apoplastic barrier. Journal of Experimental Botany, 52, 2245-2264.
Hung et al. (2006). Environmental assessment of small –scale vegetable farming systems in peri –urban areas of the Yangtze River Delta Rgion, China. Agriculture, Ecosystems and
Environment 112, 391-402.
Jung, J. H och Park, C. M (2007).Vascular Development in Plants: Specification of Xylem and Phloem Tissues. Journal of Plant Biology, 50, 3, 301-305.
Jönsson Larsson, E.H och Asp, H (2013). Effects of pH and nitrogen on cadmium uptake in potato. Biologia Plantarium 57,4, 788-792.
39
Kabala, C och Singh, K (2001). Fractionation and mobility of copper, lead, zink in soilprofiles in the vicinity of a copper smelter. Journal of Environmental Quality, 30, 48-492.
Kabala-Pendias, A och Pendias, H (2001). Trace elements in Soils and Plants, third ed. CRC Press, Botca Raton, FL, USA.
Karlsson, S (2014). Muntlig redogörelse, Örebro Universitet 20 maj 2014.
Khan, A. G; Kuek, C; Chaudhry, T. M; Khoo, C. S och Hayes, W. J (2000). Role of plants, mycorrhizae and phytochelators in heavy metal contamined land remediation. Chemosphere,
41, 197-207.
Kiba et al. (2012). The diversity of fertilization practices effects soil and crop quality in urban vegetables sites of Burkina Faso. European Journal of Agronomy 38, 12-21.
Kučera, J; Mizera, J; Řanda, Z och Vávrová, M (2007). Pollution of agricultural crops with lanthanides, thorium and uranium studied by instrumental and radiochemical neutron activation analysis. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 271, 3, 581-587. Lagneborg, R och Waltersson, E (2004). Guide för legeringsmetaller och spårelement i stål. Rapport nr D811, Jernkontoret.
Lamb, D. T; Ming, H; Megharaj, M och Naidu, R (2010). Relative Tolerance of a Range of Austarlian Mative Plant Species and Lettuce to Copper, Zinc, Cadmium and Lead. Archives
of Environmental Contamination and Toxicology, 59, 424-432.
Lennmo, E (2006). Växters upptag av spårämnen från rödfyr. Rapport 3, Sveriges lantbruksuniversitet.
Lente, I; Keraita, B; Drechsel, P; Ofosu-Anmin, J och Brimah, A. K (2012). Risk Assessment of Heavy-Metal contamination ov Vegetables Grown in Long-Term Wastewater Irrigated urban Farming Sites in Accra, Ghana. Water Quality, Exposure and Health, 4, 179-186. McBride, M. B (1994). Environmental chemistry of soils. New York: Oxford University Press.
McBride, M. B och Spiers. G (2007). Trace element content of selected fertilizers and dairy manures as determined by ICP-MS. Soil Science and Plant Analysis 32:1-2, 139-156.
McLaughlin, M. J; Maier, N. A; Freeman, K; Tiller, K. G; Williams, C. M. J och Smart, M. K (1995). Effects of potassic and phosphatic fertilizer type, fertilizer Cd concentration and zinc rate on cadmium uptake by potatoes. Fertilizer Research, 40, 63-70.
Mihucz, et al (2008). Redistribution of uranium and thorium by /soil/plant interaction in a recultivated mining area. Microchemical Journal, 90, 45-49.
40
Neves, M. O; Abreu, M. M och Figueiredo, V (2012). Uranium in vegetable foodsuffs: should residents near the Cunha Baixa uranium mine site (Central Northern Portugal) be concerned?
Environ Geochem Health, 34, 181-189.
Oveča, M och Takáč, T (2014). Managing heavy metal toxicity stress in plants: Biological and biotechnological tools. Biotechnology Advances 32, 73-86.
Pulhani, V.A. et al (2005). Uptake and distribution of natural radioactivity in wheat plants from soil. Journal of, Environmental Radioactivity, 79, 331-346.
Queirolo, F; Stegen, S; Contreras – Ortega, C; Ostapczuk, P; Queirolo, A och Paredes, B (2009).Thallium levels and bioaccumulation in environmental samples of Northern Chile: Human health risks. J. Chil. Journal of the American Chemical Society, 54, 4, 464-469. Rabie, G. H (2005). Contribution of arbuscular mycorrhizal fungus to red kidney and wheat plants tolerance grown in heavy metal-polluted soil. African Journal of Biotechnology, vol
4(4), 332-345.
Renkema, H; Kikkert, J; Hale, B och Berkelaar, E (2012). The effect of transpiration on thallium uptake and mobility in durum wheat and spring canola. Plant Soil, 354, 229-238. Sager, M; Park, J. H och Chon, H. T (2007). The Effect of Soil Bacteria and Perlite on Plant Growth and Soil Properties in Metal Contaminated Samples. Water, Air, & Soil Pollution,
179, 265-281.
Saifullah et al (2010). Chemically enchanged phytoextraction of Pb by wheat in texturally different soils. Chemoshere, 79, 652-658.
Schipper, L. A; Sparling, G. P; Fisk, L. M; Dodd, M. B; Power, I. L och Littler, R. A (2011). Rates of accumulation of cadmium and uranium in a New Zealand hill farm soil as a result of long-term use of phosphate fertilizer. Agriculture, Ecosystems and Environment 144, 95-101. Schreck, E; Foucault, Y; Sarret, G; Sobanska, S; Cécillion, L; Castrec-Roulle, M; Uzu, G. och Dumat. C (2012). Metal and metalloid foliar uptake by various plant species exposed to atmospheric industrial fallout: Mechanism involved for lead. Science of the Environment,
427-428, 253-262.
Schroeder, K; Rufaut, C. G; Smith, C; Mains, D & Craw, D (2006). Rapid Plant-Cover
Establishment on Gold Mine Tailings in Southern New Zealand: Glasshouse Screening Trials.
International Journal of Phytoremediation, 7, 4, 307-322.
Schulz, H och Glaser, B (2012). Effects of biochar compared to organic and inorganic fertilizers on soil quality and plant growth in a greenhouse experiment. Journal of Plant
Nutrition and Soil Science, 175, 410-422.
Shtangeeva, I (2010). Uptake of uranium and thorium by native and cultivated plants. Journal
41
Sjöberg, V (2014). Kemiska beräkningar, Örebro Universitet 15 maj 2014.
Slewinski, T. L, Zhang, C och Turgeon, R (2013). Structural and functional heterogeneity in phloem loading and transport. Frontiers in Plant Science, 4, 244.
Szczygłowska, M; Bodnar, M; Namieśnik, J och Konieczka, P (2014). The Use of Vegetables in the Biomonitoring of Cadmium and Lead Pollution in the Enivironment. Critical Reviews
in Analytical Chemistry, 44:1, 2-15.
Soudek, P; Petrová, Š; Beneśová, D; Dvořákova, M och Vaněk. T (2011). Uranium uptake by hydroponically cultivated crop plants. Journal of Environmental Radioactivity 102, 598-604. Torab-Mostaedi, M; Ghassabzadeh, H; Ghannadi-Maragheh, M; Ahmadi, S. J och Taheri, H (2010). Removal of cadmium and nickel from equeous solution using expanded perlite.
Brazilian Journal of Chemical Engineering, 27, 2, 299-308.
Thuran, A et al., (2014). Effect of different concentrations of diluted seawater on yield and quality of lettuce. Chilean journal of agricultural research, 74, 1.
Wang, C; Ji, J; Yang, Z; Chen, l; Browne, P och Yu, R (2012). The effects of Soil Properties on the transfer of Cadmium from Soil to Wheatin the Yangtze river Delta Region, China - a typical Industry-Agriculture Transition Area. Biological Trace Element Research, 148, 264- 274.
Wetterlind, J; Richer De Forges, A. C; Nicoullaud, B och Arrouays, D (2012). Changes in uranium and thorium contents in topsoils after lomg-term phosphorus fertilizer applications.
Soil Use and Management, 28, 101-107.
White, P. J (1997). The regulation of K+ influx into roots of rye (Secale cereal L.) seedings by negative feedback via the K+ flux from shoot to root in the phloem. Journal of Experimental
Botany, 48, 317, 2063-2073.
Williams, L. E; Pittman, J. K och Hall, J. L (2000). Emerging mechanisms for heavy metal transports in plants. Biochimica et Biophysica, 1465, 104-126.
WHO (1996). Thallium and thallium compounds. Health and safety guide No.102. WHO (2004). Guidelines for Drinking-water Ouality. Third edition.
Wójcik, M och Tukendorf, A (1999). Cd-tolerance of maize, rye and wheat seedings. ACTA
42
Yamamoto, Y; Chikawa, J; Uegaki, Y; Usuda, N; Kuwahara, Y och Fukumoto, M (2009).
Historical type of Thorotrast-induced liver tumors associated with the translocation of deposited radionuclides. Cancer Science, 101, 2, 336-340.
Yadav, S. K (2010). Heavy metal toxicity in plants: An overview on the role of glutathione and phytochelatins in heavy metal stress tolerance of plants. South African Journal of Botany,
76, 167-179.
Yang, X; Feng, Y; He, Z och Stoffella P. J (2005). Molecular mechanisms of heavy metal hyperaccumulation and phytoremediation. Journal of Trace Elements in Medicine and
Biology, 1, 339-353.
Zaccone, C; Di Caterina, R; Rotunno, T och Quinto, M (2012). Soil – farming system – food – health: Effect of conventional and organic fertilizers on heavy metal (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) content in semolina samples. Soil & Tilltage Research, 107, 97-105.
Zangi, R och Filella, M (2012). Transport routes of metalloids into and out of the cell: A review of current knowledge. Chemico-Biological Interactions, 197, 47-57.
Zhang, Z; Zhang, B; Long, J; Zhang, X och Chen, G (1997). Thallium pollution associated with mining of thallium deposit. Science in China, 41 No.1, 75-81.
Zhou, T; Fan, Y; Yuan, F; Cooke, D; Zhang, X och Li, L (2007). A preliminary investigation and evolution of the thallium environmental impacts of the unmined Xiangquan thallium-only deposit in Hexian, China. Environmental Geology, 54, 131-145.
Ziegeler, H (1987). The evolution of stomata. In Stomatal function, E Zieger, G. Farquhar, and I. Cowan, eds., Stanford University Press, Stanford, CA, pp.29-57.
Ögren et al., (2003). Odlingsbeskrivning för ekologiska grönsaker. Jönköping, Jordbruksverket