Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Burnt alun shale and lime is the residual product that was formed when alun shale was
used as fuel to convert limestone to quick lime. The material contains arsenic, vanadium,
molybdenum, cadmium, nickel, lead, and uranium among other elements. The aim of this
paper is to examine the uptake of trace elements in vegetables grown on burnt alun shale
and lime to determine whether or not the surrounding environment and humans are
exposed to these elements by eating plant products.

A cultivation trial was carried out where onion, carrot, and lettuce were grown on three
mounds of burnt alun shale and lime in the Falköping area in Sweden. The treatments
were burnt alun shale and lime mixed with peat, only burnt alun shale and lime, and a
reference soil. The reference plots were natural soil mixed with peat adjacent to the
mounds. After harvest the vegetables were dried and weighed in order to determine the
growth. Growth medium samples were analyzed for the plant available fraction of
arsenic, vanadium, molybdenum, cadmium, nickel, and lead. Plant samples were
analyzed for the total content of the above-mentioned trace elements. Particle size
distribution, organic matter content and pH was also determined for the growth medium
samples.

The growth of the vegetables was, as expected, higher with the treatment with burnt alun
shale and lime mixed with peat compared to the treatment with only burnt alun shale and
lime. The treatment with only burnt alun shale and lime gives higher concentrations of
trace elements in the vegetables, than the treatment with burnt alun shale and lime mixed
with peat. There is a positive correlation between the concentration of NH4NO3-
extractable arsenic, vanadium, molybdenum, and cadmium in the growth medium and the
concentration in the vegetables. The correlation between the concentration of NH4NO3-
extractable nickel and lead in the growth medium and the concentration in the vegetables
is on the other hand slightly negative. Lettuce is the vegetable that generally contained
the highest concentrations of trace elements compared to onion and carrot.

No conclusions could be drawn on whether the pH had any effect on the contents of trace
elements in the growth medium or the uptake in the vegetables. Nor has the particle size
distribution or the organic matter content had any visible effect on the content of trace
elements in the growth medium or in the vegetables.

The quantity of molybdenum in carrot on one square meter cultivation area at the trial site Rörsberga exceeds the limit value for human daily intake. This is the only exceeded value for carrot and for onion no value on quantity exceeded the limit values. For lettuce on one square meter cultivation area at Rörsberga, the limit value is exceeded for the quantity of arsenic, vanadium, molybdenum, and cadmium. At the trial site Tomten the quantity of vanadium exceeds the limit value and on the reference plot at Uddagården the quantity of vanadium and cadmium exceeds the recommended limit value. These quantities do not imply any acute health risk for humans since quite large amounts of vegetables are needed in order to reach the limit values.

Rödfyr är den restprodukt som bildades när alunskiffer användes som bränsle för att
förbränna kalksten till bränd (osläckt) kalk. Materialet innehåller bland annat arsenik,
vanadin, molybden, kadmium, nickel, bly och uran. Syftet med arbetet är att undersöka
upptaget av spårämnen i grönsaker odlade på rödfyr för att ta reda på ifall detta är en
exponeringsväg för ämnena ifråga.
Ett odlingsförsök i fält genomfördes med lök, morot och sallad på tre rödfyrshögar i
Falköpings kommun. Behandlingarna var rödfyr med inblandning av torv, ren rödfyr
samt kontroll. Kontrollen utgjordes av naturlig mark men inblandning av torv i anslutning
till rödfyrsupplagen. Efter skörd torkades och vägdes grönsakerna för att bestämma
tillväxten. Jordprover analyserades för innehåll av den växttillgängliga fraktionen av
arsenik, vanadin, molybden, kadmium, nickel och bly. Växtprover analyserades för
totalinnehåll av ovan nämnda spårämnen. Kornstorleksfördelningen och innehållet av
organiskt material samt pH för jordproverna bestämdes.
Grönsakernas tillväxt var som väntat högre vid behandlingen med torvinblandning
jämfört med ren rödfyr. Behandlingen med ren rödfyr ger de högsta halterna av
spårämnen i grönsakerna i jämförelse med behandlingen med torvinblandning. Det finns
en positiv korrelation mellan halten NH4NO3-extraherbart arsenik, vanadin, molybden
och kadmium i marken och halten i grönsakerna. Korrelationen mellan halten NH4NO3-
extraherbart nickel och bly och halten i grönsakerna är däremot svagt negativ. Sallad är
den grönsak som överlag innehöll högst halter spårämnen jämfört med lök och morot.
Inga slutsatser om pH-värdets påverkan på halter av spårämnen i marken eller upptaget i
grönsakerna kan dras. Inte heller har kornstorleksfördelningen eller det organiska
materialet haft någon synbar effekt på halten av spårämnen i marken eller i grönsakerna.
Mängden molybden i morot på 1 m2 odlingsyta på försöksplatsen Rörsberga överstiger
gränsvärdet för mänskligt dagligt intag. Detta är det enda överstigande värdet hos morot
och hos lök var det ingen mängd som översteg gränsvärdena. För sallad på 1 m2
odlingsyta på Rörsberga överstigs gränsvärdet för mängden arsenik, vanadin, molybden
och kadmium. På Tomten överstiger mängden vanadin gränsvärdet och på kontrollen på
Uddagården överstiger vanadin och kadmium det rekommenderade gränsvärdet. Dessa
mängder innebär inte någon akut hälsofara för människor eftersom det krävs att man äter
rätt så stora mängder grönsaker för att gränsvärdena ska uppnås.