SPECIALARTIKLER
|
|
Gylle truer grundvandet |
Hjemtag (download) pdf-filen aktuel-naturvidenskab-6-2006.pdf (~300 kb)
PDF-filer skal læses med en pdf-reader. Du kan f.eks. bruge Acrobat Reader Xpdf eller GSview
4
Aktuel Naturvidenskab | 3 | 2007
4
Af Anita Forslund, Carsten Suhr Jacobsen,
Ole Stig Jacobsen og Anders Dalsgaard
Ole Stig Jacobsen og Anders Dalsgaard
letank, og smitstofferne kan der-
for overleve i op til 6 måneder
i gylle, mens de typisk dør ud
efter 2-8 dage i en gødnings-
stak. Smitstofferne tilføres jor-
den med gyllen, som ifølge krav
fra myndighederne hurtigt skal
bringes ned i jorden, da dette
nedsætter lugtgener og begræn-
ser fordampningen af kvælstof.
Smitstofferne synes dog bedre
at overleve nede i jorden frem
for ovenpå jorden, da jorden
beskytter dem mod udtørring
og solens dræbende UV-lys. Ved
at bringe gyllen ned i jorden
øger man derfor også mulig-
heden for, at smitstofferne kan
transporteres helt ned til grund-
vandet. En vurdering af denne
risiko skal baseres på, hvor lang
tid der går før smitstoffet dør
eller ændres til en form, som
ikke kan give infektion, i hvor
stort omfang smitstoffet bin-
des til jordens partikler samt
hvor hurtigt vandet strømmer
gennem jorden. Endelig skal et
smitstof, som måtte sive ned til
grundvandet, være i en tilstand
(infektivt stadie) og en mængde,
som kan give smitte og sygdom
hos mennesker. Vi ved ikke i
dag i hvilket omfang smitstof-
fer siver ned til grundvandet, og
for overleve i op til 6 måneder
i gylle, mens de typisk dør ud
efter 2-8 dage i en gødnings-
stak. Smitstofferne tilføres jor-
den med gyllen, som ifølge krav
fra myndighederne hurtigt skal
bringes ned i jorden, da dette
nedsætter lugtgener og begræn-
ser fordampningen af kvælstof.
Smitstofferne synes dog bedre
at overleve nede i jorden frem
for ovenpå jorden, da jorden
beskytter dem mod udtørring
og solens dræbende UV-lys. Ved
at bringe gyllen ned i jorden
øger man derfor også mulig-
heden for, at smitstofferne kan
transporteres helt ned til grund-
vandet. En vurdering af denne
risiko skal baseres på, hvor lang
tid der går før smitstoffet dør
eller ændres til en form, som
ikke kan give infektion, i hvor
stort omfang smitstoffet bin-
des til jordens partikler samt
hvor hurtigt vandet strømmer
gennem jorden. Endelig skal et
smitstof, som måtte sive ned til
grundvandet, være i en tilstand
(infektivt stadie) og en mængde,
som kan give smitte og sygdom
hos mennesker. Vi ved ikke i
dag i hvilket omfang smitstof-
fer siver ned til grundvandet, og
om en sådan nedsivning er for-
bundet med reelle risici for syg-
dom hos mennesker.
bundet med reelle risici for syg-
dom hos mennesker.
Drikkevandsindvinding og
jordstruktur i Danmark
Der er store forskelle på, hvor
sårbare de danske jordtyper er
overfor en nedsivning af smit-
stoffer til det underliggende
grundvand. Udvaskningsforsøg
med pesticider i lerede jorde,
der indeholder mange spræk-
ker, giver den største udvask-
ning af de pesticider, der sidder
fast på jordpartikler (kolloider),
der har den samme størrelse
eller er mindre end bakterier.
Derimod udvaskes disse pesti-
cidtyper næsten ikke fra san-
dede jorde. Når sådanne stoffer
kan transporteres hurtigere i de
lerede jorde end i de sandede
jorde hænger det sammen med,
at der i de lerede jorde under
pløjelaget fi ndes regnormegange
og sprækker, der ofte har været
der i mange år. Disse sprækker
fungerer som "motorveje" for
små partikler herunder bakte-
rier og vira ligesom de lidt større
parasitter også kan transporte-
res hurtigt gennem en spræk-
ket jord. Det meste grundvand,
der sendes ud til forbrugeren
sårbare de danske jordtyper er
overfor en nedsivning af smit-
stoffer til det underliggende
grundvand. Udvaskningsforsøg
med pesticider i lerede jorde,
der indeholder mange spræk-
ker, giver den største udvask-
ning af de pesticider, der sidder
fast på jordpartikler (kolloider),
der har den samme størrelse
eller er mindre end bakterier.
Derimod udvaskes disse pesti-
cidtyper næsten ikke fra san-
dede jorde. Når sådanne stoffer
kan transporteres hurtigere i de
lerede jorde end i de sandede
jorde hænger det sammen med,
at der i de lerede jorde under
pløjelaget fi ndes regnormegange
og sprækker, der ofte har været
der i mange år. Disse sprækker
fungerer som "motorveje" for
små partikler herunder bakte-
rier og vira ligesom de lidt større
parasitter også kan transporte-
res hurtigt gennem en spræk-
ket jord. Det meste grundvand,
der sendes ud til forbrugeren
fra vandværkerne, stammer fra
de dybere jordlag, og ofte ledes
vandet efter indvinding gennem
en iltningstrappe og et sandfi l-
ter, hvor eventuelle smitstoffer
kan fjernes. I modsætning til
de store vandværker fi ndes der
mange mindre vandforsyninger,
private boringer og brønde, der
forsyner forbrugerne med vand
fra højtliggende vandlag og
uden egentlig rensning i sand-
fi lter.
de dybere jordlag, og ofte ledes
vandet efter indvinding gennem
en iltningstrappe og et sandfi l-
ter, hvor eventuelle smitstoffer
kan fjernes. I modsætning til
de store vandværker fi ndes der
mange mindre vandforsyninger,
private boringer og brønde, der
forsyner forbrugerne med vand
fra højtliggende vandlag og
uden egentlig rensning i sand-
fi lter.
Markvanding med
forurenet vand
Ligesom for gylle udgør forure-
net vand som bruges til mark-
vanding også en mulig kilde til
forurening af grundvandet med
smitstoffer.
net vand som bruges til mark-
vanding også en mulig kilde til
forurening af grundvandet med
smitstoffer.
Mennesker og industrier i
byområder bruger i stigende
omfang af de begrænsede
grundvandsressourcer. Samtidigt
skal landbrugsproduktionen
øges globalt, hvis der skal skaffes
mad nok til verdens befolkning,
som især vokser i tredjeverdens
lande. En øget landbrugspro-
duktion kræver masser af mark-
vanding. Men landbruget vil
tabe til byerne i kampen om de
knappe grundvandsressourcer
og kan kun øge fødevarepro-
omfang af de begrænsede
grundvandsressourcer. Samtidigt
skal landbrugsproduktionen
øges globalt, hvis der skal skaffes
mad nok til verdens befolkning,
som især vokser i tredjeverdens
lande. En øget landbrugspro-
duktion kræver masser af mark-
vanding. Men landbruget vil
tabe til byerne i kampen om de
knappe grundvandsressourcer
og kan kun øge fødevarepro-
Gylle truer
grundvandet
M
I
L
J
Ø
Smitsomme bakterier, virus og parasitter i gylle transporteres hurtigere
gennem jord end tidligere antaget, og udgør derfor en mulig fare for
kvaliteten af vores drikkevand.
Forsøg med jordsøjler place-
ret udendørs viser, at forskellige
smitstoffer, som kan give diarré,
og som tilføres jord med gylle,
transporteres gennem lerjord
allerede efter én dag og i store
mængder. Tidligere troede man,
at smitstoffer tilført jorden med
gylle eller beskidt vand blev
fanget og tilbageholdt i jordens
øverste lag, og at de derefter
døde hurtigt. Undersøgelser
viser nu, at smitstoffer hurtigt
transporteres med drænvandet
igennem jordens naturlige rev-
ner og sprækker, og måske når
helt ned til grundvandet.
smitstoffer, som kan give diarré,
og som tilføres jord med gylle,
transporteres gennem lerjord
allerede efter én dag og i store
mængder. Tidligere troede man,
at smitstoffer tilført jorden med
gylle eller beskidt vand blev
fanget og tilbageholdt i jordens
øverste lag, og at de derefter
døde hurtigt. Undersøgelser
viser nu, at smitstoffer hurtigt
transporteres med drænvandet
igennem jordens naturlige rev-
ner og sprækker, og måske når
helt ned til grundvandet.
Husdyrgødning og
risikovurdering
I 2005 blev der i Danmark slag-
tet ca. 22 millioner svin og ½
million kvæg. Disse dyr vil i
deres levetid producere cirka
20 millioner tons gylle, som
landmændene spreder som gød-
ning på deres marker. Gylle
kan indeholde fl ere smitstoffer,
som kan give mave- tarmsyg-
domme hos mennesker såsom
Salmonella- og Campylobac-
ter- bakterier og ofte i store
mængder. I modsætning til i en
gammeldags gødningsstak sker
der ingen opvarmning i en gyl-
tet ca. 22 millioner svin og ½
million kvæg. Disse dyr vil i
deres levetid producere cirka
20 millioner tons gylle, som
landmændene spreder som gød-
ning på deres marker. Gylle
kan indeholde fl ere smitstoffer,
som kan give mave- tarmsyg-
domme hos mennesker såsom
Salmonella- og Campylobac-
ter- bakterier og ofte i store
mængder. I modsætning til i en
gammeldags gødningsstak sker
der ingen opvarmning i en gyl-
5
Aktuel Naturvidenskab | 3 | 2007
5
Nedsivning af smitstoffer gennem jordsøjler
duktionen gennem optimering
af markvanding, og ved at bruge
alternative vandkilder, herunder
lavkvalitetsvand, som kan være
overfl adevand fra åer, søer mv.
og forskellige typer af spilde-
vand. Disse vandtyper er i vari-
erende grad forurenet med affø-
ring og smitstoffer fra menne-
sker og dyr. Grøntsager og frugt
i en række nordafrikanske, men
også i stigende omfang syd-
europæiske, lande vandes med
renset spildevand, som typisk
tilføres med drypslanger place-
ret på eller, som noget nyt, nede
i jorden. Rensningsmetoder-
nes effektivitet har stor betyd-
ning for i hvor stort omfang,
der er smitstoffer i det rensede
spildevand. Danske landmænd
anvender dog kun overfl ade-
vand og ikke spildevand direkte
til markvanding. Når vandet
tilføres under jordoverfl aden
skal der vandes mindre, da for-
dampningen til luften nedsættes
markant. Denne metode bety-
der dog også, at smitstofferne i
vandet har større sandsynlighed
for at sive ned til grundvandet,
især hvis grundvandsspejlet lig-
ger højt. Det er usikkert i hvor
stor udstrækning dette sker,
men vores forsøg med smitstof-
af markvanding, og ved at bruge
alternative vandkilder, herunder
lavkvalitetsvand, som kan være
overfl adevand fra åer, søer mv.
og forskellige typer af spilde-
vand. Disse vandtyper er i vari-
erende grad forurenet med affø-
ring og smitstoffer fra menne-
sker og dyr. Grøntsager og frugt
i en række nordafrikanske, men
også i stigende omfang syd-
europæiske, lande vandes med
renset spildevand, som typisk
tilføres med drypslanger place-
ret på eller, som noget nyt, nede
i jorden. Rensningsmetoder-
nes effektivitet har stor betyd-
ning for i hvor stort omfang,
der er smitstoffer i det rensede
spildevand. Danske landmænd
anvender dog kun overfl ade-
vand og ikke spildevand direkte
til markvanding. Når vandet
tilføres under jordoverfl aden
skal der vandes mindre, da for-
dampningen til luften nedsættes
markant. Denne metode bety-
der dog også, at smitstofferne i
vandet har større sandsynlighed
for at sive ned til grundvandet,
især hvis grundvandsspejlet lig-
ger højt. Det er usikkert i hvor
stor udstrækning dette sker,
men vores forsøg med smitstof-
Vi har undersøgt transport
og overlevelse af forskellige
smitstoffer ned gennem
25cm lange og 15cm brede
jordsøjler, som blev skåret
ud af markjord, hvorved jor-
dens struktur bliver bevaret.
En Salmonella bakteriofag
blev tilført gylle som model-
organisme for virus, da
bakteriofager har samme
størrelse og på mange andre
områder ligner virus. En bak-
teriofag infi cerer og opforme-
res i specifi kke bakteriearter.
Transport og overlevelse af
bakterien Salmonella senf-
tenberg blev undersøgt, da
den er en god indikator for
kendte diarrébakterier som
Salmonella og Campylobac-
ter. Den smitsomme parasit
Cryptosporidium parvum
kan forekomme i kvæggylle
og blev undersøgt sammen
med bakterier af E. coli, som
typisk fi ndes i høje koncen-
trationer i gylle fra husdyr og
i forurenet vand.
Alle disse smitstoffer kan
give diarré hvis de indtages
med forurenet drikkevand.
Jordsøjlerne var placeret
udendørs for at udsætte
dem for skiftende vejrforhold.
Gylle tilsat de forskellige
smitstoffer blev placeret oven på
jorden eller lagt i en fordybning
i jorden. Placeringerne af gyllen
svarer til de måder, gylle udbrin-
ges på i Danmark, nemlig på jor-
dens overfl ade ved udbringning
med slæbeslanger og nedfæld-
ning i jorden, eksempelvis ved
injektion gennem studser, som
stikkes ned i jorden.
Resultaterne viste, at smit-
stofferne kunne påvises i det
drænvand, som blev opsamlet
fra den anden ende af søjlen,
allerede dagen efter de blev til-
ført jordsøjlerne. Bakteriofagen
kunne dyrkes fra drænvandet
helt op til 5 måneder efter den
blev tilført, dog i lave koncentra-
tioner (se fi gur).
De andre smitstoffer kunne
genfi ndes i drænvandet mellem
1½ - 3½ måned efter forsøgets
start. Forsøget viser således, at
smitstoffer kan transporteres
hurtigt og i stort antal med
drænvandet gennem naturlige
jordsøjler.
1
10
100
1.000
10.000
100.000
1.000.000
10.000.000
100.000.000
Prøveudtagninger i forsøgsperioden på 22 uger
Salmonella bakteriofagen kan isoleres i drænvandet i meget høje
koncentrationer allerede få dage efter den er tilsat jordsøjlerne.
Bakteriofagen kan fi ndes i drænvandet i helt op til 5 måneder
efter den blev tilsat
Gylle tilføres i dag jorden via slanger frem for at blive sprøjtet ud over markerne. Det begrænser lugtgener og fordampningen af ammoniak,
men har den bagside, at smitstoffer i gyllen kan overleve længere tid.
M
I
L
J
Ø
6
Aktuel Naturvidenskab | 3 | 2007
6
Smitstoffer
fer i gylle nedbragt under jor-
den giver et fi ngerpeg om, at en
sådan nedsivning faktisk fi nder
sted. En række danske og uden-
landske forskningsinstitutioner
undersøger i øjeblikket med
økonomisk støtte fra EU disse
problemstillinger så lavkvalitets-
vand fremover i stigende kan
bruges til markvanding og pro-
duktion af sikre fødevarer.
den giver et fi ngerpeg om, at en
sådan nedsivning faktisk fi nder
sted. En række danske og uden-
landske forskningsinstitutioner
undersøger i øjeblikket med
økonomisk støtte fra EU disse
problemstillinger så lavkvalitets-
vand fremover i stigende kan
bruges til markvanding og pro-
duktion af sikre fødevarer.
En trussel vi må
tage alvorligt
Vores studier viser, at transpor-
ten af smitstoffer i mindre jord-
søjler sker hurtigt og over en
lang tidsperiode. Der er planlagt
yderligere undersøgelser i stor
skala til at bekræfte disse fund.
Smitstofferne var levende og
dyrkbare i forsøgsperioden. Men
selv om smitstoffer kan trans-
porteres ned til grundvandet er
det centrale spørgsmål, om de
stadig er levende og i stand til at
fremkalde sygdom, når vandet
ten af smitstoffer i mindre jord-
søjler sker hurtigt og over en
lang tidsperiode. Der er planlagt
yderligere undersøgelser i stor
skala til at bekræfte disse fund.
Smitstofferne var levende og
dyrkbare i forsøgsperioden. Men
selv om smitstoffer kan trans-
porteres ned til grundvandet er
det centrale spørgsmål, om de
stadig er levende og i stand til at
fremkalde sygdom, når vandet
drikkes. Dette kan undersøges
ved at fastlægge, om smitstof-
fer fundet i grundvand kan give
sygdom hos forsøgsdyr, eller
om de kan smitte forskellige
typer af celler fra dyr og men-
nesker i laboratoriet. Endelig
kan nye genbaserede teknikker
også anvendes til at fastslå, om
de dele af smitstoffernes genom,
som er ansvarlig for deres evne
til at give infektion, stadig er
aktive.
ved at fastlægge, om smitstof-
fer fundet i grundvand kan give
sygdom hos forsøgsdyr, eller
om de kan smitte forskellige
typer af celler fra dyr og men-
nesker i laboratoriet. Endelig
kan nye genbaserede teknikker
også anvendes til at fastslå, om
de dele af smitstoffernes genom,
som er ansvarlig for deres evne
til at give infektion, stadig er
aktive.
Måden vi opbevarer og
udbringer gylle på herhjemme
og den stigende globale anven-
delse af forurenet vand til mark-
vanding udgør en potentiel
trussel, vi bliver nødt til at for-
holde os til. Fremtidige under-
søgelser bør fastlægge, hvilke
jordtyper og andre forhold, som
udgør særlige risici for nedsiv-
ning af smitstoffer til grundvan-
det, og i hvilket omfang disse
smitstoffer kan gøre mennesker
og dyr syge.
og den stigende globale anven-
delse af forurenet vand til mark-
vanding udgør en potentiel
trussel, vi bliver nødt til at for-
holde os til. Fremtidige under-
søgelser bør fastlægge, hvilke
jordtyper og andre forhold, som
udgør særlige risici for nedsiv-
ning af smitstoffer til grundvan-
det, og i hvilket omfang disse
smitstoffer kan gøre mennesker
og dyr syge.
Om forfatterne
Eksempel på en bakteriofag her
en Siphoviridae fag TP901-1
Vira, bakterier og parasitter kan
forårsage sygdom hos mennesker
eller dyr. Smitstoffer udskilles i
afføringen i høje koncentrationer
fra syge individer, men også fra
raske smittebærere. Smitstof-
fer kan spredes til miljøet, når
forurenet gylle eller vand tilføres
marker og afgrøder. Transpor-
ten af smitstoffer ned gennem
jordlagene afhænger af mange
faktorer som jordtype, jordstruk-
tur, herunder revner og sprækker,
mængden af planterødder og
regnormekanaler samt jordens
vandstrømninger. Smitstoffers
overlevelse i jorden påvirkes bl.a.
af vandindholdet i jorden, jordens
surhedsgrad (pH), temperatur og
graden af binding til jordpartikler.
Jordpartikler er generelt nega-
tivt ladet, og det er cellevæggen
på bakterier og parasitter også,
men smitstofferne kan alligevel
binde sig til jordpartiklerne, fordi
vandmolekyler i jordpartiklerne
er dipolære dvs. har en hhv.
positivt og negativt ladet "ende".
Vira er mere simpelt opbygget og
består i realiteten af en stump
arvemasse omgivet af en kappe
af protein. Vira binder i højere
grad til jordpartikler, hvis der er
positivt ladede ioner (kationer)
tilstede, da disse indgår i dan-
nelsen af virus-kation-ler forbin-
delser.
Smitstoffernes størrelse
har også betydning for deres
transport ned gennem jordla-
gene. Viruspartiklen er mellem
20 nm og 300 nm (1nm = 10
-6
mm), hvor de mindste virus og
bakteriofager ikke er større end
proteiner, mens de største virus
har samme størrelse som små
bakterier. Bakterier er i stør-
relsesordenen 0,1 µm til 5 µm,
mens æggene fra parasitten
Cryptosporidium parvum er mel-
lem 4 og 6 µm i diameter. En
hurtig transport af smitstoffer
gennem jordlagene sker især
gennem revner og sprækker. Her
har størrelsen og den elektri-
ske ladning af smitstoffet især
betydning for transporten, hvor
de relativt store parasitæg tilba-
geholdes i større omfang end vira
og bakterier. Ny forskning viser,
at jordpartikler også er mobile og
smitstoffer kan derfor transpor-
teres bundet til disse partikler
gennem jordlagene.
Typiske smitstoffer, der fi ndes
i gylle og forurenet vand, og som
giver sygdom hos mennesker,
er Rotavirus (hyppig årsag til
børnediarré), Norovirus (årsag til
såkaldt Roskildesyge), Escheri-
chia coli (diarré hos mennesker
og dyr), Salmonella og Crypto-
sporidium parvum (diarré hos
mennesker og dyr). Mængden af
smitstoffer, som et menneske
skal indtage for at blive syg,
varierer meget. Således er den
sygdomsfremkaldende dosis af
Salmonella og E. coli bakterier høj
typisk mellem 10
5
og 10
8
bak-
terier, mens der kun skal enkelte
vira eller æg af Cryptosporidium
parvum til for at give sygdom.
Sprækker i et jordprofi l, hvorigen-
nem smitstoffer fra gylle hurtigt
kan trænge ned gennem jorden og
havne i grundvandet.
nem smitstoffer fra gylle hurtigt
kan trænge ned gennem jorden og
havne i grundvandet.
M
I
L
J
Ø
F
o
to: Ole Stig Jacobsen
Anita Forslund er
ph.d-studerende
E-mail: anf@life.ku.dk
ph.d-studerende
E-mail: anf@life.ku.dk
Carsten Suhr Jacobsen er
professor
E-mail: csj@geus.dk
professor
E-mail: csj@geus.dk
Ole Stig Jacobsen er
seniorforsker
E-mail: osj@geus.dk
seniorforsker
E-mail: osj@geus.dk
Anders Dalsgaard er professor
E-mail: ad@life.ku.dk
E-mail: ad@life.ku.dk
Anita Forslund og Anders
Dalsgaard er ved Institut for
Veterinær Patobiologi, Det
Biovidenskabelige Fakultet,
Københavns Universitet
Dalsgaard er ved Institut for
Veterinær Patobiologi, Det
Biovidenskabelige Fakultet,
Københavns Universitet
Carsten Suhr Jacobsen og
Ole Stig Jacobsen er ved
De Nationale Geologiske
Undersøgelser for Danmark og
Grønland (GEUS)
Ole Stig Jacobsen er ved
De Nationale Geologiske
Undersøgelser for Danmark og
Grønland (GEUS)
Læs videre:
Vedr. brug af lavkvalitetsvand:
www.safi r4EU.org
Vedr. brug af lavkvalitetsvand:
www.safi r4EU.org
Elektronmikroskopibillede af
Salmonella typhimurium fag 28B,
som er brugt i undersøgelsen.
