Transport av föroreningar i mark sker genom ett flertal processer som både beror på föroreningarnas egenskaper och markens sammansättning och kemi. Många högprioriterade miljögifter som till exempel dioxiner, är svårlösliga i vatten och binder därför hårt till jordpartiklarna i marken.
Dioxiner återfinns till exempel på sågverkstomter där klorfenolpreparat använts som träskyddsmedel. Inventeringar uppskattar att 400-500 sågverkstomter i Sverige är eller kan vara förorenade med dioxiner. Substanser som dioxiner binder framförallt till jordens organiska material det vill säga förmultnade växtdelar. Det organiska materialet kan delas in i fast och löst organiskt material. Det fasta organiska materialet som utgör merparten av det totala organiska materialet i jord, består av större molekyler som är mer hydrofoba (vattenskyende) än vattenlösliga. Det lösta organiska materialet består däremot av mindre molekyler som är vattenlösliga. Det senare utgör därför en rörlig del av det jordmaterialet som löst i markvatten kan nå yt- och grundvatten. Föroreningar som binder till löst organiskt material kan följa med detta och på så sätt få en ökad rörlighet i jorden.
Löser sig i vatten
Fördelningen av miljögifter mellan markens lösta respektive fasta organiska material beror bland annat på miljögifternas förekomstform vilket kan förändras med förhållandena i miljön. För till exempel klorfenoler förändras fördelningen med pH. Klorfenol i neutral form har en jämn fördelning mellan löst och fast organiskt material vilket borde visa på en hög transport genom bindning till löst organiskt material. Men vid naturliga pH förekommer klorfenoler huvudsakligen i laddad eller jonisk form, vilket medför att vattenlösligheten är hög. Grundvattenstudier visar också att klorfenoler återfinns i stor utsträckning lösta i vatten och inte bundna till organiskt material.
Tidigare användes kreosot i stor utsträckning för att impregnera slipers till järnvägsräls.
Platser där kreosot använts är ofta kraftigt förorenade med PAH och nedbrytningspro-
dukten oxy-PAH.
Foto: Saffan Lundstedt
Med minskad vattenlöslighet minskar miljögifternas fördelning mot det lösta organiska materialet och inbindningen till det fasta materialet blir allt mer dominerande. För dioxiner som har mycket låg vattenlöslighet, kan man därför förvänta sig en låg inbindningen till löst organiskt material och därmed också en låg rörlighet. Så enkelt verkar det dock inte vara. För trots att dioxiner främst binder till det fasta organiska materialet i marken återfinns de ändå i grundvattnet vid förorenade platser.
Tar med sig ämnen till grundvattnet
Detta kan förklaras med kolloider, som är ett mellanting av fast och löst organiskt material. Dessa är tillräcklig stora för att kallas partiklar, men ändå tillräckligt små för att vara rörliga i marken. De kolloidala partiklarna kan således "ta med sig" betydande mängder av de svårlösliga ämnena ut i vattenfasen och på så sätt öka deras transport. På grund av detta kan det i grundvattenprov från förorenade områden återfinnas relativt höga halter dioxiner.
En motsvarande effekt har setts för polycykliska aromatiska kolväten (PAH) och dess omvandlingsprodukter, oxy-PAH. Dessa föroreningar återfinns till exempel vid gamla gasverkstomter och träimpregneringsanläggningar där kreosotolja har använts. I laktester återfanns de mer vattenlösliga oxy-PAHerna i lakvätskan medan modersubstansen PAH i stor utsträckning var bundna till löst organiskt material och kolloider. Inom gruppen PAH var kolloideffekten kraftigast för de minst vattenlösliga PAH.
Dessa studier visar tydligt hur egenskaper hos miljögifter påverkar dess spridning och fördelning i mark och grundvatten. De har även visat på vikten av att förstå de olika processer som kan påverka spridning. Förhöjd spridning genom löst och kolloidalt organiskt material måste beaktas vid riskbedömning och spridningsmodellering av förorenade platser.
Författare
:
Ylva Persson
är forskare vid Kemiska institutionen, Umeå universitet.
E-post:
ylva.persson@chem.umu.se
Staffan Lundstedt
är forskare vid Kemiska institutionen, Umeå universitet.
Mats Tysklind
är professor vid Kemiska institutionen, Umeå universitet.