Effekter av bly i miljön

av Deni Greene

Denna artikel är hämtad från en interimsrapport (”Revising Australian Guidelines for Lead”, juli 1993) till NHMRC från konsultgruppen från RMIT (Royal Melbourne Institute of Technology), där Deni Greene är senior forskare. Den slutliga rapporten skall läggas fram i slutet av juli 1993.

Bly rör sig in i och genom ekosystemen. Bly från atmosfären deponeras i vegetation, mark- och vattenytor. Blyets kemiska och fysiska egenskaper och de biogeokemiska processerna i ekosystemen kommer att påverka rörelsen av bly genom ekosystemen. Metallen kan påverka alla komponenter i miljön och kan röra sig genom ekosystemet tills den når en jämvikt. Bly ackumuleras i miljön, men i vissa kemiska miljöer omvandlas det på ett sådant sätt att det ökar sin löslighet (t.ex. bildandet av blysulfat i marken), sin biotillgänglighet eller sin toxicitet. Effekterna av bly på ekosystemnivå ses vanligen som en form av stress (US EPA 1986).

I allmänhet finns det tre kända sätt på vilka bly kan påverka ekosystemen negativt. Populationer av mikroorganismer kan slås ut vid blykoncentrationer i marken på 1 000 delar per miljon (ppm) eller mer, vilket gör att nedbrytningshastigheten för materia saktas ner. Populationer av växter, mikroorganismer och ryggradslösa djur kan påverkas av blykoncentrationer på 500-1 000 ppm, vilket gör att mer blytoleranta populationer av samma eller andra arter kan ta deras plats. Detta kommer att förändra typen av ekosystem. Vid alla atmosfäriska koncentrationer av bly i omgivningen kan tillsats av bly på vegetation och djurytor förhindra den normala biokemiska process som renar och åter renar kalciumpoolen hos betande djur och nedbrytande organismer (UNEP 1991).

Exponeringsvägar för bly i miljön

De viktigaste källorna till bly som kommer in i ett ekosystem är atmosfäriskt bly (främst från bilutsläpp), färgspåner, använd ammunition, gödningsmedel och bekämpningsmedel samt blybatterier eller andra industriprodukter. Transport och distribution av bly från större utsläppskällor, både fasta och mobila, sker huvudsakligen via luften (UNEP 1991). Medan det mesta av det bly som släpps ut i luften faller ut i närheten av källan, sprids cirka 20 procent brett. Studier har visat att mätningarna av bly på Grönland ökade och minskade i takt med att användningen av alkylburen bensin ökade och minskade i USA, Eurasien och Kanada under det senaste århundradet (Isotopic evidence for the source of lead in Greenland snows since the late 1960s; K. J. R. Rosman, W. Chisholm, C. F. Boutron, J. P. Candelone & U. Görlach; Nature 362, 333 – 335; 25 mars 1993). Blypartiklarnas storlek styr hur långt de rör sig från källan.

Blyets effekter på marken

Det är känt att bly ackumuleras i marken, särskilt i mark med högt organiskt innehåll (US EPA 1986). Bly som deponeras på marken överförs till de övre skikten av markytan, där det kan hållas kvar i många år (upp till 2 000 år). I ostörda ekosystem behåller organiskt material i det övre skiktet av markytan atmosfäriskt bly. I odlade jordar blandas detta bly med jorden till ett djup av 25C1ll (dvs. inom rotzonen). Atmosfäriskt bly i marken kommer att fortsätta att röra sig in i mikroorganismernas och betesdjurens näringskedjor tills en jämvikt uppnås.

Med tanke på blyets kemi i marken föreslår US EPA (1986) att den ojämna fördelningen av blyet i ekosystemen kan tränga undan andra metaller från bindningsställena i det organiska materialet. Det kan hindra den kemiska nedbrytningen av oorganiska jordfragment och blyet i marken kan bli mer lösligt och därmed mer lättillgängligt för att tas upp av växter.

Blyets effekter på växter

Plantor på land tenderar att absorbera bly från marken och behålla det mesta av detta i sina rötter. Det finns vissa bevis för att växternas bladverk också kan ta upp bly (och det är möjligt att detta bly flyttas till andra delar av växten). Upptaget av bly i växtens rötter kan minskas genom tillförsel av kalcium och fosfor till jorden. Vissa växtarter har förmåga att ackumulera höga koncentrationer av bly (UNEP, WHO och ILO 1991).

Porerna i en växts blad släpper in den koldioxid som behövs för fotosyntesen och avger syre. Blyföroreningar belägger bladens yta och minskar mängden ljus som når bladet. Detta leder till att tillväxten hämmas eller att växterna dör genom att fotosyntesen minskas, andningen hämmas, växtcellerna förlängs och rotutvecklingen påverkas. Vissa bevis tyder på att bly kan påverka populationsgenetiken. Alla dessa effekter har observerats i isolerade celler eller i hydroponiskt odlade växter i lösningar med cirka 1-2 ppm bly i markfukt, t.ex. de blynivåer som ekosystemen i närheten av smältverk eller vägkanter upplever.

Bly i luften kan överföras till växter direkt genom nedfall eller indirekt genom upptag från marken. Mönstret och graden av blyackumulering påverkas till stor del av vegetationens tillväxttillstånd, dvs. aktiva tillväxtperioder på våren jämfört med perioder med låg tillväxt under höst och vinter.

Blyets effekter på mikroorganismer

Det finns belägg för att bly i de koncentrationer som ibland förekommer nära vägkanter (dvs. 10 000-40 000 ppm torrvikt) kan utplåna bakterie- och svamppopulationer på bladytor och i marken. Detta kan få betydande konsekvenser med tanke på att många av dessa mikroorganismer är en viktig del av den nedbrytande näringskedjan. De mikroorganismpopulationer som påverkas kommer sannolikt att ersättas av andra av samma eller andra arter, även om dessa kan vara mindre effektiva när det gäller att bryta ned organiskt material. Det finns också belägg för att mikroorganismer kan göra bly mer lösligt och därmed lättare att absorberas av växter. Det vill säga, bakterier utsöndrar organiska syror som sänker pH-värdet i växtrottens omedelbara närhet.

Blyets effekter på djur

Bly påverkar djurens centrala nervsystem och hämmar deras förmåga att syntetisera röda blodkroppar. Blykoncentrationer i blodet på över 40 µg/dl kan ge observerbara kliniska symtom hos tamdjur. Kalcium och fosfor kan minska tarmabsorptionen av bly (US EPA 1986). I US EPA:s rapport generaliseras att en regelbunden diet med 2-8 mg bly per kilo kroppsvikt och dag, under en längre tidsperiod, kommer att leda till döden hos de flesta djur. Betande djur påverkas direkt av konsumtionen av foder som är förorenat av luftburet bly och något indirekt av upptaget av bly genom växternas rötter. Vi ryggradslösa djur kan också ackumulera bly i nivåer som är giftiga för deras rovdjur.

Blyskott och blyvikt kan allvarligt påverka enskilda organismer och hota ekosystemen (WHO 1989). Efter tre till tio dagar när vattenfåglar har fått i sig blyhagel når giftet blodomloppet och transporteras till viktiga organ som hjärta, lever och njurar. På den 17:e till 21:a dagen faller fågeln i koma och dör. Efter att ha fått i sig blyhagel har blyförgiftning observerats hos ljunggäss, svarta svanar, flera andarter (bland annat svart- och myskänder) och hardhead-arter (OECD 1993).Organiskt bly tas mycket lättare upp av fåglar och fiskar (WHO 1989). Vattenlevande organismer tar upp oorganiskt bly genom överföring av bly från vatten och sediment; detta är en relativt långsam process. Organiskt bly tas snabbt upp av vattenlevande organismer från vatten och sediment. Vattenlevande djur påverkas av bly vid vattenkoncentrationer som är lägre än vad som tidigare ansågs vara säkert för djurlivet. Dessa koncentrationer förekommer ofta, men effekten av atmosfäriskt bly på specifika platser med höga blyhalter i vattenmiljön är inte klarlagd (US EPA 1986).