Bicarbonat-Dithionit-udrystning (BD) – et værktøj til bestemmelse af ekstraherbar fosfor og jern i lavbundsjord

CD-EBD analyser

I de senere år har etablering af vådområder fået større opmærksomhed i Danmark. Dette skyldes blandt andet øget fokus på Danmarks klimamål om mindre udledning af CO₂. Vådområder kan etableres ved at omlægge ådale, sløjfe grøfter eller vandmætte jorden ved opdæmning af vandløb. Etablering af disse vådområder reducerer udledning af fosfor og kvælstof til vandmiljøet og kan samtidig lagre kulstof og dermed bidrage til at mindske udledning af drivhusgasser (CO₂).

Men hvorfor er dette så smart?

Klima-lavbundsprojekter spiller en vigtig rolle i den grønne omstilling. Gennem Naturstyrelsen og Kommunerne arbejder Staten på at udtage drænede lavbundsjorde af landbrugsdrift og i stedet genskabe naturlige, våde forhold. Siden midten af 1900-tallet har dræning af lavbundsarealer været brugt som en taktik til at øge arealet af landbrugsjord i Danmark. Dette har desværre medført både klimabelastning og forringet vandkvalitet i overflade- og kystvande. Derfor er reetablering af disse vådområder et centralt redskab i vandmiljøplaner, EU’s vandrammedirektiv og den danske klimaindsat.

Derudover er der ved klima-lavbundsprojekter også en økonomisk gevinst. Lodsejere kan ansøge om tilskud og kompensation for de arealer, de tager ud af landbrugsdrift. Dette tiltag er desuden billigere end andre klimatiltag. Ifølge Aarhus Universitet koster reduktion af ét ton CO₂-ævivalenter via lavbundsjord ofte væsentligt mindre end for eksempel teknologiske reduktionstiltag i andre sektorer.

Udfordring med etablering af vådområder

Selvom vådområder tilbageholder fosfor, kan etableringen være en udfordring. I nogle tilfælde øges risikoen for at frigive allerede bundet fosfor i jorden, da det frigives under de våde og iltfattige forhold.
Det er her at metoder som udrystning med Bicarbonat-Dithionit kommer ind i billedet. Denne metode kan hjælpe os med at forstå indholdet af ekstraherbar fosfor i jorden.

Total Organisk Carbon (TOC)

Mikrobiel nedbrydning af organisk materiale i jorden vil mindskes, når drænede lavbundsjorde gøres våde igen. Netop denne nedbrydning giver i dag anledning til frigivelse af større mængder CO₂. Derfor er det for et givent område vigtigt at bestemme TOC-indholdet for at vurdere potentialet for jordens kulstoflagring. Et højt organisk carbon indhold i jorden kan betyde, at arealet kan have en høj klimaeffekt ved udtagning af landbrugsdrift (mindre CO₂ frigivelse). Hvorimod et lavere TOC-indhold kan indikere en mere begrænset effekt (mindre CO₂ lagring).
TOC-bestemmelser er derfor ofte også en del af de analyser, der kan ligge til grunde for beregning af klimareduktion i forbindelse med etablering af vådområder.

Metoden for BD-udrystning

Bicarbonat-Dithionit-udrystning (fremover benævnt som BD-udrystning) er en kemisk ekstraktionsmetode, hvorved vi ved brug af en opløsning af natriumbicarbonat og natriumdithionit kan bestemme frigivelse af fosfor.
BD-udrystning anvender natriumdithionit (S₂O₄^2-) som reduktionsmiddel til at reducere faste Fe(III)oxider. Når Fe(III) reduceres til opløseligt Fe(II), mistes bindingsstederne for fosfat og PO₄^3- frigives til opløsningen. Natriumbicarbonat fungerer som buffer og holder pH i et neutralt basisk område (pH ~7-8). Dette stabiliserer den frigivne fosfor og Fe²⁺ holdes derved i opløsningen.

Redoxreaktion

Oxidation (dithionit):

S₂O₄^2- --> 2SO₃^2- + 2e^-

Reduktion (jern):

2Fe³⁺+ 2e^- --> 2Fe²⁺

Samlet redoxreaktion:

S₂O₄^2- + 2Fe³ --> 2SO₃^2- + 2Fe²⁺

Metoden angiver ikke et totalindhold af jern og fosfor, men er derimod et mål for den redox-sensitive fosforfraktion, det vil sige den del af fosfor, som potentielt frigives under reducerende forhold i miljøet (såsom iltfattige forhold ved etablering af vådområder).

Prøvetagning til denne metode omfatter typisk:

Udtagning af jordprøve til ekstrahering (ofte 0-30 cm dybde bestående af 16 stik med jordspyd for hvert delområde, hvor fosforindholdet og risiko for frigivelse vil være størst).
Udtagning af volumenprøve til bestemmelse af volumenvægt.
Der udtages derfor normalt to poser til disse analyser.

Herefter indsendes prøverne til laboratoriet for at bliver analyseret:

Prøven behandles ved BD-udrystning og derefter måling af BD-Fe (jern ekstraherbart med BD) og BD-P (fosfor ekstraherbart med BD).

Forholdet mellem mængden af ekstraherbar jern og fosfat kan give en indikation af, hvor stabilt fosfor er bundet i jordmaterialet.

Når der er et højt forhold mellem jern og fosfor, betyder det, at der findes rigeligt af jernoxider i prøven til at binde fosfat. Herved fungerer jernet som en slags fosforindfanger, fordi det frigivne fosfat hurtigt kan bindes igen, hvis jernet reoxideres under iltede forhold.
Omvendt vil der ved lavt forhold mellem jern og fosfat indikeres, at der kun er få tilgængelige bindingssteder i forhold til mængden af fosfat. Her vil jernoverfladerne være tæt på mættede, og systemet er derfor mere sårbart over for frigivelse af fosfor til omkringliggende miljø. Det betyder, at prøver med et lavt Fe:P-forhold har større risiko for at frigive fosfor til omgivelser. Et højt forhold derimod betyder typisk større stabilitet, så længe forholdende er stærkt reducerede.

Derfor er BD-udrystning vigtigt

Bestemmelse af fosfor og jern i lavbundsjord har stor betydning i forhold til planlægning af etablering af vådområder og klima-lavbundprojekter. Når tidligere drænede lavbundsjorde tages ud af landbrugsdrift, er det vigtigt at vurdere risiciene for, at fosfor frigives til omkringliggende vandmiljø.

Ved analyse af jordens indhold og bestemmelse af frigivelse af jern og fosfor, kan man forudsige, hvor stor en risiko der vil være for frigivelse af fosfor. Analyseresultaterne for BD-udrystning og TOC kan bidrage i identificering af de lokaliteter, hvor klimaeffekten er størst, og samtidig begrænse en risiko for forurening af etablerede søer og vandløb.

På den måde kan vi bidrage til en mere målrettet og bæredygtig implementering af lavbundsprojekter, hvor både de miljømæssige og samfundsøkonomiske gevinster kan realiseres.

Denne artikel er skrevet af Aviaja Lund, Sales Manager for jord, Eurofins VBM Laboratoriet A/S.

Referencer