Grundvattendagarna 2017

1. Mobilitet av potentiellt
hälsovådliga ämnen i grundvatten
Gunnar Jacks & Prosun Bhattacharya
Avd. för vatten och miljöteknik, SEED, KTH,
100 44 Stockholm
Källa med arsenikrika Fe-fällningar vid Norsjö, Västerbotten

2. Inledning
Vissa element i grundvatten som normalt förekommer i låga
halter kan utgöra en risk för konsumenten.
Element Mobilisering Anmärkning
Arsenik Redoxförhållanden Fe(III)-
reduktion
Krom ” Oxiderande
Mangan ” Måttligt
reducerande
Uran Oxiderande
Nitrat Oxiderande
Fluorid Höga pH-värden Mjukt vatten,
låg Ca2+
Selen Höga pH-värden

3. Arsenik
Arsenik är ett gammalt gift som använts sedan bronsåldern. Under
medeltiden togs det i bruk för att ta bort bubblor i glas. Minnen av
detta finns vid många gamla glasbruk i Småland.
På 1700-talet användes det som medicin:”Ont ska med ont fördrivas”.
Berzelius uppfann en metod att kvalitativt konstatera små mängder
vilket gjorde att vi i Sverige tidigt blev medvetna om riskerna.
Arsenik mobiliseras främst under två förhållanden:
- Reducerande som As(III) då Fe(III)oxyhydroxider reduceras till
lösligt Fe2+ och adsorberad arsenik frigörs. Detta förekommer i flod-
deltan i S och SO Asien, t. ex Bengaldeltat och Röda flodens delta i
Vietnam. Arsenik finns i svartskiffrar och sulfidmalmer i Sverige
(Bolidenmalmen hade 7 % As!)
- Den andra mekanismen är under oxiderande förhållanden, som
As(V), arsenat, vid pH >ca 8 då Fe(III)hydroxider tappar sin negativa
laddning. Vanligt i Sydamerika.

4. Arsenik mobilisering i Bengal deltat
Anledningen till att arseniken mobiliseras i de mer organiska sedi-
menten är ett minne från tiden omkring sista istidens maximum:
Last Glacial Maximum, LGM. Strax före sjönk havsnivån snabbt och
sedimenten utsattes för erosion och omlagring vilket minskade
organisk halt. Efter LGM steg havsnivån snabbt och våtmarker bil-
dades med ackumulation och organiskt material (Jacks & Thambi
2017).
Oxygen
Arsenopyrite As + sulphate
Org. matter + Fe-hydrox. Fe + As2+
microbial
degradation
Rice field
Clay
Sand
Arsenikmobilisering i Bengaldeltat
(Västbengalen i Indien och i Bangladesh)

5. Arsenik forts.
Fe-prec. 1 700 mg/kg
Betula 0,47- 0,63 mg/kg
Betula 0,34 mg/kg
Eq. fluviatile
3,7- 19 mg/kg
water 70 g/L
O-horizon 180 mg/kg
B-horizon 260 mg/kg
C-horizon 210 mg/kg
O-horizon
340 mg/kg
groundwater level
Peat
groundwater 32 & 7 g/L
Boletus & Laccaria spp
1,2 mg/kg
Carex spp
1,2-1,8 mg/kg
Bäverhult site
Arsenik i jord, källa SGU
Arsenik i jord, växter och vatten i en sluttning
i ett svartskifferområde, Norsjö, Västerbotten
(Jacks et al. 2013)
I ett kambriskt svartskifferområde vid Storsjön i Jämt-
Jämtland är As-halterna i jord lika höga men genom
topografin finns inga våtmarker där arseniken kan
mobiliseras (Jacks & Nilsson, opubl.)

6. Krom
Krom är mobilt som Cr(V), kromat, medan det fastläggs som Cr(III)
vid reducerande betingelser. I många basiska bergarter finns höga
Cr-halter och där kan kromen oxideras av manganoxider (t. ex. i
Grekland. En stor källa till krom globalt är läderberedning. I södra
Indien utgör detta ett stort problem och även om avloppet är rikt
på organiskt material kan påtagliga mängder mobilt kromat (Cr(VI)
finnas med. I Sverige har vi minnen av träimpregnering med CCA,
krom, koppar och arsenik. Användning av krom och arsenik vid
träimpregnering förbjöds 2007.
En lång historia av detta finns vid
Hjältevad nära Eksjö där marken
sanerades 1991. Där arsenik har
klättrat upp till nivåer på 400 g/l
igen. Då grundvattnet är reducerat
utgör krom inget problem här.

7. Uran
Uran har en komplicerad komplex- och redoxkemi och detta har varit
ett problem då man planerat deponering av kärnavfall. Uran finns i
sura graniter samt i svarta sulfidrika skiffrar ( i Ranstad där uran
utvunnits). Risken med uran är mer kemisk än strålningsorsakad.
Uran påverkar återupptaget av vatten och salt från primärurinen som
produceras i njurbarken (~25 liter!).
Komplexkemin är viktig, i centrala Finland har inga hälsoeffekter av
halter upp till 3000 g/l observerats. Uran finns där som kalcium-
uranylkomplex och är då tydligen mindre toxiskt eller mindre
upptagbart (Prat et al. 2009).
I svarta kambriska skiffrar i Jämtland med >100 g/l U gäller detta
också. 98-99 % av U förekommer som kalcium-uranylkomplex.
Hälsogränsen har höjts från 2 g/l 1998 till den nu gällande gränsen
på 30 g/l (Ansoborlo et al. 2015). Speciering i an- och katjoner
experimentellt kan göras men bättre är att använda Visual MINTEQ
(Gustafsson 2016).

8. Nitrat
Huvudsaklig risk med nitrat i dricksvatten är methämoblobinemi hos
barn under ca 1 år och som fötts upp med flaskmjölk med nitrathal-
tigt vatten. Det normala hämoglobinet reduceras till methämoglobin
som inte kan transportera syre från lungorna till vävnaderna. Det är
ovanlig företeelse tack vare att amning globalt är vanlig.
Kväve som nitrit kan ge bildning av nitrosaminer som är carcinogena.
Living org.
matter
Dead org.
matter
Symbiotic N-fixation
NH
NO
denitrification
N N O
2
2
fertilizer & atmospheric deposition
wetland
mineralisation
nitrification
N
2
4
3
-
+
Nitrat i grundvatten är
ofta resultat av överan-
vändning av handels-
gödsel. Tillförsel av kväve
från antropogena källor
passerade redan på
1980-talet den naturliga
kvävefixeringen.

9. Mangan
Mangan har betecknats som ett tekniskt problem – svarta fluschar
i kranvattnet då Mn2+ oxiderats till manganoxider. Flera nya
artiklar visar att kronisk exponering av barn ger påverkan på deras
intellektuella kapacitet (e. g. Bouchard et al. 2011)

10. Mangan forts.
Mangan är en essentiell metall och håranalyser visar att mangan i
livsmedel som utgör det stora intaget är väl reglerat men inte det
genom intag av Mn-haltigt vatten. Att vi inte utvecklat reglering av
mangan i dricksvatten kan bero på att människan intill nutid mest
använt ytliga källor. Djupa brunnar med reducerat vatten är nytt.

11. Fluorid
Fluorid skyddar mot karies men globalt är för höga F-halter ett stort
problem, i särskilt i Indien och Östafrika. I Indien finns tandfluoros
hos tiotals miljoner människor och starkt invalidiserande skelett-
fluoros är vanlig i Rajasthan och i Andhra Pradesh (Jacks G. 2016). I
Sverige och Finland har vi områden där vita och i värsta fall bruna
fläckar på tänderna förekommer, t ex områden i södra Finland med s.
k. rapakivigraniter. I Sverige finns ett väldokumenterat område nära
Kalmar (Berger et al. 2012).
35 year old woman in
Andhra Pradesh
affected by skeletal
fluorosis. The village
well had 10 mg/L F.
Photo: Birgitta Jacks

12. Selen
Negativ påverkan av selen förekommer inte i Sverige och Finland,
dessa är Se-bristområden. I Finland har man satt selen till handels-
gödsel och detta har visat sig förbättra djurhälsan men än har inte
effekter hos människor setts (Alfthan et al. 2015).
Där selen i grundvattnet är förhöjt, framförallt vid högre pH-värden
och alkaliska jordar, tex i Punjab i Indien har selen påverkat framför-
allt boskapen genom att bl. a. klövar har missbildats. Detta har då
skett via foder som bevattnats
med selenrikt grundvatten.
Lamm påverkade av selen via
foder (Punjab, Indien)

13. References
Alfthan G et al. (2015) Effects of nationwide addition of Se to fertilizers on foods and
human health in Finland. J. Trace Elem. in Med. Biol. 31: 142-147.
Ansoborlo E, Lebaron-Jacobs L, Prat O. (2015) Uranium in drinking water. Environ.
Int. 77: 1-4).
Berger T. Peltola P, Drake H, Åström M. (2012) Impact of a fluoride-rich granite
intrusion on fluoride in a small boreal catchment. Aquat. Geochem. 18(2): 77-94.
Bhattacharya P, Chatterjee D, Jacks G. (1997) Occurrence of As-contaminated
ground water in alluvial aquifers from Delta Plains, E. India. Int. J. Water Res.
Develop. 13:79-92
Bouchard M F et al. (2011) Intellectual impairment in school age children exposed
to manganese from drinking water. Environ. Health Perspec. 119: 138-143.
Gustafsson J P (2016) Visual MINTEQ. https:vminteq.lwr.kth.se/download.
Jacks G. et al. (2013) Redox-cycling of arsenic along water pathways in a sulfidic
meta sediment area in N. Sweden. Appl. Geochem. 35:35-43.
Jacks G. (2016) Fluoride in groundwater – mobilization, trends and remediation. In
Four Decades of Groundwater Research in India. Ed. M. Thangarajan. CRC Press, UK.
Jacks G & Thambi D S C. (2017) Groundwater memories of last glaciation: Examples
from India and the Nordic countries. J. of Climate Change 3: 49-57
Prat O. et al. (2009) U speciation in drinking water from drilled wells in S. Finland
and its potential links to human health. J. Environ. Sci. Technol. 43: 3941-3945.

14. Frågor??
Gunnar Jacks gunnjack@kth.se
Prosun Bhattacharya prosun@kth.se
Backskärvfrö, (Thlaspi caerulescens) metallackumulerande växt från
Oviken i Jämtland med 7200 mg/kg Zn* och 20 mg/kg Cd* i torrvikten.
*Bakgrundhalter ca 25 mg/kg respektive <1 mg/kg