Fosfor från små avlopp – kan vi bedöma markretentionen?

Sammanfattning
I Sverige förlitar sig cirka 1 miljon människor på enskilda avloppsanläggningar för att rena avloppsvatten. Ofta sker detta i markbaserade system bestående av en slamavskiljare följt av infiltration i sandigt jordmaterial. Systemens förmåga att avlägsna fosfor har länge diskuterats. Vi går igenom befintlig kunskap om fosforretention i markbaserade system under förhållanden relevanta för Sverige samt presenterar nya uppskattningar av markretentionen utgående från tidigare insamlade experimentella data som har analyserats på nya sätt t.ex. genom ytkomplexmodellen CD-MUSIC.

Vi visar att den översta metern av den belastade jorden kan ackumulera mellan 200 och 800 g P m-3. Fosfor kan här avlägsnas genom adsorption till Fe- och Al-föreningar, bildning av organiskt fosfor samt utfällning av järn- och aluminiumfosfater. I den omättade zonen under 1 meters djup, om en sådan finns, är adsorption av fosfat den huvudsakliga processen. För 14 jordprover varierade fosfatadsorptionskapaciteten mellan 41 och 545 g P m-3. Adsorptionen var starkt kopplad till oxalatextraherbart Fe och Al (r² = 0,78). Då data inte finns för den specifika jorden föreslår vi en försiktig uppskattning av 20 g P m-3 för fosforretentionen. För grundvattenzonen, där fosforsorptionen är dåligt känd, föreslår vi en konservativ uppskattning av 8 g P m-3. Om oxalatextraktions-data finns kan detta motivera högre uppskattningar. Till slut betonas vikten av att förbättra vår kunskap om fosforretention i grundvattenzonen.

Abstract
In Sweden, approximately 1 million people rely on individual sewage systems to treat wastewater. These are often soil treatment systems, typically consisting of a septic tank followed by sand infiltration. The ability of these systems to remove phosphorus has long been debated. We review existing knowledge on phosphorus retention in soil-based systems under conditions relevant to Sweden and provide new estimates of soil retention based on previously collected experimental data, analysed in new ways, for example by use of the CD-MUSIC surface complexation model.

We show that the top metre of the impacted soil can accumulate between 200 and 800 g P m-3. Phosphorus can be removed through adsorption to Fe and Al compounds, formation of organic phosphorus, and precipitation of iron and aluminium phosphates. In the unsaturated zone below 1 metre, if such a zone exists, phosphate adsorption is the main process. For 14 soil samples, the phosphate adsorption capacity varied between 41 and 545 g P m-3. Adsorption was strongly linked to oxalate-extractable Fe and Al (r² = 0.78). When specific data for the soil in question are lacking, we propose a conservative estimate of 20 g P m-3 for phosphorus retention. For the groundwater zone, where phosphorus sorption is poorly understood, we suggest a conservative estimate of 8 g P m-3. If oxalate extraction data are available, higher estimates may be justified. Finally, we emphasize the need for improved knowledge on phosphorus retention in the groundwater zone.