Tema

Ny fototeknik kan spåra näringsämnen

Jordbrukets utsläpp av kväve och dess konsekvenser på miljön är ett hett diskussionsämne i den aktuella valdebatten. För att kunna förhindra algblomning och andra effekter av den ökade kvävetillförseln krävs god kunskap om hur näringsämnen omsätts i miljön. I en avhandling från Göteborgs universitet presenteras nu en helt ny metod där fototeknik används för att mäta halter av ammoniumkväve i mark och vatten.

Ammoniumkväve är ett av våra viktigaste näringsämnen och förekommer ofta i konstgödsel. Eftersom kväveutsläppen till största delen kommer från åkermark och förbränning av fossila bränslen, minskas inte miljöbelastningen lika effektivt genom rening i reningsverk som för fosfat, som till stor del kommer från hushåll och industrier. Resultatet blir att våra kustnära hav och sjöar drabbas av algblomning och igenväxta vikar där kväve begränsar tillväxten. Något som i förlängningen kan orsaka syrebrist på bottnarna.

För att kunna kartlägga när och hur näringsämnen omsätts och rör sig från land till hav krävs bra mätmetoder. De metoder som används i dag är otillräckliga, och det är särskilt svårt att mäta omsättningen i mindre skala samt förändringar över tid. Till exempel hur näringsämnet tas upp av växter eller sugs upp av jorden.

Niklas Strömberg presenterar i sin avhandling en ny, optisk mätteknik för mätning av ammoniumkväve i mark och vatten. Metoden går ut på att översätta koncentrationen av ämnet till ljus i en plastfilm (optod) som sätts i kontakt med det objekt man vill studera. Färgintensiteten hos plastfilmen är relaterad till ämnets koncentration och fotograferas med en digitalkamera över tiden. Bilden (ca 200 000 mätpunkter) kan tas kontinuerligt med cirka tre minuters mellanrum, att jämföra med dagens teknik där man tar ett prov (1 mätpunkt) och provsvaret kommer inom några dagar. Tekniken har gett bilder på hur ammoniumkväve rör sig runt växtrötter och omsätts över tiden.

Den nya metoden kan genom enkla förändringar i filmens sammansättning även anpassas till en mängd andra näringsämnen, som till exempel kalium, nitrat och troligtvis även för fosfat. Tekniken kan också användas för miljöövervakning över relativt stora områden genom att applicera filmen på optiska fibrer.
– Avbildande och fiberoptiska optoder kommer i framtiden att erbjuda snabba och effektiva kontinuerliga analyser av en mängd olika ämnen, vilket gör det möjligt att kartlägga hur de sprids och omsätts i stor såväl som liten skala, säger Niklas Strömberg.

Kontaktinformation
För mer information, kontakta:
Niklas Strömberg
Institutionen för kemi
Tel: 031-772 2784
E-post: niklasst@chem.gu.se; Webb: www.niklasstromberg.info

Handledare: Stefan Hulth, tel: 031-772 2782, e-post: stefanhu@chem.gu.se
Avhandlingen har titeln: “Imaging Optodes”
Disputationen har ägt rum.

Ny fototeknik kan spåra näringsämnen

 lästid ~ 2 min