Phytoremediation of Heavy Metals in a Shooting Range and Natural Area: A Case Study in Southern Sweden

Abstract

A 28.6-hectare area in southern Sweden is contaminated due to activities at a shooting range that closed in 1998, while also partially serving as a site for groundwater extraction. The ground has been unusable for years due to its toxicity. The long-term objective for the site is to be used as grazing land for livestock. However, no remediation measures have yet been established due to the complexity of the contamination. The aim of this study is to test whether a plant species, suitable for the specific site can be cultivated on site to act as an efficient phytoextractor to remove heavy metals. Furthermore, it aims to investigate if it is a competitive strategy in comparison with alternative conventional remediation strategies regarding costs, ecology, risks, and time. The plants that were studied were Camelina sativa, Cannabis sativa, Helianthus annuus, Lolium perenne, Trifolium pratense and Urtica dioica, however, H. annuus and Camelina sativa had to be excluded in the plant uptake analysis due to time restrictions. Different treatment strategies with EDTA and fertiliser were implemented to compare with the results for only contaminated soil and a regular plant soil for reference. The heavy metal uptake was analysed using ICP-MS to generate results in mg/kg dry weight and the scope of the study was limited to the metals: arsenic, lead, and antimony. To evaluate the phytoextraction, the translocation rate in total uptake per year over the whole site was calculated for each plant species and treatment group. The results show that phytoextraction is not a permanent remediation strategy due to the inability to remove metal fragments and is thus not competitive to conventional strategies. However, it can act as an interim remediation strategy. According to this experiment, with consistent phytoextraction it will take several hundreds and thousands of years of to match the amount of metals in the soil with the total metal removal in plants. Despite this, several tens, and hundreds of kg of metals can be removed on the site per year of cultivation. This means that it could prevent leaching and consequently hinder dispersal to nearby waterbodies. If phytoremediation can keep the amount of soil that needs to be excavated in the soil profile to a minimum due to reduced leaching, then it is beneficial as a remediation strategy prior to excavation measures. More research is needed on phytoremediation and its effect on leaching in order to draw this conclusion.

Abstract (Swedish)

Ett skjutbaneområde i södra Skåne, avvecklad 1998, har länge stått förorenad samtidigt som området och närliggande område används för grundvattenuttag. En mark på 28,6 hektar har länge varit obrukbar på grund av toxiciteten. Området planeras på sikt att användas som betesmark för boskap. Några saneringsåtgärder har dock ännu inte fastställts, vilket beror på föroreningsproblemets komplexitet. Syftet med denna studie är att undersöka huruvida en växtart som är lämplig för den specifika platsen kan odlas på området för att fungera som en effektiv fytoextraktor för att avlägsna tungmetaller. Vidare undersöks om fytoremediering är en konkurrenskraftig strategi i jämförelse med alternativa konventionella saneringsmetoder avseende kostnader, ekologi, risker och tid. De växter som studerades var Camelina sativa, Cannabis sativa, Helianthus annuus, Lolium perenne, Trifolium pratense och Urtica dioica, men H. annuus och Camelina sativa behövde uteslutas från analysen av växtupptag på grund av tidsbegränsningar. Olika behandlingsstrategier med EDTA och gödningsmedel tillämpades för att jämföra med resultaten för enbart förorenad jord samt en vanlig växtjord som referens. Upptaget av tungmetaller analyserades med hjälp av ICP-MS för att generera resultat i mg/kg torrvikt, och studiens omfattning begränsades till metallerna arsenik, bly och antimon. För att utvärdera fytoextraktionen beräknades transport av metaller i växten i totalt upptag per år över hela området för varje växtart och behandlingsgrupp. Resultaten visar att fytoextraktion inte är en slutlig saneringsstrategi på grund av oförmågan att avlägsna metallfragment och är därför inte konkurrenskraftig jämfört med konventionella strategier. I stället kan den agera som en behandling inför en permanent åtgärd. Antalet år av fytoextraktion som krävs för att motsvara mängden metaller i jorden uppgår från flera hundra och flera tusen år. Trots detta kan tiotals till hundratals kilogram metaller avlägsnas från området per odlingsår. Detta innebär att metoden kan förhindra utlakning och därmed hindra spridning till närliggande vattenförekomster. Om fytoremediering kan minska mängden jord som behöver grävas bort på djupet, på grund av minskat läckage, är den fördelaktig som saneringsstrategi innan schaktarbeten fastställs juridiskt. Mer forskning behövs om fytoremediering och dess effekt på utlakning för att kunna dra slutsatser.

Popular Abstract (Swedish)

Kan växter hjälpa till att sanera gamla skjutbanor?

Det skulle ta tusentals år för växter att ensamt rena en gammal skjutbana från tungmetaller. Ändå visar studien att växterna kan fylla en viktig funktion: att bromsa föroreningarnas väg mot närliggande vatten och miljö.
När en skjutbana stänger försvinner inte ammunitionen på samma sätt som ljudet. Giftiga metaller som finns i skotten kan bli kvar i marken under lång tid, delvis lakas ut och spridas vidare i miljön. På grund av detta har det studerade skjutbaneområdet inte använts sedan nedläggningen år 1998. I slutändan finns önskemål om att marken ska bli till betesmark. Men kor och bly hör inte ihop. Att komma fram till en åtgärd på ett komplext förorenat område tar lång tid eftersom sanering är både dyrt och tekniskt svårt.
Kan växter vara en del av lösningen? Tanken är enkel: växterna suger upp metaller från den förorenade jorden som sedan skördas och förs bort från området. Metoden kallas fytoextraktion. En stor del av föroreningen i jorden består dock av metallfragment från skotten som växterna inte kan ta upp. Om enbart växter skulle användas som metod skulle det, enligt beräkningar i examensarbetet, ta flera tusen år att avlägsna en mängd metall som motsvarar den totala mängden i jorden. Men det betyder inte att växterna är värdelösa.
Trots den långsamma processen kan fytoextraktion avlägsna upp till hundratals kilogram tungmetaller per år från området med en storlek på 28,6 hektar, enligt studiens beräkningar. Om metoden dessutom minskar mängden föroreningar som lakas ur jorden kan växterna bidra till att förhindra spridningen. Detta är särskilt relevant eftersom ett närliggande vattendrag har påvisats innehålla upphöjda värden av föroreningarna från skjutbanan. Genom att förhindra spridningen i jord skulle växterna i sin tur på sikt kunna begränsa omfattningen av den sanering som behövs. Det gör metoden särskilt intressant som en förebyggande åtgärd.
Experimentet visar därför att en växtodling sannolikt inte kan ersätta konventionell marksanering på en före detta skjutbana. Däremot kan det fungera som ett komplement och en tillfällig åtgärd medan en mer permanent lösning planeras. Ibland behöver man inte ta bort problemet för att ändå göra stor skillnad.

• author: Gutesten, Elin
• supervisor: Gerhard Barmen; Joakim Robygd; Olivier Van Aken; Esbjörn Reistad
• organization: Civil Engineering (M.Sc.Eng.); Division of Engineering Geology
• alternative title: Fytoremediering av tungmetaller på ett skjutbaneområde: en fallstudie i södra Sverige
• course: VTGM05 20261
• year: 2026
• type: H3 - Professional qualifications (4 Years - )
• subject: Technology and Engineering; Earth and Environmental Sciences
• keywords: phytoremediation, shooting range, contaminated soil, heavy metals, master’s thesis, environmental engineering, cultivation
• publication/series: ISRN
• other publication id: ISRN LUTVDG/(TVTG-5196)/1-91/(2026)
• language: English
• additional info: Examiner: Alfredo Mendoza
• id: 9249471
• date added to LUP: 2026-09-09 09:32:22
• date last changed: 2026-09-09 09:32:22