Cultivation in urban environments presents both opportunities and challenges, particularly when it takes place in soils affected by historical and ongoing human activities. This doctoral thesis investigates the transfer of potentially toxic elements (PTEs) from soil to crops cultivated in urban environments. To address the research questions and account for the structure of the experimental designs, a suite of tailored statistical methods was applied: Multiple Linear Regression (MLR) was used where predictor independence was assured; Partial Least Squares Regression (PLS-R) was employed to manage multicollinearity and high-dimensional data; and Linear Mixed Models (LMMs) were used to account for hierarchical data structures and site-specific variability. These approaches enabled the development of predictive models that incorporate both geochemical soil properties and crop-specific responses. More phytoavailable elements, such as cadmium (Cd), showed to be more easily modelled, compared to elements with stronger binding to soil particles, such as lead (Pb). Variable selection techniques were used to identify the most influential soil parameters, with soil pH, organic matter and clay content, together with total metal concentrations, frequently emerging as key predictors of metal uptake.

In addition to modelling root uptake, the thesis evaluates the contribution of physical contamination through particle adherence. This was achieved through controlled experiments and field sampling, including washing trials and quantification of adhering soil and dust particles. The findings demonstrate that surface deposition can significantly influence metal concentrations in crops, underscoring the need to consider both geochemical and physical pathways in exposure evaluations.

The practical implications of this work are twofold. First, it provides examples of suitable and appropriate modelling strategies based on data structure, research questions, and experimental conditions. Second, it offers evidence-based guidance for urban growers, planners, and regulators on how soil properties, fertilisation practices, and crop handling influence contamination levels. The results support the development of soil-specific management strategies that reduce human exposure to PTEs and promote safer food production in urban environments.

Populärvetenskaplig sammanfattning

Odla tryggt i staden med kunskap som växer

Allt fler stadsbor väljer att odla sina egna grönsaker på innergårdar, kolonilotter och gemensamma odlingsytor. Det är ett sätt att bidra till lokal matförsörjning, skapa gemenskap och göra staden grönare och mer levande. Samtidigt finns det områden i staden som kan bära spår av ett förorenat förflutet. Under lång tid har stadsmiljöer påverkats av trafik, industrier och gamla avfallsupplag. Metaller från avgaser, däckslitage, byggnation och industriella utsläpp kan finnas kvar i jorden under lång tid, eftersom de inte bryts ner naturligt.

I min avhandling har jag undersökt hur sådana metallföroreningar kan påverka grönsaker som odlas i förorenade stadsmiljöer. Genom att kombinera odlingsexperiment med statistiska analyser har jag studerat hur jordens egenskaper, till exempel pH-värde, lerhalt och mängden organiskt material, påverkar hur metaller tas upp av växterna. Jag har också tittat på hur damm och jordpartiklar kan fastna på bladen och bidra till metallhalter i skörden.

Resultaten visar att vissa metaller, som kadmium, lätt tas upp via rötterna, medan andra, som bly, främst fastnar på växtens yta. Att skölja grönsakerna innan man äter dem kan minska halterna av vissa metaller, men för en del metaller är sköljeffekten mycket begränsad. Dessutom påverkar valet av gödsel och jordförbättringar hur metaller rör sig i jorden och tas upp av växterna.

Stadsmiljön rymmer stor potential för småskalig och lokal livsmedelsodling. Det går att odla både säkert och hållbart även i områden där jorden kan vara påverkad av tidigare verksamheter, så länge man har kunskap om platsens förutsättningar. Genom att förstå odlingsjordens egenskaper och hur olika metaller beter sig kan man fatta kloka beslut om var och hur man odlar, och även hur man hanterar sina skördade grödor innan de hamnar på tallriken. Avhandlingen ger praktisk kunskap som både odlare och stadsplanerare kan använda för att skapa tryggare och mer hållbara odlingsmiljöer i staden. Målet är att fler ska kunna odla sin egen mat med glädje, gemenskap och trygghet.