kritiska koncentrationer av metaller i öresund - Landskrona kommun

KRITISKA KONCENTRATIONER AV METALLER IÖRESUNDLENA SANDGRENTillämpat Uppdrag i Ekotoxikologi II, Lunds UniversitetUppdragsgivare: Olle Nordell, Miljöförvaltningen, Landskrona kommun& Öresundsvattensamarbetet2004-05-24SAMMANFATTNINGFör höga halter av metaller till följd av mänsklig påverkan har länge varit ett problem i vårasvenska vatten då dessa halter kan orsaka toxiska effekter på växt- och djurliv. Tack vare ettsamarbete mellan den svenska och danska sidan så kommer vi i framtiden förhoppningsvisatt få en bättre möjlighet att bedöma miljötillståndet i Öresund. Svårigheten liggerfortfarande i själva bedömningen för när en metall är giftig i sediment och organismer. Försvenska vatten finns idag inga effektgränser för när känsligaste art påverkas, istället får dessabaseras på internationella uppgifter. Naturvårdsverket har utvecklat bedömningsgrunder förmetaller där man kan jämföra förindustriella (”naturliga”) halter av metaller, med hjälp avolika avvikelseklasser få man en uppfattning om föroreningsgraden i sediment ochorganismer. Metaller som behandlats är arsenik (As), kadmium (Cd), koppar (Cu),kvicksilver (Hg), nickel (Ni), bly (Pb) och zink (Zn). Det är många faktorer som påverkar enmetalls toxiska förmåga hos olika organismer. Högre temperatur och lägre salthalt gergenerellt en högre ackumulering. Musslor och havsbortmaskar har visat sig vara mesttoleranta mot höga halter av metaller i sediment och en ökad dominans av dessa arter kandärför vara en indikering på förorening.

INLEDNINGMetaller ses ofta som föroreningar, men det är viktigt att komma ihåg att metaller ärgrundämnen och förekommer naturligt i vår miljö. Det är först genom mänsklig påverkan ochökad tillförsel till miljön som de kan orsaka skada. Det är först när koncentrationerna avmetaller blir högre än bakgrundsnivån som dessa ämnen kan bli giftiga. Koppar, nickel ochzink är exempel på essentiella metaller, de behövs i små mängder och fungerar sommikronäringsämnen. De ingår i enzymer, proteiner och vitaminer och andra livsviktigabyggstenar och krävs för att växter och djur ska kunna växa och fungera normalt. För lite avdessa ämnen ger organismerna bristsymptom samtidigt som för höga halter är rent toxiska.Metallers biotillgänglighet påverkas av ett antal faktorer och skiljer sig därför åt mellan olikahavsområden. (salthalt, temperatur, partikelhalt, artens känslighet) detta gör det svårt attbedöma effekterna. (Naturvårdsverket 1987) Detta innebär att det kan vara motiverat attundersöka vid vilka halter ett ämne kan vara giftigt i en viss havsmiljö för där vanligtförekommande arter (Nordell O. skriftligen).Öresund ligger i en tätbefolkad region med stora industrier och mycket sjötrafik. Belastningenav metaller i Öresund kommer ifrån ett antal källor, både punktkällor (utsläpp från industrieroch kommunala reningsverk) och diffusa källor (fartygstrafik och stora vattendrag)(Naturvårdsverket 1995). Indirekta bevis för att toxiciteten är hög nära industriellautsläppskällor och hamnar är att sedimenten i dessa områden ofta kännetecknas av en art- ochindividfattigdom (Toxicon AB & Bioserve 1993).ÖVERVAKNING AV ÖRESUND / KONTROLLPROGRAM1995 undertecknades Öresundsvattensamarbetet, ett samarbetsavtal mellan länsstyrelsen iSkåne län, svenska kommuner (idag 8 st.) samt ett antal kommuner och amter på den danskasidan. Samarbetets syfte är att verka för en god vattenmiljö, att förverkliga ett allsidigt växtochdjurliv i Öresund samt uppfylla Helsingforskommissionens mål. Man ska också med hjälpav samarbetet utveckla en sammanställning av tidigare undersökningar i en databas samt ensamordning av kommande undersökningar. På den svenska sidan har dessutom de tre störstakommunerna Helsingborg (1995), Landskrona (1993) och Malmö egna kontrollprogram förhavsmiljön inom respektive kommungräns. (Öresundsvattensamarbetet 2003) På den danskasidan finns det sedan 1998 ett nationellt övervakningsprogram, NOVA 2003, där man mäterkadmium, koppar, kvicksilver, nickel, bly och zink i fisk och musslor. Sedan 1999 har ävenÖresunds vattenvårdsförbund utökat sitt kontrollprogram att inkludera miljögifter i biota.(Tersmeden 2003)Målet för miljöprogrammen i Öresundsregionen är att göra regionen till en av de renastestorstadsregionerna i Europa. Föreslagna kortsiktiga mål innebär att halterna ska vara så lågaatt de inte åsamkar skador på människor eller natur. De långsiktiga målet syftar till atthalterna skall nå de naturliga bakgrundsvärdena. (Öresundsvattensamarbetet 1999)Prover på metaller tas främst från sediment och blåmusslor. Blåmussla (Mytilus edulis),blåstång (Fucus vesiculosus) och skrubbskädda (Platichtys flesus) är vanligaindikatororganismer som ändvänds i olika kontrollprogram och undersökningar iÖresundsregionen. (Öresundsrapporten 2002) Fördelen med alger och musslor är att de ärstationära, man kan följa en långsiktig förändring av metallhalter vilket reflekterarförändringar i den lokala miljön. Man får en indikering av förändringen över tid snarare än

själva mängden föroreningar. (Länsstyrelsen 1995) Ett problem är att upptag ochackumulering av metaller varierar mellan olika arter, det går därför inte att jämförakoncentrationer av uppmätta metaller i olika arter.NATURVÅRDSVERKETS BEDÖMNINGSGRUNDERVattenprover ger endast en ögonblicksbild av hur föroreningssituationen ser ut i ett område.Analyser i sediment och biota är därför att föredra, här koncentreras metallerna och ger därfören bättre indikation på föroreningssituationen över en längre tidsperiod inom ett visst område.Effektgränserna för när känsligaste art uppvisar biologiska effekter för en angivenmetallkoncentration får till stor del baseras på internationella uppgifter eftersom de finns enstor brist på uppgifter att tillgå över svenska arters känslighet. Synergieffekter komplicerar detytterligare när en effektgräns för varje enskilt ämne ska bestämmas. Säkra effektgränser kandärför inte anges utan dessa utgör endas rekommendationer till myndigheter. Det finns treinternationellt använda exempel på effektgränser. Amerikanska NOAA, kanadensiskasedimentkvalitetskriterier TEL (threshold effect level), och Oslo-Paris kommissionenOSPAR. (Naturvårdsverket 1999)Naturvårdsverkets jämförvärden anses motsvara förindustriella värden (”naturliga” halter) avmetaller. Dessa prover är tagna på ett sedimentdjup av 55 cm som anses vara ett lämpligt djupför sediment opåverkade av mänsklig aktivitet. För organismer används 5-percentilen somjämförvärde. Detta innebär att för de givna värdena för organismer ska 5 % av de senasteårens uppmätta metallhalter som uppmätts i svenska havsområden (långt från lokala föroreningskällor)ligga under de givna värdena i fråga. Materialet betraktas endast somvägledande, men det ger ändå en viss uppfattning om risken för effekter på växt- och djurliv.(Naturvårdsverket 1999)Tabell 1. Jämförvärden för metaller i sediment och organismer (mg/kg TS)(Naturvårdsverket 1999)As Cd Co Cr Cu Hg Ni Pb ZnSediment 10 0,2 14 80 15 0,04 33 31 85Blåstång 20 0,9 0,2 2,5 3,5 0,3 40Blåmussla 4 2 8 0,5 1 0,9Naturvårdsverket har utarbetat fem olika klasser för avvikelse från ”naturliga” metallhalter.• Klass 1: Ingen eller obetydlig påverkan• Klass 2: Liten avvikelse• Klass 3: Tydlig avvikelse• Klass 4: Stor avvikelse• Klass 5: Mycket stor avvikelseDe olika klassningsvärdena fås genom kvoten mellan det uppmätta värdet och jämförvärdet.Man får på så sätt en uppfattning om föroreningsgraden i sediment alternativt organismerjämfört med ”normala” förhållanden. (Naturvårdsverket 1999)

Figur 1 visar som exempel upp metaller på tre olika lokaler i Öresund. Genom att jämföradessa med avvikelsevärdena i bilaga 1 kan man se inom viken avvikelseklass de olikametallerna hamnar för respektive station.Metaller i blåmusslamg/kg TS20,0015,0010,005,00ÖVF 4:13, MalmöÖVF 3:5, LandskronaRÅH, Helsingborg0,00As Cd Cr Cu Hg Ni Pb ZnÖVF 4:13, Malmö 6,82 2,268 1,358 7,1 0,380 3,780 3,943 169,1ÖVF 3:5, Landskrona 3,02 1,636 0,958 8,0 0,159 4,524 3,427 158,0RÅH, Helsingborg 14,43 2,880 2,590 20,1 0,160 3,730 11,400 339,0Figur 1. Metaller i blåmussla på tre olika lokaler i Öresund. Halterna anges i mg/kg TS.Värden ÖVF kommer ifrån Öresunds Vattenvårdsförbund 2002 och Värden från Helsingborg(Råå hamn) kommer ifrån Kustkontrollprogram för Helsingborg 2000.METALLERDet sker generellt en större ackumulering av metaller vid högre temperatur och lägre salthaltoch lägre pH. Ökad mängd organiskt material och näringsämnen verkar samtidigt ha enreducerande effekt på många metallers giftighet. De flesta utsläppskällor ligger just i kustnäraområden där salthalten är lägre på grund av tillflöde av färskvatten från floder/land. Här fårman därför en ökad tillgänglighet för metallerna samtidigt som en större förekomst avpartiklar och näringsämne i samma område kommer att verka i motsatt riktning då dereducerar metallernas giftighet. (Naturvårdsverket 1987)ArsenikArsenik förekommer främst som arsenat (As (V)) och arsenit (As (III)) där arsenit är dengiftigaste formen i havsvatten. Arsenat är dock den dominerande formen i havsvatten. Det kanäven förekomma mycket små (

Försök med kortidsexponering (2dygn) har visat att koncentrationer på 3000 µg/l i vattnet gerett LC-50 värde för akut toxicitet hos blåmussla (Mytilus edulis) (Toxicon AB & Bioserve1993).KadmiumKadmium förekommer till största bundet i kloridkomlex, endast en mindre del förekommer ilöst form som fria joner. Kloridkomplexen är lättlösliga men inte lika biologiskt tillgängligasom de fria jonerna. I anaeroba sediment sker dessutom en ökad fixering i form avkadmiumsulfid. De högsta halterna återfinns hos organismer på lägre trofinivåer. Toxicitetenär högst för fytoplankton ( kan hämma fotosyntesen med reducerad tillväxt och död somresultat) och kräftdjur. Musslor ackumulerar stora mängder kadmium men är precis somhavsborstmaskar mycket toleranta för höga halter kadmium. Hos fisk kan för hög exponeringorsaka anemi, ökning av antal vita blodkroppar (påverkar immunförsvar och därmedpopulationers överlevnadsförmåga), kalkbrist och frakturer som följd av skador påregleringsmekanismen för kalcium i gälar och njurar. (Naturvårdsverket 1987, Toxicon AB &Bioserve 1993) Precis som kvicksilver saknar kadmium en biologisk funktion hosorganismerna och genom att det lätt binds till proteiner är de toxiska i alla levande former,växter som djur (Naturvårdsverket 1991)Försök med kortidsexponering (2-22dygn) har visat att koncentrationer på 10 µg/l i vattnetkan orsaka tillväxtstörning hos blåmussla (Mytilus edulis) (Toxicon AB & Bioserve 1993).Sedimentvärde för Öresund: 0,02-15 mg/kg TS (Naturvårdsverket 1987)KopparKoppar förekommer främst som CuCO 3 och CuOH. En stor del adsorberas till sedimenterandepartiklar och de dras på så sätt bort från den öppna vattenmassan. Vid anaerobaförhållanden faller koppar ut som sulfid. Koppar är ett essentiellt ämne, i motsats till deickeessentiella metallerna så regleras halterna av koppar på ett effektivare sätt i organismen.För höga halter blir dock toxiska. Koppar kan komplexbindas och i områden rika på näringoch partiklar blir därför toxiciteten lägre. En ökad fosfatkoncentration har även visat sigminska de negativa verkningarna av koppar hos bl.a. kräftdjur. Koppar biomagnifieras ej inäringskedjan och man kan därför inte se någon direkt koppling mellan halterna iomgivningen och den som återfinns i fisk. Däremot visar koppar halter i havsbortsmaskenNereis diversicolor ett starkt samband med halter funna i sediment, vilket tros bero påhavsborstmaskars oförmåga att reglera sin kopparbalans. (Naturvårdsverket 1987, ToxiconAB & Bioserve 1993) En ökad dominans av dessa arter kan därför vara en indikation påförorening. (Warwick 2001)Koncentrationer runt 5-10mg/l kan vara toxisktFörsök med kortidsexponering (2-22dygn) har visat att koncentrationer på 3 µg/l i vattnet kanorsaka tillväxtstörning hos blåmussla (Mytilus edulis) (Toxicon AB & Bioserve 1993).Sedimentvärde för Öresund: 0,4-415 mg/kg TS (Naturvårdsverket 1987)KvicksilverFörekomsten av kvicksilver domineras av komlexbildning med kloridjoner, Hgsilverkomplex,och adsorberas till stor del till sedimenterande partiklar. I anaeroba sedimentbildas starka sulfidkomplex. Ur miljösynpunkt är det förekomst och bildande av metylkvicksilversom är av störst intresse då denna form visar stor rörlighet mellan sediment och

vatten. Temperatur har visat sig ha en mycket stor betydelse för metyleringshastighet ochackumulering. Laboratorieförsök har visat en fördubbling av biokoncentrationsfaktorn vid entemperaturökning på 10ºC. Halten av kvicksilver kontrolleras av mängden organisk material isedimenten och en ökad mängd organiskt material i sedimenten minskar ackumulering ochgiftpåverkan. Kvicksilver biomagnifieras i näringskedjan med metylkvicksilver som dendominerande formen för organismer på högre trofinivåer. Upptag via andningen kan dock haen väl så stor betydelse inte bara på lägre trofinivåer utan även de högre. Toxiciteten förfytoplankton tycks vara mycket större än för exempel fisk och hos kiselalger och fytoplanktonkan reducering av fotosyntesen uppstå som effekt av för hög exponering kvicksilver.Försök med kortidsexponering (2-22dygn) har visat att koncentrationer på 0,3 µg/l i vattnetkan orsaka tillväxtstörning hos blåmussla (Mytilus edulis) (Toxicon AB & Bioserve 1993).Sedimentvärde för Öresund: 0,005-5,9 mg/kg TS (Naturvårdsverket 1987)Nickel och ZinkÄr essentiella ämne som i för störa mängder blir toxiska. Kan hos fytoplankton och musslorge symtom som tillväxthämning och reproduktionsstörningar. (Naturvårdsverket 1987)Försök med kortidsexponering (2-22dygn) har visat att koncentrationer på 10 µg (Zn)/l ivattnet kan orsaka tillväxtstörning hos blåmussla (Mytilus edulis) (Toxicon AB & Bioserve1993).BlyBly förekommer främst i löst form som PbCO 3 och precis som koppar adsorberas en stor deltill sedimenterande partiklar. Bly har visat sig kunna ackumuleras i mycket stora mängder i endel marina organismer (speciellt växter och musslor) utan att för den skull orsaka någonnegativ påverkan. Precis som hos många av de andra metallerna så är toxiciteten högst förfytoplankton och kräftdjur. En ökad fosfatkoncentration har dock visat sig minska de negativaverkningarna av bly hos kräftdjur. Negativa effekter till följd av för hög exponering kan hosfiskar bestå utav ryggradskador, reducerad tillväxt, högre syrekonsumtion och ökad aktivitet(tolkas som effekter på nervsystemet) Tillgängligheten minskar vid närvaro av höga järnhalteri sedimenten. Inte heller bly tycks biomagnifieras i näringskedjan. För halten bly ihavsbortsmasken Nereis diversicolor finns det precis som hos koppar ett starkt samband medhalter funna i sediment. (Naturvårdsverket 1987, Toxicon AB & Bioserve 1993)Försök med kortidsexponering (2-22dygn) har visat att koncentrationer på >200 µg/l i vattnetkan orsaka tillväxtminskning hos blåmussla (Mytilus edulis) (Toxicon AB & Bioserve 1993).Sedimentvärde för Öresund: 0,2-250 mg/kg TS (Naturvårdsverket 1987)KONKLUSION / DISKUSSIONÄven om tillståndet i Öresund fortfarande visar på förhöjda halter av metaller i sediment ochorganismer, speciellt i anslutning till industriutsläpp och hamnverksamhet så har belastningenfrån reningsverk och industrier minskat kraftigt sedan 80-talet främst vad gäller arsenik,kadmium, krom och kvicksilver. Utsläppen av bly har minskat drastiskt (från 2870 kg till 42kg) främst beroende på att den blyade bensinen fasats ut. (Öresundsvattensamarbetet 2003)

Ett problem med toxicitetstudier (korttidsstudier) som kort nämnt ovan är att de i allmänhethar mycket högre halter metaller än vad som uppmäts naturligt i vattnet. Exponeringstiden ärofta begränsad, ute i havet sker det en påverkan på organismerna kontinuerligt under heladeras livslängd och alla stadier som det innebär. Effekterna som observeras underexperimentella former med höga doser är ofta mycket grova och små effekter kan vara svåraatt upptäcka i fält. Ute i havet exponeras organismerna för en massa olika metaller samtidigt,denna kombinationseffekt visas ofta inte i experimentella försök och det kan därför vara svåratt få en korrekt bild hur skadlig en metall faktiskt är.Även om det för många metaller kanske inte föreligger några direkta risker för djur- ochväxtliv bör man tänka på att metaller kan anrikas i organismerna och i vissa fall även inäringskedjan, över tiden kan det därför ske en ökad risk för skador hos växter och djur vilketi slutändan även kan komma att påverka människan genom konsumtion av exempelvis fiskoch skaldjur.Både som naturresurs och kulturarv är våra hav ovärderliga. Bara för att vi inte serföroreningarna i havet med blotta ögat betyder det inte att dom inte finns och kan påverka deorganismer som lever där. Det är därför viktigt att vi tar han om våra hav och livet som leverdär.REFERENSERDMU 2000: VandmiljØ 2000, Tillstand og udvikling – faglig sammenfatning. Rapport 337Länsstyrelsen (i Malmöhus län)1995: Tungmetaller och andra miljögifter i marin biota iÖresund – En sammanställning. Rapport 1995:23Kustkontrollprogram för Helsingborg – Årsrapport 1999 & 2000. Miljönämnden iHelsingborg 2001Naturvårdsverket 1987: Öresund - miljöfarlighetsanalys av toxiska ämnen. Rapport 3400Naturvårdsverket 1991: Metaller i svenska havsområden – Underlagsrapport till Hav ’90Aktionsprogram mot havsföroreningar. Rapport 3696Naturvårdsverket 1999: Bedömningsgrunder för miljökvalitet - Kust och hav, Rapport 4910Nordell, Olle. Miljöförvaltningen Landskrona kommun. Skriftlig kommunikation maj 2004.Overvågning af Øresund 2002. Frederiksborg Amt, Københavns Amt, Roskilde Amt ogKøbenhavns Kommunes Miljøkontrol 2003Tersmeden, A. 2003. Tungmetaller i Öresund – en översikt. Miljöförvaltningen LandskronakommunToxicon AB & Bioserve 1992. Grunda bottnar i Öresund inom Landskrona kommun –undersökningar av bottenfauna, metaller och akut toxicitet. (Landskrona Kommun)

Toxicon AB & Bioserve 1993. Bottenfauna- och sedimentundersökning i Malmö hamnar ochangränsande havsområden. Rapport 50/93Toxicon AB 1998. Landskronas havsmiljö. Rapport 1998:8 (Landskrona kommun)Warwick, R. M. 2001. Evidence for the Effects of Metal Contamination on the IntertidalMacrobenthic Assemblages of the Fal Estuary. Marine Pollution Bulletin Vol. 42, No. 2,pp.145-148Öresundsvattensamarbetet 1999. Nye mål for Øresund? – Diskussionsoplæg fraØresundsvandssamarbejdet. ISBN: 87-88920-97-6.Öresundsvattensamarbetet 2003. Status för Öresunds havsmiljö. ISBN: 87-90947-18-SÖresunds Vattenvårdsförbund 2002. Undersökningar i Öresund (skriftlig kommunikation)Bilaga 1Avvikelseklasser för metallhalter i blåmussla från VästerhavetKlass 1 Klass 2 Klass 3 Klass 4 Klass 5MetallIngen eller obetydlig avvikelse Liten avvikelse Tydlig avvikelse Stor avvikelse Mycket stor avvikelsemg/kg torrvikt i mjukvävnadCd < 1,3 1,3–1,7 1,7–2,2 2,2–3,0 > 3,0Cu < 8 8–10 10–13 13–16 > 16Hg < 0,5 0,5–0,7 0,7–0,9 0,9–1,2 > 1,2Ni < 1,0 1,0–1,5 1,5–2,0 2,0–3,0 > 3,0Pb < 0,9 0,9–1,8 1,8–3,2 3,2–6 > 6