Bioindikatoruppföljning av luftkvaliteten i Karleby- och Jakobstadsnejden Jyväskylä universitet Miljöforskningsinstitutet 2013

Transkript

1 Bioindikatoruppföljning av luftkvaliteten i Karleby- och Jakobstadsnejden 2012 Jyväskylä universitet Miljöforskningsinstitutet 2013

2 Inledning Med biondikatorundersökningar för luftkvaliteten försöker man med hjälp av specifika arter, så kallade bioindikatorer, få information om luftföroreningarnas spridning och inverkan. I bioindikatorunderökningarna utreder man förekomsten av dessa arter, deras kondition och grundämneshalter på ett flertal provytor, som är grundade runtomkring på området som undersöks. Som bioindikatorer för luftkvaliteten i denna undersökning användes tallens stamlavar, tallbarrens grundämneshalter, mossans grundämneshalter samt grundämneshalter och kemiska egenskaper i humus. Undersökningen utfördes i Karleby- och Jakobstadsnejden på sammanlagt 7 kommuners områden (Karleby, Kaustby, Kronoby, Larsmo, Pedersöre, Jakobstad och Nykarleby). Inom Karleby- och Jakobstadsnejden har man undersökt luftkvaliteten med ett flertal bioindikatorundersökningar för luftkvalitet, i Karlebynejden sedan 1970-talet och i Jakobstadsnejden sedan år Den föregående undersökningen som utfördes på samma område har utförts år 2006, då uniformerades undersökningsmetoderna. Undersökningen år 2012 förverkligades för första gången som en gemensam undersökning på dessa två områden. Undersökningen beställdes av områdets kommuner med Karleby Stad och Staden Jakobstad som koordinatorer. Undersökningen finansierades förutom av kommunerna även av områdets industri. Undersökningen utfördes av Jyväskylä Universitets Miljöforskningsinstitutet.

3 Utsläpp De mest anmärkningsvärda luftföroreningar som inverkar på bioindikatorerna är svaveldioxid, kväveoxider samt partiklar. Dessa släpps ut i luften från industrin, energiproduktionen, primärproduktionen samt trafiken. Därtill uppstår metallutsläpp, särskilt från Karlebys industri. Hur kraftig inverkan utsläppen har på bioindikatorerna är beroende av utsläppsmängden och på vilken höjd från marken utsläppen uppkommer, avståndet mellan utsläppskällan och provsytan samt vilka vindriktningar som dominerar på området. Områdets svaveldioxidutsläpp fördelades ganska jämnt mellan Karlebys och Jakobstads industri och energiproduktion. Största delen av utsläppen av kväveoxider och partiklar uppstod i Jakobstad. Trafiken på området producerar största delen av utsläppen av kväveoxider 22 % och 13 % av partikelutsläppen. Därtill uppstår utsläpp av kväveföreningar även i primärproduktionen, särskilt inom pälsproduktionen samt bl.a. vid avloppsbehandlingsanläggningarna. På undersökningsområdet var utsläppen av svaveldioxid och kväveoxider som mest år Största delen av metallutsläppen uppstod i Karleby, av vilka zinkutsläppen var störst. Utsläppsmängderna av metaller har minskat avsevärt jämfört med nivån på 1990-talet. Den nuvarande utsläppsmängden är ca kg i året. Höger. Undersökningsområdets mest anmärkningsvärda utsläppskällor Höger. Utsläppens utveckling på undersökningsområdet (tn/a) SO2 NOx partiklar

4 Provytor I undersökningen inkluderades 238 provytor, varav 200 var gamla provytor som fanns med i den föregående undersökningen. Ytorna ligger huvudsakligen på talldominerande skogsbestånd på torr mo med en ålder på år, som är bra lämpade enligt lavkarteringens kriterier. Provytans 5 undersökningsträd märktes med en vit prick nere vid foten och ytornas koordinater sparades. Härvid är det möjligt att repetera undersökningen i framtiden på samma provytor och träd, vilket förbättrar jämförbarheten av resultaten från olika år.

5 Undersökningsmetoder Trädens stamlavar växer långsamt och reagerar ofta långsamt på förändringar i belastningen av föroreningar. Antalet lavarter som undersöktes var 12. Lavkarteringen utförs genom att observera lavfloran på trädens stammar. Arternas känslighet mot luftföroreningar varierar: de mera känsliga arterna är skägglav och tagellav, tåligare arter är blåslav och stocklav. Flarnlav och alg kan till och med dra nytta av belastningen av luftens föroreningar, särskilt kvävebelastningen. På basen av olika arters förekomst beräknas ett luftrenhetsindex, som beskriver den utarmning i lavfloran som luftföroreningarna har orsakat. Arterna reagerar på belastningen förutom genom förändringar i förekomst och riklighet, även genom förändringar i utseendet. Förändringarna i utseendet bedöms med hjälp av blåslavens och den allmänna skadeklass. På basen av barrens, mossans och humusens grundämneshalter kartlade man halterna och uppsamlingen av metaller och näringsämnen. Halterna och kemiska parametrar för 29 olika grundämnen undersöktes. En del av grundämnen samlas upp i växterna och jordmånen främst från den belastning som sprids via luften, en del härstammar från jordmånens naturliga näringsreserver; halterna beskriver förutom belastningens regionala fördelning, även skogsbeståndens näringstillstånd samt jordmånens egenskaper. Barrproven samlades in från träden under trädens viloperiod, moss- och humusproven samlades in under sommaren i samband med lavkarteringen. Halterna analyserades i laboratoriet vid Jyväskylä Universitets Miljöforskningsinstitutet. De analyserade grundämnena var aluminium, arsenik, bor, beryllium, kalcium, kadmium, kobolt, koppar, krom, järn, kvicksilver, kalium, litium, fosfor, bly, magnesium, mangan, kväve, natrium, nickel, svavel, antimon, titan, vanadin och zink.

6 Skadeklasser Normal Lindrig skada Tydlig skada Svår skada Blåslaven tål bra luftens föroreningar, men den indikerar deras inverkan genom förändringar i utseendet. Dessa förändringar bedöms med hjälp av en skadeklass. Även florans allmänna skadeklass bedömdes, då beaktade man konditionen hos alla bioindikatorarter som växte på stammen. Skadeklassen bedömdes med en skala på 1-5, från frisk till död med en noggrannhet på en halv skadeklass. Blåslaven var i genomsnitt lindrigt skadad i Karleby-Jakobstadsnejden. Lavfloran var i allmänhet i genomsnitt tydligt skadad. Den allmänna skadeklassen försämras av att, man där även beaktar förekomsten av arter som är känsligare än blåslaven. De största skadorna förekom i närheten av stora industri- och energiproduktionsanläggningar, pälsproduktionsområden och avloppsbehandlingsanläggningar. Den allmänna skadeklassen har förbättrats en aning jämfört med år 2006, då konditionen hos lavarna var som sämst jämfört med alla undersökningar som utförts under 2000-talet. Blåslavens skador ligger i genomsnitt på samma nivå som år Död eller saknas

7 Blåslavens skadeklasser i uppföljningsområdet åren 1992, 1997, 2000/2002, 2006 och /

8 Lavfloran och antalet lavarter De indikatorarter som påträffas på tallens stammar och som användes i bioindikatorundersökningen presenteras i grafen och bilderna till höger. Grafen visar, på hur många träd av alla undersökta träd, varje enskild lavart påträffades. Av arterna är de mest känsliga skägglav och tagellav, de mera tåligare arterna är flarnlav och alg. Zonerna för lavarnas antal presenteras i bilden nedan. Zonerna beskriver, hur många av de undersökta arterna påträffades på området. Desto fler arter, desto bättre luftkvalitet.

9 Vedlav och klilav Blåslav Stocklav Vedlav och kliklav Flarnlav Tagellav Skägglav Näverlav Granlav Gällav Brännlav Skrynkellav Grönalg och trädgrönelav 0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 %

10 IAP-index IAP-indexet (Index of Atmospheric Purity) beräknas på basen av antalet arter som lider skada av luftens föroreningar. I indexet beaktar man olika arters känslighet mot luftföroreningar med hjälp av antalet åtföljande arter, som beräknats för varje art. Antalet åtföljande arter som användes i undersökningen har beräknats utgående från det sammanställda materialet från bioindikatorundersökningar utförda i Nyland, Norra Karelen, Karleby och Jakobstad samt Södra Karelen de senaste åren. Indexvärdet beräknas för varje provyta. Ett högre indexvärde innebär en bättre luftkvalitet. På basen av IAP-indexet var lavfloran Karleby- och Jakobstadsnejden i genomsnitt lindrigt förändrad. Den mest utbredda zonen med utarmad lavflora fanns på de norra delarna av Nykarleby-Jakobstad-Pedersöre området, och fortsatte därifrån som ett band genom de norra delarna av Kronoby och Karleby ut mot Lochteå. Även i Kaustby fanns en zon med utarmad lavflora. En lavflora i naturtillstånd fanns däremot i området som sträcker sig via Pedersöres och Kronobys södra delar ut mot Karlebys mellersta och södra delar. Liksom skadeklasserna, försämrades IAP-indexets värde tydligt i närheten av industri- och energiproduktionsanläggningar samt pälsproduktion. Av områdets kommuner, hade kännetecknen för lavfloran i Karleby, Jakobstad och Pedersöre förbättrats jämfört med föregående undersökningsår. För en del av de arter som är känsliga för luftens föroreningar, t.ex. tagellav och ved- och klilav, hade förekomstfrekvensen ökat jämfört med år 2006.

11 IAP-indexets zoner i uppföljningsområdet åren 1997, 2000 /2002, 2006 och /

12 Barrens grundämneshalter Tallbarrens grundämneshalter beskriver förutom det nedfall som sprids via luften, även jordmånens och skogsbeståndets näringstillstånd. Av de grundämnen som analyserades i tallbarren beskriver barrens halter av arsenik, kadmium, kobolt, krom, koppar, kvicksilver, nickel, järn, vanadin och zink spridningen av industrins metallutsläpp. Halterna av svavel, kväve, kalium, fosfor, bor, kalcium, magnesium och mangan beskriver delvis skogens naturliga näringstillstånd och delvis det nedfall som sprids via luften. Barrens svavel- och kvävehalter har ofta använts för att beskriva inverkan av svavel- och kväveutsläpp och de högsta halterna av dessa grundämnen förekommer vanligtvis i närheten av utsläppskällorna. Dock observerades även ställvis höga halter även långt ifrån utsläppskällorna, vilket indikerar på näringssituationens inverkan. Halterna av metaller hade, med undantag av zink, ökat på hela området jämfört med år Halterna av kväve, svavel och andra näringsämnen hade å andra sidan minskat jämfört med år Särskilt utsläppen av svavel har minskat på undersökningsområdet sedan början av 2000-talet, vilket har inverkat på minskningen i svavelhalterna.

13 Zonerna för tallbarrens svavelhalter i uppföljningsområdet åren 1997, , 2006 och /

14 Mossans grundämneshalter Mossans grundämneshalter beskriver vanligtvis bra inverkan av luftens föroreningar, eftersom det täta mosstäcket på skogens mark samlar bra upp nedfallet av partiklar. Mossorna tar sin näring från förnan och regnvattnet. Mossans grundämneshalter beskriver bra spridningen av luftens föroreningar i Karleby- Jakobstadsnejden. Halterna av arsenik, kvicksilver, kadmium, kobolt, koppar, bly, nickel, järn och zink beskrev särskilt utsläppen från Karlebys industri. Särskilt halterna av aluminium, krom, vanadin och till en viss del järn, beskrev utsläppen från den övriga industrin. Skogsmarkens näringstillstånd beskrevs å andra sidan av bor-, kalium, kalcium-, fosfor-, magnesium-, mangan-, natrium och svavelhalterna. Mossornas halter av de metaller, som släpps ut i luften vid särskilt Karlebys storindustri, har minskat sedan 1990-talet. I halterna under 2000-talet kunde inte en motsvarande trend observeras. Zonerna för mossans nickelhalter (mg/kg) åren 2000/2002, 2006 och 2012.

15 Zonerna för mossans zinkhalter (mg/kg) åren 1992, 1997, 2000/2002, 2006 och /

16 Humusens grundämneshalter Mineraljorden i jordmånen täcks av ett organiskt humusskikt, till vilket näringsämnena som skogsväxtligheten kan använda, är bundet men där är även bundet ämnen som är skadliga för växtligheten, t.ex. tungmetaller. På humusskiktets grundämneshalter inverkar olika naturliga faktorer och det nedfall som kommer via luften förorsakad av människans verksamhet. För de flesta metaller fanns de högsta halterna på provytorna i Yxpila, i Karleby. Enskilda förhöjda halter observerades även på andra ställen inom undersökningsområdet. Metallbelastningen tycktes dock minska näringsämneshalterna. I undersökningarna under 2000-talet har inga anmärkningsvärda förändringar skett i metallhalterna med undantag för minskningen av bly- och zinkhalterna i Jakobstad. Dispersionen i halterna på provytorna i Yxpila, Karleby har ökat för nästa varenda metall jämfört med 1990-talet. Jämfört med år 2006 hade halterna minskat på ett flertal provytor. Halterna av nickel, järn och zink i humus (mg/kg) på provytorna i Yxpila, Karleby åren (provytorna 60 och 103 är provytor på obelastade områden).

17 Halterna av aluminium och järn i humusen (mg/kg) i undersökningsområdet år 2012.

18

19 Slutsatser Inverkan från människans verksamhet kunde tydligt observeras i bioindikatorarterna som undersöktes i Karleby-Jakobstadsregionen. Lavflorans kondition och diversitet försämrades av områdets industriverksamhet, energiproduktion och primärproduktion, främst pälsproduktion; därtill observerades lokala inverkningar bl.a. i avloppsbehandlingsanläggningarnas närmiljö. Intensiviteten av inverkan är klart beroende av utsläppshöjden: utsläpp som sprids från höga skorstenar späds kraftigt ut i luften och förorsakar inte en lika kraftig punktbelastning på ett visst område, som verksamheter med en låg utsläppshöjd, såsom pälsproduktion och avloppsbehandlingsanläggningar. Lavbestånden var i genomsnitt en aning bättre än under den föregående undersökningsomgången år 2006 och tallbarrens svavelhalt var lägre. Mossan metallhalter hade minskat jämfört med nivån under 1990-talet, men på provytorna närmast Yxpila hade metallhalterna som uppmättes i humus ökat på en del provytor jämfört med nivån på 1990-talet. Förändringarna under 2000-talet var huvudsakligen små och ingen tydlig öknings- eller minskningstrend kunde observeras i metallhalterna. Då man granskar både halterna och florans kondition, förekom de områden som hade förändrats mest i Yxpila i Karleby och vid Nykarleby-Pedersöres pälsproduktionsområden samt i närheten av industriverksamheterna och pälsproduktionsklustret i Kaustby. Samtidigt förblir det dock kvar zoner inom områdets mera glesbebyggda områden, som har en lavflora i naturtillstånd och halterna av grundämnen på dessa, ligger på samma nivå som hos bakgrundsområden i naturtillstånd.

20 JYVÄSKYLÄ UNIVERSITET MILJÖFORSKNINGSINSTITUTET Taitto ja kuvat: Ympäristöntutkimuskeskus 2013