Metallers biotillgänglighet i vatten exempel på praktiska tillämpningar inom miljöövervakning

Transkript

1 Metallers biotillgänglighet i vatten exempel på praktiska tillämpningar inom miljöövervakning

2 Metallers geologiska kretslopp Bakgrund: Vittring Förångning Vindburna partiklar Stor skillnad i kvot! Me i berggrund (jord) Me i vatten Mänsklig aktivitet: Förångning Utsläpp till vatten Subduktion metamorfos smältning Bergartsbildning Me i sediment Kompaktion, rekristallation och cementation Bergartsbildning Sedimentation

3 Metallers biogeokemiska kretslopp i vatten Speciering Fast fas (tex oxider, oxidhydroxider, sulfider) Komplexbunden: oorganiska och organiska ligander inkl. partikelytor (Al,Mn,Fe) Löst (hydratiserad)

4 J. Buffle, 1990 Complexation reactions in aquatic systems an analytical approach Ellis Horwood Ltd, Chichester, England ISBN

5 J. Buffle, 1990 Complexation reactions in aquatic systems an analytical approach Ellis Horwood Ltd, Chichester, England ISBN

6 Vattendirektivet (Vattenförvaltningsförordningen 2004:660) The EU Directive 2008/105/EC on environmental quality standards in the field of water policy states: In the case of metals the EQS refers to the dissolved concentration, i.e. the dissolved phase of a water sample obtained by filtration through a 0,45 μm filter or any equivalent pre-treatment. Member States may, when assessing the monitoring results against the EQS, take into account: (a) natural background concentrations for metals and their compounds, if they prevent compliance with the EQS value; and (b) hardness, ph or other water quality parameters that affect the bioavailability of metals. BLMs accepted under the EU RAs of Zn, Ni and Cu.

7 Vattendirektivet: definitioner MKN: miljökvalitetsnorm (eng. Environmental quality standard, EQS, AA-ECS och MAC-EQS) PNEC: Predicted No Effect Concentration PEC: Predicted Environmental Concentration RCR: Risk Characterisation Ratio = PEC/PNEC BioF: Bioavailable fraction = PNEC allmän /PNEC lokal

8 J. Buffle, 1990 Complexation reactions in aquatic systems an analytical approach Ellis Horwood Ltd, Chichester, England ISBN

9

10 Modell Systemgränser Data, randvillkor DOC* ph Ca 2+ och Mg 2+ (Alkalinitet) Modell Resultat *Dissolved Organic Carbon Lokalt PNEC jmf gränsvärde (MKN)

11 Modell Systemgränser Vattenkemisk modell WHAM* BioF Ekotoxikologisk databas: Data, randvillkor Modell Resultat Lokalt PNEC-värde som skall skydda 95 % av samtliga organismer under de vattenkemiska förhållanden som modellen är validerad för *Windermere Humic Aqueous Model Lokalt PNEC jmf gränsvärde (MKN)

12 Modell Systemgränser Data, randvillkor Modell Resultat Lokalt PNEC jmf gränsvärde (MKN)

13 Modell Systemgränser Data, randvillkor Modell Resultat Lokalt PNEC jmf gränsvärde (MKN)

14 Jämförelse BLM screening och generella MKN Ni n EG2008 NV1999 Klass 3 BLM- Medel RCR>1 BLM-Max RCR>1 BLM- Min RCR>1 A B C D Zn n NV1999 Klass 3 BLM- Medel RCR>1 BLM- Max RCR>1 BLM- Min RCR>1 A B C D

15 Jmf generella MKN Godkänd I.G. Jmf lokal PNEC (screening) I.G. Godkänd Ingen åtgärd Jmf lokal PNEC (förfinad) Godkänd I.G. Åtgärder

16 Results - Parameter ranges - seasonality 20 Abiskojaure 14 Ume älv Concentration (mg/l), ph Mar-05 Jun-05 Aug-05 Sep-05 mar-06 Stensjön Jun-06Jul-06Oct-06 Mar-07 Jun-07Jul-07 Aug-07 Sep-07 Mar-08 Concentration (mg/l), ph ph DOC Ca CaCO3 Mg Apr-06 May-06 Jun-06 Aug-06 Sep-06 Jan-06 Feb-06 Mar-06 Näs Bruk Oct-06 Nov-06 Dec-06 Feb-07 Mar-07 Apr-07 May-07 Jun-07 Aug-07 Sep-07 Oct-07 Nov-07 Dec-07 Feb-08 Mar-08 Concentration (mg/l), ph Concentration (mg/l), ph Feb-05 Apr-05 May-05 Jun-05 Jul-05 Aug-05 Sep-05 Oct-05 Feb-06 Apr-06 May-06 Jun-06 Jul-06 Aug-06 Sep-06 Oct-06 Feb-07 Apr-07 May-07 Jun-07 Jul-07 Aug-07 Sep-07 Oct-07 No clear seasonal pattern Feb-08 Jan-06 Feb-06 Mar-06 Apr-06 May-06 Jun-06 Jul-06 Aug-06 Sep-06 Oct-06 0 Nov-06 Dec-06 Jan-07 Feb-07 Mar-07 Apr-07 May-07 Jun-07 Jul-07 Aug-07 Sep-07 Oct-07 Nov-07 Dec-07

17 Results - Seasonal variation in risk ratios Cu, Abiskojaure BLM SEPA MEC/PNEC mar-05 maj-05 jul-05 sep-05 nov-05 jan-06 mar-06 maj-06 MEC/PNEC jul-06 sep-06 nov-06 jan-07 mar-07 maj-07 jul-07 sep jan-06 mar-06 maj-06 jul-06 sep-06 nov-06 jan-07 mar-07 maj-07 jul-07 sep-07 Cu, Ume älv BLM SEPA nov-07 jan-08 mar-08 MEC/PNEC jan-06 apr-06 jul-06 Cu, Gråda okt-06 jan-07 apr-07 jul-07 BLM SEPA okt-07

18 Results Zn BLM, comparison of output No bioav. Corr. BioF approach Site %>1 rec %>1 Zn- BLM tool Full SSD normalization %>1 RCR1 %>1 RCR2 %>1 RCR3 Abiskojaure Ume Älv Stensjön Näs Gråda %>1 RCR4 Bällstaån Centralbron Fiolen Emån Rönneån Kävlingeån