Kiselalger som indikator på miljögifter. Maria Kahlert Institutionen för Vatten & Miljö Sveriges Lantbruksuniversitet

Transkript

1 Kiselalger som indikator på miljögifter Maria Kahlert Institutionen för Vatten & Miljö Sveriges Lantbruksuniversitet

2 Vad kan en lantbrukare göra för att förbättra miljön? Vilka åtgärdar ger vilka effekter (för miljön, men också för skörden)?

3 Helsingborgs Dagblad, 13 sept 2011: Lunchtid samma dag i min korg: Själv är jag en konventionellt odlande lantbrukare som bor ett par 100 m ifrån Humlebäcken utanför Åstorp Jag tyckte det var intressant med Tuvebäcken som har god EU-status men samtidigt är väldigt påverkad av bekämpningsmedel Om man bara har ekologisk odling runt vattendragen och absolut inga bekämpningsmedelsrester kan det påverka mängden kiselalger?

4 Varför ska man använda sig av påväxtalger som bioindikatorer? Viktig bas av den akvatiska näringskedjan è problem på primärproducenternas nivå leder troligtvis även till problem längre upp Sitter fast è integrerar tid, kan ej undgå påverkan Av påväxtalgerna är det oftast kiselalger som används som bioindikatorer Artrik, vanlig förekommande nästan överallt och divers (> 100 taxa möjligt per 1 cm 2 ) Ekologin är ganska bra undersökt Etablerade EU och SE standardmetoder (provtagning, analys, klassning av övergödning, surhet, organiska föroreningar)

5 Kiselalger finns nästan överallt och många taxa dessutom Foto: Tolångaån Bart van de Vijver

6 Silvbergssjön, Dalarna, ph 2,6

7 Ett sällskap med många facetter Bild: Martyn Kelly Påväxtalgernas samhälle: kiselalger och andra alger tillsammans med småkryp, svampar, bakterier samt organisk material inbäddade i ett slags sockerlag

8 Kiselalgsstandardmetoden Det finns en etablerat standardmetod som används i hela EU med kiselalger som bioindikator i vattendrag. 1 hög 2 god 3 måttlig 4 otillfredsställande 5 dålig Provtagning och laborarbete: borstas av stenar med tandborste, renas tills bara glasskalet är kvar, monteras på objektglas identifieras till lägsta möjliga nivån (vanligtvis art), räknas som % av den totala summan räknade skal (vanligtvis 400) (relativ förekomst)

9 Kiselalgsstandardmetoden Huvudindex IPS bedömer övergödning och organisk föroreningspåverkan Stödindex TDI bedömer övergödning Stödindex %PT bedömer organisk föroreningspåverkan klass status IPS-värde EQR-värde %PT TDI 1 hög 17,5 0,89 < 10 < 40 2 god 14,5-17,5 0,74-0,89 < måttlig ,56-0,74 < otillfredsställande ,41-0, > 80 5 dålig <8 < 0,41 > 40 > 80 Indice de Polluo-sensibilité Spécifique, Cemagref 1982 Trophic Diatom Index, Kelly 1998 Pollution Tolreant Valves, Kelly 1998

10 OBS! att många studier visar att kiselalgsindikatorerna inte indikerar gifter som metaller eller bekämpningsmedel betyder inte att kiselalgerna inte kan visar detta, utan att nuvarande indikatorerna inte är utvecklade för det!

11 Fallstudie i Skåne (Eriksson & Jarlman 2011) Kiselalgsindex indikerade god ekologisk status Men: Höga halter av bekämpningsmedel Foto: Marie Eriksson Misstänkta arter, relativ låg diversitet och låg taxaantal relativ abundnas Achnanthidium minutissimum grupp III (medelbredd >2,8µm) Foto: Amphora Eva pediculus Willén (Kützing) Grunow Gomphonema pumilum s.l. (Grunow) Reichardt & Lange- Bertalot Rhoicosphenia abbreviata (Agardh) Lange-Bertalot 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

12 Fallstudie i Dalarna (Kahlert & Gottschalk 2008) Kiselalgsindex indikerade hög ekologisk status Men: Höga halter av tungmetaller Foto: Eva Willén relativ abundans [%] mycket låg diversitet Nygårdsbäcken Rullshyttebäcken Brachysira neoexilis Fragilaria gracilis Achnanthidium minutissimum

13 och

14 Skåne 2010: Normalt skal (överst längst till vänster) samt missbildade, asymmetriska skal av Achnanthidium minutissimum. 5,9 % deformerade skal hittades i Tuvebäcken. Dalarna 2010: Missbildade, asymmetriska skal av Fragilaria gracilis och Achnanthidium minutissimum. 5 % deformerade skal hittades i genomsnitt i de metallpåverkade bäckar.

15 Missbildade kiselalgsskal Hittas under stress, t.ex. giftpåverkan (tungmetaller, bekämpnings medel) men också kiselbrist och andra stressfaktorer (Falasco et al. 2009)

16 -> Kiselalgsmetoden måste utvecklas så att även giftpåverkan indikeras! Tröskelvärde för missbildningar (ofta < 1%) kanske olika typer vid olika gifter Låg diversitet & artantal Toleranta kiselalgstaxa Vissa kiselalger kan utveckla en gifttolerans och sedan en massutveckling (t.ex. Achnanthidium minutissimum) Speciella levnadsformer / ekologiska grupper Kiselalger som är skyddad från giftpåverkan ökar sin abundans (exempel: mobila, lågprofilerade, slembildande) -> Pågående projekt

17 Artwork: Martyn Kelly

18 Skåne (Eriksson & Jarlman 2011) Andelen deformerade kiselalgsskal % sammanlagda koncentrationen av alla funna bekämpningsmedel i vattnet på de undersökta lokalerna (n=8) i september 2010 starkast samband med sammanlagda halten bekämpningsmedel därefter med antalet substanser på lokalen starkast samband med halterna två till tre månaderna före kiselalgsprovtagningen

19 Dalarna (Kahlert & Gottschalk 2008) En lång taxa dominerar. Långa taxa känsliga för missbildningar. En taxa dominerar som ligger oftast i gördel läge, där de missbildningar typiska för denna taxon inte syns. andelen deformerade skal stiger med den sammanlagda påverkan av tungmetaller men mycket oförklarat variation

20 Pågående projekt i samarbete av flera länsstyrelser, SLU och Naturvårdsverket (HaV?): Utveckling av en biologisk miljögiftsindikator kiselalger

21 Arbetsuppgift Kemiska provtagningar -Passiva provtagningar -Vattenkemiska analyser Finansiering PRIO-projektet Kiselalgsprovtagningar -fältprovtagning -taxonomisk analys -räkna deformerade skal Delprogrammet kiselalger i rinnande vatten (kompletterande ansökan 2011) Enskilda länsstyrelser Ev stöd från PRIO-projektet Statistisk analys och framtagande av index Miljömålsprojekt (2011) Förändring i befintliga bedömningsgrunder (för att ta hänsyn till ev effekt av miljögifter om sådana framkommer av analyserna) FoMA SLU Waters

22 Artwork: Martyn Kelly

23 Finansiering Naturvårdsverket (HAV?) 1. WFD prioriterade gifter ( PRIO program ) 2. Regional miljöövervakning Projektledare: Länsstyrelsen Blekinge Naturvårdsverket (HAV?), Miljömålsprojekt Naturvårdsverket (HAV?), Forskningsavdelning (WATERS: Waterbody Assessment Tools for Ecological Reference conditions and status in Sweden) Sveriges lantbruksuniversitet SLU, Fortlöpande miljöanalys (FoMA) och miljöövervakning

24 References Cattaneo, A., Couillard, Y. & Wunsam, S. (2008). Sedimentary diatoms along a temporal and spatial gradient of metal contamination. Journal of Paleolimnology, 40, Eriksson, M. & Jarlman, A. (2011): Kiselalgsundersökning i vattendrag i Skåne 2010 statusklassning samt en studie av kopplingen mellan deformerade skal och förekomst av Bekämpningsmedel. Länsstyrelsen i Skåne län, Rapport 2011:5 (in Swedish). Falasco, E., Bona, F., Badion, G., Hoffmann, L. & Ector, L. (2009). Diatom teratological forms and environmental alterations: a review. Hydrobiologia, 623, Hering, D., Johnson, R. K. & Buffagni, A Linking organism groups major results and conclusions from the STAR project. Hydrobiologia 566: Jan-Ers, L. (2009). Kiselalgernas missbildningar under toxiska förhållanden. Bachelor-avh. Uppsala: Sveriges lantbruksuniversitet Kahlert, M., Andrén, C. and Jarlman, A. (2007): Bakgrundsrapport för revideringen 2007 av bedömningsgrunder för Påväxt kiselalger i vattendrag (in Swedish), 32pp. Kahlert, M. & Gottschalk, S.(2008): Kiselalger i vattendrag i Dalarnas län. Institutionen för Vatten & Miljö, SLU, Rapport 2008:24 (in Swedish). Kelly, M. (2007). Diatoms of Britain and Ireland: Identifications notes. Bowburn Consultancy. [online] Tillgänglig: [ ] Persson, J., Nilsson, M. B., Bigler, C., Brook,s S. J., Renberg, I. (2007): Near-infrared spectroscopy (NIRS) of epilithic materail in streams has a potential for monitoring impact from mining. Environmental Science and Technology 41: Rimet, F. & Bouchez, A. (2011): Use of diatom life-forms and ecological guilds to assess pesticide contamination in rivers: Lotic mesocosm approaches. Ecological Indicators 11:

25 Near-infrared spectroscopy (NIRS) a short introduction The existing diatom method has been stated not to be sufficient to detect highly metal impact in Sweden also in another report. This report suggested to use the NIRS method to detect this metal impact. Near-infrared spectroscopy (NIRS) describes the molecular composition of the organic material based on absorption of near-infrared radiation by polar bounds, (C-H, N-H, O-H). Inexpensive, fast, screening method. Norrland study (Persson et al. 2007): NIRS detected 37% of all metal contamination. Will be compared with the new diatoms index.