Program för samordnad recipientkontroll i Oxelösunds kustvatten: näringsämnen, metaller, PAH och TBT

Transkript

1 Program för samordnad recipientkontroll i Oxelösunds kustvatten: näringsämnen, metaller, PAH och TBT Version Jakob Walve och Ulf Larsson Systemekologiska institutionen, Stockholms universitet Inledning Med utgångspunkt från ett grundläggande förslag till samordnat recipientkontrollprogram framtaget 2006 (version ) utfördes 2007 en förstudie med analys av metaller, PAH och TBT i sediment, abborre och musslor. Syftet med förstudien var att ta fram ett bättre underlag för dimensionering av ett nytt program. Resultaten av förstudien finns redovisade i en preliminär (version ) och en slutlig rapport daterad Beräkningar för dimensioneringen av programmet finns dock med som en bilaga till denna programbeskrivning. Resultaten av förstudien samt ett Förslag till samordnad recipientkontroll i Oxelösunds kustvatten av metaller, PAH och TBT (version ) diskuterades på ett möte den 21 augusti 2008 med representanter från verksamhetsutövarna SSAB, Oxelösunds Hamn och Oxelö energi, samt från Länsstyrelsen och utförarna av undersökningarna, vilka även är författare av denna programbeskrivning. Förslaget har modifierats till det här redovisade programmet för recipientkontroll, som avses utföras perioden , varefter en revidering görs baserat på erhållna resultat. Resultaten från undersökningen är dock tänkta att följas upp årligen, med möten på våren inför sommarens provtagningar, för att ge möjlighet till modifieringar. Samordnat recipientkontrollprogram Undersökningstyper (Vad tas prover på?) Programmet kommer att fokusera på näringsämnen i vatten (inklusive siktdjup och klorofyll), metaller och organiska ämnen (PAH och TBT) i sediment, samt metaller och organiska ämnen (PAH) i blåmussla och abborre. Undersökning av bottenfauna gjordes 2006 och kan vid behov komma att upprepas 2012 eller tidigare, om andra omständigheter så påkallar. Bottenfaunaundersökningar samordnas med övriga undersökningar så att de utförs samma år som de föreslagna utökade provtagningarna av sediment. De urspungligen föreslagna undersökningarna av metaller och organiska ämnen i skrubbskädda och östersjömussla utgår. Svårigheten att få tag i skrubbskädda är en orsak.

2 Ett fokus på abborre och blåmussla motiveras också av att dessa organismer undersöks inom nationell miljöövervakning (bl a Kvädöfjärden i Östergötland), vilket gör att bra jämfördata finns. Även vid SSAB finns mest historiska data på blåmussla och abborre. Provtagningsstationer (Var tas prover?) Vatten: Undersökningen av näringsämnen i vatten fortsätter enligt ursprungsförslaget, som sjösattes redan 2007 (resultat redovisade i rapport version ). Provtagningen samordnas med Svealands kustvattenvårdsförbunds (SKVVFs) karteringar. Tolv stationer provtas i våtmarksrecipienten, två utanför SSAB och två vid Hamnen (se figur 1 och tabell 1), en gång i juli och en gång i augusti. Sediment: I första hand provtas de tre stationerna inkluderade i förstudien, i fortsättningen kallade trendstationer (figur 2 och tabell 2). Sedimentproppar tas inom ett ca 25m gånger 25m stort område på varje station. Förstudien av sediment visade på ungefär samma eller något lägre halter vid SSAB och Hamnen jämfört med undersökningen 2001 (Alcontrol 2002). Särskilt PAH-halten vid SSAB är hög. Däremot var halten PAH betydligt lägre i Dragviksfjärden än i förra undersökningens referensområde Tvären. Detta motiverar förnyad studie av hur stort påverkansområdet för PAH verkligen är. Sex stycken tidigare besökta stationer (2001) återbesöks 2008 och ev (figur 3 och tabell 2). Även TBT undersöks på ett urval av dessa stationer. Ytterligare en station nära Hamnen (Marinan/Badhusviken) undersöks med avseende på TBT. I denna vik har mycket hög halt TBT uppmätts av SGU 2005 på en station och frågan är hur representativ detta värde är för Badhusviken, vilket har betydelse för bedömningen av påverkan härifrån på området utanför viken där Hamnen ligger. Metaller undersöks även på station i våtmarksrecipienten 2008 och 2009, varefter beslut tas om den ska utgöra en fjärde trendstation. Abborre och Blåmussla: På grund av de låga metall- och PAH-halterna i förstudien undersöks endast intensivstationerna (=trendstationerna) i ursprungsförslaget och förstudien (figur 2 och tabell 2) eftersom påverkan där rimligen är störst. Förnyat försök att samla in musslor närmare SSAB än vad som var möjligt 2007 bör göras, vilket ersätter eller kompletterar nuvarande station. Även om lämplig alternativ station hittas, bör musslor tillsvidare insamlas och provbankas på nuvarande station, medan analyser inte nödvändigtvis måste göras. I våtmarksrecipienten kan station för fiske av abborre bli aktuell under programtiden om analyser av sediment visar på höga halter av metaller. Provtagningsfrekvens (När och hur ofta tas prover?) Förstudien av metaller och organiska ämnen utfördes vid ett tillfälle, vilket innebär att det saknas information om mellanårsvariationen. Är denna stor påverkas möjligheterna att säkerställa signifikanta skillnader mellan provtagningstillfällen. Under en 5-årsperiod utförs därför årliga provtagningar på ett fåtal stationer med det långsiktiga syfte att minska provtagningsfrekvensen när kunskap om mellanårsvariationen finns. Med årligen återkommande provtagningar ökar möjligheten att upptäcka förändringar även med en okänd mellanårsvariation.

3 Sediment: För sediment bör mellanårsvariationen visa sig vara förhållandevis liten. Trendstationerna provtas 2008 och Är mellanårsvariationen betydande sker fortsatt årlig provtagning, annars utförs nästa provtagning 2013 och därefter vart 5:e år. De sex karteringsstationerna provtas 2008 och ev Beslut om de ska följas upp vart 5:e år tas i samband med revideringen av programmet inför Abborre och Blåmussla: Prover insamlas årligen på de tre trendstationerna. Vatten: Undersökningen av näringsämnen i vatten utförs två gånger per år, i juli och augusti. Detta är den tid på året då förhållandena är som mest stabila, och överensstämmer med bedömningsgrundernas period juni-juli, vilket möjliggör en statusklassning av både näringsämnen, klorofyll och siktdjup. Variabler (Vilka ämnen analyseras?) Sediment: I sediment mäts torrsubstanshalt, organiskt kol (viktigt för normalisering), en uppsättning oxider, grundämnen (främst metaller), PAHer och organiska tennföreningar (se tabell 3). Alla variabler mäts på de tre trendstationerna, medan analys på karteringsstationerna varierar (se avsnitt stationer ovan och tabell 3). Analys av PCB utgår på grund av de låga utsläppen och de låga halterna som tidigare uppmätts (2001),. Den förhöjning som då uppmättes är med stor sannolikhet orsakad av tidigare utsläpp, främst från nedlagda verksamheter. Abborre och Blåmussla: I abborrlever och blåmussla analyseras fetthalt, torrsubstanshalt, metaller och PAHer (se tabell 3). Analys av kvicksilver (Hg) i abborrmuskel utgår på grund av den låga halten och att analys av Hg i lever gör att stora förändringar ändå kan upptäckas så att analys av muskel vid behov kan återupptas och även utföras på provbankat material. Analys av PCB utgår på grund av låga utsläpp och att halterna i mussla och abborre är låga. Poolning och replikering (Hur många individer utgör ett prov, och hur många likadana prover analyseras på samma station?) I förstudien analyserades i de flesta fall 5 prover (replikat) för att skatta osäkerheten (spridningen) i resultaten. Spridningen uttrycks i resultatrapporten och i denna programbeskrivning som standardavvikelse eller variationskoefficient (standardavvikelsen delat med medelvärdet). PAH-analyserna sprider i regel mest och är därför i första hand styrande för hur mycket fisk och musslor som behövs. Genom att öka et proppar/individer per analyserat prov (poolning) kan färre prover analyseras med bibehållen statistisk styrka (se princip i figur 4). En ökning av et proppar/individer i poolade prov medför ökade fältkostnader och minskade analyskostnader. Sannolikt minskar totalkostnaden substantiellt. Vid dimensioneringen av programmet har utgångspunkten varit att kunna upptäcka en 75%-ig förändring av halten mellan två provtagningar med en statistisk styrka på 80% och ett p-värde för signifikanta skillnader mindre än 0,05. Den statistiska styrkan anger

4 möjligheten att upptäcka en skillnad som verkligen finns och p-värdet anger gränsen för hur säker man vill vara att en skillnad är verklig och inte resultatet av slumpmässig variation. Antalet prov som behöver tas är en funktion av önskad statistisk styrka och p- värde. Resultaten från denna analys visas i bilaga 1. Spridningarna visas också som variationskoefficient i figurer i resultatrapporten. Sediment: För sediment kan bra resultat erhållas med endast tre prov per station genom att proppar poolas (slås samman) två och två (6 proppar tas upp). Detta ger för metaller möjligheten att upptäcka en 50-75% förändring beroende på metall. För summa PAH medges en 50%-ig förändring och för individuella PAH 75%. För organiska tennföreningar räcker att två prov analyseras (vardera av 2 poolade proppar) för att kunna upptäcka en förändring på 50 %. Abborre: Genom att öka et abborrar från 5 till 10 per prov kan et prover som ska analyseras reduceras från 5 till 3 (se princip i figur 4). För metaller i lever kan medger 3 prover att en förändring på 50-75% upptäckas beroende på metall. För PAHer bör 5 prover analyseras för 75% förändring. Blåmussla: Mängden musslor per prov bör vara större än i förstudien, minst 25g skalfri våtvikt/prov. För metaller ger 3 prover möjlighet att upptäcka en 50-75%-ig förändring beroende på metall. Provtagningsmetoder (Hur tas proverna?) Vatten för analys av näringsämnen och klorofyll tas med vattenhämtare på en halv meters djup. Salt mäts med CTD-sond eller på vattenprov. Temperatur mäts med CTD-sond eller med termometer. Sedimentproppar tas med Kajakhämtare. Översta centimetern sediment sparas. Blåmussla insamlas från ca 2 meters djup. Musslorna hålls i burkar med havsvatten 48 timmar för att musslorna ska tömma tarmen. Abborre fiskas med nät med maska 13 mm stolpe. I förstudien var medianlängden på abborrarna 115 mm. Det innebär att fångade fisker kommer att vara relativt små, detta för att undvika att abborrar som bytt eller börjat byta diet (från bottenfaun till fisk) fångas. Enbart juveniler (ej könsmogna fiskar) bör också minska variationen, då fisken kan bli av med gifter genom rom och mjölke. Analyslaboratorier och -metoder (Vem analyserar proverna och hur?) Endast erkänt skickliga, och självfallet eckrediterade, laboratorier används, ofta anlitade inom nationell miljöövervakning. Vattenanalyser görs på Systemekologiska institutionen som har låga mätosäkerheter, detektionsgränser och mycket bra resultat på provningsjämförelsen Quasimeme. Metallanalyser görs på ALS Scandinavia AB (f.d.

5 Analytica) i Luleå. PAH-analyser görs av IVL i Göteborg. Analyserna görs enligt standardmetoder som redovisas i resultatrapporterna. Sammanfattning av förslaget för sediment, abborre och blåmussla Antalet prover sammanfattas i tabell 4. Sediment: Metaller, PAH och TBT på tre trendstationer: 3*2 poolade proppar analyseras 2008 och 2009 för metaller och PAH och 2*2 proppar för TBT. Är mellanårsvariationen betydande sker fortsatt årlig provtagning, annars provtagning 2013 och därefter vart 5:e år. Metaller och PAH/TBT på övriga stationer: 3*2/2*2 poolade proppar på vissa stationer 2008, 1*2 poolade proppar på vissa stationer 2008 (se tabell 2). Ev. följs dessa resultat upp 2009 och vart 5:e år, dvs nästa provtagning Abborre:Endast de tre trendstationerna undersöks (samma som i förstudien). Prover tas 1 gång per år. Metaller i lever: 10 individer/prov * 3 prov Hg i muskel: inga analyser, fiskar provbankas PAH: 10 individer/prov * 5 prov Blåmussla: Endast de tre trendstationerna undersöks (samma som förstudien). Prover tas 1 gång per år. Metaller (50-75% förändring beroende på metall): 3 samlingsprov, med minst 25g skalfri våtvikt/prov PAH (75% förändring): 4 samlingsprov, med minst 25g skalfri våtvikt/prov Referenser - Förslag till samordnat recipientkontrollprogram för Oxelösunds kustvatten. Version Resultat av metall-, PAH-, och TBT-analyser i sediment, abborre och blåmussla från förstudie 2007 för samordnad recipientkontroll i Oxelösund. Preliminär version , Slutversion Förslag till samordnad recipientkontroll i Oxelösunds kustvatten av metaller, PAH och TBT Version Alcontrol Oxelösundskusten SSAB- Oxelösund.

6 Sö14 N Gustaf Dalén Figur 1. Karta över Oxelösundsområdet med stationer näringsämnen i vatten för våtmarken (Ox1-17), SSAB (Sö6b, 7b) och Hamnen (Sö5, 5b). Övriga stationer (Sö6,7,8,9,10,16) ingår i SKVVFs ordinarie program.

7 Ds1 Sediment Da1 Abborre Blåmusslor Db1 Dragviksfjärden Våtmarksrec. Vs1, alt.1 Vs1, alt.2 SSAB Hamnen Sb1 Blåmusslor Hs1 Sediment Abborre Sa1 Ss1 Sediment Blåmusslor Hb1 Abborre Ha1 Figur 2. Karta över provtagningspunkter för trendövervakning av metaller och organiska ämnen i sediment, abborre och blåmussla.

8 Tabell 1. Provtagningsstationer hydrografi och näringsämnen i vatten för den samordnade recipientkontrollen Position i latitud och longitud är angiven i WGS84 (grader minuter.decimalminuter) Undersökningstyp Stationsnamn Kod Stationstyp Analyser 1 Karta Lat. Long. X Y Näringsämnen i vatten Våtmarksrecipienten Ox1 Ox1 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox3 Ox3 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox4 Ox4 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox5 Ox5 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox6 Ox6 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox7 Ox7 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox8 Ox8 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox9 Ox9 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox10 Ox10 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox11 Ox11 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox12 Ox12 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox13 Ox13 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox14 Ox14 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox16 Ox16 trend N Fig Våtmarksrecipienten Ox17 Ox17 trend N Fig Sö5b Oxelösunds hamn inre Sö5b trend N Fig Sö6b SSAB S Sö6b trend N Fig Sö7b SSAB N Sö7b trend N Fig Sö5 Oxelösunds hamn yttre Sö5 trend N Fig N = näringsämnen, salt, temperatur, siktdjup och klorofyll.

9 Tabell 2. Provtagningsstationer för metaller och organiska miljögifter för den samordnade recipientkontrollen Position i latitud och longitud är angiven i WGS84 (grader minuter.decimalminuter). X och Y-koordinater är rikets nät RT90. Undersökningstyp Stationsnamn Kod Stationstyp Analyser 1 Karta Lat. Long. X Y Sediment Dragviksfjärden-N. Hölösa Ds1 trend M,P,T Fig , , Hamnen-Breviken, yttre Hs1 trend M,P,T Fig , , SSAB- N. Korpholmen Ss1 trend M,P,T Fig , , Våtmarksrecipienten Vs1 alt.1 Vs1 alt.2 kart./trend 3 M Fig , , , , Hamnen-Badhusviken/Marinan Hs2 kartering T Fig , , SSE Ljungskär 01B-2 kartering P Fig NV Hasselö 01B-3 kartering P,T Fig V Hästholmarna 01B-4 kartering P,T Fig Ålöfjärden 01B-7 kartering P Fig Örsbaken 01B-8 kartering P Fig N Smörasken 01B-9 kartering P Fig Blåmusslor Dragviksfjärden-Skepna Db1 trend M,P Fig , , Hamnen-Djupviken Hb1 trend M,P Fig , , SSAB-Ålöfjärden (Galtryggen) 2 Sb1 trend M,P Fig , , Abborre Dragviksfjärden-O. Hornudden Da1 trend M,P Fig , , Hamnen-Djupviken Ha1 trend M,P Fig , , SSAB-Hummelviksskär Sa1 trend M,P Fig , , N=näringsämnen, salt, temperatur, siktdjup och klorofyll, M=metaller, P=PAH, T=TBT 2. Alternativ eller kompletterande station närmare SSAB kommer eftersträvas 3. Stationen kan bli fjärde trendstation om halterna av metaller eller PAH är förhöjda.

10 Referensområdet Dragviksfjärden Ss1 3 PAH 2 TBT 3 Met. Vs1 3 Met. 01B-7 2 PAH 01B-8 2 PAH Ds1 3 PAH 2 TBT 3 Met. Hs2 2 TBT 01B-4 2 PAH 2 TBT 01B-3 2 PAH 2 TBT 01B-9 2 PAH Hs1 3 PAH 2 TBT 3 Met. 01B-2 2 PAH Figur 3. De tre trendstationer i ursprungsförslaget och förstudien är markerade med svarta cirklar (se även figur 2). De små röda cirklarna visar stationer undersökta De större röda cirklarna visar stationer i ursprungsförslaget till SRK. Vid varje station anges stationskod (kursivt) och et prover 2008 och ev 2009 (Met.=Metaller), vardera bestående av två sammanslagna proppar. Övriga stationer fanns med i urspungsförslaget men provtas ej. (Bruna kors visar historiskt provtagna sedimentprover).

11 Tabell 3 Variabler som analyseras i kontrollprogrammet Vatten Salthalt Temperatur Siktdjup Klorofyll Totalkväve Totalfosfor Nitrit+nitratkväve Ammoniumkväve Fosfatfosfor Silikatkisel Sediment Torrsubstanshalt, TS SiO 2 Al 2 O 3 CaO Fe 2 O 3 K 2 O MgO MnO Na 2 O P 2 O 5 TiO 2 TOC (totalt organiskt kol) Grundämnen/Metaller: As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Nb, Ni, Pb, S, Sc, Sn, Sr, V, Y, Zn, Zr PAH Naphthalene Acenaphthene Fluorene Phenantrene Anthracene Fluoranthene Pyrene Benso(a)anthracene Chrysene Benso(b)fluoranthene Benso(k)fluoranthene Benso(a)pyrene Dibenso(a,h)anthracene Benso(g,h,i)perylene Indeno(1,2,3-cd)pyrene Organiska tennföreningar monobutyltenn dibutyltenn tributyltenn, TBT tetrabutyltenn monooktyltenn dioktyltenn tricyklohexyltenn monofenyltenn difenyltenn trifenyltenn Abborrlever/ Torrsubstanshalt, TS Blåmussla Fetthalt Metaller: As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Zn PAH: som i sediment (se ovan)

12 Tabell 4. Antal prover som analyseras i kontrollprogrammet Metaller PAH TBT stn:er prov/ stn s:a prov stn:er prov/ stn s:a prov stn:er prov/ stn s:a prov Sediment, årlig Sediment, övrig Abborrlever, årlig Abborrmuskel, årlig Blåmussla, årlig Summa prov

13 CV (%) CV (%) Pooled samples ( 6), normal distr, CV(tot)=48%, CV(chem)=10% n of pooled samples / year Cost (ksek) pia :23, n_48_6_10 Pooled samples (12), normal distr, CV(tot)=48%, CV(chem)=10% n of pooled samples / year Cost (ksek) pia :48, n_48_12_10 Figur 4. Grafer som visar erhållen variationskoefficient vid ökande poolade prover. Den översta visar för 6 individer i varje pool, den undre för 12 individer i varje pool. Samma CV erhålls med 3 prov med 12 individer som för 5 prov med 6 individer. Från Anders Bignert, Naturhistoriska riksmuséet 2008, opublicerat.

14 Bilaga 1. Beräkning av et prover som behövs för att upptäcka skillnader på 50 och 75% mellan två olika stationer eller år. Metaller i Musslor Power 0.8 x1-x2 prov alfa=0.05 Medelv SD -75% -50% -75% -50% TS % As Cd Co Cr Cu Hg Mn Ni Pb Zn Metaller i Abborrlever prov Power 0.8 x1-x2 alfa=0.05 Medelv SD -75% -50% -75% -50% 10% -10% TS % As Cd Co Cr Cu Hg Mn Ni Pb Zn Metaller i Abborrmuskel prov Power 0.8 x1-x2 alfa=0.05 Medelv SD -75% -50% -75% -50% 100% Hg

15 Metaller i sediment Power 0.8 x1-x2 prov alfa=0.05 Medelv SD -75% -50% -10% -75% -50% 10% LOI%TS As Ba Be Cd Co Cr Cu Hg Mo Nb Ni Pb S Sc Sn Sr V W Y Zn Zr TOC TBT i sediment Power 0.8 x1-x2 prov alfa=0.05 Medelv SD -75% -50% -75% -50% 10% -10% TS % monobutyltenn dibutyltenn tributyltenn

16 PAH i abborre Power 0.8 x1-x2 obs alfa=0.05 Medelv SD -75% -50% -75% -50% *Naphthalene *Acenaphthene *Fluorene Phenantrene Anthracene Fluoranthene Pyrene Benso(a)anthracene Chrysene Benso(b)fluoranthene Benso(k)fluoranthene Benso(a)pyrene Dibenso(a,h)anthracene Benso(g,h,i)perylene Indeno(1,2,3-cd)pyrene Summa analyserad PAH PAH i sediment Power 0.8 x1-x2 obs alfa=0.05 Medelv SD -75% -50% -75% -50% *Naphthalene *Acenaphthene *Fluorene Phenantrene Anthracene Fluoranthene Pyrene Benso(a)anthracene Chrysene Benso(b)fluoranthene Benso(k)fluoranthene Benso(a)pyrene Dibenso(a,h)anthracene Benso(g,h,i)perylene Indeno(1,2,3-cd)pyrene Summa analyserad PAH

17 PAH i mussla Power 0.8 x1-x2 obs alfa=0.05 Medelv SD -75% -50% -75% -50% *Naphthalene *Acenaphthene *Fluorene Phenantrene Anthracene Fluoranthene Pyrene Benso(a)anthracene Chrysene Benso(b)fluoranthene Benso(k)fluoranthene Benso(a)pyrene Dibenso(a,h)anthracene Benso(g,h,i)perylene Indeno(1,2,3-cd)pyrene Summa analyserad PAH