Spridningsvägar för organiska föroreningar från fibersediment

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Spridningsvägar för organiska föroreningar från fibersediment"

Emil Åkesson
för 4 år sedan
Visningar:

Faculty of Natural Resources and Agricultural Sciences Department of Aquatic Sciences and Assessment Section of Organic Environmental Chemistry and Ecotoxicology Spridningsvägar för organiska

1 Faculty of Natural Resources and Agricultural Sciences Department of Aquatic Sciences and Assessment Section of Organic Environmental Chemistry and Ecotoxicology Spridningsvägar för organiska föroreningar från fibersediment Anna-Karin Dahlberg, PhD Sarah Josefsson 1 Anna-Karin Dahlberg 2, Anna Apler 1, Paul Frogner-Kockum 3, Gunnel Göransson 3, Ian Snowball 4, Karin Wiberg 2 1) Sveriges geologiska undersökning (SGU) 2) Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) 3) Statens geotekniska institut (SGI) 4) Uppsala universitet (UU)

2 Vad är fiberbankar? Sågverk, pappersoch massa industrier Survey area Fiberrikt sediment Består till stor del av träfibrer Fiberrikt sediment Träfibrer blandat med naturligt (minerogent) sediment

(kopierings) papper) Hg (pesticid, kloralkali processer) Täcker stora ytor 29 km 2 (>29 områden, Norra Sverige) Syrefattiga bottnar

3 Varför är fiberbankar ett problem? Innehåller höga halter av t.ex. Dioxiner (blekning av pappersmassa) DDT (DDE and DDD), HCB (pesticider) PCBs (elektrisk utrustning, smöroljor, återvunnet (kopierings) papper) Hg (pesticid, kloralkali processer) Täcker stora ytor 29 km 2 (>29 områden, Norra Sverige) Syrefattiga bottnar (nedbrytning av träfibrer konsumerar allt syre) Ingen makrofauna (fiberbankarna) Lite makrofauna (fiberrika sedimentet) Photo by SGU Svavelbakterier (Beggiatoa sp.) täcker stora ytor av fiberbanken i Väja.

SGU Gasbubblor som avges från en fiberbank (Sandviken) Photo

4 Gasbildning i fiberbankar Nedbrytning av det organiska materialet leder till gasbildning (CO 2 och CH 4 ) Photo by SGU Gasbubblor som avges från en fiberbank (Sandviken) Photo by SGU Tecken på tidigare gasavgång (kreaterhål) från en fiberbank (Väja)

5 Risk för spridning av organiska föroreningar från fibersediment

6 Studieområde- Ångermanälven Fiberrikt sediment Minerogent sediment Väja Sandviken Kramfors Väja Sandviken (1914 idag) ( ) Kramfors ( )

7 Geotekniska mätningar

8 Prover Sediment (n=24) Fiberrikt sediment Minerogent sediment Porvatten (n=24) Fiberrikt sediment Minerogent sediment Bestämdes genom att skaka sediment med vatten och en polyoxymethylene(pom)bit i 28 dygn. Hawthorne et al. 29 Analytical Chemistry

9 Prover Bottenlevande organismer Marenzelleria sp. (n= sites) Saduria entomon (n=4 sites) Vattenprover (n=24) Partikelmängd (ostört and suspenderat sediment) Partiklarnas föroreningshalt Bentiska fluxkammare (n=6) utplacerade i dygn Fiberrikt sediment Minerogent sediment Picture from Eek et al. (2) Environmental Science & Technology.

10 Kemisk analys Sediment & Filter POM Biota SPMDs Soxhlet-extraktion Vätske-extraktion Kolonn-extraktion Dialys Aceton:hexan (1:1) 24 h Baserad på US EPA method 354C Aceton:hexan (1:1) 2 * 24 h Hawthorne et al. 29 Analytical Chemistry Aceton:hexan (5:2) hexan:diethylether (9:1) Josefsson et al (212) ES&T hexan 2 * 24 h Josefsson et al (212) ES&T Upprening Aktiverad Cu (sediment) H 2 SO 4 :SiO 2 kolonn Upprening H 2 SO 4 :SiO 2 kolonn Upprening H 2 SO 4 :SiO 2 kolonn Analys GC-MS/MS (MRM mode) Återvinning PCB: 93±18% DDX: 99±22% HCB: 97±16% Återvinning PCB: 7±12% DDX: 5±18% HCB: 114±19% Återvinning PCB: 95±14% DDX: 8±26% HCB: 77±27% Återvinning PCB: 79±2% DDX: 86±18% HCB: 59±34% Metodvarians PCB: 11% DDX: 15% HCB: 16% Metodvarians PCB: 6% DDX: 11% HCB: 16%

11 Resultat Sediment (ng/g torrvikt) 9 PCBs Ʃ6DDX HCB 14 1, Ʃ 7 PCBs Ʃ 2 PCBs 12 1,6 1,4 1, , 4 6, ,6,4,2 (n=4) (n=4) (n=1) Sediment (n=) (n=4) (n=4) (n=1) Sediment (n=), (n=4) (n=4) (n=1) Sediment (n=) Ʃ 2 PCBs: PCB-28, -52, -77, -81, -1, -5, -114, -118, -123, -126, -138, -153, -156, -157, -167, -169, -17, -18, -189, -29. Ʃ 7 PCBs: PCB-28, -52, -1, -118, -138, -153, -18. Ʃ 6 DDX: o,p -DDT, p,p -DDT, o,p -DDE, p,p -DDE, o,p -DDD, p,p -DDD.

12 Resultat Sediment (ng/g torrvikt) PCBs Ʃ6DDX HCB 14 Ʃ 7 PCBs 12 1,6 Ʃ 2 PCBs 1,4 1,2 1, , ,8,6,4,2, (n=4) (n=4) (n=1) Sediment (n=) (n=4) (n=4) (n=1) Sediment (n=) (n=4) (n=4) (n=1) Sediment (n=) Klass 4 Hög halt Klass 5 Mycket hög halt Klassning av halter av organiska föreningar I sediment (SGU report 217:12)

13 Riskklassning sediment Norska gränsvärden Ʃ 7 PCBs (GM) ng g -1 torrvikt Risk klass Riskfras Väja (n=4) 25 Klass III* Kroniska effekter (på akvatiska och bottenlevande organismer) vid långtidsexponering Fiberrikt sediment (n=4) 3.1 Klass II** inga toxiska effekter 1,5 Klass II inga toxiska effekter Kroniska effekter (på akvatiska och bottenlevande Sandviken (n=4) 37 Klass III organismer) vid långtidsexponering Fiberrikt sediment (n=3).66 Klass II inga toxiska effekter.48 Klass II inga toxiska effekter Kroniska effekter (på akvatiska och bottenlevande Kramfors (n=1) 3 Klass III organismer) vid långtidsexponering Fiberrikt sediment (n=4) 1.4 Klass II Inga toxiska effekter Sediment (n=) Not analysed * Category III: ng g -1 dry weight ** Category II: ng g -1 dry weight Grenseverdier for klassifisering av vann, sediment og biota M-68I216, Norska Miljødirektoratet.

14 Resultat - Sediment (ng/g organiskt kol) 4 35 TC TOC (n=4) (n=4) (n=1) Sediment (n=) Percentage (%)

15 Resultat - Sediment (ng/g TOC) PCBs Ʃ6DDX HCB (n=4) (n=4) (n=1) Sediment (n=) (n=4) (n=4) (n=1) Sediment (n=) (n=4) (n=4) (n=1) Sediment (n=) Ʃ 2 PCBs: PCB-28, -52, -77, -81, -1, -5, -114, -118, -123, -126, -138, -153, -156, -157, -167, -169, -17, -18, -189, -29. Ʃ 7 PCBs: PCB-28, -52, -1, -118, -138, -153, -18. Ʃ 6 DDX: o,p -DDT, p,p -DDT, o,p -DDE, p,p -DDE, o,p -DDD, p,p -DDD.

Resultat Sorption (log K D ) PCBs Ʃ6DDX HCB 8 8 8 7 7 7 Log K D 6 5 4 3 2 1 Fiber-rich Sediment

5 4 3 2 1 Fiber-rich Sediment Väja Sandviken Kramfors Log K D 8 7 6 5 4 3 2 1 ANOVA, p<.

16 Resultat Sorption (log K D ) PCBs Ʃ6DDX HCB Log K D Fiber-rich Sediment Väja Sandviken Kramfors Log K D Fiber-rich Sediment Väja Sandviken Kramfors Log K D Fiber-rich Sediment Väja Sandviken Kramfors Log K D ANOVA, p<.5 * (n=9) Fiber-rich sediment (n=11) Sediment (n=4) Log K D Log K ow Pearson p<.1 R 2 =.84

17 Resultat Porvatten (pg/l) 6 PCBs Ʃ6DDX HCB (n=4) (n=4) (n=1) Sediment (n=) (n=4) (n=4) (n=1) Sediment (n=) (n=2) Sediment (n=1) (n=1) Fiber-rich sediment (n=2) (n=1) Sediment (n=) Ʃ 2 PCBs: PCB-28, -52, -77, -81, -1, -5, -114, -118, -123, -126, -138, -153, -156, -157, -167, -169, -17, -18, -189, -29. Ʃ 7 PCBs: PCB-28, -52, -1, -118, -138, -153, -18. Ʃ 6 DDX: o,p -DDT, p,p -DDT, o,p -DDE, p,p -DDE, o,p -DDD, p,p -DDD.

18 Resultat Biota (ng/g fettvikt) ng g -1 lipid weight Ʃ 7 PCBs Ʃ 2 PCBs Ʃ 6 DDX HCB Marenzelleria sp. ng g -1 lipid weight Ʃ 7 PCBs Ʃ 2 PCBs Ʃ 6 DDX HCB (n=) Fiber-rich sediment (n=) (n=) (n=) Sediment (n=) (n=) Fiber-rich sediment (n=) Sediment (n=) (n=) Sediment (n=) (n=) Fiber-rich sediment (n=1) Sediment (n=) Saduria entomon BSAF Biota-Sediment-Accumulation Factors (BSAF) Saduria entomon Marenzelleria sp. Log BAF Biota-Pore water-accumulation Factors (BAF) R² =.73 Saduria entomon Marenzelleria spp. R² = Log K OW Log K OW

Resultat Sediment-vatten flux 4, Flux = M SPMD /(A sed x t deployment ) 3,5 3, flux (ng m -2 dag -1 ) 2,5 2, 1,5 1,,5, Ʃ7 PCBs Ʃ2 PCBs Ʃ6 DDX HCB Väja fiberbank (~7, m 2 ) 24 µg PCBs/dag

19 Resultat Sediment-vatten flux 4, Flux = M SPMD /(A sed x t deployment ) 3,5 3, flux (ng m -2 dag -1 ) 2,5 2, 1,5 1,,5, Ʃ7 PCBs Ʃ2 PCBs Ʃ6 DDX HCB Väja fiberbank (~7, m 2 ) 24 µg PCBs/dag 18 µg DDX/dag 22 µg HCB/dag Fiber-rich sediment Sediment Fiber-rich sediment Sediment Sediment Sandviken fiberbank (~55, m 2 ) 9 µg PCBs/dag 13 µg DDX/dag 2 µg HCB/dag Väja Sandviken Ref

Resultat Partikelhalter SPM (mg L -1 ) 25 2 15 5 ng g -1 SPM 3 25 2 15 5 Ʃ7 PCBs Ʃ2 PCBs Ʃ6 DDX HCB un-susp. (n=1) susp. (n=6) un-susp. (n=1) susp. (n=5) un-susp. (n=3) susp. (n=7) un-susp. (n=) susp.

20 Resultat Partikelhalter SPM (mg L -1 ) ng g -1 SPM Ʃ7 PCBs Ʃ2 PCBs Ʃ6 DDX HCB un-susp. (n=1) susp. (n=6) un-susp. (n=1) susp. (n=5) un-susp. (n=3) susp. (n=7) un-susp. (n=) susp. (n=) un-susp. (n=1) susp. (n=1) un-susp. (n=1) susp. (n=6) un-susp. (n=1) susp. (n=5) un-susp. (n=3) susp. (n=7) un-susp. (n=) susp. (n=) un-susp. (n=1) susp. (n=1) Fiber-rich sediment Fiber-rich sediment Sediment Väja Sandviken Ref Fiber-rich sediment Fiber-rich sediment Sediment Väja Sandviken Ref

21 Sammanfattning ar och fiberrikt sediment från pappersoch massa industrier är kustnära hotspots för persistenta organiska miljöföroreningar (POPs) så som PCBer. Högre sorption av POPs till fiberbankar än till mer naturligt sediment på grund av fiberbankarnas höga innnehåll av organisk kol. Högre flux av PCBer från fiberbankar än från omgivande sediment POPs tas upp av bottenlevande organismer kan vara en vektor för spridning till organismer högre upp i näringskedjan. Spridning av POPs via partiklar på grund av skred eller erosion kan leda till ökad spridning av miljöföroreningar i framtiden.

22 Tack för att ni lyssnat! Studien är en del av forskningsprojektet TREASURE, ett projekt finansierat av FORMAS och TUFFO. Tack till alla TREASURE-partners och besättningen på SGUs Ocean Surveyor

Relevanta dokument

Miljögifter i livsmedel intag och halter

2013-09-18 Ren Åker Ren Mat Miljögifter i livsmedel intag och halter Procentuell andel av intaget av miljögifterna dioxin och dioxinlikande PCB från mjölk, ägg och kött respektive fet Östersjöfisk A. Från