Implementering av en procedur för platsspecifik riskbedömning av PAHföreningar, och IBRACS

Transkript

1 Implementering av en procedur för platsspecifik riskbedömning av PAHföreningar, som rekommenderas av RIVM och IBRACS Dan Berggren Kleja (SGI) Anja Enell (SGI), Staffan Lundstedt (UU), Sarah Josefsson (SLU), Gerard Cornelissen (SU), Jurate Kumpiene (LTU), Hans Peter Arp (NGI) På säker grund för hållbar utveckling

2 IBRACS Integrating Bioavailability in Risk Assessment of Contaminated Soils: opportunities and feasibilities ct 2011-Sep 2014 Dan Berggren Kleja (coordinator), Swedish Geotechnical Institute (SGI) / (IVL on subcontract) Jurate Kumpiene, Luleå University of Technology (LTU) Gerard Cornelissen, Stockholm University (SU) / (NGI on subcontract) Erik Smolders, Katholieke Universiteit Leuven (KUL) Philippe Sonnet, Université Catholique de Louvain (UCL) Thibault Sterkeman, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) Titel

3 Källor till PAH-föroreningar Bilder: Staffan Lundstedt Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

4 PAH-föreningar och dess släktingar Polycykliska aromatiska kolväten (PAH-16) xy-pah Låg 1-Indanone 1-Acenaphthenone 9-Fluorenone Medel Hög CH 3 Anthracene-9,10-dione 2-Methylanthracenedione 4H-Cyclopenta[def]phenanthrenone N-innehållande polycykliska aromatiska föreningar Benzo[a]fluorenone 7H-Benz[de]anthracen-7-one Benz[a]anthracene-7,12-dione N N N N Quinoline Benzo[h]quinoline Acridine Carbazole Naphthacene-5,12-dione 6H-Benzo[cd]pyren-6-one Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

5 PAH-föreningar kan binda till olika typer av organiskt material påverkar löslighet och biotillgänglighet SM = soil organic matter Svartkol/sot Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

6 Vi behöver metodik för att integrera biotillgänglighet i ekologisk riskbedömning av PAH-förorenad jord Krav på kemiskt biotillgänglighetsmetod: Enkel, lätt att standardisera, kostnadseffektiv Vila på en gedigen, teoretisk grund Erhållen koncentration skall gå att relatera till etablerade toxiska riktvärden porvatten Foto: Helena Branzén, SGI Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

7 Teoretisk modell för biotillgänglighet equilibrium partition theory Cellmembran varierar Porvatten rganiskt material K lipid K TC Mineral analysera Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

8 Metod för analys av porvattenkoncentration jämviktning med polyoxyetylen-membran (PM) Enkel och billig metod! a) 10 g soil + PM + 35 ml M CaCl NaN 3 (biocid). b) Skaka i 28 dygn c) Extrahera PM (aceton/hexan) d) C pw = C PM / K PM C pw = porvattenkoncentration C PM = PM-koncentration K PM = PM-fördelningskoefficient Arp et al., 2014 Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

9 Upptagsexperiment med Enchytraeus crypticus (4 veckors exponering Validering av PM-metod Upptagsexperiment med 21 fältkontaminerade jordar visade på stark korrelation mellan upptag i PM (=porvattenkoncentration) och Enchytraeus crypticus Arp et al., 2014 Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

10 Vilka porvattenkoncentrationer utgör en risk? hur koppla kemi och biologi? Vi använder modell som bygger på följande antaganden: Toxisk effekt är relaterad till koncentrationen i fettvävnad, C lipid i mmol/(kg fett) Toxisk effekt är additiv (Σ PAH-16) Koncentration av PAH i fettvävnad kan räknas om till porvattenkoncentration: C pw = C lipid /K lipid Vatten och marklevande organismer har samma toxisk respons, uttryckt som Σ PAH-16 Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

11 Andel påverkade arter rganismer i olika livsmiljöer uppvisar samma känslighet en SSD HC50=4,7 mmol/kg NEC-värden för 54 olika arter, medelvärde alla PAH-föreningar 31 HC5=0,39 mmol/kg 13 log (kritisk PAH koncentration i fett), mmol/kg Verbruggen, 2012 Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

12 Riktvärden från sammanställning RIVM 2012 MPC water (µg/l) SRC water (µg/l) naphthalene 5,4 324 acenaphthylene acenaphthene 1,7 104 MPC = maximum permissible fluorene phenanthrene 1,1 0, concentration = HC5/5 ingen risk, nära 100% skydd anthracene 0,41 24 pyrene 0,27 16 SRC = serious risk fluoranthene 0,18 11 concentration = HC50 chrysene 0,074 4,4 allvarlig risk, åtgärd benz[a]anthracene 0,064 3,8 benzo[k]fluoranthene 0,054 3,2 benzo[b]fluoranthene 0,053 3,2 benzo[a]pyrene 0,053 3,2 benzo[ghi]perylene 0,052 3,1 dibenz[ah]anthracene 0,036 2,2 indeno[1,2,3-cd]pyrene 0,035 2,1 Verbruggen, 2012 Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

13 Rekommenderad metodik för platsspecifik riskbedömning av markmiljön TU PAH-i = C PAH-i / Riktvärde PAH-i Brand et al., 2012 Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

14 Tillämpning av metodiken Riksten, Botkyrka kommun Rikstens Kol- och Tjärfabrik Stängdes för ca. 60 år sedan (idag ruin) Klassificerades av lst i Stockholms län som riskklass-1-objekt enligt MIF Bysjön Tjärfabrik Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

15 Provpunkt Tillämpning av metodiken Riksten, Botkyrka kommun Djup C jord (mg/kg dw) Log C pw TU (cm) PAH-16 PAH-L* PAH-M* PAH-H* RIVM SRC RIVM MPC ,7 23,5 100,4 153,7-1,12 0, ,8 5,6 13,6 21,7-1,11 0, ,1 1,4 1,3 2,4-3,14-1,36 6A ,5 4 10,5 39,8-2,15-0,37 6B ,5 0,3 0,5 2,7-2,49-0, ,6 3,5 3,1 5-2,92-1, ,7 1,5 1 1,2-3,03-1, ,3 0,1 0,1 0,1-3,03-1, ,6 0,2 0,4 1-2,91-1, ,9 3,7 6,6 40,5-2,28-0,51 >KM >MKM KM markmiljö: L=3, M=10, H=2,5 mg/kg MKM markmiljö: L=15, M=40, H=10 mg/kg Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

16 Slutsatser Den föreslagna metodiken för platsspecifik ekologisk riskbedömning av PAH-föreningar är enkel, relativt billig ( kr) och teoretiskt sund (EqPT, TU). Resultat med biotillgänglighetsmetod måste gå att relatera till referensvärden, annars är vettig tolkning omöjlig. I Riksten överdrivs sannolikt riskbilden om NV:s generella riktvärden används. Mätningar med PM-metoden (totalt 21 jordar) visar att K ow -modellen överskattar lösligheten av PAH-föreningar med en faktor 10 påverkar riskbild också för transport och förångning! Excelbaserad TU-calculator snart tillgänglig på IBRACS hemsida ( Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

17 Referenser Arp, H. P. H., S. Lundstedt, S. Josefsson, G. Cornelissen, A. Enell, A.-S. Allard and D. B. Kleja (2014). "Native xy-pahs, N-PACs, and PAHs in Historically Contaminated Soils from Sweden, Belgium, and France: Their Soil-Porewater Partitioning Behavior, Bioaccumulation in Enchytraeus crypticus, and Bioavailability." Environmental Science & Technology. DI: /es Verbruggen, E.M.J., Environmental risk limits for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). RIVM report /2012 Brand, E., Smedes, F., Jonker, M.T.., Harmsen, J., Peijnenburg, W.J.G.M., Lijzen, J.P.A Advice on implementing bioavailability in the Dutch soil policy framework. RIVM report /2012 Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober

18 Tack för uppmärksamheten! Foto: Helena Branzén, SGI Seminarium om Skydd av Markmiljö Visby 9 oktober