Metaller i luft och nederbörd

Transkript

1 RAPPORT Metaller i luft och nederbörd 4-5 Redovisning av uppdrag med avtal nr 1144 För Naturvårdsverket Gunilla Pihl Karlsson Fil. Dr U1868 Rapporten godkänd: Karin Sjöberg Avdelningschef Box 16, SE-1 31 Stockholm Box 53, SE-4 14 Göteborg Valhallavägen 81, Stockholm Aschebergsgatan 44, Göteborg Tel: +46 () Tel: +46 () Fax: +46() Fax: + 46 ()

2 Innehållsförteckning SYFTE... OMFATTNING AV DE SVENSKA MÄTNINGARNA... BAKGRUND...3 TUNGMETALLERNAS HÄLSO- OCH MILJÖEFFEKTER...4 MILJÖKVALITETSNORMER RÖRANDE TUNGMETALLER...4 RESULTAT FRÅN MÄTNINGARNA METALLER I NEDERBÖRD...5 KVICKSILVER I NEDERBÖRD...8 METALLER I LUFT...8 KVICKSILVER I LUFT...9 TRENDER I METALLHALTER TUNGMETALLER I NEDERBÖRD...1 TUNGMETALLDEPOSITION...13 DEPOSITION AV TOTALKVICKSILVER...17 TUNGMETALLHALTER I LUFT...17 JÄMFÖRELSE MED MILJÖKVALITETSNORM SAMT MÅLVÄRDE...18 TUNGMETALLER I MOSSA

3 Syfte Detta projekt inom den svenska miljöövervakningen syftar till att följa halter och deposition av tungmetaller, särskilt kvicksilver, i Sverige och norra Finland. Vidare syftar uppdraget till att ingå i ett internationellt nätverk för att följa upp effekterna av ett internationellt avtal inom Luftkonventionen (LRTAP) om minskade utsläpp av tungmetaller samt ingå i ett internationellt nätverk för att följa upp förändringar i tungmetall-depositionen i den arktiska regionen. Denna rapport är ett fullföljande av avtal nr mellan IVL Svenska Miljöinstitutet AB och Naturvårdsverket. I avtalet framgår att en skriftlig rapport om resultaten av analyserna 4 & 5 skall redovisas. Rapporten skall belysa utvecklingen mot miljömål samt ge en analys av trender från 199-talet och fram till och med 5. De nationella miljömål som främst berörs är giftfri miljö samt frisk luft. Omfattning av de svenska mätningarna Mätning av deposition och halter inom uppdraget Metaller i luft och nederbörd görs enligt följande: Luft Total Hg (g) stationer Råö, Pallas (Finland) 14 prov per år 1) Total Hg (p) stationer Råö, Pallas (Finland) 14 1) /5 ) prov per år Tungmetaller (As, Cd, Ni & Pb) 1 station Råö 1 prov 3) per år Nederbörd Total Hg stationer Råö, Pallas (Finland) 4 prov per år 3) ( parallella provtagare) Tungmetaller (As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn & V) stationer Arup, Gårdsjön 36 prov per år 3) (3 parallella provtagare) 1) dygnsprover per vecka ) veckoprover 3) månadsprover Alla stationer som nämns i denna rapport, både avslutade och pågående, visas på kartan på nästa sida.

4 Pallas, Finland Bredkälen Svartedalen Råö Gårdsjön Aspvreten Arup Pågående mätningar Avslutade mätningar Figur 1. Karta över pågående och avslutade stationer som mäter tungmetaller. Bakgrund Metaller är kemiska grundämnen och kan därför inte brytas ner. Därför cirkulerar de ständigt i ett kretslopp. Flertalet metaller ingår i livsnödvändiga funktioner för levande varelser. Likafullt är åtskilliga metaller skadliga för växter, djur och människor om de uppträder i alltför höga halter. Detta gäller framför allt vissa tungmetaller, såsom kvicksilver, kadmium och bly. Flera av dessa ämnen kan lagras i levande vävnader och bli kvar där under mycket lång tid. Till tungmetallerna brukar man räkna de metaller vars densitet överstiger 5 g per kubikcentimeter. Ett stort antal grundämnen hör till den gruppen, men i miljösammanhang figurerar i första hand: Arsenik (As), Bly (Pb), Kadmium (Cd), Kobolt (Co), Koppar (Cu), Krom (Cr), Kvicksilver (Hg), Nickel (Ni), Tenn (Sn), Vanadin (V) och Zink (Zn). Övriga tungmetaller uppträder bara undantagsvis i så höga halter att de får skadliga effekter. Arsenik brukar räknas till de miljöfarliga tungmetallerna trots att den egentligen är en halvmetall. 3

5 Tungmetaller från luftutsläpp sprids i atmosfären över stora avstånd och deponeras ofta långt från källan. I takt med att användningen av metaller har ökat under 19-talet har också mängden metaller och metallföroreningar i kretsloppet ökat. Förorening av åkermark leder till att metallhalten i livsmedel ökar genom att upptag av metaller sker via växternas rotsystem, eller genom att livsmedlens yta förorenas. Metaller sprids även i vatten och kan, genom att anrikas i näringskedjan, leda till att höga halter återfinns i rovfiskar. Överallt där metaller utvinns eller bearbetas sprids metallhaltiga stoftpartiklar ut i luften. Vid förbränning av fossila bränslen, biobränslen eller avfall frigörs metaller och når ut i atmosfären. Det kraftigaste nedfallet av luftburna metallpartiklar äger rum i närheten av de gruvor, smältverk och större metallindustrier som utgör de dominerande utsläppskällorna. Många av partiklarna är dock så små att de med vindarna kan färdas mycket långa sträckor. Kvicksilver, som i atmosfären huvudsakligen uppträder i gasform, har särskilt stora förutsättningar att spridas långt. Metallnedfallet har i Sverige minskat rejält, inte bara i de stora utsläppskällornas närhet utan också i övriga delar av landet. Merparten av det nedfall som fortfarande sker härrör från utsläpp på kontinenten eller från naturliga källor Större delen av de metallmängder som genom åren släppts ut i luften finns emellertid fortfarande kvar i marken där de fallit ned. Inte minst bly binds mycket effektivt i markens ytskikt och transporteras endast långsamt därifrån. Också kvicksilver finns lagrat i betydande mängder i marken. Efterhand läcker kvicksilvret dock ut från markskikten till närliggande sjöar och vattendrag, där det kan tas upp av fisk och andra levande organismer. Andra metaller, däribland kadmium, är relativt rörliga i marken och blir ännu rörligare om ph-värdet sjunker. En fortsatt markförsurning innebär därför risk för stigande kadmiumhalter i närliggande vatten. Att människan riskerar att utsättas för ökande mängder kadmium beror också på att ämnet ingår som förorening i fosforhaltig handelsgödsel (konstgödsel). Kadmiumhalterna har därigenom gradvis stigit inte bara i åkerjorden utan också i spannmål och andra grödor. På senare år har dock handelsgödselns kadmiuminnehåll reducerats markant. Gränsvärden har också införts för hur höga metallhalterna får vara i slam från avloppsreningsverken som ska spridas över åkermark. Inom ramen för miljömålet Giftfri miljö ska användningen av kvicksilver, bly och kadmium fasas ut. Tungmetallernas hälso- och miljöeffekter -effekter på hälsa: Tungmetaller kan orsaka skador på det centrala nervsystemet, njurar och hjärta/kärl. Exponeringen är som regel större från livsmedel än från omgivningsluften. -effekter på naturmiljö och material: Vissa tungmetaller misstänks minska den mikrobiologiska aktiviteten i marken. Miljökvalitetsnormer rörande tungmetaller Miljökvalitetsnormer (MKN) infördes som rättsligt instrument i samband med den svenska miljöbalkens tillkomst år Nedan visas gällande miljökvalitetsnormer för tungmetaller. I dagsläget finns ännu inga svenska miljömål som berör tungmetaller. 4

6 Tungmetaller (avser skydd av människors hälsa) Halt som ej skall överskridas (år då norm skall nås) Pb Årsmedelvärde,5 µg/m 3 (5 ng/m 3 ) (1) När det gäller arsenik, kadmium och nickel så finns i dagsläget inga svenska miljökvalitetsnormer eller miljömål. EU har beslutat om målvärden i det fjärde dotterdirektivet (dir 4/17/EG) för årsmedelhalt av arsenik (6 ng/m 3 ), kadmium (5 ng/m 3 ) och nickel ( ng/m 3 ). Målvärdena skall nås senast år 1. Direktivet har ännu inte genomförts i svensk lagstiftning men EU:s målvärden kommer sannolikt på sikt att vara underlag för miljökvalitetsnormer i Sverige. Miljökvalitetsnormerna skall enligt miljöbalken ange en gräns för vad människan kan utsättas för utan fara för olägenheter av betydelse eller som miljön eller naturen kan belastas med utan fara för påtagliga olägenheter. Av de normer som hittills fastställts har samtliga sitt ursprung i EU:s lagstiftning (EG-direktiv), där gränserna i vissa fall har avvägts mot praktisk och ekonomisk genomförbarhet. Resultat från mätningarna 4-5 Metaller i nederbörd Månadsmedelhalter av de olika metallerna uppmätta i nederbörd vid Arup respektive Gårdsjön redovisas nedan i figurerna -5. Under mars och april 5 vid Arup var nederbörden ej tillräckligt hög för att analyser skulle kunna utföras. Halterna av mangan, koppar och zink var högre vid Arup än vid Gårdsjön medan uppmätta halter av krom och vanadin var högre vid Gårdsjön än vid Arup. För resterande metaller, arsenik, kadmium, kobolt, nickel och bly, låg halterna på ungefär samma nivå. Månadsvis kunde det dock skilja relativt kraftigt mellan lokalerna. Arsenik, µg/l AS, Arup AS, Gårdsjön Figur. Arsenikhalter (µg/l) i nederbörd uppmätta vid Arup och Gårdsjön 4-5. Mätningarna utfördes på månadsbasis. 5

7 Kadmium, µg/l CD, Arup CD, Gårdsjön Kobolt, µg/l CO, Arup CO, Gårdsjön.6.5 Krom, µg/l CR, Arup CR, Gårdsjön Koppar, µg/l CU, Arup CU, Gårdsjön Figur 3. Uppmätta halter av Cd, Co, Cr & Cu (µg/l) i nederbörd. Mätningarna utfördes på månadsbasis vid Arup och Gårdsjön

8 Nickel, µg/l NI, Arup NI, Gårdsjön 5 Mangan, µg/l MN, Arup MN, Gårdsjön Bly, µg/l PB, Arup PB, Gårdsjön 3.5 Vanadin, µg/l V, Arup V, Gårdsjön Figur 4. Uppmätta halter av Ni, Mn, Pb & V (µg/l) i nederbörd. Mätningarna utfördes på månadsbasis vid Arup och Gårdsjön

9 5 Zink, µg/l ZN, Arup ZN, Gårdsjön Figur 5. Zinkhalter (µg/l) i nederbörd uppmätta vid Arup och Gårdsjön 4-5. Mätningarna utfördes på månadsbasis. Kvicksilver i nederbörd Uppmätta halter av kvicksilver i nederbörd var högre vid Råö, som ligger på den svenska västkusten, än vid Pallas i norra Finland, Figur 6. De högsta halterna uppmätts på våren i Råö och på sommaren vid Pallas. 6 Råö Pallas Total Hg-konc, ng/l jan-4 apr-4 jul-4 okt-4 feb-5 maj-5 aug-5 dec-5 Figur 6. Totalkvicksilverhalter (ng/l) i nederbörd uppmätta vid Råö och Pallas 4-5. Mätningarna utfördes på månadsbasis. Metaller i luft När det gäller uppmätta halter av arsenik, bly, kadmium och nickel i luft analyserar vi endast halter vid Råö. Finland analyserar själv sina halter varför det ibland kan dröja innan vi får del av dessa data. Det som kan utläsas av data är framförallt att blyhalterna är den parameter som varierar mest under äret med de högsta halterna under vår och höst, Figur 7. 8

10 ng/m jan-4 apr-4 jul-4 okt-4 feb-5 maj-5 aug-5 dec-5 Pb Cd Ni As Figur 7. Arsenik-, bly-, kadmium- och nickelhalter ng/m 3 i luft uppmätta vid Råö 4-5. Mätningarna utfördes på månadsbasis. Kvicksilver i luft Uppmätta partikulära kvicksilverhalter i luft följer samma mönster som kvicksilverhalten i nederbörd genom att uppmätta halter var högre vid Råö än vid Pallas samt att de högsta halterna uppmätts på våren i Råö och på sommaren vid Pallas, Figur 8. När det gäller gasformiga kvicksilverhalter är halterna lägre vid Pallas än vid Råö men skillnaderna mellan stationerna är inte speciellt stor, Figur Råö Pallas TPM, pg/m Figur 8. Partikulära kvicksilverhalter (pg/m 3 ) i luft uppmätta vid Råö och Pallas

11 Råö Pallas TGM, ng/m Figur 9. Kvicksilverhalter i gasform (ng/m 3 ) i luft uppmätta vid Råö och Pallas 4-5. Trender i metallhalter Tungmetaller i nederbörd När det gäller tungmetallhalterna i nederbörd kan man se att från mitten av 8-talet fram till nu har halterna för flertalet tungmetaller minskat, Figur Undantag gäller framförallt för krom och zink där man inte kan se någon tydlig trend, Figur Arsenik, µg / l AS, Arup AS, Aspvreten AS, Bredkälen AS, Gårdsjön AS, Svartedalen Figur 1. Arsenikhalter (µg/l) i nederbörd uppmätta vid Arup, Aspvreten, Bredkälen, Gårdsjön och Svartedalen Mätningarna utfördes på månadsbasis. 1

12 .35.3 Kadmium, µg / l CD, Arup CD, Aspvreten CD, Bredkälen CD, Gårdsjön CD, Svartedalen Kobolt, µg / l CO, Arup CO, Aspvreten CO, Bredkälen CO, Gårdsjön CO, Svartedalen.6.5 Krom, µg / l CR, Arup CR, Aspvreten CR, Bredkälen CR, Gårdsjön CR, Svartedalen Koppar, µg / l CU, Arup CU, Aspvreten CU, Bredkälen CU, Gårdsjön CU, Svartedalen Figur 11. Uppmätta månadshalter av Cd, Co, Cr & Cu (µg/l) i nederbörd vid Arup, Aspvreten, Bredkälen, Gårdsjön och Svartedalen från mitten av 8-talet fram till 5. 11

13 Järn, µg / l FE, Arup FE, Aspvreten FE, Bredkälen FE, Gårdsjön FE, Svartedalen Mangan, µg / l MN, Arup MN, Aspvreten MN, Bredkälen MN, Gårdsjön MN, Svartedalen Nickel, µg / l NI, Arup NI, Aspvreten NI, Bredkälen NI, Gårdsjön NI, Svartedalen 1 1 Bly, µg / l PB, Arup PB, Aspvreten PB, Bredkälen PB, Gårdsjön PB, Svartedalen Figur 1. Uppmätta månadshalter av Fe, Mn, Ni & Pb (µg/l) i nederbörd vid Arup, Aspvreten, Bredkälen, Gårdsjön och Svartedalen från mitten av 8-talet fram till 5. 1

14 Vanadin, µg / l V, Arup V, Aspvreten V, Bredkälen V, Gårdsjön V, Svartedalen 5 Zink, µg / l ZN, Arup ZN, Aspvreten ZN, Bredkälen ZN, Gårdsjön ZN, Svartedalen Figur 13. Uppmätta månadshalter av V & Zn (µg/l) i nederbörd vid Arup, Aspvreten, Bredkälen, Gårdsjön och Svartedalen från mitten av 8-talet fram till 5. Tungmetalldeposition De tungmetallprovtagare som använts/används, i Arup, Aspvreten, Gårdsjön, Bredkälen och Svartedalen, fungerar tillfredsställande vad gäller provtagning av tungmetallinnehåll i nederbörd. Dock är de ej idealiska för att mäta nederbördsmängd. Det är även risk för att osäkerheterna i halterna ökar då nederbördsmängden blir mindre. Detta gör att den beräknade depositionen kan bli felaktig då nederbördsmängden från tungmetallprovtagarna används. Som en jämförelse har depositionen i Gårdsjön beräknats med tungmetallprovtagarna samt med provtagarna, som står i närheten, för öppet fält inom IM-projektet. Resultaten visade att depositionen som beräknades med nederbördsmängden från IM-provtagarna i medeltal var strax över 3% högre då depositionen beräknades med nederbördsmängderna från IMprovtagarna än då depositionen beräknades med nederbördsmängderna från tungmetallsprovtagarna. Osäkerheten i depositionsberäkningarna bör därför beaktas i nedan angivna trender för deposition, Figur Dock bör man kunna avläsa trenderna då förfarandet varit lika under alla år. Ett undantag finns dock och det är nederbördsmängderna från Gårdsjön 4, där nederbördsdata kommer från de öppetfältprovtagare som står bredbvid tungmetall-provtagarna. Detta beror på att provtagarna utsattes för sabotage vid ett flertal tillfällen under 4. Trenderna visar att depositionen för flertalet tungmetaller har sjunkit sedan mitten av 8-talet, Figur

15 6 5 Arsenik, mg / ha AS, Arup AS, Aspvreten AS, Bredkälen AS, Gårdsjön AS, Svartedalen Kadmium, mg / ha CD, Arup CD, Aspvreten CD, Bredkälen CD, Gårdsjön CD, Svartedalen Kobolt, mg / ha 4 3 Krom, mg / ha CO, Arup CO, Aspvreten CO, Bredkälen CO, Gårdsjön CO, Svartedalen CR, Arup CR, Aspvreten CR, Bredkälen CR, Gårdsjön CR, Svartedalen Figur 14. Deposition av As, Cd, Co & Co (mg/ha) vid Arup, Aspvreten, Bredkälen, Gårdsjön och Svartedalen från mitten av 8-talet fram till 5. Nederbördsdata år 4 vid Gårdsjön är från IM-ytan. 14

16 6 5 Koppar, g / ha CU, Arup CU, Aspvreten CU, Bredkälen CU, Gårdsjön CU, Svartedalen Järn, g / ha FE, Arup FE, Aspvreten FE, Bredkälen FE, Gårdsjön FE, Svartedalen 1 1 Mangan, g / ha MN, Arup MN, Aspvreten MN, Bredkälen MN, Gårdsjön MN, Svartedalen Nickel, mg / ha NI, Arup NI, Aspvreten NI, Bredkälen NI, Gårdsjön NI, Svartedalen Figur 15. Deposition av Cu, Fe, Mn & Ni (mg/ha) vid Arup, Aspvreten, Bredkälen, Gårdsjön och Svartedalen från mitten av 8-talet fram till 5. Nederbördsdata år 4 vid Gårdsjön är från IM-ytan. 15

17 6 5 4 Bly, g / ha PB, Arup PB, Aspvreten PB, Bredkälen PB, Gårdsjön PB, Svartedalen Vanadin, mg / ha V, Arup V, Aspvreten V, Bredkälen V, Gårdsjön V, Svartedalen Zink, g / ha ZN, Arup ZN, Aspvreten ZN, Bredkälen ZN, Gårdsjön ZN, Svartedalen Figur 16. Deposition av Pb, V & Zn (mg/ha) vid Arup, Aspvreten, Bredkälen, Gårdsjön och Svartedalen från mitten av 8-talet fram till 5. Nederbördsdata år 4 vid Gårdsjön är från IM-ytan. 16

18 Deposition av totalkvicksilver Trenden sedan början av 199-talet fram till nu vad gäller deposition av totalkvicksilver är nedåtgående för samtliga mätstationer, Figur Hg-tot, µg m Vavihill Rörvik/Råö Aspvreten Bredkälen Pallas Figur 17. Deposition av totalkvicksilver (µg/m ) vid Vavihill, Aspvreten, Bredkälen, Råö och Pallas Tungmetallhalter i luft När det gäller tungmetallhalter i luft varierar trenderna. För gasformigt kvicksilver är trenden snarare uppåtgående och detsamma gäller för uppmätta halter av partikulärt kvicksilver vid Råö medan den vid Pallas är svagt motsatt, Figur Kvicksilver (TGM), ng/m TGM-Pallas TGM-Rörvik/Råö Kvicksilver (TPM), pg/m TPM-Pallas TPM-Rörvik/Råö Figur 18. Kvicksilverhalter i gasform (ng/m 3 ) i luft uppmätta vid Råö och Pallas Figur 19. Partikulära kvicksilverhalter (pg/m 3 ) i luft uppmätta vid Råö och Pallas

19 När det gäller övriga tungmetaller i luft är trenden generellt för halterna i Pallas nedåtgående medan den är kraftigt stigande för uppmätta halter vid Råö, Figur -3. Arsenik, ng/m Råö Bredkälen Pallas Figur. Arsenikhalter (ng/m 3 ) i luft uppmätta vid Råö, Bredkälen och Pallas Bly, ng/m Råö Bredkälen Pallas Figur 1. Blyhalter (ng/m 3 ) i luft uppmätta vid Råö, Bredkälen och Pallas Råö Bredkälen.5 Råö Bredkälen.1 Pallas Pallas Kadmium, ng/m Nickel, ng/m Figur. Kadmiumhalter (ng/m 3 ) i luft uppmätta vid Råö, Bredkälen och Pallas Figur 3. Nickelhalter (ng/m 3 ) i luft uppmätta vid Råö, Bredkälen och Pallas Jämförelse med miljökvalitetsnorm samt målvärde Om ovanstående uppmätta halter jämförs med miljökvalitetsnormen för bly samt de målvärden som EU beslutat om i det fjärde dotterdirektivet för arsenik, kadmium och nickel så ser man att de svenska halterna är betydligt lägre. I dagsläget finns ingen risk att halterna i Råö eller Pallas överskrider varken miljökvalitetsnormen för bly eller EU s målvärden. 18

20 Tungmetaller i mossa En ny mätning av tungmetaller i mossa från hela Sverige har gjorts 5. Resultaten kommer att publiceras under 6. Halter av tungmetaller i mossa är inget som ingår i detta avtal men som information finns resultaten nedan. Tungmetalldeposition i Sverige uppmätt i mossa Arsenik Kadmium 19

21 Krom Koppar

22 Järn Kvicksilver 1

23 Nickel Bly

24 Vanadin Zink 3