TRIAD-metoden Metodik för platsspecifik ekologisk riskbedömning. Celia Jones Renare Mark-seminarium om Skydd av Markmiljö

Transkript

1 TRIAD-metoden Metodik för platsspecifik ekologisk riskbedömning Celia Jones Renare Mark-seminarium om Skydd av Markmiljö

2 Metodik för miljöriskbedömning Att utveckla en metodik för bedömning av miljöriskerna från föroreningar i mark (on-site and off-site) Omfatta alla steg i riskbedömningsprocessen (enkla och detaljerade) de befintliga Möjliggör platsspecifika miljöriskbedömningar Hantering av osäkerheterna i riskbedömningen

3

4 Guideline values Increasing level of (site specific) detail Decreasing uncertainty

5 TRIAD 1. Kemi (mark, porvatten) Halter Rörlighet (lakbarhet) Biotillgänglighet 2. Ekotoxikologi Ekotoxtester; Arter Funktioner Biomarkörer (Bioupptag) 3. Ekologi Biologiska undersökningar (tex. benthic fauna studies, sammansättning av markdjurs samhällen)

6 Undersökningslinjer/Detaljnivå C h e m is tr y E k o to x ic o lo g y E c o lo g y S c r e e n in g S ite s p e c ific S c re e n in g te s ts, e g S u rv e y - flo ris tic b e n c h m a rk s (s o il a n d M ic ro to x, PAM o n s o il g ro u n d w a te r/le a c h a te and C o m b in e d to x ic g ro u n d w a te r/le a c h a te p re s s u re P A F L e v e l 2 S e le c tiv e e x tra c tio n s G e rm in a tio n te s t - C - a n d N - p la n ts m in e ra lis a tio n T IE S A c u te to x ic ity te s t, S u b s tra te in d u c e d B io a v a ila b ility - e a rth w o rm re s p ira tio n mod e llin g o r te s ts B a it la m in a L e v e l 3 S e le c tiv e e x tra c tio n s P la n t g ro w th M ic ro o rg a n is m s In v e rte b ra te s B io a c c u m u la tio n - In v e rte b ra te s - g ro w th, D e c o m p o s itio n te s ts m o d e llin g o r u p ta k e re p ro d u c tio n a n d F a u n a s u rv e y te s ts s u rv iv a l A q u a tic te s ts (a lg a e, d a p h n ia )

7 Kemi - Steg 1 Användning av riktvärden, gallringsnivå Kemi

8 P A F ( p o te n tia lly a ffe c te d fr a c tio n ) PAF/Guideline values Chemistry Användning av SSDs för att beräkna Potentially affected fraction av arter HC C o n c e n tr a tio n in s o il (m g /k g )

9 E44 E58 F32 F39 F64 F71 G43 G47 G61 G66 G69 K47 K56 L44 L60 L65 L68 M50 N43 O50 Kombinerad risk Kombinerad effekt av flera föroreningar Kemi Kombinerad R = 1- ((1-R 1 )*(1-R 2 )..(1-R n )) 1.2 Kombinerad risk - Krylbo, TP-värden map jordhalter och olika jämförvärde TP (MKM) TP (5*MKM) Combo-PAF

10 Toxic pressure (TP) - utvärdering Nederländerna: Kemi Toxic pressure (beräknat från PAF) >0,25 >0,65 Land use type Natur 500 m 2 50 m 2 Känsliga markanvändningar (jordbruk, bostäder, trädgårdar mm) Mindre känsliga markanvändningar (industri, infrastruktur, stadsmiljöer) 5000 m m m m 2

11 N -m in e ra lis a tio n N itrific a tio n re s p ira tio n a n n a t p h o s p h a ta s e, a c id a ry ls u lfa ta s e u re a s e d e h y d ro g e n a s e annat enzym fu n g i m a c ro p h y ta n e m a to d a a n n e lid a is o p o d a in s e k ta a ra c h n id a c ru s ta c e a m o llu s c a antal uppgifter Dataunderlaget? Kemi Dataunderlag, markmiljö - single species test fungi macrophyta nematoda annelida isopoda insekta arachnida crustacea mollusca 0 Metaller As Ba Cd Cr(III) Cr(VI) metall Co Cu Pb Hg Me-Hg Mo Ni Zn M a rk p ro c e s s e r S in g le S p e c ie s M ic ro b ie lla p ro c e s s e r E n z ym e r G ru p p e r M e to d B T E X B e n s e n E q P T o lu e n 1 1 SF E tylb e n s e n E q P X yle n E q P P A H N a p h th a le n e E q P A n th ra c e n e 2 a k u ta E q P /S F P h e n a n th re n e E q P F lo u ra n th e n e E q P B e n z o (a )a n th ra c e n e 1 SF C h rys e n e E q P,Q S A R B e n z o (k )flu o ra n th e n E q P B e n z o (a )p yre n e 2 2 SF B e n z o (g h i)p e ryle n e E q P,Q S A R In d e n o (1,2,3 -c d )p yre n e E q P,Q S A R K lo ra lifa te r 1,2 -D ik lo re ta n E q P D ik lo re m e ta n 1 4 SF T rik lo rm e ta n (k lo ro fo rm ) E q P T e tra k lo rm e ta n E q P V in ylk lo rid E q P, Q S A R T rik lo re te n 1 4 SF T e tra k lo re te n 1 E q P /S F

12 Krav på dataunderlaget SSD (Species Sensitivity Distribution) NOEC-data för 4 grupper eller processer (RIVM 2001) Olika SSD för enartstester och markprocesser Säkerhetsfaktorer Equilibrium partitioning EqP + (QSARs) Kemi EU - ECB aquatic organisms At least one short term L(E)C50 from each of three 1000 trophic levels of the base data-set (Daphnia, Fish, Algae) PLUS One long-term NOEC (either fish or Daphnia) 100 Two long term NOECs from species representing 50 two trophic levels (fish and/or Daphnia and/or algae) Long term NOECs from at least three species 10 (normally fish, Daphnia and algae) representing three trophic levels.

13 Kemi Steg 2/3 Lakbarhet och biotillgänglighet Kemi Tester (Gut fluid extract) Passiv provtagning - lab Passiv provtagning - fält

14 Utvärdering: Kemi Utvärdering: Lakbar/biotillgänglig fraktion jämförs med riktvärden för jord. Krävs nya riktvärden? Eluathalt jämförs med riktvärden för ytvatten (hänsyn till utspädning) Fördelningskoefficienter (tex Kd) E44 E58 F64 G69 K56 L60 L68 M50 N43 O50 mspaf- porvatten mspaf (PAHs ) PAF(As) PAF(Cu) PAF(Cr) PAF(Zn) mspaf(pah+metal) mspaf- jord E44 E58 F64 G69 K56 L60 L68 M50 N43 O50 mspaf (PAHs) PAF(As) PAF(Cu) PAF(Cr) PAF(Zn) mspaf(pah+metal)

15 Referens Giftboden Släntkrön Våtmark, nära ledning Våtmark, mittemellan Våtmark, Svartån Generella modell (mg/kg torrvikt skott) / (mg/kg TS jord) Ekotox Bioupptag Toxicitet Kemi Upptagsfaktor, As 3,5 B A F E n g e ls k t r a jg r ä s r o t ,5 2 1,5 1 0,5 As Cr Cu 0 N 4 3 L60 M 5 0 L68 G 6 9

16 Ecotoxtester Toxicitet Kombinerad toxicitet av alla föroreningar Testbatteri (olika funktioner, trofiska nivåer, taxonomiska grupper, beteende) Tester på heljord aktuell biotillgänglighet In vivo In vitro i vissa fall (svårtolkad)

17 reduktion i luminescens reduktion i luminescens Ekotox, Stage 1. Screening test on bacteria ROTAS, Mikrotox Test on soil extract Toxicity R 2 = R 2 = PAH (total) mg/kg TS 0.30 R 2 = destillerat vatten 0.10 sötvatten As (mg/kg TS)

18 Ekotox Steg 2/3 Masktester Toxicitet P A H to t k o k o n g e r /m a s k 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, y = -0, x + 0, R 2 = 0, S e rie s 4 L in e a r (S e rie s 4 ) A s K o k o n g e r / m a s k 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, y = 0, x - 0,0 7 8 R 2 = 0, S e rie s 1 L in e a r (S e rie s 1 )

19 Ekotox Steg 2/3 Växttester Toxicitet P A H to ta l k lö v e r % g r o d d a 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, y = 0, x + 0, R 2 = 0, S e rie s 3 L in e a r (S e rie s 3 ) A s k lö v e r % g r o d d a 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, y = 0, x + 0, R 2 = 0, S e rie s 1 L in e a r (S e rie s 1 )

20 KA13PG KA15PG KA15PG KA15PG KA16PG KA16PG KA5aPG KA5aPG KA17PG KA17PG KA18PG KA19PG KA19PG Utvärdering - toxtester Toxicitet 0, , , , ,5 antal kokonger (% av kontroll) ,4 % Kläckta 0,3 0,2 0, growth, grass (whole plant, % kontroll)

21 Ekologiska undersökningar, Steg 1 ekologi

22 CLPP: Community-level physiological profiles ekologi 96 wells/biolog plate, 95 C-källor (bacteria, fungi) Biolog plates used for community profiling in microbial ecology PCA samples Kryllbo, Sweden, 2007 Explanation axes: 1st axes: 27.0% 2nd axes: 19.7% 3rd axes: 13.4% O50 Variable P Arsenic PAH 0.17 ph sandy 0.29 %OM F71 F71+N43 sandy E44 G69 As<100 As>100<200 As>200 ph E58 L68 Total PAH F64 Arsenic %OM (LOI) M50 N43 L60 K

23 Ecology Stage 2 Soil functions Ecology C-mineralisering (med/utan justering för kolsubstrat). Påverkas av substrat, vegetation och vattentillgång. N-mineralisering och nettonitrifikation (beroende på C/N kvot) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Basal respiration (mg CO 2 -C g -1 C d -1 ) Total PAH (mg kg -1 TS)

24 Ecology Stage 3 Soil fauna Ecology Individual density Biomass Art/grupp sammansättning Antal daggmaskar m -2 i Västerås Kontroll 1.1 Kontroll Kontroll Pb-halt (mg kg -1 TS) Indicator grupper, e.g. Småringmaskar Pansarkvalster Rovkvalster Hoppstjärtar Antal oribatidkvalster m -2 i Västerås Pb-halt (mg kg -1 TS)

25 Relative biomass of different functional groups Ecology

26 Näringsvävsindex Ecology Näringsvävsindex=(Soil invertebrate production/ Microbial production)* "Näringsvävsindex" (%) 12 R 2 = 0, ln (PAH-tot, mg kg -1 )

27 ISO: blivande standard Chemistry Ecotoxicology Ecology Screening Toxic pressure. Arthobacter test. Plant screening. Earthworm avoidance. Springtail avoidance. Level 2 Bioavailability; CaCl 2, HNO 3, POM, Tenax/cyclodextrin, SPME (solid phase microextraction) Reproduction tests; earthworms, enchtraeid worms, springtails. Plant growth tests. Level 3 Kemi-modeller Multispecies test system. Chronic plant tests, or growth tests on six species. Microbial metabolic diversity tests (PLFA phospholipid fatty acid). Vegetation survey. Bait lamina test. C and N mineralisation tests. Soil induced respiration test. Nematode trophic groups. Microbial diversity (qpcr tests). Impact on biological activity. Organic matter breakdown. Secondary poisoning assessment (modelling).

28 Sammanställning av data Skalning av resultaten (0-1.0) med referens till Kontroll- eller referensprov (tex % reduktion) Bedömningskriterier (tex nematod index) Kombinera resultaten inom varje undersökningslinje Kombinera resultaten mellan undersökningslinje Beräkning av standardavvikelsen indikerar osäkerheterna Viktning Multi criteria analysis (MCA)

29 Triad matrix tier 1 (basic level) Triad Aspect Parameter Sample A B C Chemistry Sum TP metals Toxicology Microtox Ecology nematods biomass Integrated risk deviation risk risk risk 0.5-1

30 Tier 2 Sample Triad Aspect Parameter A B C Chemistry Sum TP metals Toxicology Microtox Lettuce germ Lettuce growth Bait lamina integration Ecology nematods biomass nematods MI integration chemical risk: toxicity risk: ecology risk: Integrated risk deviation

31 T r ia d A s p e c t P a r a m e te r A B C C h e m is tr y T P b io a v a ila b le T o x ic o lo g y M ic ro to x B a it la m in a te s t W o rm s g ro w th W o rm s s u rv iv a l W o rm s re p ro d u c tio n L e ttu c e g e rm in a tio n L e ttu c e g ro w th in te g ra tio n Tier 3 E c o lo g y A rth ro p o d s a s e x. re p ro d A rth ro p o d s fu n g iv. g ra z e rs A rth ro p o d s p re d a to rs M O th y m id in e in c o rp M O b io m a s s M O n itrific a tio n p ro to z o a n s n e m a to d s b io m a s s n e m a to d s MI in te g ra tio n c h e m ic a l r is k : to x ic it y r is k : e c o lo g y r is k : In te g r a te d r is k d e v ia tio n

32 Referensplats?

33 A s (m g /kg TS ) Spridning i föroreningshalter? Svårt att få jämn fördelning i föroreningshalter i ett begränsat antal prov S a m p le p o in ts, e a rlie r a n a ly s is P A H A rs e n ik M h ö g H ö g M e lla n L å g M lå g M h ö g G 6 6, H ö g M 5 0, O 5 0, L 6 5, G 4 3, G 4 7, G 6 1 M e lla n E 5 8, L 4 4, E 4 4, L å g L 6 8, K 5 6 M lå g L60 F 6 4, G 6 9, K 4 7 F 3 2, F 7 1, N (n = ) (n = ) S a m p le p o in ts, o u r a n a ly s is P A H A rs e n ik M h ö g H ö g M e lla n L å g M lå g M h ö g K 5 6, G 4 7 G 6 6, E 4 4, G 6 1, O 5 0, E 5 8, L 6 0, L65 M M K M KM H ö g F 3 9, K 4 7, L 6 8, G 6 9, G 4 3 M e lla n L44 L å g F 3 2 N 4 3 M lå g F 6 4 F 7 1,

34 Olikakrav på markmiljö (markanvändning/djupindelning) Vid olika nivåer styrs miljörisker av olika parametrar.

35 Diskussion: Tester Kostnader (batteri av tester) Bedömning av testresultat Referensprov Svåra föroreningar Metodiken Hantering av osäkerheter/krav på dataunderlag Hantering av olika krav på markmiljö Bedömning av föroreningspåverkan Saneringsmål?