Fokus Kvädöfjärden Vad orsakar den försämrade hälsan hos kustfisk? Lars Förlin Biologi och Miljövetenskap Göteborgs Universitet

Fokus Kvädöfjärden Vad orsakar den försämrade hälsan hos kustfisk? Lars Förlin Biologi och Miljövetenskap Göteborgs Universitet

Integrerad kustfiskövervakning sker vid fyra kuststationer Bilder lånade från SLUs hemsida: Nationell miljöövervakning Integrerad fiskövervakning

Åke Larsson, Niklas Hanson, Lars Förlin och Jari Parkkonen - Institutionen för Biologi och Miljövetenskap kustfisken i rena områden visar allt tydligare tecken på exponering för kemiska ämnen och en påverkan på flera fysiologiska funktioner...mångfacetterade symptombild observeras på två kustfiskarter och på fyra olika referenslokaler med viss variation i effektmönster och styrka.

Vad orsakar den försämrade hälsan hos kustfisk? Fokus Kvädöfjärden (UFP K) Uppföljningsprojekt som stöds av HaV myndigheten Vi som är med L Förlin, Å Larsson, N Hanson, J Parkkonen: Biologi och Miljövetenskap, Göteborgs universitet E Nyberg, S Faxneld, A Bignert: Naturhistoriska riksmuseet, Stockholm Helene Ek: Länsstyrelsen Östergötland A Bryhn, A Gårdmark, J Olsson: Akvatiska Bilder lånade från SLUs hemsida: Nationell miljöövervakning Integrerad fiskövervakning resurser, SLU, Öregrund

UFP K: Målsättning och upplägg Målsättningen: Ta fram mer kunskaper om vad som orsakar förändringarna vi ser hos kustfisk, samt om möjligt ta fram åtgärdsförslag Upplägg: Kartläggning av tillrinningsområdet strömningsmönster Inventering av befintliga data kemikaliedel effektdel Analyser Korrelationsanalyser Multivariata analyser Begränsad kemisk analys (av PAH) Näringsväv

Tillrinningsområdet till Kvädöfjärden Helene Ek Henning, Länsstyrelsen, Östergötland Tre vattendrag avvattnar tillrinningsområdet: Lövboån Edsviken Vindån Kaggebofjärden Holmån Lindödjupet Flera vattendrag och sjöar påverkade av övergödning

Sammanfattning om tillrinningsområdet Kvädöfjärdens tillrinningsområde kännetecknas av: Hög andel skog, liten andel urban mark Få tillståndspliktiga miljöfarliga verksamheter En deponi (bl.a. miljöfarligt avfall, oljeförorenad jord) Många små avloppsanläggningar Flera förorenade områden (sågverk med doppning, ytbehandlare, nedlagda deponier) Hög belastning av metaller, framför allt Cr, Hg och Cu Flera källor till klorfenoler och dioxiner Sannolikt påverkan från Valdemarsviken och övriga kuststräckan Pappersbruk, avfallsupplag, förbränningsanläggning

Vattenomsättning i Kvädöfjärden Andreas Bryhn, Akvatiska resurser, SLU Öregrund Variabel Medeldjup, Kvädöfjärden Maximalt djup, Kvädöfjärden Ytarea, Kvädöfjärden Avrinningsområde, Kvädöfjärden Årsnederbörd i området Sammanlagd vertikal transektyta mellan Kvädöfjärden och utsjön Salthalt, BY36 Värde 5.7 m 26 m 22.3 km 2 450 km 2 650 mm 2030 m 2 6.8 psu

Vilka miljögifter finns hos fisk i Kvädöfjärden? Suzanne Faxneld, Elisabeth Nyberg Naturhistoriska Riksmuseet, Stockholm I arbetet har man gått igenom: befintlig miljögiftsövervakningsdata, framför allt i abborre från Kvädöfjärden alternativt i strömming från Landsort, den större övervakningslokal som ligger närmast Kvädöfjärden tillgänglig data från screeningundersökningar som har gjorts längs Sveriges kust för att försöka hitta eventuella nya tänkbara miljögifter som kan vara en bidragande orsak till förändringarna i fiskhälsa

Data från miljöövervakning Fetthalt (%) 2.8 2.4 2.0 Perch, Kvädöfjärden 3.2 n(tot)=345,n(yrs)=30 m=.694 (.660,.729) slope=.91%( 1.3,.51) CV(lr)=10%,.61%,6 yr power=1.0/1.0/3.6% y(11)=.603 (.561,.648) r²=.43, p<.001 * tau=.47, p<.001 * CV(sm)=21%, p<.016,2.8% slope=.67%( 1.5,2.8) CV(lr)=8.6%,3.0%,6 yr power=1.0/1.0/3.0% r²=.05, p<.503 180 160 140 120 Hg Kvädöfjärden n(tot)=289,n(yrs)=29 m=37.3 (32.3,43.2) slope= 1.5%( 3.0,.079) CV(lr)=38%,2.3%,12 yr power=1.0/.55/14% y(11)=30.0 (23.0,39.3) r²=.12, p<.059 tau=.20, p<.124 CV(sm)=5.8%, p<.001,7.7% slope=5.0%(.75,9.2) CV(lr)=17%,6.0%,8 yr power=1.0/1.0/6.0% r²=.48, p<.026 * 1.5 Cd Kvädöfjärden Tv=4.5, dp%=22 n(tot)=155,n(yrs)=17 m=.394 (.340,.456) slope=.72%( 2.3,3.7) CV(lr)=29%,4.7%,11 yr power=1.0/.77/10% y(11)=.417 (.314,.552) r²=.01, p<.621 tau=.083, p<.653 CV(sm)=22%, p<.032,7.6% slope=4.7%(.16,9.5) CV(lr)=19%,6.9%,9 yr power=.98/.98/6.9% r²=.38, p<.055 Benzo(a)anthracene Kvadofjarden 30 n(tot)=15,n(yrs)=15 m=6.41 (4.26, 9.7) slope=5.0%(-.79,11) SD(lr)=77%,13%,18 yr power=.58/.19/27% 25 y(09)=11.8 ( 5.3,26.4) r2=.21, p<.082 tao=.14, NS SD(sm)=36, NS,26% slope=17%(-10,44) 20 SD(lr)=28%,>99%,11 yr power=.08/.78/10% r2=.78, NS 16 14 12 10 Fluorene Kvadofjarden n(tot)=18,n(yrs)=18 m=1.61 (1.03,2.50) slope=5.6%(-.18,11) SD(lr)=97%,12%,20 yr power=.68/.15/33% y(09)=3.05 (1.40,6.61) r2=.21, p<.054 tao=.18, NS SD(sm)=140, p<.032,26% slope=27%(-13,67) SD(lr)=79%,86%,18 yr power=.07/.19/28% r2=.46, NS 1.6 100 1.0 15 8 1.2 80 10 6.8 60 40.5 5 4.4 20 2 10.0 80 85 90 95 00 05 10 0.0 80 85 90 95 00 05 10 95 00 05 10 0 80 84 88 92 96 00 04 08 0 80 84 88 92 96 00 04 08 Fetthalten (%) minskar över hela tidsperioden, dock ej senaste 10 åren. Hg ökar senaste 10 åren. Cd ökande trend indikeras senaste 10 åren. Benzo(a)antracen ökande trend indikeras över hela tidsperioden. Fluoren ökande trend indikeras över hela tidsperioden, men beror troligen på en outlier.

Vilka miljögifter finns hos fisk i Kvädöfjärden? Suzanne Faxneld, Elisabeth Nyberg Naturhistoriska Riksmuseet, Stockholm I arbetet har man gått igenom: befintlig miljögiftsövervakningsdata, framför allt i abborre från Kvädöfjärden alternativt i strömming från Landsort, den större övervakningslokal som ligger närmast Kvädöfjärden tillgänglig data från screeningundersökningar som har gjorts längs Sveriges kust för att försöka hitta eventuella nya tänkbara miljögifter som kan vara en bidragande orsak till förändringarna i fiskhälsa

Statistiska analyser Korrelationsanalyser Vilka miljögifter samvarierar med biomarkörer/fiskhälsa? Vilka omgivningsfaktorer samvarierar med förändringar i biomarkörer/fiskhälsa? Multivariata analyser Vilka miljögifter skulle kunna förklara de samlade fysiologiska förändringarna? Dessutom har vi påbörjat att försöka besvara: Vilka övriga biotiska eller andra abiotiska faktorer kan samvariera (skulle kunna förklara) förändringarna i fiskhälsan?

Korrelationer mellan fiskhälsa och miljögifter Suzanne Faxneld, Elisabeth Nyberg Naturhistoriska Riksmuseet, Stockholm Ämnen som visat ökande trender i Kvädöfjärden och Landsort utvaldes för korrelationsanalys: Hg, Cd, D5, 6 OH BDE47, 2 OH BDE68, Benzo(a)anthrazene, Fluoren, PFOA, PFNA, PFDA, PFUnDA, PFDoDA, PFTrDA, PFHxS, PFOS, DDE, CB 153 Fiskhälsovariabler som valdes för anayserna: EROD, GSI, Gonadvikt, Klorid, Glukos, Vita blodceller (granulocyter, trombocyter, lymfocyter)

Korrelationer mellan fiskhälsa och omgivningsfaktorer Niklas Hanson, Biologi och miljövetenskaper, Göteborgs universitet Bottenfauna, transportbotten Macoma balthica Mytilus edulis Marenzelleria sp. Saduria entomon Hydrobidae Gammarus sp. Harmothoe sarsi Bottenfauna, sedimentationsbotten Macoma balthica Chironomidae Monoporeia affinis Chironomidae biomass Monoporeia affinis Siktdjup Secchi djup, sommar Secchi djup, höst Temperatur, kustnära Sommar Höst Vår Temperatur, egentliga Östersjön Vår Sommar Höst Avrinning Avrinnig från Vindån Kväve Fosfor Fisk Torsk Strömming Skarpsill Rekrytering, torsk Rekrytering, strömming Rekrytering, skarpsill Vikt, torsk 3 år Vikt, strömming 3 år Vikt skarpsill 3 år Storspigg Klimatvariabler/index Arctic oscillation NAO BSI Omgivningsfaktorer som analyserades statistiskt för att undersöka samband med biomarkörer.

7 Honabborre GSI (GSI = Gonad Somatiskt Index; gonadvikt i % av kroppsvikt) 6 5 4 3 2 1 R² = 0,7171 R² = 0,5296 0 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Temp, aug sept året innan Salthalt året innan

Sammanfattning av biomarkörer som förändrats över tiden och korrelationer till omgivningsfaktorer. Alla undersökta Abborre För tre biomarkörer (GSI, klorid och kalcium) kvarstår en tidstrend även efter normalisering för omgivningsfaktorer Biomarkör Påverkas av Normaliserad tidstrend GSI Temp, salthalt Svag minskning Glukos Salthalt WBC Salthalt irbc Salthalt EROD Bottenfauna, NAO, nederbörd Klorid Salthalt Ökande trend Kalcium Svag ökning biomarkörer korrelerade till någon omgivningsfaktor Tånglake För GST kvarstår en tidstrend även efter normalisering för omgivningsfaktorer. Biomarkör Klorid Påverkas av Storspigg?? Normaliserad tidstrend WBC Salthalt EROD Bottenfauna GST Salthalt, Siktdjup Minskande

Multivariata analyser Anna Gårdmark, Jens Olsson, Akvatiska resurser, SLU, Öregrund 1,0 Fysiologi - miljögifter Normalise Resemblance: D3 chord distance dbrda2 (15,3% of fitted, 3,4% of total variation) 0,5 0-0,5-1,0 PFTrDA 2005 2006 2002 20032001 2009 2004 2008 2000 1999 1998 2007 1997 1996 PFOA 1995 1993 1992 1994 1991 1988 1989 1990-1,0-0,5 0 0,5 1,0 dbrda1 (84,7% of fitted, 18,8% of total variation) Figuren ger en multivariat representation av hur miljögiftsvariabler förklarar de samlade förändringarna i abborrens fysiologi.

Analys av samvariation mellan PAH metaboliter och EROD, Kvädöfjärden 2002 2012 Niklas Hanson och Jari Parkkonen, Biologi och miljövetenskap, Göteborgs universitet För vissa år förklarar variationen i PAH en relativt stor del (20 70%) av variationen i EROD. För dessa år förklarar även PAH en stor del (ca 60%) av variationen i årsmedel i EROD. Alla år utom 2009 och 2011 stämmer bra in på mönstret att PAH exponeringen styr årsmedel i EROD. 200000 150000 100000 50000 0 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 FF2 FF4 FF5 2, 4 och 5 ringade PAH EROD

Summering av korrelations och multivariatanalyserna Biotiska och abiotiska faktorer såsom temperatur, nederbörd, NAO, salthalt och bottenfauna samvarierar med enskilda fiskhälsa variabler Perfluorerade ämnen (särskilt karboxylsyror), PBDE (särskilt OH PBDE) och siloxaner samvariera också med enskilda fiskhälsa variabler 200000 150000 100000 50000 0 Scatterplot of multiple variables against EROD EffektdataFisk_vs_kemikalier.sta 28v*24c 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0-20 0.02 0.06 0.10 0.14 0.18 0.22 0.26 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 EROD Den samlade fiskhälsa bilden verkar kunna förklaras av särskilt vissa perfluorerade ämnen, men förklaringsgraden är runt 20% Exponering för PAHer är sannolikt det främsta, men inte enda skälet till EROD förändringarna Hg ng/g 2'-OH-BDE68 BAA ng/g FLE Cd D5 ng/g lp PFOA PFNA PFDA PFUnDA PFDoDA PFTrDA PFHxS PFOS ng/g dbrda2 (15,3% of fitted, 3,4% of total variation) 1,0 0,5 0-0,5-1,0 Fysiologi - miljögifter Normalise Resemblance: D3 chord distance PFTrDA 2005 2006 2002 1993 20032001 1992 2009 2004 2008 2000 1994 1999 1991 1988 1989 1998 2007 1997 1995 1990 1996 PFOA -1,0-0,5 0 0,5 1,0 dbrda1 (84,7% of fitted, 18,8% of total variation)

Toxiska effekter och effektmönster av kemikalieblandningar och enskilda kemikalier på fiskar Åke Larsson, Lars Förlin, Niklas Hanson, Biologi och miljövetenskap, Göteborgs universitet Effekter på fisk av komplexa utsläpp (oftast fältundersökningar) såsom: tidigare klorblekeriutsläpp (80 90 talet) lakvatten från avfallsupplag (sjön Molnbyggen) storstadsmiljö vattnen kring Stockholm och i Göta Älvs mynning/göteborgs hamn av komplexa metallutsläpp Rönnskärsverken (stora utsläpp; 80 talet) Effekter på fisk av enskilda kemiska ämnen/ämnesgrupper inkl även effekter på däggdjur/fåglar (oftast labstudier) såsom: PCBer, DDT, dioxiner/dioxinlika ämnen, klorerade paraffiner, pentaklorfenol, polybromerade difenyletrar (PBDE), hexabromcyklododekan (HBCDD), per och polyfluorerade ämnen (PFOS, PFOA etc), polyaromatiska kolväten (PAHer), organiska tennföreningar, kadmium, bly och kvicksilver Slutsatser och bedömningar

Slutsatser och bedömningar om effekter på fisk Flera kemiska ämnesgrupper t ex dioxiner, perfluorerade ämnen, polybromerade ämnen, PAHer, tycks orsaka likartade störningar på fyra centrala funktioner: Fortplantning: försenad könsmognad; minskade nivåer av könssteroider; påverkad fosterutveckling; missbildningar Immunförsvar: försämrad immunfunktion; vävnadsskador Sköldkörtelfunktion: minskad hormonproduktion (tyroxin) Leverfunktion: ofta förstorad lever; vävnadsförändringar; enzyminduktion (ej generellt) Kvalitativa likheter finns mellan observerade förändringar över tiden av fysiologiska funktioner hos fisk i Kvädöfjärden och påvisade funktionsstörningar hos fisk i komplext förorenade områden, men även med PCB och DDT, samt med PAHs effektmönster

Slutsatser och bedömningar om effekter på fisk Det är inte sannolikt att ett enskilt kemiskt ämne (av kända och hittills analyserade ämnen) föreligger i tillräckligt höga koncentrationer i ett referensområde för att ge upphov till den totala observerade symptombilden hos fiskar i Kvädöfjärden Det är högst sannolikt att det är en mer eller mindre kontinuerlig och varierande tillförsel av ett stort antal ämnen, kanske i relativt måttliga koncentrationer, som samverkar och sammantaget ger upphov till effekterna hos kustfisk

Övergripande bedömningar och slutsatser för UFP Kvädöfjärden Vi bedömer att det inte är enskilda kemikalier som orsakar förändringarna i hälsostatus Vi bedömer att det är en samverkan av olika faktorer såsom en ständig men varierande exponering för kemikalieblandningar, klimat /temperaturförändringar, varierande salinitet, storskaliga miljöförändringar (t.ex. ekosystemförändringar), förändrat födoval, etc som kan ha bidragit till observerade förändringar av hälsostatus hos kustfisk i nationella referensområden

Övergripande bedömningar och slutsatser för UFP Kvädöfjärden När det gäller miljögifter bedömer vi att det är av störst intresse att fokusera på följande kemikalier eller kemikaliegrupper: PAH, dioxiner, Cd, Hg, Cu, Cr, PFAS, OH PBDE, ftalater, siloxaner, organofosfatestrar och adipater PAH: Exponering för PAHer är sannolikt det främsta, men inte enda skälet till EROD förändringarna Metaller: Vi bedömer att halterna av några metaller särskilt Cd periodvis kan vara tillräckligt högt för att bidra till effektbilden i Kvädöfjärden PBDE, HBCDD, OH PBDE etc: Vi bedömer också att det är troligt att även vissa bromerade ämnen också (periodvis) kan ha bidragit till effektbilden PFAS (perfluoralkylsubstanser el. fluorokarboner ): Vi vet inte om PFAS bidrar till effektbilden men vi befarar det, särskilt bör fokus läggas på perfluorerade karboxylsyror. Organosfosfatestrar, siloxaner och adipater: Ökningen i användning och förekomst i olika matriser i miljön gör att kunskapsökning om deras miljöeffekter är nödvändig

Exempel på hur vi kan/vill gå vidare För att förbättra vår kunskap om möjliga transport och exponeringsvägar för miljögifter har vi påbörjat eller planerar vi undersökningar om det för förändringarna vi ser kan finnas samband med förändrat födoval (trofinivåhypotesen) förändrat bottenfauna samhälle och därmed förändrad bioturbation (bottenfaunahypotesen) Vi vill m.h.a. fortsatta multivariata studier analysera miljögiftseffekter på abborre miljögifter fiskfysiologi fiskbestånd (antal ind.) Figuren visar ett möjligt analysträd för vidare multivariata studier av miljögiftseffekter på abborre. bottenfauna födomängd/individ

Exempel på hur vi kan/vill gå vidare Vi anser det också viktigt att ta reda på om det finns en land hav gradient i referensområdet Kvädöfjärden vad gäller både hälsostatus och belastning av miljögifter hos kustfisken (landavrinning /utsjöhypotesen) Vi vill analysera (retrospektivt) de kemikalier/miljögifter som vi tror kan vara involverade i den observerade effektbilden hos kustfisk (PAH, dioxiner, Cd, Hg, Cu, Cr, PFAS, ftalater, organofosfatestrar, siloxaner och adipater) Vi undersöker möjligheterna att få kostnaderna för dessa kem analyser (och andra studier) täckta För att kunna få klarhet i alla orsakssamband för den försämrade hälsan hos kustfisk behövs mer studier, och således kommer mer resurser att krävas.

Fokus Kvädöfjärden - Vad orsakar den försämrade hälsan hos kustfisk? LARS FÖRLIN, ÅKE LARSSON, NIKLAS HANSSON & JARI PARKONEN, GÖTEBORGS UNIVERSITET ELISABETH NYBERG, SUZANNE FAXNELD & ANDERS BIGNERT, NATURHISTORISKA RIKSMUSEET HELENE EK HENNING, LÄNSSTYRELSEN ÖSTERGÖTLAND ANDREAS BRYHN, ANNA GÅRDMARK & JENS OLSSON, SLU Ta fram mer kunskaper om vad som orsakar förändringarna vi ser hos kustfisk, samt om möjligt ta fram åtgärdsförslag Biotiska och abiotiska faktorer såsom temperatur, nederbörd, NAO, salthalt och bottenfauna samvarierar med enskilda fiskhälsa variabler. Perfluorerade ämnen (särskilt karboxylsyror), PBDE (särskilt OH- PBDE) och siloxaner samvariera också med enskilda fiskhälsa variabler Vi bedömer att det inte är enskilda kemikalier som orsakar förändringarna i hälsostatus. Vi bedömer/tror att det är en samverkan av olika faktorer såsom en ständig men varierande exponering för kemikalie-blandningar, klimat- /temperaturförändringar, varierande salinitet, storskaliga miljöförändringar (t.ex. ekosystemförändringar), förändrat födoval, etc som kan ha bidragit till observerade förändringar av hälsostatus hos kustfisk i nationella referensområden Kvädöfjärden är ett typiskt avrinningsområde för ett lågbelastat område men många små diffusa källor. Vatten-tillförseln från utsjön är ungefär en 10 gånger större än vattentillförseln från avrinningsområdet. Modellen är inte verifierad p.g.a. faktiska data saknas. Sammantaget visar genomgången av miljögiftsdata att sista 10 åren verkar Cd, Hg, fluorene och benzo(a)antracene öka hos fisk eller andra organismer i Kvädöfjärden eller dess närhet (Landsort). Likaså verkar många perfluorerade ämnen, PBDE (särskilt OH-PBDE) och siloxaner öka i Kvädöfjärden eller Landsort. Generellt behöver PAH, organofosfater och adipater övervakas mer Analyserna visade att flera enskilda miljögifter samvarierar med enskilda fiskhälsovariabler, särskilt verkar flera perfluorerade ämnen samvariera med förändringarna i EROD och GSI Biotiska och abiotiska faktorer såsom temperatur, nederbörd, NAO, salthalt och bottenfauna samvarierar med enskilda fiskhälsa variabler När det gäller miljögifter bedömer vi att det är av störst intresse att fokusera på följande kemikalier eller kemikaliegrupper: PAH, dioxiner, Cd, Hg, Cu, Cr, PFAS, ftalater, organofosfatestrar, siloxaner och adipater PAH: Exponering för PAHer är sannolikt det främsta, men inte enda skälet till EROD förändringarna Metaller: Vi bedömer att halterna av några metaller särskilt Cd periodvis kan vara tillräckligt högt för att bidra till effektbilden i Kvädöfjärden PBDE, HBCDD, OH-PBDE etc: Vi bedömer också att det är troligt att även vissa bromerade ämnen också (periodvis) kan ha bidragit till effektbilden PFAS (perfluoralkylsubstanser el. fluorokarboner ): Vi vet inte om PFAS bidrar till effektbilden men vi befarar det, särskilt bör fokus läggas på perfluorerade karboxylsyror. Organosfosfatestrar, siloxaner och adipater: Ökningen i användning och förekomst i olika matriser i miljön gör att kunskapsökning om deras miljöeffekter är nödvändig.