Sediment som mått på belastning av metaller, PAH och PCB i Stockholm

Stockholms Miljöförvaltning Sediment som mått på belastning av metaller, PAH och PCB i Stockholm John Sternbeck 2000-05-05 A20110

Organisation/Organization IVL Svenska Miljöinstitutet AB IVL Swedish Environmental Research Institute Ltd. RAPPORTSAMMANFATTNING Report Summary Projekttitel/Project title Adress/address Box 21060 100 31 Stockholm Uppdragsgivare/Client Telefonnr/Telephone Stockholms Miljöförvaltning 08-598 563 00 Rapportförfattare/author John Sternbeck Rapportens titel och undertitel/title and subtitle of the report Sediment som mått på belastning av metaller, PAH och PCB i Stockholm Sammanfattning/Summary Nyckelord samt ev. anknytning till geografiskt område, näringsgren eller vattendrag/keywords metaller, PAH, PCB, sediment, Stockholm Bibliografiska uppgifter/bibliographic data Arkivnr A20110

1 Innehållsförteckning 1 Sammanfattning... 2 2 Metodik... 3 3 Halter i förhållande till bedömningsgrunder... 4 3.1 PAH... 6 3.2 PCB... 9 3.3 Metaller... 12 4 Antropogen belastning från Stockholm... 17 4.1 PAH och PCB... 18 4.2 Metaller... 20 4.3 Punktkällor... 24 4.4 Stationer lämpliga för framtida trendanalyser... 25 5 Referenser... 27 Bilaga 1. Metaller bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag 1

2 1 Sammanfattning Syftet med denna studie är att beskriva miljötillståndet i Stockholm avseende PAH, PCB och tungmetaller. I studien analyseras tillståndets geografiska variation samt tidstrenderna. Som underlag används sedimentdata från 117 stationer avseende PAH, PCB och metaller (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb och Zn). Den stora geografiska variabiliteten i sedimentdata visar att sedimenten framförallt återspeglar lokala emissioner till vatten och i viss mån till luft. Sediment ger en mer generell bild av belastning än vad exempelvis markprov ger, eftersom sedimentation föregås av horisontell omblandning. I tabell 1 visas beräknad årlig antropogen ackumulation av ämnena under 1990-talet. Trender för haltnivåerna ges i tabell 2. Östra Mälaren visar nedåtgående trender för samtliga ämnen medan trenderna för Cd och Cu i Saltsjön är otydliga. Flertalet metaller uppvisar en trend mot minskande koncentrationsintervall, vilket kan tolkas som större diffus belastning och mindre betydelse av punktkällor. PCB visar en svag tendens till ökande halter i småsjöarna, medan trenderna för Cd, Cu, Pb och Zn är otydliga i småsjöarna. Tabell 1. Uppskattad antropogen belastning (kg/år) av metaller, PAH och PCB i sedimenten i centrala Stockholm. Osäkerheten är uppskattad till ± 30% (Cd, Hg, Cu, Pb, Zn, PAH och PCB); ± 40 % (Ni) samt ± 36% (Cr). Småsjöarna saknar betydelse för de totala mängderna. Mälaren Saltsjön Totalt Cd 10 18 28 Hg 6.4 18 25 Cu 940 1400 2400 Pb 1100 1300 2400 Zn 2400 2700 5100 Ni 130 150 280 Cr 270 470 740 Σ16PAH 33 19 52 Σ7PCB 1.1 1.0 2.1 Tabell 2. Trender i föroreningshalter i Stockholm. = ökande halter; = sjunkande halter; = ingen trend; otydliga trender indikeras med?. PAH PCB Cd Hg Cu Pb Zn Ni Cr småsjöar - trend?????? Östra Mälaren? Saltsjön???

3 2 Metodik Halterna av Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb och Zn samt Σ7PCB och Σ11PAH 1 ställs i relation till Naturvårdsverkets bedömningsgrunder. För samtliga ämnen gäller att vi lagt ihop de två lägsta klasserna till en. För organiska ämnen finns endast bedömningsgrunder för Kust och hav (NV 1999a). Klassindelningen är baserad på fördelningen av halter i svenska havssediment, eftersom underlaget för en risk- eller effektbaserad klassificering anses för osäker. I dessa bedömningsgrunder har alla organiska ämnen normaliserats mot 1% organiskt kol. Det aktuella dataunderlaget omfattar inte organiskt kol och vi har därför uppskattat denna parameter utifrån glödförlust. Ett stort antal sediment från egentliga Östersjön visar att organiskt kol i genomsnitt utgör 35% av glödförlusten (R. Carman, pers. komm.). För metaller finns bedömningsgrunder både för Sjöar och vattendrag (NV, 1999b) samt för Kust och hav. Under detta arbetes gång har vissa begränsningar i bedömningsgrunderna för Sjöar och vattendrag uppenbarats. Anledningen är att haltindelningen sker i förhållande till det nuvarande tillståndet i Sverige. Detta innebär att ett ämne som uppvisar storskalig påverkan i hela Sverige får klassificeringsintervallen förskjutna uppåt i förhållande till förindustriella halter. Sålunda är gränsen för höga halter av Ni satt vid 5 gånger den angivna förindustriella halten, medan motsvarande för Cd är 23 gånger. Ändå är den valda förindustriella halten av Ni relativt låg. Konsekvensen blir att metaller som är storskaligt förhöjda i Sverige ges en högre acceptans jämfört med metaller som inte är storskaligt påverkade eller ens regionalt påverkade. Bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag har därför bedömts mindre lämpliga för klassificering av metallhalter, och klassificering enligt detta system redovisas i bilaga 1. Bakgrundsdokumentet till Sjöar och Vattendrag (NV, 1999c) har istället fått utgöra grund för klassificering av metallhalterna. I tabell 3 visas de haltintervall som bakgrundsdokumentet till Sjöar och vattendrag ger. Härvid relateras halterna till ett opåverkat tillstånd och den relativa förhöjningen utgör en gemensam grund för alla metallers klassindelning. Gränserna beror starkt av vilket jämförvärde man väljer (se även kapitel 4). Dessa gränser ska därför inte betraktas som absoluta och har sitt största värde vid jämförelse av geografiska och tidsmässiga trender metall för metall. Om t.ex. andelen mycket stor föroreningsgrad skiljer sig i mindre utsträckning mellan olika metaller ska detta inte automatiskt tolkas som olika risk för miljöeffekter eller olika grad av antropogen belastning. 1 Σ11PAH används som mått på PAH eftersom bedömningsgrunderna baseras på denna parameter. Σ16PAH enligt USEPA används vid beräkning av mängder i kapitel 4 (naftalen, acenaftylen, acenaften, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, pyren, benso(a)antracen, chrysen, benso(b)flouranten, benso(k)flouranten, benso(a)pyren, benso(ghi)perylen, indeno(cd)pyren, dibenzo(ah)antracen).

4 Tabell 3. Klassindelning av metaller enligt Bakgrundsdokumentet till bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag (NV, 1999c). Varje klass motsvarar ett koncentrationsintervall (µg/g ts). De två lägsta klasserna har lagts ihop till en gemensam klass. Föroreningsgrad Cd Hg Cu Pb Zn Ni Cr liten eller ingen 0-1.2 0-0.32 0-60 0-20 0-400 0-40 0-60 tydlig 1.2-3 0.32-0.8 60-150 20-50 400-1000 40-100 60-150 stor 3-7.5 0.8-2 150-375 50-125 1000-2500 100-250 150-375 mycket stor >7.5 >2 >375 >125 >2500 >250 >375 Geografiskt har data indelats i tre huvudområden: småsjöar 2, Östra Mälaren och Saltsjön (inkl. Lilla Värtan). Småsjöarna är en heterogen grupp och omfattar de områden som inte står i direkt hydrologisk kontakt med Östra Mälaren-Saltsjön, eller som befinner sig uppströms. Undantag är dock Brunnsviken som står i kontakt med Saltsjön och Lillsjön som står i kontakt med Mälaren via Ulvsundasjön. För flera ämnen har det funnits skäl för en ytterligare gruppering av sjöarna. Eftersom denna gruppering inte blir generellt giltig för alla ämnen har vi istället valt att diskutera detta för varje ämne individuellt. 3 Halter i förhållande till bedömningsgrunder I tabell 4 visas hur ytsedimentens halter av Σ7PCB, Σ11PAH och 7 metaller förhåller sig till de valda bedömningsgrunderna. Det måste hållas i åtanke att dessa bedömningsgrunder inte är effektbaserade. Trenderna visas i tabell 5 och är bedömda utifrån hur medianvärdet och 75-percentilen i ytsedimenten förhåller sig till underliggande nivåer (10-25 cm). Utifrån de daterade sedimenten motsvarar 10-25 cm ungefär perioden 1990-1965, men skiljer sig från station till station p.g.a. varierande sedimentationshastigheter. I sjöarna motsvarar detta djupintervall något högre åldrar. Detta ger en bild av de långsiktiga trenderna och minskar även betydelsen av enstaka punktkällor. 25-percentilen bedöms vara mindre intressant för tidstrender eftersom detta värde motsvarar förändringar i de lägre halterna, vilka har lägre miljörelevans och delvis utgörs av de äldsta data. I vissa fall påverkas dessutom 25-percentilen för PAH/PCB av de s.k. schablonvärdena 3 (se kapitel 3.1 och 3.2). 2 Småsjöarna omfattar Magelungen, Drevviken, Ältasjön, Flaten, Långsjön, Sicklasjön, Brunnsviken, Laduviken, Lillsjön, Trekanten, Kyrksjön, Råcksta Träsk och Judarn. 3 Många prov uppvisar halter av PAH/PCB som är under detektionsgränsen. För att inte förlora denna information vid statistiska beräkningar har vi givit dessa prov låga s.k. schablonvärden.

5 Dessa sediment är inte lika lämpliga för att bedöma generella trender på kort sikt (se kapitel 4.4). För de 13 daterade stationerna ges mer kortsiktiga lokala trender i Östlund et al. (1998). Inga metaller uppvisar här generellt avtagande tendens under de senaste 8-10 åren, men Cd, Cr, Cu och Zn visar viss sjunkande tendens på 20-25 års sikt. Tabell 4. Ytsedimenthalter klassificerade enligt Naturvårdsverkets bedömningsgrunder. Värdena anger den procentuella fördelningen mellan klasserna. Värdena är avrundade till två värdesiffror varför summan kan avvika något från 100%.PAH/PCB har relaterats till bedömningsgrunder för Kust och hav (NV, 1999a) enligt mycket hög till låg-mycket låg halt. Metaller har relaterats till Bakgrundsdokumentet till bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag (NV, 1999c) enligt mycket stor föroreningsgrad till liten föroreningsgrad. PAH PCB Cd Hg Cu Pb Zn Ni Cr Småsjöar Mycket hög / Mycket stor f.gr. 6 33 8.3 19 28 56 2.8 0 0 Hög / Stor f.gr. 14 28 28 8.3 28 44 19 0 2.8 Medelhög / Tydlig f.gr. 11 33 56 28 22 0 50 64 64 Låg-mycket låg / Liten f.gr. 70 5.6 8.3 44 22 0 28 36 33 Östra Mälaren Mycket hög / Mycket stor f.gr. 42 100 1.9 44 23 86 0 0 0 Hög / Stor f.gr. 44 0 36 38 60 11 11 0 0 Medelhög / Tydlig f.gr. 10 0 50 9.6 17 1.9 67 52 75 Låg-mycket låg / Liten f.gr. 4.0 0 11 7.7 0 0 21 48 25 Saltsjön Mycket hög / Mycket stor f.gr. 42 44 6.5 52 26 87 0 0 0 Hög / Stor f.gr. 42 44 39 42 42 12 13 0 3.2 Medelhög / Tydlig f.gr. 0 0 45 6.5 32 0 61 23 65 Låg-mycket låg / Liten f.gr. 16 11 9.7 0 0 0 26 77 32

6 Tabell 5. Trender av halter. Trenden avser att belysa den generella belastningstrenden och inte betydelsen av enstaka punktkällor. = ökande halter; = sjunkande halter; = ingen trend; otydliga trender indikeras med?. PAH PCB Cd Hg Cu Pb Zn Ni Cr småsjöar - trend?????? Östra Mälaren trend? Saltsjön - trend??? 3.1 PAH I figur 1 visas haltfördelningen av Σ11PAH för ytsediment respektive 10-25 cm. Många värden var under detektionsgränsen, särskilt i småsjöarna. Detta orsakar ett problem vid beräkning av percentiler. Om värden som är under detektionsgränsen inte tas med erhålls för höga percentilvärden. För dessa prov har därför ett schablonvärde ansatts om 100 ng/(g 1%C). Detta värde motsvarar den lägsta halt som analyserats och är inom bedömningsgrundernas lägsta kategori. Införandet av schablonvärden medför att sjöarna, som har relativt stor andel prov under detektionsgränsen, erhåller något konstruerade värden för 25-percentilen och lägre, samt för medianvärdet. Trender för småsjöarna är därför enbart grundade på 75-percentilen.

7 y g g 10000 8-25 cm Ytsediment ng/g, 1% C 1000 Mycket höga Höga 100 ( ) ( ) ( ) ( ) Småsjöar Mälaren Saltsjön Figur 1. Fördelning av Σ11PAH-halter i tre geografiska områden för ytsediment resp. 8-25 cm. Boxen representerar median-värde samt 25- och 75-percentiler, staplarna representerar 10- och 90-percentiler och bollarna motsvarar 5- och 95-percentilerna. De värden som påverkats av schablonvärdena är inom paranteser. De två horisontella linjerna motsvarar gränser för höga resp. mycket höga halter enligt Naturvårdsverket (1999a). Figur 2 visar hur halterna av Σ11PAH förhåller sig till bedömningsgrunderna för kust och hav. Även sjösedimenten bedöms med dessa kriterier eftersom bedömningsgrunder för organiska ämnen i sötvatten saknas. Bedömningsgrunderna bygger på att halterna av organiska ämnen divideras med kolhalten. Eftersom kolhalten är betydligt högre i småsjöarna än i Mälaren och Saltsjön utgör figur 1 och 2 inte en representativ bild av den faktiska belastningen till de olika områdena (se kapitel 4). Klassificering enligt bedömningsgrunderna påverkas inte av schablonvärdet, eftersom detta är lägre än det lägsta gränsvärdet. Miljötillståndet avseende PAH är avsevärt bättre i småsjöarna än i Östra Mälaren och Saltsjön, som inte skiljer nämnvärt inbördes (Figur 1 och 2). Andelen prov med mycket höga halter uppvisar en nedåtgående trend i Östra Mälaren och Saltsjön. Denna minskande andel mycket höga halter erhålls även vid värdering av de absoluta halterna, och beror inte på att halterna är normaliserade mot kolhalten, som ju är högre i ytliga sediment. Minskningen återspeglar därför troligen att starka punktkällor fått mindre betydelse.

8 Summa 11PAH i förhållande till bedömningsgrunderna Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Mycket höga Höga Medelhöga Låga Östra Mälaren -ytsediment Östra Mälaren - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Figur 2. Σ11PAH i förhållande till bedömningsgrunderna.

9 3.2 PCB Haltfördelningen av Σ7PCB för ytsediment respektive alla data visas i figur 3. Liksom för PAH var många värden under detektionsgränsen, särskilt i småsjöarna, och ett schablonvärde har därför ansatts om 0.5 ng/(g 1%C). Detta värde motsvarar den 10-15:e lägsta halt som analyserats och är inom bedömningsgrundernas lägsta kategori. Införandet av schablonvärden medför att småsjöarna, som har störst andel prov under detektionsgränsen, erhåller något konstruerade värden för 10-percentilen och lägre. 100 8-25 cm ytsediment ng/g ts, 1%C 10 Mycket höga Höga 1 ( ) Småsjöar Mälaren Saltsjön Figur 3. Fördelning av Σ7PCB-halter i tre geografiska områden i ytsediment resp. 8-25 cm. Boxen representerar medianvärde samt 25- och 75-percentiler, staplarna representerar 10- och 90 percentiler och bollarna motsvarar 5- och 95-percentilerna. Det värde som påverkats av schablonvärdena är satt inom parantes. De två horisontella linjerna motsvarar gränser för höga resp. mycket höga halter enligt Naturvårdsverket (1999). Småsjöarna skiljer sig från östra Mälaren-Saltsjön genom att uppvisa en svagt ökande trend av Σ7PCB (figur 3), medan östra Mälaren och Saltsjön uppvisar starkt avtagande trender. Varje småsjös halter i ytsedimenten framgår av figur 4, som visar att höga eller mycket höga halter är begränsade till vissa sjöar, huvudsakligen nära centrala Stockholm, och att det inte är en generell förhöjning.

10 Sicklasjön Brunnsviken Lillsjön Råcksta Träsk Drevviken Trekanten Judarn Flaten Magelungen Ältasjön Laduviken Kyrksjön Långsjön 0 10 20 30 40 50 Summa 7PCB (ng/g 1%C) Figur 4. Halter av Σ7PCB i varje småsjös ytsediment. De vertikala linjerna visar gränser för höga respektive mycket höga halter enligt bedömningsgrunderna. I figur 5 har halterna av Σ7PCB klassificerats enligt bedömningsgrunderna för kust och hav. Även sjösedimenten bedöms med dessa kriterier eftersom bedömningsgrunder för organiska ämnen i sötvatten saknas. Mycket höga halter är dominerande i Östra Mälaren och Saltsjön, och utgör även en stor andel i småsjöarna. Andelen prov med mycket höga halter uppvisar ingen generell trend. Figur 3 visar att haltintervallet i Östra Mälaren har snävat in och trots att 75-percentilen och medianvärdet sjunkit så är samtliga prov mycket höga.

11 Summa 7PCB i förhållande till bedömningsgrunderna Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Mycket höga Höga Medelhöga Låga Östra Mälaren -ytsediment Östra Mälaren - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Figur 5. Σ7PCB i förhållande till bedömningsgrunderna.

12 3.3 Metaller I figur 6-8 visas fördelningen av metallhalter i olika geografiska områden. Klassificering enligt olika föroreningsgrader visas i figur 9-10 (enligt NV, 1999c, se kapitel 2). Minst förhöjda är Cr och Ni som sällan eller aldrig uppvisar stor eller mycket stor föroreningsgrad. Bly uppvisar störst föroreningsgrad i samtliga geografiska områden även om de högsta halterna i östra Mälaren och Saltsjön sjunkit på senare år (figur 7 och 9). Det måste dock noteras att blyhalterna relateras till ett mycket lågt värde på förindustriell halt (se kapitel 4). Även kvicksilverhalterna är mycket höga i östra Mälaren och Saltsjön men något lägre i småsjöarna. Därefter följer Cu som är något lägre i småsjöarna än i östra Mälaren och Saltsjön. Totalt uppvisar dock Cu en närmast ökande tendens av medianhalterna. Zink och Cd uppvisar inga tydlig skillnader mellan de olika geografiska områdena. Om mycket stor och stor föroreningsgrad i ytsedimenten tas som kriterier för gradering av den rådande metallbelastningen erhålls följande ordning: Pb > Cu Hg > Cd > Zn >> Cr Ni. Man bör dock ha i åtanke att särskilt Pb och Hg, men även Cu och Zn, binds betydligt starkare än Ni och Cr till naturliga partiklar. Det kan därför inte uteslutas att belastningen av Ni och Cr är mer betydande än vad sedimenten indikerar. Kadmium Kvicksilver 10 Mycket stor 10 µg/g 1 Stor µg/g 1 Mycket stor Stor 0.1 0 1 2 3 4 Småsjöar Mälaren Saltsjön 0.1 0 1 2 3 4 Småsjöar Mälaren Saltsjön Figur 6. Halter av Cd och Hg i tre geografiska områden. De grå boxarna motsvarar 8-25 cm och de röda är ytsediment. De horisontella linjerna motsvarar gränserna för stor resp. mycket stor föroreningsgrad.

13 1000 Koppar M.s. Bly Zink Mycket stor µg/g S. 1000 M.s. Stor 100 µg/g S. 10 100 Småsjöar 0 1 Mälaren 2 Saltsjön 3 04Småsjöar 1 Mälaren 2 3Saltsjön 4 0 1 2 3 4 Småsjöar Mälaren Saltsjön Figur 7. Halter av Pb, Cu och Zn i tre geografiska områden. De grå boxarna motsvarar 8-25 cm och de röda är ytsedimenten. Linjerna motsvarar gränserna för stor resp. mycket stor föroreningsgrad. 75 Nickel 200 Krom 50 Stor µg/g 100 25 0 0 1 2 3 4 Småsjöar Mälaren Saltsjön 0 0 Småsjöar 1 Mälaren 2 Saltsjön 3 4 Figur 8. Halter av Ni och Cr i tre geografiska områden. De grå boxarna motsvarar 8-25 cm och de röda är ytsedimenten. Linjen i Cr-figuren motsvarar gränsen för stor föroreningsgrad av Crhalterna. Motsvarande linje för Ni är utanför skalan.

14 Kadmium - föroreningsgrad Kvicksilver - föroreningsgrad Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Mycket stor Stor Tydlig Liten / ingen Mycket stor Stor Tydlig Liten / ingen Östra Mälaren -ytsediment Östra Mälaren - alla data Östra Mälaren -ytsediment Östra Mälaren - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Småsjöar -ytsediment Koppar - föroreningsgrad Småsjöar - alla data Småsjöar -ytsediment Bly - föroreningsgrad Småsjöar - alla data Mycket stor Stor Tydlig Liten / ingen Mycket stor Stor Tydlig Liten / ingen Östra Mälaren -ytsediment Östra Mälaren - alla data Östra Mälaren -ytsediment Östra Mälaren - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Figur 9. Föroreningsgraden av Cd, Hg, Cu och Pb i småsjöar, östra Mälaren samt Saltsjön, uppdelade som ytsediment respektive alla data.

15 Zink - föroreningsgrad Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Nickel - föroreningsgrad Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Mycket stor Stor Tydlig Liten / ingen Östra Mälaren -ytsediment Mycket stor Stor Tydlig Liten / ingen Östra Mälaren - alla data Östra Mälaren -ytsediment Östra Mälaren - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Krom - föroreningsgrad Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Mycket stor Stor Tydlig Liten / ingen Östra Mälaren -ytsediment Östra Mälaren - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Figur 10. Föroreningsgraden av Zn, Cr och Ni i småsjöar, östra Mälaren samt Saltsjön, uppdelade som ytsediment respektive alla data.

16 Småsjöarna uppvisar ett antal avvikande värden som inte är representativa för gruppen. Det är ett fåtal sjöar som ger dessa avvikande värden (tabell 6) och flertalet av dessa uppträder en bit ned i sedimenten. Undantag är Cu i Råcksta Träsk och Trekanten, Cd i Råcksta Träsk samt Zn vid en station i Magelungen, som uppvisar mycket höga halter i ytsediment (figur 11). Tabell 6. De småsjöar som uppvisar avvikande höga metallhalter. Varje observation motsvaras av ett X. Brunnsviken Råcksta träsk Trekanten Lillsjön Magelungen Kadmium XXXX X X x Kvicksilver XXXX X Bly XX X X Koppar X XX X Zink XXX X X Brunnsviken Laduviken Råcksta Träsk Judarn Kyrksjön Lillsjön Magelungen Drevviken Flaten Sicklasjön Ältasjön Långsjön Trekanten Brunnsviken Laduviken Råcksta Träsk Judarn Kyrksjön Lillsjön Magelungen Drevviken Flaten Sicklasjön Ältasjön Långsjön Trekanten Brunnsviken Laduviken Råcksta Träsk Judarn Kyrksjön Lillsjön Magelungen Drevviken Flaten Sicklasjön Ältasjön Långsjön Trekanten 0 5 10 15 20 25 Cd (mg/kg torrvikt) 0 250 500 750 1000 1250 Cu (mg/kg torrvikt) 0 1000 2000 3000 4000 Zn (mg/kg torrvikt) Figur 11. Halter av Cd, Cu och Zn i ytsediment i småsjöarna. De vertikala linjerna motsvarar gränsen mellan stor och mycket föroreningsgrad.

17 4 Antropogen belastning från Stockholm Ackumulationen av miljögifter i sediment kan användas som ett mått på den antropogena spridningen till vatten, eftersom flertalet av de aktuella ämnena är starkt partikelbundna och därför sedimenterar relativt snabbt. De flöden som presenteras här är en uppdatering av de flöden som presenterats tidigare (Östlund et al., 1998). Området som beräkningarna baseras på är markerat i figur 12. Djurgårdsbrunnsviken, Svindersviken, Hammarby sjö, Ladugårdslandsviken och Ålkistan är undantagna eftersom relevant underlag saknas. Lilla Värtan inkluderas ungefär upp till Lidingöbron. Beräkningarna baseras på 12 stationer där flöden beräknats utifrån dateringar och motsvarar ungefär den ackumulation som skedde under perioden 1994-1998. Andelen ackumulationsbotten i varje delbassäng är givna i Lindström et al. (2000). Småsjöarna saknar betydelse vid en uppskattning av de totala mängderna. 0 1 2 3 Kilometers N Figur 12. Området för vilket flöden är beräknat är skuggat.

18 4.1 PAH och PCB Flödena av PAH och PCB framgår av figur 13. Osäkerheten i dessa uppgifter beror på osäkerheter i sedimentationshastigheter, analyser och uppskattningen av ackumulationsarealerna. Analyserna har normalt en relativ standardavvikelse på ca 5%, vilket är försumbart i sammanhanget. De andra parametrarnas osäkerheter är svårare att uppskatta. Utifrån beräkningar av sedimentationshastigheter (IVL, opubl. data) uppskattas osäkerheten i sedimentationshastigheterna till ± 15%. I Lindström et al. (2000) ges inga värden på osäkerheten i de bestämda ackumulationsarealerna. Vi ger därför ett schablonmässigt värde på ± 25 %. Under dessa antaganden blir osäkerheten i flödena ca ± 30 %. I centrala Stockholm och Saltsjön (fig. 12) är ackumulationen av Σ16PAH 52 ± 16 kg/år och av Σ7PCB 2.1 ± 0.6 kg/år. Utifrån sedimentfällestudier har det uppskattats att 11-230 kg PAH årligen deponeras i centrala Stockholm (Holmgren, 1999). I mitten på 1980-talet uppmättes med samma metod att sedimentationen av Σ18PAH i centrala Stockholm varierade inom 1.6-25 mg/m 2 /år (Broman et al., 1988), vilket är i god överensstämmelse med de värden vi beräknat. De totala mängderna är ungefärligen jämnt fördelade mellan Mälaren och Saltsjön. Ackumulationen av PAH avtar dock österut från inre Saltsjön till Lilla Värtan (figur 13). Halterna av PAH i ytsedimenten är under detektionsgränsen i de daterade sedimenten från Lilla Värtan varför flöden inom detta område inte kan beräknas. Broman et al. (1988) visar också att flödena av PAH avtar starkt strax öster om centrala Stockholm, och merparten av det som når Stockholms vatten kan förmodas sedimentera inom det område som våra beräkningar omfattar.

19 Summa 16PAH 30 25 PAH, mg/m 2 /år PAH kg/år 20 15 10 5 0 S80 S5 S7 S11 S18 S34 S40 S45 S52 S59 S66 S67 Mälaren Saltsjön Lilla värtan Summa 7PCB 1.0 0.8 PCB, mg/m 2 /år PCB kg/år 0.6 0.4 0.2 0.0 S80 S5 S7 S11 S18 S34 S40 S45 S52 S59 S66 S67 Mälaren Saltsjön Lilla värtan Figur 13. Nuvarande flöden av Σ16PAH och Σ7PCB (kg/år) i de olika delbassängerna. Mängden vid station 7 ingår i värdet för station 5.

20 4.2 Metaller För att uppskatta den antropogena metallbelastningen måste den naturliga andelen elimineras från varje prov. I tabell 7 visas olika förslag på naturliga, förindustriella halter i sediment, samt medelhalten i ytsediment från de daterade sedimenten i Mälaren och Saltsjön. Även förindustriella halter varierar beroende på bl.a. berggrund och avsättningsförhållanden. För Cd, Hg, Cu, Pb är halterna förhöjda mer än ca 10 gånger jämfört med de förindustriella halterna. Exakt vilket värde som väljs för den naturliga komponenten får därför liten betydelse vid en uppskattning av de antropogena flödena. För Zn kan de ha en marginell betydelse. För Ni och Cr har den naturliga komponenten definitivt betydelse och den begränsade anrikningen av dessa metaller skulle eventuellt kunna ha en naturlig förklaring. Halterna av Ni och Cr är många gånger högre i s.k. basisk berggrund (Taylor och McLennan, 1995) och även om Stockholms berggrund inte domineras av basiska bergarter kan mindre inslag av mörka mineral därför leda till högre halter. Regionala värden på den naturliga komponenten är en förutsättning för att kunna uppskatta eventuellt antropogent bidrag av Ni och Cr med högre precision. Tabell 7. Exempel på förindustriella halter (µg/g) av metaller. Cd Hg Cu Pb Zn Ni Cr Average upper crust 1 0.1 0.056 2 25 20 71 20 35 NV (1999c) 0.3 0.08 15 5 100 10 15 NV (1999a) 0.2 0.04 15 25 85 30 40 Lägsta fem proven i Mälaren-Saltsjön 0.1-0.18 0.009-0.025 29-36 17-19 100-110 13-16 26-31 Vald naturlig halt 0.2 0.05 25 20 100 20 35 medelhalt i ytsed (daterade stationer) 2.58 2.01 233 220 592 42 90 1. Taylor och McLennan (1995), 2. Wedepohl (1995)

21 Data i tabell 7 har sammanvägts och ett värde har valts som får representera förindustriell halt. Vi har inte valt det lägsta värdet eftersom det kan leda till överskattning av det antropogena bidraget. Betydelsen av det naturliga bidraget enligt detta val redovisas i tabell 8. Uppskattningsvis är den osäkerhet av det antropogena flödet till sedimenten som beror på valet av naturlig halt mindre än hälften av värdena i tabell 8, och är alltså i genomsnitt < 6% för Cd, Hg, Cu och Pb, ca 10% för Zn och 20-25% för Ni och Cr. Tabell 8. Uppskattning av andel naturligt tillförd metall i ytsedimenten vid de daterade stationerna i östra Mälaren och Saltsjön. Cd Hg Cu Pb Zn Ni Cr Medelvärde, % 8.7 6.8 12.5 11.1 19.8 49.9 40.1 Max-värde, % 14.3 41.7 22.7 22.0 35.7 80.0 51.5 Osäkerheten vid beräkning av antropogena metallflöden beräknas som för PAH/PCB, men hänsyn till den osäkerhet som de förindustriella halterna ger måste även inkluderas för Cr och Ni. Osäkerheterna i beräknade flöden (kg/år) blir härmed alltså ca ± 30% för Cd, Cu, Hg, Pb och Zn, samt ca ± 40% för Ni och ca ± 36% för Cr. De beräkande mängderna ges i tabell 9. Generellt deponeras något större metallmängder i Saltsjön än i östra Mälaren (figur 14). Tabell 9. Uppskattad antropogen metallbelastning (kg/år) till Mälaren och Saltsjöns sediment. Mälaren Saltsjön Cd 10 ± 3 18 ± 5 Hg 6.4 ± 2 18 ± 5 Cu 940 ± 280 1400 ± 400 Pb 1100 ± 330 1300 ± 400 Zn 2400 ± 720 2700 ± 800 Ni 130 ± 50 150 ± 60 Cr 270 ± 100 470 ± 170

22 10 8 Cd, mg/m 2 /år Cd kg/år 6 4 2 0 S80 S5 S7 S11 S18 S34 S40 S45 S52 S59 S66 S67 Mälaren Saltsjön Lilla värtan 16 14 12 Hg, mg/m 2 /år Hg kg/år 10 8 6 4 2 0 S80 S5 S7 S11 S18 S34 S40 S45 S52 S59 S66 S67 Mälaren Saltsjön Lilla värtan 800 600 Cu mg/m 2 /år Cu kg/år 400 200 0 S80 S5 S7 S11 S18 S34 S40 S45 S52 S59 S66 S67 Mälaren Saltsjön Lilla värtan

23 800 600 Pb, mg/m2/år Pb, kg/år 400 200 0 S80 S5 S7 S11 S18 S34 S40 S45 S52 S59 S66 S67 Mälaren Saltsjön Lilla värtan 2500 2000 Zn, mg/m 2 /år Zn, kg/år 1500 1000 500 0 S80 S5 S7 S11 S18 S34 S40 S45 S52 S59 S66 S67 Mälaren Saltsjön Lilla värtan Figur 14 Nuvarande flöden av Cd, Hg, Cu, Pb och Zn (mg/m 2 /år och kg/år) i de olika delbassängerna. Mängden vid station 7 ingår i värdet för station 5.

24 4.3 Punktkällor I figur 15 visas de stationer som enligt Naturvårdsverket (1999d) klassificeras som stor påverkan av punktkälla avseende Σ11PAH (>12000 ng/g ts, 1%C) eller Σ7PCB (>80 ng/g ts, 1%C). Ytterst få av dessa prov är dock ytsediment. För PCB är det station 45 (precis över gränsvärdet), Årstaviken samt station 74 och 75 i Bällstaviken. För PAH är det station 57 vid Beckholmen samt station 69 utanför Husarviken. Inga småsjöar har PCB-halter som kan klassificeras som stor påverkan av punktkälla. Mycket få prov uppvisar metallhalter som klassificeras som stor påverkan av punktkälla. För ytsediment är det station 72 (Bällstaviken Cd), station 56 (Beckholmen Hg) samt station 57 (Beckholmen Pb). 70 75 %U 74 PCB %U PAH 143 %U 69 %U%U 7 5 27 %U %U 28 %U 29 67 %U 80 11 79%U%U %U 81 18 %U 34 %U%U 38 %U 22 40 45 0 1 2 Kilometers 52 57 60 %U %U %U 54 59 N 65 %U 66 Figur 15. Stationer som är klassificerade som stor påverkan av punktkälla avseende PAH eller PCB enligt NV (1999d). Endast ett fåtal stationer har så höga halter i ytsedimenten.

25 4.4 Stationer lämpliga för framtida trendanalyser För att bedöma belastningstrender på ca 5-års sikt måste en delvis annan provtagningsstrategi väljas än den som föreliggande rapport baseras på, eftersom syftet är ett annat. Sedimenten måste delas upp i tunnare skikt och varje nivå i de översta 10 cm bör analyseras. Följande kriterier bör i möjligaste mån uppfyllas för stationer som ska ge en bild av den generella belastningstrenden av miljögifter i Stockholm: Belastningen domineras ej av enstaka källor Bottentopografi och hydrologi som ger ostörd sedimentation Tillräckligt hög sedimenttillväxt i ytskikten för att medge tidsupplösning på några år Om man önskar studera belastningen av enstaka ämnen/ämnesgrupper som är starkt beroende av en viss emissionskälla ändras naturligtvis det första kriteriet. Knappt några områden i centrala Stockholm kan betecknas som helt säkra vad avser risken för störd sedimentation, beroende på framtida muddringar, dumpningar, båttrafik m.m. Därför bör trendanalyser alltid baseras på flera stationer. Tänkbara stationer utifrån deras geografiska läge läge är 34 (Riddarfjärden), 52 (Ö. om Slussen), 59 (Waldemarsudde) eller 66 (Fjäderholmarna). Station 59 är dock belägen relativt nära Henriksdals reningsverk. Profilerna av 210 Pb samt 137 Cs ger indikation om sedimentationen är jämn eller varierande och visar att i synnerhet station 66 men även 34 har jämn sedimentation. Nuvarande sedimenttillväxt i ytsedimenten är ca 1 cm/år vid station 34 och ca 3 cm/år vid station 66. Halterna i station 66 uppvisar dessutom jämna djupgradienter och är måttligt förhöjda vid ytan med högre halter på större djup. I ytsedimenten vid station 66 klassificeras halterna av PCB som höga, PAH var under detektionsgränsen (kan avhjälpas med större provmängd), Cd, Cr, Cu och Ni som tydlig förorening, Hg och Pb som mycket stor förorening och Zn som liten förorening. Vid station 34 är halterna generellt något högre: PCB-halterna är mycket höga, PAH är höga, Cd, Cr, Ni och Zn uppvisar tydlig förorening, Hg och Cu visar stor förorening och Pb mycket stor. Det är olämpligt att studera nuvarande trender i ett så heterogent område som Stockholm utifrån endast två stationer. Förutom station 34 och 66 rekommenderar vi att station 45 (Ö. Årstaviken), 52 (Ö. Slussen), 18 (V. Reimersholme), 80 (V St. Essingen) och 6 (Ulvsundasjön) provtas (figur 16). Dessa stationer är dock inte alltid lämpliga för långsiktiga (> 20 år) trender eftersom sedimentationen kan varit störd under vissa perioder.

26 Tabell 10. Positioner för de stationer som föreslås för studier av framtida belastningstrender. Station WGS84_E WGS84_N RT90_X RT90_Y 6 17 59 51.3 59 20 28.5 1624747 6582104 18 18 00 45.0 59 19 09.2 1625677 6579679 34 18 02 27.6 59 19 21.4 1627287 6580111 45 18 03 28.9 59 18 16.8 1628324 6578145 52 18 04 45.3 59 19 18.0 1629468 6580080 66 18 10 05.9 59 19 43.6 1634509 6581048 80 17 58 34.7 59 18 56.9 1623630 6579231 6 80 18 34 52 66 45 N 0 2 4 Kilometers Figur 16. Förslag till stationer för studier av rådande trender i belastning av metaller och organiska miljögifter.

27 5 Referenser Broman D. et al. (1988) A multi-sediment-trap study on the temporal and spatial variability of polycyclic aromatic hydrocarbons and lead in an anthropogenic influenced archipelago. Environ. Sci. Technol. 22, 1219-1228. Holmgren A. (1999) PAH-budget för Stockholm. Rapport från Stockholm Vatten. Lindström M., Jonsson A., Brolin A. och Håkansson L. (2000) Heavy metal load from the city of Stockholm. Submitted to Water, Air Soil Poll. Naturvårdsverket (1999a) Bedömningsgrunder för miljökvalitet kust och hav. Naturvårdsverket (1999b) Bedömningsgrunder för miljökvalitet sjöar och vattendrag. Naturvårdsverket (1999c) Bakgrundsdokument till sjöar och vattendrag. Naturvårdsverket (1999d) Metodik för inventering av förorenade områden. Taylor S.R. och McLennan S.M. (1995) The geochemical evolution of the continental crust. Rev. Geophys. 33, 241-265. Wedepohl K.H. (1995) The composition of the continental crust. Geochim. Cosmochim. Acta 59, 1217-1232. Östlund P., Sternbeck J. Brorström-Lundén E. (1998) Metaller, PAH, PCB och totalkolväten i sediment runt Stockholm. IVL rapport B 1297.

1 Bilaga 1. Metaller bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag I kapitel 2 diskuterades vilka bedömningsgrunder som bör användas för metaller, och det framkom att Bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag (NV, 1999b) inte var lämpliga för metaller i sediment. I denna bilaga redovisas resultatet enligt detta system. Jämförelse med figur 9-10 visar markanta skillnader i hur metallhalterna värderas enligt de olika systemen. Särskild betydelse får detta för Cd och Pb vars föroreningsgrad nedvärderas påtagligt, och Ni vars föroreningsgrad uppvärderas starkt. För exempelvis Zn blir skillnaden mindre. Tabell. Klassindelning av metaller enligt Bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag. Varje klass representeras av ett koncentrationsintervall (µg/g ts). De två lägsta klasserna har lagts ihop till en gemensam klass. Föroreningsgrad Cd Hg Cu Pb Zn Ni Cr Låg 0-2 0-0.3 0-25 0-150 0-300 0-15 0-20 Medelhög 2-7 0.3-1 25-100 150-400 300-1000 15-50 20-100 Hög 7-35 1-5 100-500 400-2000 1000-5000 50-250 100-500 Mycket hög > 35 >5 >500 > 2000 >5000 >250 >500

2 Kadmium i förhållande till bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Kvicksilver i förhållande till bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Mycket höga Höga Måttligt höga Låga Mycket höga Höga Måttligt höga Låga Mälaren -ytsediment Makulerade Mälaren - alla data Mälaren -ytsediment Makulerade Mälaren - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Koppar i förhållande till bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Bly i förhållande till bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Mycket höga Höga Måttligt höga Låga Mycket höga Höga Måttligt höga Låga Mälaren -ytsediment Makulerade Mälaren - alla data Mälaren -ytsediment Makulerade Mälaren - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data

3 Zink i förhållande till bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Nickel i förhållande till bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Mycket höga Höga Måttligt höga Låga Mycket höga Höga Måttligt höga Låga Mälaren -ytsediment Makulerade Mälaren - alla data Mälaren -ytsediment Makulerade Mälaren - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Krom i förhållande till bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag Småsjöar -ytsediment Småsjöar - alla data Mycket höga Höga Måttligt höga Låga Mälaren -ytsediment Makulerade Mälaren - alla data Saltsjön -ytsediment Saltsjön - alla data Figur. Metallhalterna klassificerade enligt bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag.