Miljögifter i Östersjön igår, idag och i framtiden Mats Tysklind Kemiska institutionen, Umeå universitet Havsmiljökonferens Örnsköldsvik 2013-09-23 1
Östersjön: - 16 miljoner människor kustområdena - 85 miljoner/14 länder hela avrinningsområdet - Kraftigt belastat miljögifter under lång tid - Miljögifter cirkulerar i systemet trots åtgärder mot många gamla miljögifter - Idag insikt om att många nya oönskade ämnen Östersjön - klassiska miljögifter fortfarande aktuella 2
Vår industrihistoria påverkar Östersjön än idag (tex f.d. Sågverksindustrier) Svartvik, Sundsvall Dioxiner flera klasser av ämnen med liknande kemiska och biologiska egenskaper 7 8 Cl x 6 9 O 1 4 2 3 Cl y Polychlorinated dibenzofurans PCDFs 7 8 6 Cl 5 x Cl y Polychlorinated naphthalenes PCNs 1 4 2 3 8 9 O 7 3 Cl x 6 O 4 Cl y Polychlorinated dibenzo-p-dioxins PCDDs Cl x 4' 3' 2' 5' 6' 1 1 1 o m 2 3 Polychlorinated biphenyls PCBs 6 5 2 4 p Cl y 3
Exempel DDT åtgärder har gett önskade effekter Tidstrender Dioxiner Sillgrissleägg 4
Viktiga källor idag? Läckage från sediment Luftemissioner Långväga transport Atmosfärisk deposition Sediment Transport från land till hav? -älvar? - förorenad mark? - industrier? - städer? Dioxiner i ytsediment 143 platser 72 kongener (varianter) 400 pg/g d.w. tetra octa PCDD/Fs Sundqvist, Tysklind, Cato, Bignert, Wiberg. Levels and homologue profiles of PCDD/Fs in sediments along the Swedish coast of the Baltic Sea. Environmental Science and Pollution Research, 2009 5
Kemiska fingeravtryck visar källan Source A Source B Source C Sediment X (receptor) Source A 10% Source B 45% Source C 45% Receptorrmodellering Källspårning receptormodellering 4 källor Toppskiktet Source1 Source2 Source3 Source4 Unknown_ Sediment propp Atmopheric dep Incineration/atmospheric dep Chlorophenol HxD-pattern Model residual Km 0 50 100 200 Sundqvist et al. 6
Nytt forskningsprojekts finansierat av FORMAS: Understanding the possible re-activation of high priority contaminants release from pulp fibre sediments in the Northern Baltic Sea (REACT) (2013-2017) REACT Projektet vill förbättra kunskapen om och i så fall under vilka förhållanden reaktivering av miljögifter från fiberbankar kan ske Kombinera state-of-the-art-teknik i fält och vid kontrollerade försök med unika mesokosmfaciliteter vid UMF Inkludera såväl organiska miljögifter som tungmetallspecies, Resultaten från projektet kommer skall förbättra möjligheten för samhället att hantera fiberbankar idag och i framtiden Samverkan kemister och ekologer vid Umeå universitet och Sveriges lanbruksuniversitet (SLU) i Umeå 7
Kvicksilver (Hg) komplex kemi 0 Hg (g) HgX n 2-n (aq) Hg 0 HgX n 2-n (aq) 2+ Hg -OM Plankton CH HgX 3 n n-1 (aq) CH3Hg-OM Ox Red 0 Hg (g) HgX n 2-n (aq) CH HgX (aq) 2- HgS 2 (aq) n-1 Hg -OM 2+ 3 n 2-2- S SO 4 Sulfate OM Reducing Bacteria CO 2 2 0 HgS (aq) 0 Hg(SH) (aq) HgS(s), Hg-OM(s) 2 REACT vatten och sedimentprovtagningar september 2013 Lotty UMF, Norrbyn http://www.umf.umu.se/forskning/provtag ning-inom-react/ 3 grunda och 3 djupa platser per område för vatten och sediment kemi och biologi (tex bottenfauna) 8
REACT provtagningar september 2013 Umeå Marina Forskningcentrum (UMF) viktig infrastruktur för forskning http://www.umf.umu.se/faltstationen/?languageid=3 9
REACT - Experiment för ökad kunskap om processerna som styr läckage organiska miljögifter och metaller från sediment Variabler: - Fysikalisk/kemiska - Ekologiska - Sedimentsammansättning Mesokosmanläggning, UMF ECOCHANGE Ecosystem dynamics in the Baltic Sea in a climate change perspective Umeå Universitet (UmU) Linneuniversitetet i Kalmar (LnU) finansierat via FORMAS 2010-2014 Läs mer på: www. umf.umu.se/english/ecochange I samarbete med Naturhistoriska Riksmuseet (NRM) och Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU) 10
Miljöhot mot Östersjön i en nord-sydgradient! DOC KLIMATFÖRÄNDRING: Nederbörden kan komma att öka i norra Sverige, sötvatten- och DOC-tillförseln kan öka ca 20-30%. Utsötning av havet. Meier 2006, Eriksson-Hägg 2010 DOC = Dissolved Organic Carbon Löst organiskt kol Klassiska födoväven: Nutida Basala trofinivån: Fytoplankton/alger Primärproduktion Kolkälla: Oorganiskt koldic, sun light Vår hypotes Mikrobiella födoväven Framtida, Klimatförändrad Basala trofinivån: Bakterier Bakterieproduktion Kolkälla: Löst organiskt kol (DOC). T.ex. Terrestert C, algexudat. Av: Kristina Viklund Umeå Marina Forskningscentrum 11
Frågeställning: Hur kommer produktionen och organiska miljögifter att förändras p.g.a. klimatförändringar? Nord-Sydligt perspektiv. Relevans: Relevant för nationell och EU politik, t.ex. Svenska Miljömål: EO Baltic Sea Action Plan (MRI) EU s Vatten och marina direktiv WFD, MSFD Reducerad klimatpåverkan En ren miljö Ingen övergödning Ett ekosystem i balans med bevarad biologisk mångfald Theme 1 Theme 2 Theme 3 Theme 4 Integrated Synthesis and Collaboration Theme 5 Analytical Platforms Field Facilities, Infrastructure, Vessels Experimental Facilities Forskning delas in i 5 teman: Tema 1. Effekt av förändring t.ex. av temperatur, näring, ljus, terrestert kol på Mikrobiella Födoväven. PI: Catherine Legrand LNU Tema 2. Feedback på högre trofinivåer, Fisk. Effekter av t.ex. Biomanipulation och ekosystemförvaltning. PI: Pär Byström UMU Tema 3. Förändringar av födovävstransport av organiska miljögifter. PI: Mats Tysklind UMU Tema 4. Stöd för marin miljöövervakning (sensorer, bojar, övervakningsstrategier. PI: Johan Wikner UMU Tema 5. Integrerad syntes (modellering, tidsserier) PI: Agneta Andersson UMU 12
Tema 3 Hur påverkas fördelning av miljögifter i näringsväven? Blir det någon skillnad i upptag av organiska miljögifter i nutida samt framtida klimatförändrad näringsväv. Försök UMF 2013 miljögifter varierande temp. & DOC Tema 3. Studier av både gamla miljögifter och screening av nya ämnen Legacy (fettlösliga) DDT (insekticid) Hexaklorcyclohexan (insekticid) 4 PCB 153 (persistent PCB) Decabromodiphenyl eter (flame retardant) 0 8 Log Kow (fettlöslighet) Hydrochlorothiazide (antidiuretica) Metoprolol ( -blocker) Clofibric acid (cholesterolregulating) Diclophenac (Pain killer) Nya ämnen (ofta mer vattenlösliga) 13
Persistens (P) Bioackumulation (B) P (t½) Läkemedel Flamskyddsmedel Klorfenolpreparat Dioxin - PCB PFCs B (BCF, log Kow) Resultat nationella screnningen läkemedel (Naturvårdsverket, 2011) In ARV Ytvatten Ut ARV Fisk Forskningsprogrammet MistraPharma besök www.mistrapharma.se Mats Tysklind, VA-Kem 2011 = >200ng/l = 21-200 ng/l = <20 ng/l 14
Brodin et al. Science Feb., 2013 EcoChange 2012 Provtagning yta, mitt och vid botten tre platser A5 Karbamazepin Flukonazole C14 Briggen Tre Kronor 2013, ytvatten Topp tre läkemedel Karbamazepin 100 % Orfenadrin 69% Flekainid 39 % 15
Östersjön: - 16 miljoner människor kustområdena - 85 miljoner/14 länder hela avrinningsområdet - Kraftigt belastat miljögifter under lång tid - Miljögifter cirkulerar i systemet trots åtgärder mot många gamla miljögifter - Idag insikt om att många nya oönskade ämnen Hg/Me-Hg 16
Betydelsen förväntande klimatförändringar Scenarios? Snow cover? Nederbörd? Extrema flöden! Temperatur? Förändrade näringskedjor som följd av förändrat klimat? 17
Tack för uppmärksamheten! Mats Tysklind Kemiska institutionen Umeå universitet 901 87 Umeå tel. 090-786 6668, 070-586 6999 e-post: mats.tysklind@chem.umu.se 18