Materialbaserat prov i miljövetenskaper Läs vidstående material som behandlar Östersjöns tillstånd och belastning och besvara frågorna 1-5. Observera att materialet inte ger dig uttömmande svar på frågorna, utan du måste också tillämpa tidigare inlärd kunskap. Uppgiftens mål är inte att bygga upp svaren av kopierad text. Anpassa svarets omfattning så att svarstexten ryms inom det för svaret utmärkta område. Observera: svarsutrymmet är tillräckligt och svaret behöver inte fylla hela utrymmet. Frågornas maximala poängmängd finns given i samband med frågorna. Materialet baserar sig på stoff från adressen http://www.aaltojenalla.fi/ Åsikterna som framförs i texten representerar författarens syn. EUTROFIERING Med eutrofiering, eller övergödning, menas en ökning av den biologiska produktiviteten. Östersjön är eutrofierad eftersom dit ständigt hamnar för mycket näringsämnen i förhållande till dess vattenmängd och cirkulation. I naturliga förhållanden har den knappa tillgången på kväve och fosfor begränsat Östersjöns övergödning. Numera kommer de här näringsämnena till havet från luften, avloppsvatten och fiskodlingar. Till exempel ökar trafikens kväveutsläpp, samtidigt som jordbruket fortfarande är den största orsaken till fosforutsläpp. Då övergödningen i havet börjar, ökar mängden växtplankton. Växtplankton binder näringsämnen, vatten och koldioxid samt producerar syre. Därför ökar mängden växtplankton då näringsämnena ökar. Då mängden växtplankton är som störst, säger man att algen blommar. Då är havet grönt, brunt eller blågrönt. Ibland en otäck gröt av alger. Då havet eutrofieras tätnar vassbeståndet i havsvikarna och mängden vattenväxter tilltar i den inre skärgården. Därtill sjunker antalet arter, bottnarna slammas till, vegetationszonerna blir lägre, mängden djurplankton ökar och fiskfångsten tilltar, men fiskbeståndet domineras allt mer av mörtfiskar. Speciellt grönslick och övriga trådalger ökar medan blåstång försvinner. Till följd av övergödningen ökar också mängden av dött material. Då de döda organismerna bryts ner förbrukas syre, vilket till slut kan leda till en ökning av syrefria områden i djupen. Även havets rekreationsanvändning förändras. Att simma bland giftiga blågröna alger är inte tilltalande och även båtägaren störs av alggrötens lukt. De som bor vid stranden kan inte släppa sina husdjur (kor, får, hundar) till stranden, eftersom den giftiga blågröna algen kan döda husdjuren. Även om näringsbelastningen från Östersjöns tillrinningsområde har minskat rejält under de senaste tio åren, förbättras havets tillstånd långsamt på grund av den inre belastningen. Då den tilltagande mängden näringsämnen har ökat algernas tillväxt, kommer en del av de näringsämnen som är bundna till algerna att sjunka till havsbottnen i samband med algernas död. På bottnen utnyttjar nedbrytarna algerna och förbrukar samtidigt syre. Om syret tar slut, kommer de näringsämnen som lagrats på bottnen att frigöras och igen återgå till kretsloppet, vilket i sin tur ytterligare ökar produktiviteten i havet. Även fartygstrafiken ökar för sin del eutrofieringen: de vågor som båten samt strömmar som propellern förorsakar, lyfter nämligen näringsämnen från bottnen till ytan. FÖRORENINGAR Östersjön hör till världens mest förorenade hav. Östersjön förorenas dels av skadliga ämnen som kommer från avrinningsområdet via floder, dels av avfall som släppts ut eller dumpats i havet. Exempelvis är halterna av dioxiner i Östersjöns fiskar redan alarmerande höga. DDT, 1
PCB och dioxiner bryts ner mycket långsamt och ansamlas i organismernas fettvävnad. De anrikas också i näringskedjan. Miljögifter orsakar bland annat missbildningar hos fiskar och minskar skaldjurens predationsförmåga. Tungmetaller (t.ex. kvicksilver, kadmium, koppar, bly och nickel) har hamnat i Östersjön i samband med utsläpp från industrianläggningar samt från diffusa utsläppskällor. Tungmetaller påverkar organismernas tillväxt, förökning och aktivitet. Tungmetaller har samlats i Östersjöns sediment och i bottensedimentet i floder, varifrån de kan returnera till Östersjöns näringsväv. Exempelvis om bottnen lider av syrebrist kan tungmetallerna omvandlas till löslig form och frigöras i vattnet. Muddringen av fartygsleder och hamnområden, samt dumpningen av muddringsavfall, gör att tungmetaller som varit samlade på bottnen igen virvlar upp i vattnet. Inom hamnområden har man också använt sig av organiska tennföreningar då man behandlat båtarnas botten mot alger. Enligt Östersjöprogrammet, som godkändes år 2002, behövs återgärder för att bekämpa eutrofieringen; minska den risk farliga ämnen medför; minska de negativa effekterna av Östersjöns utnyttjande; bevara samt öka den biologiska mångfalden; förbättra miljömedvetenhet, samt; utveckla forskning och uppföljning. Målet med programmet är att känna till de utsläpp av farliga ämnen som sker i Östersjön samt att det finns tillräckligt med information om de olika ämnenas halter och följder för att kunna reducera utsläppen. Utsläpp av farliga ämnen får inte äventyra Österjöns organismsamhälle eller människans hälsa. Halterna av sådana ämnen som är bestående, giftiga och ackumuleras, och som redan finns i Östersjön, försöker man sänka till nära bakgrundsnivån för naturligt förekommande ämnen och nära noll för syntetiska ämnen. I Finland används ungefär 5000 ämnen som klassas som farliga. Miljömyndigheterna övervakar föroreningskällor inom industrins och samhällets avfallshantering. Ändå kan alla av oss bekämpa Östersjöns förorening genom att sortera sitt avfall ordentligt. BÅTTRAFIK OCH OLJETRANSPORTER Då man bygger fartygsleder förändras havsmiljön. Sjömärken, vallar och fyrar är synliga märken på fartygstrafiken. Ställvis har också fartygsrutterna muddrats för att bli djupare. Då man muddrar frigörs näringsämnen och miljögifter som varit bundna till sedimenten. Fartygens avfallsvatten och avgaser eutrofierar vattendragen. Algzonens organismer lider av fartygstrafiken och i innerskärgården orsakar båtarnas våg- och sugeffekt erosion. Strömmarna från båtarnas propellrar får näringsämnen att välla upp från djupet mot ytan. Under vintern ökar riskerna ytterligare, speciellt gällande oljetransporter. Risken för kollision ökar under svåra förhållanden och isen försvårar insamlingen av olja, om en olycka skulle äga rum. De oljeolyckor som sker under vintern och våren är de mest ödesdigra. Att samla in olja från is och snö är mycket svårt. Därtill sönderfaller oljan långsamt under kalla förhållanden, vilket innebär att den sprids över ett större område. Om en oljeolycka skulle inträffa under våren försvåras samtliga arters förökning. Om en oljeolycka inträffade under våren och sommaren skulle planktonens förökning påverkas och oljan skulle också skugga växtplanktonen. Då planktonen försvann skulle även fiskar, t.ex. strömming och vassbuk bli utan mat och populationerna kunde kollapsa. Även fiskarnas rom förstörs, om den blandas med oljigt vatten. Oljan förstör också lekplatser; speciellt zonen med rödalger är känslig för oljeföroreningar. Oljeolyckor som inträffar under fåglarnas häckningstid kan förorsaka en kollaps inom fågelpopulationen, medan oljeolyckor som sker senare under hösten påverkar fågelbeståndet 2
mindre. Men även då fläckas fåglarnas fjäderdräkt, varpå den inte längre isolerar mot kyla. En nedfläckad fågel kan inte längre flyga eller skaffa mat. Också gråsälens och saimenvikarens päls mister isoleringsförmågan då de blir nedsmutsade av olja. Då de försöker rengöra sin päls från oljan, hamnar den också i djurens matsmältningskanaler. Strandvegetationen och algerna påverkas då oljan far in i cellerna, varpå växterna dör. Även växternas habitat förstörs. Oljeutsläpp belastar speciellt sedimenten men även hela Östersjöns ekosystem. Oljeolyckor, oljeläckage och olagliga oljeutsläpp påverkar havet såväl över som under vattenytan. Man har uppskattat att båttrafiken på Finska viken kommer att fördubblas till år 2010 och av detta kommer oljetransporternas andel att vara ungefär 80 miljoner ton i året. MILJÖGIFTER Med miljögifter menas ämnen som människan har infört i naturen och som inte är bra för organismerna. Hur giftigt ämnet är beror på dess fysikaliska och kemiska egenskaper. Ämnets skadlighet beror i sin tur på ämnets giftighet samt halt. Giftiga ämnen är till exempel tungmetaller och halogenerade kolväten. Hur stor skadeverkningen blir då ett ämne kommer ut i naturen bestäms av ämnets löslighet, varaktighet, anrikning i naturen, förvandling till ett annat ämne samt sammanverkningen av flera olika ämnen. Kolväte är en förening som består av kol- och väteatomer. Kolväten sönderfaller vanligen lätt, men om väteatomerna ersätts med halogener sönderfaller föreningen mycket långsamt eller inte alls. En av de mest kända halogenerade klorföreningarna är pesticiden DDT, dikloridfenyltrikloretan, som i de flesta länder varit förbjudet redan länge. Också PCBföreningar, det vill säga plyklorerade bifenyler, hör till dessa ämnen. Dioxiner bildas som en orenhet i samband med att klorföreningar syntetiseras och även då man bränner material som innehåller organiska klorföreningar. Halogenerade kolväten ackumuleras i näringskedjan, speciellt i djurens lever och fettvävnad. Tungmetaller är kemiskt varaktiga ämnen och ekologiskt mycket rörliga. Kadmium, arsenik, nickel och zink rör sig lätt i naturen. Bly, kvicksilver, krom och koppar kräver syrefria förhållanden för att röra sig i näringskedjan. De miljögifter som har ansamlats i Östersjöns sediment kan återgå till näringsväven. Under den senaste tiden har DDT halterna sjunkit i Östersjöns organismer, men PCB och dioxinhalterna har ökat. De ämnen som till följd av människans verksamhet når havet delas in i punktutsläpp och diffusa utsläpp, beroende på källan. Punktutsläpp kommer från fabriker, kraftverk, reningsverk och bosättningscentrum. Källorna för diffusa utsläpp är jordbruk, glesbygd, trafik och fiskodling. Var och en av oss kan påverka uppkomsten av såväl punkt utsläpp och diffusa utsläpp genom konsumtionsval och genom att ta del av olika medborgaraktiviteter. Betydelsen av att minska trafiken, också då det gäller bekämpningen av dessa utsläpp, kan inte understrykas tillräckligt. 3
Namn Födelsetid Frågorna till miljövetenskapernas materialbaserade prov 1. Definiera diffusa utsläpp och vad det betyder för nedsmutsningen av Östersjön. (6p) Med diffusa utsläpp menas sådan näringsbelastning som inte når vattendragen via vattenrengöringsverk. Källor är således till exempel jordbruk, fiskodling och glesbygd. Av fosfor- och kväveutsläppen kommer en betydande andel från diffusa utsläppskällor och andelen har hela tiden ökat, då vattenrengöringsverken blivit allt effektivare. Eutrofieringen av Östersjön orsakas till hög grad av diffusa utsläpp. Också en stor del av de tungmetaller som når Östersjön kommer från diffusa utsläppskällor. 2. På vilket sätt befrämjar rengöringen av industrins och samhällenas avfallsvatten skyddet av Östersjön? (6p) I Finland och Sverige renas så gott som allt det avfallsvatten som hamnar i Östersjön från samhällena och industrin. Vattnet renas i vattenrengöringsverk genom att fast material tas bort och oftast upp till 90 % av fosforn. Då rengöringen av avfallsvatten effektiverats minskar utsläppen från punktkällor, samhällen och industrin. Uppbyggnaden av rengöringsverk bl.a. i Baltikum och Ryssland minskar Östersjöns framtida näringsbelastning men långsamt. Industrin kan också avlägsna mängden miljögifter. Då näringsbelastningen minskar blir eutrofieringen långsammare och detta leder förhoppningsvis till Östersjöns återhämtning. 4
Namn Födelsetid 3. På vilket sätt hotar nedsmutsningen av Östersjön människans hälsa? (6p) Nedsmutsningen av Östersjön påverkar indirekt människans hälsa. De skadliga ämnen som nedsmutsningen för med sig ansamlas i näringskedjan i kräftdjur och fiskar, speciellt rovfiskar. Strömming är en viktig finsk näringsfisk och halterna av klorerade kolväten som strömmingen innehåller är mycket höga. Bland annat dioxinhalterna har stigit till sådan nivå att EU har begränsat användningen av strömming som näring. Finland har i alla fall fått undantagslov att fiska strömming. Fisken används också som djurfoder och på så sätt kommer de ansamlade miljögifterna också till köttprodukter. På grund av eutrofieringen har också tillväxten av alger ökat, bland annat begränsar de giftiga blågröna algerna simmöjligheterna i vattendragen. Giftet orsakar utslag och om vattnet dricks kan leverskador uppstå. Även begräsningen av vattnets rekreationsanvändning sänker livskvalitén. 4. Vilka nackdelar och miljörisker medför oljetransporterna för Östersjöns natur? (6p) Fartygstrafiken och de farleder som den kräver förändrar landskapet, lyfter bottensedimentets näringsämnen och miljögifter i cirkulation. Vågor och propellerns strömningar orsakar stranderosion. Utsläppen från båttrafiken eutrofierar vattendragen. De största miljöriskerna hänger ihop med oljefartygens skeppsbrott. Rikligt med olja i vattnet orsakar skada för mikroorganismer, fiskar, fåglar och vegetation. Tidpunkten för olyckan inverkar på hur oljebekämpningen lyckas. Om olyckan sker under perioder med istäcke är riskerna för naturen som störst. Olja som blivit kvar i vattnet och på stränderna skulle försvåra organismernas livsfunktioner och förökning. Skadeverkningarna på ekosystemet skulle vara långvariga. Riskerna ökar av den tilltagande mängden oljetransporter. 5
Namn Födelsetid 5. Vilka faktorer har påverkat Östersjöns eutrofiering? (6p) Bygg upp ditt svar enbart utgående från materialet I Östersjön beror tillväxten av den biologiska primärproduktionen, alltså eutrofieringen, i huvudsak på att en för stor mängd forsfor och kväve har hamnat i vattnet. Växtplanktonen växer snabbt och det kan finnas så mycket alger att man pratar om algblomning. Även strandvegetationen tilltar. Den tilltagna vegetationen ökar mängden djurplankton och fiskar. Artbeståndet förändras och blir fattigare och av fiskarna ökar t.ex. mörtfiskar. I samband med övergödningen dör organismer och sjunker till havsbottnen, där det bryts ner under aeroba förhållanden. Syrehalten i djupen minskar och syret kan till och med ta slut helt och hållet. Om syret tar slut kan en del av näringsämnena lösas upp och vattnet kan lukta illa. Tillskott av näringsämnen accelererar i sin tur tillväxten av alger och blågröna alger. Då en del av de blågröna algerna kan vara giftiga, kan vattnet inte användas för simning eller ens som dricksvatten åt djur. Denna så kallade interna belastning kan pågå under en lång tid. 6