2007-03-14

Karin WibergInstitutionen för vatten och miljö

Sveriges lantbruksuniversitet (SLU)Uppsala

Hur påverkar dioxin-förorenade sediment vatten och pelagisk biota?

Wiberg K, Assefa A, Bignert A, Cornelissen G, Cousins IT, Hedman J E, Miller A, Peltonen H, Sobek A

Dioxiner

• Långlivade och toxiska

• Hydrofoba – skyr vatten, ansamlas i fett och organiskt material

• Oavsiktlig bildning

O

O

ClxCly 1

8

7

6 4

3

2

9

O

1

4

3

28

7

6

9 ClxCly

Dioxiner (PCDD) 75 kongener

Furaner (PCDF) 135 kongener

TCDD

Dioxiner i Östersjöbiota

Källor???

Vad göra åt problemet?

EU

Dioxiner i sillgrissleägg från St Karlsö

Vad bestämmer halten av

dioxiner i fisk?

Utbyte via gälarna

FödointagBiotransformation

Tillväxt-utspädning

Exkretion

Strävan efter kemisk jämvikt mellan fisk och vatten (minimering av Gibbs fria energi) = den kemiska aktiviteten är lika hög i fisken som i vattnet → den lösta (”fria”) halten av dioxiner i vatten är viktig för fiskar på låg trofinivå (små fiskar)

Gaseous Deposition665

Wet Deposition260

Dry Deposition70

Rain Dissolution15

Particle Deposition

330

Volatilization60

Resuspension210

Degradation200

Degradation150

Particle Settling285

Advection to North Sea

65

Surface Flow to Deep5

Direct Emissions50

Deep Flow to Surface 10

Burial90

Diffusion230

Particle Deposition

235

Degradation740

Degradation105

Diffusion40

Burial225

Diffusion20

Resuspension0

Diffusion80

SURFACE SEDIMENTS

ATMOSPHERE

SURFACE WATER

DEEP WATER

DEEPSEDIMENTS

Gaseous Deposition665

Wet Deposition260

Dry Deposition70

Rain Dissolution15

Particle Deposition

330

Volatilization60

Resuspension210

Degradation200

Degradation150

Particle Settling285

Advection to North Sea

65

Surface Flow to Deep5

Direct Emissions50

Deep Flow to Surface 10

Burial90

Diffusion230

Particle Deposition

235

Degradation740

Degradation105

Diffusion40

Burial225

Diffusion20

Resuspension0

Diffusion80

SURFACE SEDIMENTS

ATMOSPHERE

SURFACE WATER

DEEP WATER

DEEPSEDIMENTS

Vad avgör ”fri” dioxinhalt i havsvatten?

• Armitage et al., SETAC Meeting, 2006 Montréal, Canada, poster presentation• Armitage JM, McLachlan MS, Wiberg K, Jonsson P. Sci Total Environ, 2009

g TEQ/year

0 200 400 600 800 1000

2007-20082005-20072000-20031995-19971992-19931989-19921984-19861973-19751962-19641940-1942

Härnösandsdjupet L6

Atm

Furan

Dioxin

Förbr

TeCP

HxCDD

Unknown

Norra Bottenhavet

0 200 400 600 800 1000 1200

2005-20081999-20051996-19991992-19961986-19921983-19861980-19831971-19771955-19611939-1946

N Bottenviken L6

Atm

Furan

Dioxin

Förbr

TeCP

HxCDD

Unknown

Norra Bottenviken

0 100 200 300 400 500 600 700

2007-2008

1999-2001

1992-1995

1982-1984

1969-1971

1955-1958

S Botnian Sea

Atm

Furan

Dioxin

Förbr

TeCP

HxCDD

Unknown

Södra Bottenhavet

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

2001-2003

1995-1997

1992-1993

1988-1990

1985-1987

1982-1984

1979-1980

1976-1977

1971-1972

SÖ Gotland L6

Atm

Furan

Dioxin

Förbr

TeCP

HxCDD

Unknown

Egentliga Östersjön

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

2006-20082002-20041997-19991993-19971989-19911982-19871978-19801976-19781968-19701961-19651944-19481919-1923

Arkonabassängen L6

Atm

Furan

Dioxin

Förbr

TeCP

HxCDD

Unknown

Arkonabassängen

Dioxiner i ÖstersjösedimentSGU:s miljöövervakningsstationer

0% 20% 40% 60% 80% 100%

2005-20081999-2005

1996-19991992-19961986-19921983-19861980-1983

1971-19771955-1961

1939-1946

N Bottenviken L6

Atm

Furan

Dioxin

Förbr

TeCP

HxCDD

Unknown

Atm bakgrund /PCP

Förbränning/hög temp

Förbränning 2

Förbränning

Klorfenolimpregnering

Sulfatmassaprod

Residual

Blått Källor kopplade till luftutsläpp Rött KlorfenolGrönt Sulfatmassa

Assefa AT, Tysklind M, Sobek A, Sundqvist KL, Geladi P, Wiberg K. ES&T 2014a

Dioxiner i Östersjösediment (utsjö)

medelhalt

Assefa AT, Sobek A, Sundqvist KL, Cato I, Jonsson P, Tysklind M, Wiberg K. ES&T, 2014b

• ”Halveringstid” i sediment 29 år (medelvärde)• ”Halveringstid” för dioxiner i luft – 2-6 ggr snabbare• Topphaltsår 10-15 år senare i utsjö än kustsediment

→ tröghet i systemet – Hypotes: Sedimentförorening styrande för fisk (liten, låg trofinivå)

Topphalt: ~1990

SGU:s miljöövervakningsstationer

Samband sediment-strömmingshalter?

Sundqvist KL, Tysklind M, Cato I, Bignert A, Wiberg K Environ Sci Pollut Res, 2009

Bignert A, Nyberg E, Sundqvist KL, Wiberg KJ Environ Monit, 2007

PCDD/DFTCDD-eqv.pg/g LOI

100 km

< 50

50 - 100

100 - 200

200 - 400

>400

pg/g w.w.

TISS - 08.05.05 14:57, DTQ_LOI_

Sediment – generaliserade halterStrömming – runda ringar (poolade prover)

Men inget statistiskt signifikant samband!

Abborstudie – mer stationär fisk

Dioxinhalter i vatten

Jämviktsfördelning

YtsedimentCporvatten= Cpw

Kpom-vatten (CPOM/Cvatten)

Cbotten-vatten= CbwKpom-w

(CPOM/Cvatten)

Jämviktsprovtagning

passiv provtagningpolyoxymetylen

(POM)

Kemiska aktivitetskvoter - ett sätt att diagnostisera jämvikt

Aktivitetskvot > 1

• Potential för nettoflöde av dioxin från sediment till vatten

• Sedimentet en källa för dioxiner till ovanliggande vatten

Aktivitets-kvoter sediment-vatten

Utsjö: 2 ± 03 Utsjö: 1 ± 03 Utsjö: 2 ± 06

Kust: 25 ± 10 Kust 19 ± 11 Kust 15 ± 7

Sobek A, Wiberg K, Sundqvist KL, Haglund P, Cornelissen G. Sci of the Total Environ, 2014

Utsjö: Cornelissen G, Wiberg K, Broman D, Arp HP, Persson Y, Sundqvist K, Jonsson P. ES&T, 2008

Aktivitetskvoter >1

• Nettoflöde av dioxin till vatten• Sedimentet en källa för dioxiner till ovanliggande vatten

Dioxinkoncentrationer i abborre

• Signifikant korrelation till bottenvatten

… och

• … bottenvatten signifikant korrelation till porvatten

Sobek A, Wiberg K, Sundqvist KL, Haglund P, Cornelissen G. Sci of the Total Environ, 2014

Slutsatser

• Miljöövervakning – grundbult för systemförståelse

• En kombination av fortlöpande miljöövervakning och forskning (kampanjer) tar oss vidare till bättre förståelse

• Dioxinförorenade sediment påverkar halter i fisk

• Forskning tar tid – långsikta satsningar ger resultat

preBalticPOPs +

+ relaterade sido-projekt sedan 2006Foto: Eva-Maria Diehl

Tack!

Foto: Eva-Maria Diehl

Alla medförfattare:Kristina SundqvistAnteneh AssefaAnna SobekGerard CornelissenJames ArmitageAnders Bignertm.fl.

Finansiärer: - Naturvårdsverket

BalticPOPs, Havsanslaget, mfl

- Umeå universitet- Stockholms universitet- SGU- NRM- SLU

Tack för uppmärksamheten!

Foto: Eva-Maria Diehl