KRITISKA KONCENTRATIONER AV METALLER I
ÖRESUND
LENA SANDGREN
Tillämpat Uppdrag i Ekotoxikologi II, Lunds Universitet
Uppdragsgivare: Olle Nordell, Miljöförvaltningen, Landskrona kommun
& Öresundsvattensamarbetet
2004-05-24
SAMMANFATTNING
För höga halter av metaller till följd av mänsklig påverkan har länge varit ett problem i våra
svenska vatten då dessa halter kan orsaka toxiska effekter på växt- och djurliv. Tack vare ett
samarbete mellan den svenska och danska sidan så kommer vi i framtiden förhoppningsvis
att få en bättre möjlighet att bedöma miljötillståndet i Öresund. Svårigheten ligger
fortfarande i själva bedömningen för när en metall är giftig i sediment och organismer. För
svenska vatten finns idag inga effektgränser för när känsligaste art påverkas, istället får dessa
baseras på internationella uppgifter. Naturvårdsverket har utvecklat bedömningsgrunder för
metaller där man kan jämföra förindustriella (”naturliga”) halter av metaller, med hjälp av
olika avvikelseklasser få man en uppfattning om föroreningsgraden i sediment och
organismer. Metaller som behandlats är arsenik (As), kadmium (Cd), koppar (Cu),
kvicksilver (Hg), nickel (Ni), bly (Pb) och zink (Zn). Det är många faktorer som påverkar en
metalls toxiska förmåga hos olika organismer. Högre temperatur och lägre salthalt ger
generellt en högre ackumulering. Musslor och havsbortmaskar har visat sig vara mest
toleranta mot höga halter av metaller i sediment och en ökad dominans av dessa arter kan
därför vara en indikering på förorening.
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
SAMMANFATTNING ...................................................................................................... 1
INLEDNING ..................................................................................................................... 3
ÖVERVAKNING AV ÖRESUND / KONTROLLPROGRAM.......................................... 3
NATURVÅRDSVERKETS BEDÖMNINGSGRUNDER.................................................. 4
METALLER ...................................................................................................................... 5
Arsenik ........................................................................................................................... 5
Kadmium........................................................................................................................ 6
Koppar ........................................................................................................................... 6
Kvicksilver ..................................................................................................................... 6
Nickel och Zink............................................................................................................... 7
Bly.................................................................................................................................. 7
KONKLUSION / DISKUSSION........................................................................................ 7
REFERENSER .................................................................................................................. 8
INLEDNING
Metaller ses ofta som föroreningar, men det är viktigt att komma ihåg att metaller är
grundämnen och förekommer naturligt i vår miljö. Det är först genom mänsklig påverkan och
ökad tillförsel till miljön som de kan orsaka skada. Det är först när koncentrationerna av
metaller blir högre än bakgrundsnivån som dessa ämnen kan bli giftiga. Koppar, nickel och
zink är exempel på essentiella metaller, de behövs i små mängder och fungerar som
mikronäringsämnen. De ingår i enzymer, proteiner och vitaminer och andra livsviktiga
byggstenar och krävs för att växter och djur ska kunna växa och fungera normalt. För lite av
dessa ämnen ger organismerna bristsymptom samtidigt som för höga halter är rent toxiska.
Metallers biotillgänglighet påverkas av ett antal faktorer och skiljer sig därför åt mellan olika
havsområden. (salthalt, temperatur, partikelhalt, artens känslighet) detta gör det svårt att
bedöma effekterna. (Naturvårdsverket 1987) Detta innebär att det kan vara motiverat att
undersöka vid vilka halter ett ämne kan vara giftigt i en viss havsmiljö för där vanligt
förekommande arter (Nordell O. skriftligen).
Öresund ligger i en tätbefolkad region med stora industrier och mycket sjötrafik. Belastningen
av metaller i Öresund kommer ifrån ett antal källor, både punktkällor (utsläpp från industrier
och kommunala reningsverk) och diffusa källor (fartygstrafik och stora vattendrag)
(Naturvårdsverket 1995). Indirekta bevis för att toxiciteten är hög nära industriella
utsläppskällor och hamnar är att sedimenten i dessa områden ofta kännetecknas av en art- och
individfattigdom (Toxicon AB & Bioserve 1993).
ÖVERVAKNING AV ÖRESUND / KONTROLLPROGRAM
1995 undertecknades Öresundsvattensamarbetet, ett samarbetsavtal mellan länsstyrelsen i
Skåne län, svenska kommuner (idag 8 st.) samt ett antal kommuner och amter på den danska
sidan. Samarbetets syfte är att verka för en god vattenmiljö, att förverkliga ett allsidigt växtoch djurliv i Öresund samt uppfylla Helsingforskommissionens mål. Man ska också med hjälp
av samarbetet utveckla en sammanställning av tidigare undersökningar i en databas samt en
samordning av kommande undersökningar. På den svenska sidan har dessutom de tre största
kommunerna Helsingborg (1995), Landskrona (1993) och Malmö egna kontrollprogram för
havsmiljön inom respektive kommungräns. (Öresundsvattensamarbetet 2003) På den danska
sidan finns det sedan 1998 ett nationellt övervakningsprogram, NOVA 2003, där man mäter
kadmium, koppar, kvicksilver, nickel, bly och zink i fisk och musslor. Sedan 1999 har även
Öresunds vattenvårdsförbund utökat sitt kontrollprogram att inkludera miljögifter i biota.
(Tersmeden 2003)
Målet för miljöprogrammen i Öresundsregionen är att göra regionen till en av de renaste
storstadsregionerna i Europa. Föreslagna kortsiktiga mål innebär att halterna ska vara så låga
att de inte åsamkar skador på människor eller natur. De långsiktiga målet syftar till att
halterna skall nå de naturliga bakgrundsvärdena. (Öresundsvattensamarbetet 1999)
Prover på metaller tas främst från sediment och blåmusslor. Blåmussla (Mytilus edulis),
blåstång (Fucus vesiculosus) och skrubbskädda (Platichtys flesus) är vanliga
indikatororganismer som ändvänds i olika kontrollprogram och undersökningar i
Öresundsregionen. (Öresundsrapporten 2002) Fördelen med alger och musslor är att de är
stationära, man kan följa en långsiktig förändring av metallhalter vilket reflekterar
förändringar i den lokala miljön. Man får en indikering av förändringen över tid snarare än
själva mängden föroreningar. (Länsstyrelsen 1995) Ett problem är att upptag och
ackumulering av metaller varierar mellan olika arter, det går därför inte att jämföra
koncentrationer av uppmätta metaller i olika arter.
NATURVÅRDSVERKETS BEDÖMNINGSGRUNDER
Vattenprover ger endast en ögonblicksbild av hur föroreningssituationen ser ut i ett område.
Analyser i sediment och biota är därför att föredra, här koncentreras metallerna och ger därför
en bättre indikation på föroreningssituationen över en längre tidsperiod inom ett visst område.
Effektgränserna för när känsligaste art uppvisar biologiska effekter för en angiven
metallkoncentration får till stor del baseras på internationella uppgifter eftersom de finns en
stor brist på uppgifter att tillgå över svenska arters känslighet. Synergieffekter komplicerar det
ytterligare när en effektgräns för varje enskilt ämne ska bestämmas. Säkra effektgränser kan
därför inte anges utan dessa utgör endas rekommendationer till myndigheter. Det finns tre
internationellt använda exempel på effektgränser. Amerikanska NOAA, kanadensiska
sedimentkvalitetskriterier TEL (threshold effect level), och Oslo-Paris kommissionen
OSPAR. (Naturvårdsverket 1999)
Naturvårdsverkets jämförvärden anses motsvara förindustriella värden (”naturliga” halter) av
metaller. Dessa prover är tagna på ett sedimentdjup av 55 cm som anses vara ett lämpligt djup
för sediment opåverkade av mänsklig aktivitet. För organismer används 5-percentilen som
jämförvärde. Detta innebär att för de givna värdena för organismer ska 5 % av de senaste
årens uppmätta metallhalter som uppmätts i svenska havsområden (långt från lokala föroreningskällor) ligga under de givna värdena i fråga. Materialet betraktas endast som
vägledande, men det ger ändå en viss uppfattning om risken för effekter på växt- och djurliv.
(Naturvårdsverket 1999)
1. Jämförvärden för metaller i sediment och organismer (mg/kg TS)
(Naturvårdsverket 1999)
Tabell
Sediment
Blåstång
Blåmussla
As
10
20
Cd
0,2
0,9
4
Co
14
2
Cr
80
0,2
Cu
15
2,5
8
Hg
0,04
0,5
Ni
33
3,5
1
Pb
31
0,3
0,9
Zn
85
40
Naturvårdsverket har utarbetat fem olika klasser för avvikelse från ”naturliga” metallhalter.
•
•
•
•
•
Klass 1: Ingen eller obetydlig påverkan
Klass 2: Liten avvikelse
Klass 3: Tydlig avvikelse
Klass 4: Stor avvikelse
Klass 5: Mycket stor avvikelse
De olika klassningsvärdena fås genom kvoten mellan det uppmätta värdet och jämförvärdet.
Man får på så sätt en uppfattning om föroreningsgraden i sediment alternativt organismer
jämfört med ”normala” förhållanden. (Naturvårdsverket 1999)
Figur 1 visar som exempel upp metaller på tre olika lokaler i Öresund. Genom att jämföra
dessa med avvikelsevärdena i bilaga 1 kan man se inom viken avvikelseklass de olika
metallerna hamnar för respektive station.
Metaller i blåmussla
20,00
ÖVF 4:13, Malmö
ÖVF 3:5, Landskrona
mg/kg TS
15,00
RÅH, Helsingborg
10,00
5,00
0,00
Cu
Hg
Ni
ÖVF 4:13, Malmö
6,82
As
2,268 1,358
Cd
Cr
7,1
0,380
3,780
3,943 169,1
Pb
Zn
ÖVF 3:5, Landskrona
3,02
1,636 0,958
8,0
0,159
4,524
3,427 158,0
RÅH, Helsingborg
14,43
2,880 2,590
20,1
0,160
3,730 11,400 339,0
Figur 1. Metaller i blåmussla på tre olika lokaler i Öresund. Halterna anges i mg/kg TS.
Värden ÖVF kommer ifrån Öresunds Vattenvårdsförbund 2002 och Värden från Helsingborg
(Råå hamn) kommer ifrån Kustkontrollprogram för Helsingborg 2000.
METALLER
Det sker generellt en större ackumulering av metaller vid högre temperatur och lägre salthalt
och lägre pH. Ökad mängd organiskt material och näringsämnen verkar samtidigt ha en
reducerande effekt på många metallers giftighet. De flesta utsläppskällor ligger just i kustnära
områden där salthalten är lägre på grund av tillflöde av färskvatten från floder/land. Här får
man därför en ökad tillgänglighet för metallerna samtidigt som en större förekomst av
partiklar och näringsämne i samma område kommer att verka i motsatt riktning då de
reducerar metallernas giftighet. (Naturvårdsverket 1987)
Arsenik
Arsenik förekommer främst som arsenat (As (V)) och arsenit (As (III)) där arsenit är den
giftigaste formen i havsvatten. Arsenat är dock den dominerande formen i havsvatten. Det kan
även förekomma mycket små (<1%) organiska arsenikformer bildade genom metylering av
arsenat, dessa former anses vara mindre toxiska än de oorganiska och kan även lättare
biomagnifieras i näringskedjan. Alger och fytoplankton står för omvandlingen till den
organiska formen. Arsenat har vissa likheter med fosfat vilket leder till konkurrens och
upptagning. Arsenat kan använda organismernas transportsystem för fosfat och blockera
upptaget av fosfat när halterna av fosfat i vattnet är lågt (naturliga i havet), vilket resultera i
tillväxthämning hos brunalger. Vid höga fosfathalter blockeras istället arsenats förmåga att
använda organismernas fosfattransportsystem. Även höga halter av järn minskar
tillgängligheten av arsenik. Toxiska halter varierar mycket mellan olika arter av alger. De
högsta halterna återfinns hos organismer på lägre trofinivåer. (Naturvårdsverket 1987,
Toxicon AB & Bioserve 1993)
Försök med kortidsexponering (2dygn) har visat att koncentrationer på 3000 µg/l i vattnet ger
ett LC-50 värde för akut toxicitet hos blåmussla (Mytilus edulis) (Toxicon AB & Bioserve
1993).
Kadmium
Kadmium förekommer till största bundet i kloridkomlex, endast en mindre del förekommer i
löst form som fria joner. Kloridkomplexen är lättlösliga men inte lika biologiskt tillgängliga
som de fria jonerna. I anaeroba sediment sker dessutom en ökad fixering i form av
kadmiumsulfid. De högsta halterna återfinns hos organismer på lägre trofinivåer. Toxiciteten
är högst för fytoplankton ( kan hämma fotosyntesen med reducerad tillväxt och död som
resultat) och kräftdjur. Musslor ackumulerar stora mängder kadmium men är precis som
havsborstmaskar mycket toleranta för höga halter kadmium. Hos fisk kan för hög exponering
orsaka anemi, ökning av antal vita blodkroppar (påverkar immunförsvar och därmed
populationers överlevnadsförmåga), kalkbrist och frakturer som följd av skador på
regleringsmekanismen för kalcium i gälar och njurar. (Naturvårdsverket 1987, Toxicon AB &
Bioserve 1993) Precis som kvicksilver saknar kadmium en biologisk funktion hos
organismerna och genom att det lätt binds till proteiner är de toxiska i alla levande former,
växter som djur (Naturvårdsverket 1991)
Försök med kortidsexponering (2-22dygn) har visat att koncentrationer på 10 µg/l i vattnet
kan orsaka tillväxtstörning hos blåmussla (Mytilus edulis) (Toxicon AB & Bioserve 1993).
Sedimentvärde för Öresund: 0,02-15 mg/kg TS (Naturvårdsverket 1987)
Koppar
Koppar förekommer främst som CuCO3 och CuOH. En stor del adsorberas till sedimenterande partiklar och de dras på så sätt bort från den öppna vattenmassan. Vid anaeroba
förhållanden faller koppar ut som sulfid. Koppar är ett essentiellt ämne, i motsats till de
ickeessentiella metallerna så regleras halterna av koppar på ett effektivare sätt i organismen.
För höga halter blir dock toxiska. Koppar kan komplexbindas och i områden rika på näring
och partiklar blir därför toxiciteten lägre. En ökad fosfatkoncentration har även visat sig
minska de negativa verkningarna av koppar hos bl.a. kräftdjur. Koppar biomagnifieras ej i
näringskedjan och man kan därför inte se någon direkt koppling mellan halterna i
omgivningen och den som återfinns i fisk. Däremot visar koppar halter i havsbortsmasken
Nereis diversicolor ett starkt samband med halter funna i sediment, vilket tros bero på
havsborstmaskars oförmåga att reglera sin kopparbalans. (Naturvårdsverket 1987, Toxicon
AB & Bioserve 1993) En ökad dominans av dessa arter kan därför vara en indikation på
förorening. (Warwick 2001)
Koncentrationer runt 5-10mg/l kan vara toxiskt
Försök med kortidsexponering (2-22dygn) har visat att koncentrationer på 3 µg/l i vattnet kan
orsaka tillväxtstörning hos blåmussla (Mytilus edulis) (Toxicon AB & Bioserve 1993).
Sedimentvärde för Öresund: 0,4-415 mg/kg TS (Naturvårdsverket 1987)
Kvicksilver
Förekomsten av kvicksilver domineras av komlexbildning med kloridjoner, Hgsilverkomplex, och adsorberas till stor del till sedimenterande partiklar. I anaeroba sediment
bildas starka sulfidkomplex. Ur miljösynpunkt är det förekomst och bildande av metylkvicksilver som är av störst intresse då denna form visar stor rörlighet mellan sediment och
vatten. Temperatur har visat sig ha en mycket stor betydelse för metyleringshastighet och
ackumulering. Laboratorieförsök har visat en fördubbling av biokoncentrationsfaktorn vid en
temperaturökning på 10ºC. Halten av kvicksilver kontrolleras av mängden organisk material i
sedimenten och en ökad mängd organiskt material i sedimenten minskar ackumulering och
giftpåverkan. Kvicksilver biomagnifieras i näringskedjan med metylkvicksilver som den
dominerande formen för organismer på högre trofinivåer. Upptag via andningen kan dock ha
en väl så stor betydelse inte bara på lägre trofinivåer utan även de högre. Toxiciteten för
fytoplankton tycks vara mycket större än för exempel fisk och hos kiselalger och fytoplankton
kan reducering av fotosyntesen uppstå som effekt av för hög exponering kvicksilver.
Försök med kortidsexponering (2-22dygn) har visat att koncentrationer på 0,3 µg/l i vattnet
kan orsaka tillväxtstörning hos blåmussla (Mytilus edulis) (Toxicon AB & Bioserve 1993).
Sedimentvärde för Öresund: 0,005-5,9 mg/kg TS (Naturvårdsverket 1987)
Nickel och Zink
Är essentiella ämne som i för störa mängder blir toxiska. Kan hos fytoplankton och musslor
ge symtom som tillväxthämning och reproduktionsstörningar. (Naturvårdsverket 1987)
Försök med kortidsexponering (2-22dygn) har visat att koncentrationer på 10 µg (Zn)/l i
vattnet kan orsaka tillväxtstörning hos blåmussla (Mytilus edulis) (Toxicon AB & Bioserve
1993).
Bly
Bly förekommer främst i löst form som PbCO3 och precis som koppar adsorberas en stor del
till sedimenterande partiklar. Bly har visat sig kunna ackumuleras i mycket stora mängder i en
del marina organismer (speciellt växter och musslor) utan att för den skull orsaka någon
negativ påverkan. Precis som hos många av de andra metallerna så är toxiciteten högst för
fytoplankton och kräftdjur. En ökad fosfatkoncentration har dock visat sig minska de negativa
verkningarna av bly hos kräftdjur. Negativa effekter till följd av för hög exponering kan hos
fiskar bestå utav ryggradskador, reducerad tillväxt, högre syrekonsumtion och ökad aktivitet
(tolkas som effekter på nervsystemet) Tillgängligheten minskar vid närvaro av höga järnhalter
i sedimenten. Inte heller bly tycks biomagnifieras i näringskedjan. För halten bly i
havsbortsmasken Nereis diversicolor finns det precis som hos koppar ett starkt samband med
halter funna i sediment. (Naturvårdsverket 1987, Toxicon AB & Bioserve 1993)
Försök med kortidsexponering (2-22dygn) har visat att koncentrationer på >200 µg/l i vattnet
kan orsaka tillväxtminskning hos blåmussla (Mytilus edulis) (Toxicon AB & Bioserve 1993).
Sedimentvärde för Öresund: 0,2-250 mg/kg TS (Naturvårdsverket 1987)
KONKLUSION / DISKUSSION
Även om tillståndet i Öresund fortfarande visar på förhöjda halter av metaller i sediment och
organismer, speciellt i anslutning till industriutsläpp och hamnverksamhet så har belastningen
från reningsverk och industrier minskat kraftigt sedan 80-talet främst vad gäller arsenik,
kadmium, krom och kvicksilver. Utsläppen av bly har minskat drastiskt (från 2870 kg till 42
kg) främst beroende på att den blyade bensinen fasats ut. (Öresundsvattensamarbetet 2003)
Ett problem med toxicitetstudier (korttidsstudier) som kort nämnt ovan är att de i allmänhet
har mycket högre halter metaller än vad som uppmäts naturligt i vattnet. Exponeringstiden är
ofta begränsad, ute i havet sker det en påverkan på organismerna kontinuerligt under hela
deras livslängd och alla stadier som det innebär. Effekterna som observeras under
experimentella former med höga doser är ofta mycket grova och små effekter kan vara svåra
att upptäcka i fält. Ute i havet exponeras organismerna för en massa olika metaller samtidigt,
denna kombinationseffekt visas ofta inte i experimentella försök och det kan därför vara svår
att få en korrekt bild hur skadlig en metall faktiskt är.
Även om det för många metaller kanske inte föreligger några direkta risker för djur- och
växtliv bör man tänka på att metaller kan anrikas i organismerna och i vissa fall även i
näringskedjan, över tiden kan det därför ske en ökad risk för skador hos växter och djur vilket
i slutändan även kan komma att påverka människan genom konsumtion av exempelvis fisk
och skaldjur.
Både som naturresurs och kulturarv är våra hav ovärderliga. Bara för att vi inte ser
föroreningarna i havet med blotta ögat betyder det inte att dom inte finns och kan påverka de
organismer som lever där. Det är därför viktigt att vi tar han om våra hav och livet som lever
där.
REFERENSER
DMU 2000: VandmiljØ 2000, Tillstand og udvikling – faglig sammenfatning. Rapport 337
Länsstyrelsen (i Malmöhus län)1995: Tungmetaller och andra miljögifter i marin biota i
Öresund – En sammanställning. Rapport 1995:23
Kustkontrollprogram för Helsingborg – Årsrapport 1999 & 2000. Miljönämnden i
Helsingborg 2001
Naturvårdsverket 1987: Öresund - miljöfarlighetsanalys av toxiska ämnen. Rapport 3400
Naturvårdsverket 1991: Metaller i svenska havsområden – Underlagsrapport till Hav ’90
Aktionsprogram mot havsföroreningar. Rapport 3696
Naturvårdsverket 1999: Bedömningsgrunder för miljökvalitet - Kust och hav, Rapport 4910
Nordell, Olle. Miljöförvaltningen Landskrona kommun. Skriftlig kommunikation maj 2004.
Overvågning af Øresund 2002. Frederiksborg Amt, Københavns Amt, Roskilde Amt og
Københavns Kommunes Miljøkontrol 2003
Tersmeden, A. 2003. Tungmetaller i Öresund – en översikt. Miljöförvaltningen Landskrona
kommun
Toxicon AB & Bioserve 1992. Grunda bottnar i Öresund inom Landskrona kommun –
undersökningar av bottenfauna, metaller och akut toxicitet. (Landskrona Kommun)
Toxicon AB & Bioserve 1993. Bottenfauna- och sedimentundersökning i Malmö hamnar och
angränsande havsområden. Rapport 50/93
Toxicon AB 1998. Landskronas havsmiljö. Rapport 1998:8 (Landskrona kommun)
Warwick, R. M. 2001. Evidence for the Effects of Metal Contamination on the Intertidal
Macrobenthic Assemblages of the Fal Estuary. Marine Pollution Bulletin Vol. 42, No. 2,
pp.145-148
Öresundsvattensamarbetet 1999. Nye mål for Øresund? – Diskussionsoplæg fra
Øresundsvandssamarbejdet. ISBN: 87-88920-97-6.
Öresundsvattensamarbetet 2003. Status för Öresunds havsmiljö. ISBN: 87-90947-18-S
Öresunds Vattenvårdsförbund 2002. Undersökningar i Öresund (skriftlig kommunikation)
Bilaga 1
Avvikelseklasser för metallhalter i blåmussla från Västerhavet
Metall
Klass 1
Klass 2
Klass 3
Klass 4
Klass 5
Ingen eller obetydlig avvikelse
Liten avvikelse
Tydlig avvikelse
Stor avvikelse
Mycket stor avvikelse
mg/kg torrvikt i mjukvävnad
Cd
< 1,3
1,3–1,7
1,7–2,2
2,2–3,0
> 3,0
Cu
<8
8–10
10–13
13–16
> 16
Hg
< 0,5
0,5–0,7
0,7–0,9
0,9–1,2
> 1,2
Ni
< 1,0
1,0–1,5
1,5–2,0
2,0–3,0
> 3,0
Pb
< 0,9
0,9–1,8
1,8–3,2
3,2–6
>6
