| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Karakterisering af havnesediment ved hjælp af biotest

5. Diskussion

5.1 Vurdering af direkte toksiske effekter

Testen med slikkrebs var den eneste test af sedimenter, hvor der blev observeret markante letale effekter, idet sedimentprøven fra Horsens havn resulterer i en dødelighed på 72% af de testede dyr efter 7 døgns eksponering. I test af de øvrige sedimentprøver oversteg dødeligheden ikke 20%, som accepteres i test af ikke-forurenede kontrolprøver (PARCOM 1995). Slikkrebs lever nedgravet i sedimentet, og vil derfor være direkte eksponeret til forurenende stoffer i sediment. Corophium volutator er en selektiv deposit feeder, som hovedsagelig lever af diatomeer, mikroalger og bakterier (Environment Canada 1992), og dyrene eksponeres således kun indirekte via fødeindtag. Slikkrebs er kendt for at være relativt følsomme over for toksiske stoffer i sediment (se f.eks. Hill et al. 1993).

I testen med musling blev der ikke registreret letale effekter. På trods af, at muslinger lever nedgravet i sedimentet, eksponeres de kun direkte til sedimentet via indtag af føde (detritus), mens de gennem respirationen eksponeres til vand, der indtages fra pelagialet. Der er ikke under testforløbets 6 døgn foretaget nogen registrering af indtag af detritus, og det er muligt, at muslingerne ikke indtager føde i testperioden, hvis fødekvaliteten ikke er tilfredsstillende. Kun i testen af sediment fra Horsens havn ses en vis modstand mod sedimentet, idet muslingerne kun er halvvejs nedgravet i sedimentoverfladen. Dette kan være et udtryk for, at sedimentet er så forurenet, at muslingerne forsøger at undgå kontakt med sedimentet.

I testen med slangestjerner blev der registreret en relativt lav dødelighed i testen med sediment fra Horsens havn. I alle test med havnesediment forsøger testorganismer dog i vid udstrækning at undgå fysisk kontakt med sedimentet. Epibenthiske slangestjerner foretrækker normalt et forholdsvist grovkornet sediment. Alle dyr i testen med kontrolsediment fra Ven har det fint og viser ikke tegn på toksiske effekter. Kornstørrelsesfordelingen af sedimentet fra Ven afviger ikke væsentligt fra fordelingen af de øvrige sedimenter, og selv om kontrolsedimentet har et lavere organisk indhold end de øvrige sedimenter (2-3 gange lavere, jf. tabel 3.2), må det konkluderes, at sedimentets tekstur formodentlig ikke har indflydelse på de registrerede effekter. Det konkluderes derfor, at de registrerede effekter er forårsaget af havnesedimenternes indhold af toksiske stoffer.

Resultaterne med Microtox-test af ekstrakter viste, at rent havvand virker stimulerende på bakterien resulterende i en forøget luminiscens. Hvis der tages højde for denne stimulering, viser de øvrige test af ekstrakter, at kun ekstraktet af sediment fra Horsens havn virker hæmmende på aktiviteten. De øvrige ekstrakter har stort set ikke nogen effekt bortset fra ekstrakt fra station 905 i Kattegat, som virker stimulerende. En sammenligning med de beregnede samlede toksicitetsbidrag i ekstrakter viser en rimelig overensstemmelse mellem forureningsgrad og effekt.

Planktonalgen Skeletonema costatum er den mest følsomme af de testede arter over for ekstrakterne af sediment. Dette er i modstrid med tidligere undersøgelser af sedimentprøver fra Københavns havn (Pedersen et al. 1998), hvor S. costatum var den mindst følsomme testorganisme ved sammenligning med slikkrebs, Microtox og Acartia tonsa.

Test af ekstrakter med krebsdyret Acartia tonsa viste overraskende, at ekstraktet af sediment fra Kattegat var mest toksisk med EC50 = 377 mL/L. For ingen af de øvrige ekstrakter var det muligt at bestemme en EC50, idet dette toksicitetsniveau ligger over den højest testede koncentration. Kun i ekstraktet af sediment fra Horsens havn blev der registreret toksiske effekter med EC10 = 131 mL/L. Som ovenfor nævnt viste tidligere undersøgelser af porevand fra havnesediment, at Acartia tonsa var relativt følsom, og der er således ikke overensstemmelse mellem resultaterne af de 2 undersøgelser.

5.2 Vurdering af forhold mellem indhold af forurenende stoffer og toksicitet

5.2.1 Sediment

De mest markante toksiske effekter blev fundet i testene med henholdsvis slikkrebs og slangestjerner, mens der stort set ikke blev observeret effekter i testene med muslinger. Markante letale effekter findes kun i sedimentet fra Horsens havn, idet der i testen med slikkrebs findes en dødelighed på 72%, og i testen med slangestjerne findes en dødelighed på 9%. Ud fra indholdet af kemiske stoffer i sedimentprøven og fastsatte sedimentkvalitetskrav er der beregnet risikokvotienter, og det samlede bidrag er opgjort til RQ = 39.000. En så høj værdi vil teoretisk være udtryk for et meget højt potentiale for akut toksiske effekter. Det væsentligste bidrag udgøres af lindan
(g-hexachlorcyclohexan) med en beregnet RQ = 24.000. For lindan er der i Canada (CCME 1999) fastsat et kvalitetskrav for marine sedimenter på 0,32 µg/kg TS baseret på blandt andet iagttagelser af manglende tilstedeværelse af blandt andet amphipoder i sediment med en koncentration på 3 µg/kg og akut toksicitet over for Corophium volutator ved ca. 1.000 µg/kg. I sediment fra Horsens havn blev der målt en koncentration af lindan på 7.600 µg/kg. Der er således en rimelig overensstemmelse mellem de litteraturbaserede toksicitetsdata og de fundne effekter.

De mest markante subletale toksiske effekter hos slangestjerner ses i testen med sediment fra Odense havn, hvor dyrene forsøger at undgå kontakt med sedimentet. I løbet af testperioden afsnøres dele af eller hele arme. De største toksicitetsbidrag kommer fra indholdet af de begroningshæmmende biocider irgarol og TBT, som bidrager med RQ = 4.300 og 2.000 ud af en samlet risikokvotient på 6.900. For irgarol er der foreslået et sedimentkvalitetskrav på 0,0004-0,02 µg/kg vådvægt (her er anvendt 0,001 µg/kg TS) og for TBT et krav på 0,002-0,3 µg TBT/kg vådvægt (her er anvendt 0,3 µg TBT/kg vådvægt omregnet til 0,4 µg Sn/kg TS), jf. Madsen et al. (1998). Begge de foreslåede kvalitetskrav er ekstrapoleret fra toksicitetsdata for akvatiske (pelagiske) organismer og må derfor betegnes som usikkert bestemt. I modsætning til i de øvrige havnesedimenter findes der meget høje koncentrationer af de begroningshæmmende biocider i sediment fra Odense havn, og det forekommer derfor sandsynligt, at de meget markante effekter (afsnøring af dele af eller hele arme) er resultatet af netop disse høje koncentrationer. I test af det meget belastede sediment fra Horsens havn ses ikke disse effekter, men derimod enkelte døde dyr.

Generelt gælder for alle de anvendte sedimentkvalitetskrav, at de må betegnes som foreløbige, og at det derfor er svært at drage detaljerede konklusioner ud fra de kemiske analyser. Det fremgår dog af testresultaterne, at sediment fra Horsens havn er det mest toksiske efterfulgt af Odense havn og Københavns havn, mens sedimentet fra Kattegat ikke udviser toksiske effekter. Denne fordeling svarer nøje til fordelingen af de samlede risikokvotienter i de 4 sedimenter; kvotienten er markant højere i sediment fra Horsens havn (39.000) end fra Odense (6.900) og København (2.700), mens det er meget lavere i sediment fra Kattegat (50). Sammenhæng mellem risikokvotienter og dødelighed er vist i figur 5.1.

Figur 5.1
Sammenhæng mellem risikokvotient i sediment og dødelighed i test.

Det fremgår klart af de her gennemførte undersøgelser, at der er et stort spring mellem det forureningsniveau, hvor der teoretisk set begynder at være risici for økotoksiske effekter (dvs. RQ > 1), og det forureningsniveau, hvor der er målt effekter i biotest. Akut dødelighed vil således først kunne måles ved RQ ³ 7-10.000, mens der ved de her anvendte testmetoder vil kunne måles akut subletale effekter ved RQ = 3.000.

Figur 5.2
Sammenhæng mellem RQ og målte effekter

Det fremgår således, at det ikke ud fra kemiske analyser alene er muligt at fastsætte en grænse for, hvornår der kan forventes økotoksiske effekter. Det er dog heller ikke muligt at fastsætte en sådan grænse ud fra de her afprøvede biotestmetoder. Det vil være konservativt at tage udgangspunkt i resultater af kemiske analyser kombineret med sedimentkvalitetskrav, og et sådant udgangspunkt for en regulering vil nok ikke være realistisk, da stort set alle havnesedimenter i så fald vil blive vurderet som miljøfarlige. Der vil derfor være behov for en yderligere metodeudvikling inden for både biotilgængelighed og subletale eller kroniske biotest, før der vil kunne fastsættes grænser for belastet sediments miljøfarlighed.

5.2.2 Ekstrakt

Toksiciteten af ekstrakterne blev testet med Microtox, alger og krebsdyr. I testen med Microtox er effekterne så små, at det ikke er muligt at beregne effektkoncentrationer, mens EC10 og EC50 er beregnet i de øvrige test. Den empiriske sammenhæng mellem de samlede toksicitetsbidrag i ekstrakterne og EC10 er vist i figur 5.3.

Figur 5.3
Sammenhæng mellem risikokvotient i ekstrakt og toksicitet i test.

I test med planktonalge ses en markant toksisk effekt allerede ved en risikokvotient i ekstraktet på ca. 10. En forøgelse af kvotienten til ca. 100.000 resulterer kun i en 10 gange højere toksicitet. I test med krebsdyr registreres ikke en klar sammenhæng mellem risikokvotient i ekstrakt og den målte toksicitet.

Den største toksicitet blev fundet i testen med alger, hvor EC50-værdier på henholdsvis 51 og 99 mL/L blev fundet for ekstrakter fra henholdsvis Horsens havn og Københavns havn. En sammenligning af beregnede koncentrationer ved EC50-værdien med effektkoncentrationer for forskellige stoffer vil muligvis kunne belyse bidraget fra enkeltstoffer til den målte toksicitet. For de stoffer, der bidrager mest til risikokvotienten, er der søgt oplysninger om deres toksicitet over for alger i US-EPAs database ECOTOX. For TBT er der fundet oplysninger i Madsen et al. (1998). Toksicitetsniveauer for alger er angivet i tabel 5.1 sammen med beregnede koncentrationer ved EC50.

Tabel 5.1
Udvalgte stoffers potentielle bidrag til toksicitet af ekstraktprøver over for alger. For ekstrakterne er angivet beregnede koncentrationer [µg/L] ved EC50.

Det fremgår af tabel 5.1, at koncentrationerne af de udvalgte stoffer ved EC50 i alle tilfælde er lavere end, og ofte betydeligt lavere end, de fundne toksicitetsniveauer for alger. Der kan derfor ikke konstateres en direkte sammenhæng mellem de målte koncentrationer i ekstrakterne og den målte toksicitet i algetesten.

5.3 Vurdering af frigivelse af forurenende stoffer ved klapning

Ved klapning af sediment vil sedimentet kortvarigt opblandes med havvand. Større sedimentpartikler vil hurtigt synke til bunds, mens mindre partikler i kortere eller længere tid vil være suspenderet i pelagialet afhængigt af partikelstørrelse og vind- og strømforhold. Under klapningen vil forurenende stoffer kunne frigives fra sedimentet til vandmasserne. Dette forhold er forsøgt simuleret i nærværende undersøgelse efter de retningslinier, som er opstillet af US-EPA (1991).

Kemiske analyser af koncentrationer af kemiske stoffer i henholdsvis sedimentprøver og ekstrakter viser, at forholdet mellem koncentrationerne (fordelingskoefficienten Kd’) er stort set uafhængig af de organiske stoffers octanol-vand fordelingskoefficienter (Kow). For organiske stoffer med log Kow mindre end ca. 4 opnås der øjensynligt en ligevægt i løbet af udrystningsperioden på 0,5 time. For organiske stoffer med log Kow større end ca. 4 findes der større koncentrationer i ekstraktet end forventet ud fra de beregnede ligevægtsfordelingskoefficienter (Kd). Dette kan skyldes, at sådanne stoffer i stor udstrækning kan være sorberet til små sedimentpartikler, kolloider og opløst organisk stof, som stadig befinder sig i ekstraktet efter centrifugeringen. Disse fraktioner vil også kunne findes i pelagialet efter en klapning, og der kan derfor forventes en mobilisering af lipofile stoffer fra sedimentet ved en klapning.

En sammenligning af koncentrationerne af kemiske stoffer i ekstrakterne med toksiske effekter bestemt i toksicitetstest med Microtox, planktonalge og krebsdyr viser en betydeligt lavere toksicitet end forventet ud fra stofindholdet i ekstrakterne. Dette må forklares med, at stoffer kun i mindre omfang er biologisk tilgængelige, hvilket understøtter antagelsen om, at stofferne i stor udstrækning er sorberet til små partikler, kolloider og opløst organisk stof.