Gruvedrift og sjødeponi i Førdefjorden. Anbefalinger for å vurdere sjømattrygghet ift prosesskjemikalier og metaller.

Transkript

1 Vår dato Deres dato Vår referanse Deres referanse Saksbehandler, innvalgstelefon: Bakgrunnsnotat Gruvedrift og sjødeponi i Førdefjorden. Anbefalinger for å vurdere sjømattrygghet ift prosesskjemikalier og metaller. Akrylamid Flokkuleringsmidler som polyakrylamid har potensiale for å være en utfordring for sjømattrygghet. Akrylamid i mat, som oppstår bl.a. ved varmebehandling av karbohydrater, ansees som et folkehelseproblem ( men det er lite dokumentasjon på om polyakrylamid fra flokkuleringsmidler kan finnes i fisk og sjømat eller ikke. Polyakrylamid har en rekke industrielle bruksområder, blant annet vannrensing, papirproduksjon og mineralutvinnning. Det er forskjell mellom bruk av flokkuleringskjemikalier i renseanlegg og mineralutvinning. Ved mineralutvinning blir flokkuleringsmidler værende i miljøet der biologiske organismer muligens kan omdanne/nedbryte kjemikaliene til metabolitter (som for eksempel monoakrylamid), mens ved vannrensing så vil restmengdene av kjemikaliene i vannet (etter at de er fjernet sammen med stoffene som skal renses fra vannet) ikke være i et biologisk miljø som kan omdanne polyakrylamidene. Dermed vil det være en vesensforskjell ved at i et deponi så vil kjemikaliene bli værende i det marine miljø i deponiet over tid. Der er lite dokumentasjon på bioakkumulering av (poly)akrylamid i næringskjeden. Et aktivt økende sjødeponi vil imidlertid representere en kontinuerlig kilde til (poly)akrylamid, og da kan skalldyr og fisk ta opp og deponere stoffet i filet på grunn av kontinuerlig eksponering gjennom vann eller fra andre mindre fisk/bunndyr som kontinuerlig blir eksponert. Derfor er det relevant å måle funn av reststoff i fisk og sjømat, selv om stoffene ikke bioakkumulerer. Den virksomme delen av et av de vanligste flokkuleringskjemikaliene, Magnafloc 155, er anioniske polyakryalmid og dette stoffet kan inneholde opptil 0.1% monoakrylamid (HMS data blad fra , Fylkesmannen i Sogn og Fjordane, 2009). Anioniske polyakrylamider er vannløselig og har et svært lavt potensiale til å løses i organiske løsemidler (Daughlon, 1988), noe som gjør at den er svært lite fettløselig. Polyakrylamider er delvis nedbrytbare til monoakrylamid under høy temperatur (70 o C) eller UV stråling (Ishizuka et al., 2008). Polyakrylamidprodukter inneholder ofte rester av monoakrylamider og kan dermed være en kilde til eksponering av monoakrylamid i akvatiske system (EPA, 2010). Monoakrylamid er vannløselig og er lett biologisk nedbrytbart i sediment og overflatevann (EPA, 2010) og har lite potensiale til å akkumuleres i fisk (EPA, 2010; Petersen et al., 1985). Bioakkumuleringsfaktoren i fisk er rundt 0.86 for liten regnbueørret (Petersen et al., 1985). Monoakrylamid er også biologisk nedbrytbart i aerobt sjøvann (Rapport nr Aquateam-norsk vannteknologisk senter). Polyakrylamid er mest undersøkt i forbindelse med anvendelse i kosmetikk (Andersen, 2005). Det ble ikke funnet noen informasjon om absorpsjon av polyakrylamider fra mat og således ingen informasjon om distribusjonen av polyakrylamid i kroppen. Polyakrylamid i seg selv er ikke særlig giftig. For eksempel gir en enkelt oral dose på 4.0 g/kg kroppsvekt ingen akutt toksisitet hos rotter (Andersen, 2005). I sub-kroniske oral toksisitetsstudier med rotter og hunder viste doser opptil 464 mg/kg kroppsvekt ingen tegn til toksisitet (Andersen, 2005). Postadresse: Besøksadresse: Telefon: Internett: NIFES Strandgaten 229 Telefaks: E-post adresse: postmottak@nifes.no Postboks 176 Sentrum Organisasjonsnr: BERGEN Vennligst adresser post til NIFES, ikke til enkeltpersoner

2 Flere kroniske (to-års) orale toksisitetsstudier med rotter og hunder som ble fôret med dietter som inneholdt opp til 5% polyakrylamid viste ingen betydelige negative effekter (Andersen, 2005). Ingen vevslesjoner ble konstatert i en tre generasjons studie hvor rotter ble fôret med en diett som inneholdt 500 eller 2000 mg polyakrylamid/kg. Polyakrylamid har vist ikke å være kreftfremkallende i flere kroniske dyrestudier (Andersen, 2005). Monoakrylamid blir raskt absorbert etter oralt inntak hos forsøksdyr. Akrylamid tas opp i organene og omdannes delvis til metabolitter som glycidamid (EPA, 2010). Hos mennesker er direkte konjugering av akrylamid med glutation den viktigste metabolske prosessen. Epoxidering av akrylamid til glycidamid er en annen viktig metaboliseringsvei og glycidamid er gentoksisk (EPA, 2010). Monomer akrylamid har vist seg å være nevro- og gentoksisk (Andersen, 2005). Både EPA, EFSA og WHO har gitt omfattende toksikologiske vurderinger av akrylamid de siste årene. EPA har en human oral stignings faktor på 0.5 mg per kg per dag for dannelse av kreft etter oral eksponering og en referansedose på mg per kg per dag gir ikke ikke karsinogene effekter etter orale eksponering (EPA, 2010). WHO (WHO, 2011) har satt en lower confidence limit on benchmark dose (BMDL10) på 0.31 mg/kg kroppsvekt per dag for indikasjon på mammary tumor i rotter og 0.18 mg/kg kroppsvekt per dag for harderian kjertler tumorer hos mus. Den laveste non observed adverse effect level (NOAEL) for ikke-karsinogene effekter er 0.2 mg/kg kroppsvekt dag for nerveforandringer hos rotter (WHO, 2011). I evaluering av mattrygghet er det sentralt å vise at restkonsentrasjoner (eller et fravær av rest konsentrasjoner) er under skadelige effektkonsentrasjoner for oss mennesker. Det er derfor nødvendig å etablere analysemetoder for hovedkomponent(er) i prosesskjemikalier og deres hovedmetabolitter i sjømat, som for eksempel fiskemuskel (inkludert prøver som inneholder mer enn 10 g fett/100 g prøve; fiskelever, innmat av krabbe og skjell). For prosesskjemikalier som inneholder kjemiske stoffer som har et bioakkumulerings-potensial må det være et krav at det dokumenteres fravær av eller forekomst av disse stoffene i sjømat. Anbefalinger for å vurdere sjømattrygghet ift prosesskjemikalier i mineralindustrien 1) Etablere offentlig publiserte og eller akkrediterte analysemetoder for hovedkomponent(er) i prosesskjemikalier og deres hovedmetabolitter i sjømat. 2) Bestemmelse av restkonsentrasjoner (eller fravær av) av prosesskjemikalier og deres hovedmetabolitter i sjømat i området omkring sjødeponi. 3) Fremskaffe informasjon angående akutt oral toksisitet, gjentatte dose (kronisk) toksisitet, eller toksisitet knyttet til genetiske effekter (in vitro eller in vivo), utvikling, eller reproduksjon i pattedyr modeller for stoffer som finnes i restkonsentrasjoner i sjømat.

3 Kadmium: Finfraksjonen av knuste bergarter som rutil og eklogitt som deponeres vil kunne være en kilde til tungmetaller. En rapport fra NIVA sier at eklogitt avgir en rekke metaller, og viser til at det i utlekkingsforsøk er spesielt Cd og Mn som oppkonsentreres i vannfasen. Rapporten viser at eklogitten avgir en rekke metaller, og nevner spesifikt nikkel, kobolt, mangan og kadmium. Utlekkingsforsøkene viser at spesielt Cd og Mn oppkonsentreres i vannfasen. Etter 263 dager var konsentrasjonen av Cd i vann på 3,59 µg/l. Ut fra et sjømattrygghetsaspekt virker det derfor som at det primært er Cd som kan tenkes å representere en utfordring ved et evt deponi i Førdefjorden. Bakgrunnsnivået av Cd i sjøvann oppgis ofte å ligge i størrelsesorden 0,1 µg/l ( ). I NIVAs rapport er kadmiumutlekkingen ikke kommentert spesielt, men for sjømattrygghet kan det tenkes at man bør være oppmerksom på dette også ved et evt deponi i Førdefjorden. Ift sjømattrygghet er det skjell og krabbe som er spesielt utsatt for Cd akkumulering, mens for fiskefilet er kadmiumakkumulering ikke en utfordring (I fisk er opptaket lavt og det kadmium som tas opp akkumuleres mest i indre organer som lever og nyre). I skjell (i Australia) er det vist at Cd kan akkumuleres i skjell til nivåer på 2 mg/kg ved sjøkonsentrasjoner høyere enn 0,2 µg/l (Talbot 1985). Denne konsentrasjonen hos for eksempel blåskjell vil ha den konsekvensen at blåskjellene ikke er tillatt å omsette siden grenseverdien for kadmium i blåskjell er 1 mg per kg våtvekt. Det er viktig å bemerke at dette er basert på ett studie, og mer grundige undersøkelser er nødvendig for å kunne gjøre sjømattrygghetsvurderinger basert på vannkonsentrasjoner og sannsynlig akkumulering av kadmium i både skjell og krabbe. Øvre grenseverdi for kadmium i krepsdyr for humant konsum på 0,5 mg kadmium/kg våtvekt gjelder for krepsdyr med unntak av brunkjøtt fra krabbe og kjøtt fra hode og torax hos hummer. Analyser gjort i forbindelse med overvåkning av sjømat gjort ved NIFES har vist at brunmat i krabbe kan akkumulere tungmetaller og andre miljøgifter (Måge og Frantsen 2008). Overvåkningsprogrammer i Norge har også vist at blåskjell kan akkumulere tungmetaller i bløtvev, og at konsentrasjonen av kadmium avtar med økende distanse fra punktkilder (Julshamn et al., 2001). Dette er blant annet vist i Hardangerfjorden, der kadmiumkonsentrasjoner så høye som 18 mg Cd/kg våtvekt ble påvist i Samlet viser undersøkelsene beskrevet over at krepsdyr og skjell potensielt kan akkumulere kadmium til grenseverdinivåer for humant konsum, og at disse artene bør overvåkes med tanke på tungmetallforurensning fra gruvedrift og utslipp i sjø.

4 Titan: Finfraksjonen av knuste bergarter som rutil og eklogitt som deponeres ved et evt deponi i Førdefjorden vil bl.a. inneholde nanopartikkelfraksjoner av mineralene som utvinnes, som silisiumdioksid (SiO2) og titandioksid (TiO2) (Nordic Mining). Slike partikler kan spres i vannfasen fra deponisted avhengig av lokale strømforhold. Konsentrasjonen av partikler vil avta raskt fra utslippssted, men slike partikler kan potensielt spres flere km (DNV, 2014). Forsøk har vist at filtrerende organismer som blåskjell kan ta opp suspenderte nanopartikler fra vannfasen og akkumulere i vev som gjeller og fordøyelsesorgan. Slikt opptak og etterfølgende toksisk effekt er vist for TiO2 (Barmo et al., 2013; Canesi et al., 2010, for kobber-nanopartikler (Hu et al., 2014) og gull-nanopartikler (Tedesco et al., 2010). Forsøk har imidlertid vist at TiO2 nanopartikler i liten grad oppkonsentreres i næringskjeden (DNV, 2014). Her vil tilsvarende argumentasjon som for akrylamid være gjeldende; så lenge det er en kontinuerlig kilde til titanoksid i deponiet vil sjømaten kunne ta opp og inneholde titan selv om det ikke bioakkumulerer over tid. US EPA (2010) har gjennom en omfattende undersøkelse av økotoksikologiske effekter av TiO2 og har vist at hovedmekanismen for giftighet er antatt å være dannelse av reaktive oksygenradikaler og dermed oksidativt stress. Skadelige sekundæreffekter kan derved ofte observeres på cellulære makromolekyler som DNA og lipider (lipid-peroksidering). Dette er spesielt vist for filtrerende organismer (referanser over). I fisk er det påvist skader på gjeller på yngel av regnbueørret ved konsentrasjoner helt ned til 0,1 mg/l TiO2 (Federici et al., 2007). Forfatterne observerte ingen akkumulering av titandioksid i fisken og forklarte effektene med en fysisk adsorpsjon av partiklene på gjelleoverflaten og at de utøvet sin virkning der. Fisk er følsomme for TiO2 fordi ioneregulering over cellemembraner påvirkes, og særlig i gjellene. Hao et al. (2009) observerte signifikante utslag på flere oksidativ stress parametere i karpe eksponert for TiO2 med sterkest utslag i lever, og så histopatologiske endinger (vevsskade) i gjelle og levervev. I sin vurdering av toksisk effekt TiO2 nanopartikler i forbindelse med utslipp i Førdefjorden konkluderer DNV (2014) med at det er dokumentert effekter av nanopartikler av titandioksid ned til 0,1 mg/l (100 μg/l). I en vurdering av toksisitet i mennesker og pattedyr konkluderte Shi et al. (2013) med TiO2 er moderat toksisk, og oksidativt stress og inflammasjon i lungene er hovedeffekten. Forsøk med marine invertebrater som protozoen Tetrahymena thermophile har vist at TiO2 nanopartiker potensielt kan bidra til økt transport av Cd fra vannfasen og inn i organismer (Yang et al., 2014). Videre er det vist at TiO2 nanopartikler kan bidra til økt opptak av dioksin (TCDD) i blåskjell (Canesi et al., 2010), mens tilsvarende effekt ikke ble funnet med benzo(a)pyren ko-eksponert med TiO2 nanopartiker (Farkas et al., 2015). Denne forskningen indikerer imidlertid at nanopartikler i vannfasen kan bidra til økt opptak av andre miljøgifter i filterspisere. Mange fysiske og kjemiske forhold har en betydning for biotilgjengelighet av Cd og andre metaller i marine systemer, blant annet tilstedeværelse av titandioksid. I og med at det skal svært lave konsentrasjoner av Cd til før en får akkumulering i f.eks. krabbe, kan dette samspillet muligens bidra til økt opptak av tungmetaller i næringskjeden. Titanoksid som nanopartikler er beskrevet i siste rapport fra MD. Det er ikke etablerte grenseverdier for titan i sjømat, og NIFES har ikke informasjon om basisnivå av titan i sjømat.

5 Anbefalinger for å vurdere sjømattrygghet ift metallene kadmium og titan som nanopartikler i mineralindustrien 1) Bestemmelse av restkonsentrasjoner (eller fravær av) av kadmium i sjømat som krabbe og skjell i området omkring sjødeponi. 2) Etablere metodikk for titan i sjømat (NIFES måler i dag tilsvarende type metaller i sjømat). 3) Bestemmelse av restkonsentrasjoner (eller fravær av) av titan i sjømat som skjell og krepsdyr i området omkring sjødeponi.

6 Referanser: DNV, Kommentarer vedrørende miljørisiko ved deponering av fine mineralpartikler i Førdefjorden. Det Norske Veritas (DNV-GL, PP079572/ LINSVE), Barmo, C., Ciacci, C., Canonico, B., Fabbri, R., Cortese, K., Balbi, T., Marcomini, A., Pojana, G., Gallo, G., Canesi, L., In vivo effects of n-tio2 on digestive gland and immune function of the marine bivalve Mytilus galloprovincialis. Aquatic Toxicology 132, Canesi, L., Ciacci, C., Vallotto, D., Gallo, G., Marcomini, A., Pojana, G., In vitro effects of suspensions of selected nanoparticles (C60 fullerene, TiO2, SiO2) on Mytilus hemocytes. Aquatic Toxicology 96, Farkas, J., Bergum, S., Nilsen, E.W., Olsen, A.J., Salaberria, I., Ciesielski, T.M., Baczek, T., Konieczna, L., Salvenmoser, W., Jenssen, B.M., The impact of TiO2 nanoparticles on uptake and toxicity of benzo(a)pyrene in the blue mussel (Mytilus edulis). Sci Total Environ 511, Federici, G., Shaw, B.J., Handy, R.D., Toxicity of titanium dioxide nanoparticles to rainbow trout (Oncorhynchus mykiss): gill injury, oxidative stress, and other physiological effects. Aquat Toxicol 84, Hao, L., Wang, Z., Xing, B., Effect of sub-acute exposure to TiO2 nanoparticles on oxidative stress and histopathological changes in Juvenile Carp (Cyprinus carpio). Journal of environmental sciences 21, Hu, W.T., Culloty, S., Darmody, G., Lynch, S., Davenport, J., Ramirez-Garcia, S., Dawson, K.A., Lynch, I., Blasco, J., Sheehan, D., Toxicity of copper oxide nanoparticles in the blue mussel, Mytilus edulis: A redox proteomic investigation. Chemosphere 108, Julshamn, K., Torpe, E.K., Bornes, C., Saethre, L.J., Maage, A., Cadmium, lead, copper and zinc in blue mussels (Mytilus edulis) sampled in the Hardangerfjord, Norway. Journal of Environmental Monitoring 3, Måge, A. og Frantsen, S., Kostholdsrådsundersøkelse, Bergen Byfjord NIFES rapport 08. mai Shi, H., Magaye, R., Castranova, V., Zhao, J., Titanium dioxide nanoparticles: a review of current toxicological data. Particle and fibre toxicology 10, 15. Talbot V (1985) Relationship between cadmium concentrations in seawater and those in the mussel Mytilus edulis. Marine Biology 85, Tedesco, S., Doyle, H., Blasco, J., Redmond, G., Sheehan, D., Exposure of the blue mussel, Mytilus edulis, to gold nanoparticles and the pro-oxidant menadione. Comparative Biochemistry and Physiology C-Toxicology & Pharmacology 151, US EPA (2010) Nanomaterial Case Studies: Nanoscale titanium dioxide in water treatment and in topical sunscreen. US EPA report EPA/600/R-09/057F dated November, 2010.

7 QFjAC&url=http%3A%2F%2Fofmpub.epa.gov%2Feims%2Feimscomm.getfile%3Fp_downl oad_id%3d499980&ei=fcvxuomn4wp4asa_ycwbw&usg=afqjcngt22wrprq95gis5 ZlPFF2RH2- FWQ&bvm=bv ,d.bGE Yang, W.W., Wang, Y., Huang, B., Wang, N.X., Wei, Z.B., Luo, J., Miao, A.J., Yang, L.Y., TiO2 Nanoparticles Act As a Carrier of Cd Bioaccumulation in the Ciliate Tetrahymena thermophila. Environmental Science & Technology 48,