Kvikksølv fortsatt et miljøproblem? Eirik Fjeld, Norsk institutt for vannforskning NIVA foredrag ved Teknologidagene 6. okt 2014

Transkript

1 Kvikksølv fortsatt et miljøproblem? Eirik Fjeld, Norsk institutt for vannforskning NIVA foredrag ved Teknologidagene 6. okt 2014

2 Quiz Fire historier og et blikk på vei

3 Quiz

4 Antikk astronomi I antikken ble de syv kjente metallene gull, sølv, jern, bly, tinn, kopper og kvikksølv knyttet til de syv kjente klassiske planetene. Hvilken planet ble kvikksølv knyttet til?

5 Kjemisk symbol Kvikksølv har det kjemiske symbolet Hg. Det er avledet fra den gammelgreske betegnelsen: Heptageniidae: Det syvende metall Hygrargyrum: Flytende sølv Hermesgyridum: Hermes hav

6 Sinober, I Kvikksølv i naturen finnes hovedsakelig i mineralet sinober. Den kjemiske sammensetningen av sinober er: Hg S Cl 3 2 HgS Hg 4 (Br,Cl) 2 O

7 Sinober, II I Nordmarka ved Oslo finnes turisthytta Sinober. Den har fått navnet sitt fordi: Det ble drevet gruver med bl.a. uttak av sinober i nærheten Hytta ble opprinnelig malt i en sinober-rød maling På 1800-tallet flyttet en husmann ved navn Zinoberrud dit fra Nannestad

8 Hg i atmosfæren Kvikksølvkonsentrasjonen (gassfase) i luft ved NILUs målestasjon på Zeppelinfjellet på Svalbard var i 2012 i snitt 1,5 ng/m 3. Hva var middelkonsentrasjonen ved Birkenes på Sørlandet? 18,5 ng/m 3 9,0 ng/m 3 1,6 ng/m 3

9 Kvikksølvdeponeringer til nedbørfelt De årlige avsetningene av kvikksølv til et nedbørfelt i sørøst-norge ble i 2005 beregnet til å være: 9,4 g/km 2 70 g/km g/km 2

10 Kvikksølv lagret i et nedbørfelt Kvikksølv lagret i jordsmonnet i samme nedbørfelt ble beregnet til å være: 75,0 kg/km 2 18,3 kg/km 2 4,8 kg/km 2

11 Kvikksølv og grenseverdier i vann I Mjøsa har storørreten over 2,5 kg en midlere konsentrasjon av kvikksølv som overskrider grenseverdien som EU har satt for salg til konsum (0,5 mg/kg). EU har i vanndirektivet bestemt at Hgkonsentrasjonen i ferskvann i gjennomsnitt ikke skal overskride 50 ng/l for å oppfylle EQS-kravet (Environmental Quality Standard). Hvor høy tror du Hg-konsentrasjonen i vann fra Mjøsa er?

12 Kvikksølv lagret i atmosfæren Dersom alt kvikksølvet i atmosfæren samles opp, hvor mange olympiske svømmebasseng vil det fylle?

13 Historie 1 Kretsløp og kilder

14 Global kvikksølvsyklus

15 Menneskeskapte kilder til luft i % 4% 2%1% 2% Source Artisanal and small-scale gold mining 5% 37% Coal burning (all uses) Primary production of nonferrous metals (Al, Cu, Pb, Zn) Cement production 9% Large-scale gold production Consumer product waste Contaminated sites 10% Primary production of ferrous metals Chlor-alkali industry Other 24% data fra UNEP 2013

16 Trend i utslipp til luft, vann og jord tal Science & Technology Article Article Horowitz et al Figure 4. Historical global releases of Hg to Streets et al.12 inventory includes atmo combustion, smelting, mining, and chlor-alkal soil, water, and landfill releases shown are asso Hg products as quantified in this work.

17 Norske utslipp til luft Kilde, SSB 600 Kg/år 450 Andre kilder 300 Luftfart, sjøfart, fiske, motorredskaper m.m. Veitrafikk Oppvarming i andre næringer og husholdninger 150 Energiforsyning Industri og bergverk Olje- og gassutvinning

18 Kvikksølv til et nedbørfelt i Syd-Sverige, nedbørfeltareal: 10 km 2, innsjøareal 1 km 2 Etter Lindqust et al. 1991

19 Kvikksølv i en sedimentkjerne fra Mensvatn, Porsgrunn. Nivåene reflekterer atmosfæriske avsetninger.

20 Historie 2 The Joker metylkvikksølv

21 Hg - tilstandsformer Elementært kvikksølv: Hg(0) flyktig fordamper, minst giftige form Ionisk kvikksølv: Hg (II) og Hg (I) vannløselig, binder seg til sedimenter og organisk materiale, giftig Organisk kvikksølv: Metylkvikksølv (MeHg +, CH 3 Hg + ) dannes av bakterier i oksygenfritt miljø i vann, sedimenter og fuktig jord, akkumuleres i næringskjeder, vanlig form i fisk, meget giftig

22 Hg - tilstandsformer Hg-sulphides

23 Metyl-Hg katastofale hendelser Minamata-bukta,Chisso Corp Irak, kvikksølvbeiset såkorn,

24 MeHg-forgiftning i det små En sushi-elskers bekjennleser Richard Gelfond, CEO for IMAX:

25 Hva med fisken selv? Hg-konsentrasjoner i føden og effekter Økt dødelighet > 2,5 µg/g: Redusert vekst > 0,5 µg/g: Påvirker atferd < 0,2 µg/g: Påvirker reproduksjon Depew et al Mercury toxicity to fish: A review.

26 Historie 3 Fra La Grande River til Gårdsjön hva en oppdemming kan gjøre

27 La River Grande Chisasabi James Bay Cree-folkets hjemland " James Bay Project (Hydro- Quebec), blant verdens største vannkraftutbygginger " Omlag km 2 av nedbørfeltet med barskog, taiga, ble neddemt

28 Oppdemming og kvikksølv Oppdemming frigjør kvikksølv og organisk materiale lagret i nedbørfeltene til det akvatiske miljøet Dette stimulerer den biologiske metyleringen av kvikksølv og konsentrasjonene i fisk øker dramatisk Førte til at Cree-befolkningen og Inuittene måtte begrense sitt tradisjonelle fiske. Cree-folket i området har nå de høyeste Hg-konsentrasjonene i blod blant Canadas First Nation folkegrupper.

29 Hg i gjedde La Grande Complex

30 Gårdsjön en traktorvei i vellinga Studieområde for sur nedbør og kvikksølvomsetning i et nedbørfelt, nær Göteborg Traktorvei, kjøreskader og minsket drenering i et kontroll-område i 1999 MeHg-avrenningen fra det berørte delnedbørfeltet økte umiddelbart

31 Gårdsjön, MeHg-avrenning Traktorvei, kjøreskader Reference catchment, left bar" Experimental cathment, right bar

32 Historie 4 En norsk fiskehistorie

33 Hg i abbor i Norge Landsomfattende undersøkelse på begynnelsen av 1990-tallet viste tildels betydelige konsentrasjoner av Hg i fisk fra skogssjøer uten lokal forurensing Et sett innsjøer ble gjenfisket i 2008

34 Innsjøene 21 innsjøer ble gjenfisket i 2008, av disse var 10 tidligere prøvetatt i 1991 (markert i rødt) Skogsjøer, sure til nøytrale, hovedaskelig humuspåvirkede og næringsfattige (N og P), innsjøareal: 0,04 16 km 2 (median: 0,8 km 2 ), høyde over havet: m(median 206 m).

35 Lengde-justerte konsentrasjoner 2008: Hg, mg/kg Justert til midlere lengde: 20.2 cm ( 100 g) 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Year X ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1:1 Year X: Hg, mg/kg

36 Lengdejusterte gjennomsnitt, 1991 vs.2008

37 Årsaker til økningen? Økningen av Hg i abbor (60 %) på tross av reduserte atmosfæriske avsetninger er trolig forårsaket av noen storskala miljømessige endringer Klimaendringer et våtere og varmere klima? Reversering av forsuring minsket sulfatdeponeringer, mindre surt vann og endringer i vannkjemi?

38 Klimaendringer Varmere og våtere klima kan øke den mikrobiologisk aktive perioden i nedbærfeltene og stimulere metyleringen av Hg i jord og våtmarker gi varmere oveflatevann (epilimnion) i innsjøer og mer stabil sjiktning og forårsake lengre oksygenfrie perioder og økt metylering gi økt avrenning av humus og Hg, og forårsake en økt brunfarging av innsjøer, stimulere metyleringen og senke fotodemetyleringen

39 Redusert forsuring Minskede sulfatdeponeringer og reversert forsuring kan gi økt løselighet av humus i jord og øke avrenningen av Hg-humus komplekser fra nedbørfeltet gi økt avrenning av humus og Hg, forårsake en økt brunfarging av innsjøer, stimulere metyleringen og senke fotodemetyleringen

40 Et blikk på vei Kan trafikk og veibygging bety noe?

41 Veibygging og kvikksølv Avskjæring/oppdemming av vannveier minsket drenering/vannutskiftning Anleggsvirksomhet, hugging av skog, bygging av vei > endrede hydrologiske forhold, fuktigere grunn Økt metylering og avrenning av Hg og MeHg Deponering av rene masser med jord og vegetasjon i fuktig terreng

42 Åkersvika natureservat- E6 løper gjennom et våtmarksområde og utløpsområdet for Flagstadelva. " Veien sperrer stedvis for vannutskiftning og lager stagnante dammer. " Disse har potensiale for å være «hot spots» for metylering av Hg. Hamar

43 Åkersvika stagnante dammer

44 Veisalting og Hg Forholdet er lite studert Veisalting kan fremme avrenning av humusstoffer (salting bryter ned jordstrukturen) som komplekserer Hg og MeHg Høye konsentrasjone av klorid kan bringe mer Hg og MeHg i løsning som kloridkomplekser -> økt mobilisering Økt salting kan skape tetthetsgradienter i innsjøer som hemmer vår- og høst- sirkulasjonen. Kan skape oksygenfrie forhold i bunnvannet som stimulerer MeHg-produksjonen

45 Oppsummering Betydelige mengder kvikksølv ligger lagret i nedbørfeltene Mobilisering og metylering av dette kvikksølvet må unngås Endringer i et nedbørfelts hydrologi kan mobilisere kvikksølv og stimulere produksjonen av metylkvikksølv Tilførsel av organisk materiale til innsjøer og våtmarksområder kan øke produksjonen av metylkvikksølv Salting kan tenkes å mobilisere kvikksølv og Hghumuskomplekser, samt skape anoksiske forhold i bunnvann som stimulerer metylering av kvikksølv