Tynnsjikt-tildekking egnet tiltak på forurensede sedimenter? Resultater fra forskningsprosjektene OPTICAP New materials and methods for thin layer capping of contaminated seabed sediments THINC Thin layer placement - a new technique to remediate contaminated sediments CARBOCAP In situ capping med kolsorbenter en ny ekologisk hållbar efterbehandlingsteknik för sediment remediering Morten Thorne Schaanning og Bjørnar Beylich, NIVA Espen Eek, NGI, Sarah Josefsson og Karin Wiberg, Universitetet i Umeå (nå SLU), Johan Näslund og Jonas Gunnarson, Universitetet i Stockholm (Aquabiota) Morten Thorne Schaanning 1
Tynnsjikt-tildekking, hva er det? May10/FO2/OL04s_04 Sjøbunn fotografert 8 måneder etter tildekking med mudret leire Tynnsjikt, fysisk og kjemisk barriere Skal redusere spredning av miljøgifter Skal ikke redusere økologisk standard Gammel sjøbunn forurenset med dioksiner og kvikksølv Høy økologisk standard Morten Thorne Schaanning 2
Tynnsjikt-tildekking, 3 utfordringer Funksjonell utfordring Vil tynnsjikt virke og hvor godt? Økologisk utfordring Hvordan vil tynnsjiktet påvirke bunnfaunaen og sediment-økosystemet? Teknisk utfordring Hvordan legger vi ut tynne sjikt på dype fjordbunner? Nasjonal Morten Thorne Schaanning Vannmiljøkonferanse, Oslo Kongressenter, 3
Case Grenlandsfjordene - Historie og bakgrunn Morten Thorne Schaanning 4
Utgangspunktet var: Utslippene har gitt kostholdsråd for sjømat fra Frierfjorden til Langesundsbukta? Emissions of dioxins, TEQ g/yr 100000 10000 1000 100 10 1 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 1951 1955 1959 1963 1967 1971 1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 0 0 Year ----- Log ----- Linear Morten Thorne Schaanning 5
Utgangspunktet var: Hva kan vi gjøre for å få ned innholdet av dioksiner i sjømat fra område 3? 200 000 100 000 50 000 20 000 Frierfjorden Langesundsfjorden Såstein (Langesundsbukta) Jomfrulandområdet TE PCDF/PCDD (ng/kg våtvekt) 10 000 5 000 2 000 1 000 500 200 100 50 20 10 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 År Morten Thorne Schaanning 6
Modell for kilder, transport og innlagring av dioksiner ble utviklet i prosjektene DIG og SEDFLEX 1. Dioksiner i sjømat skyldes spredning fra sedimentene. 2. Det er liten horisontal transport av dioksiner og fisk mellom fjordavsnittene. For å oppnå lavere konsentrasjoner i sjømat i område 3 må tiltak mot spredning fra sedimentene gjøres i område 3 Morten Thorne Schaanning 7
Hvilke muligheter har vi? Mudring? For dypt og for store arealer Isolasjonstildekking? For store arealer, store effekter på bunnfauna og naturlige prosesser i sjøbunnen Tynnsjikt med aktive stoffer som binder dioksiner? Hvilke stoffer? Effekter på bunnfauna? Bare tynnsjikt-tildekking? (Fremskyndet naturlig remediering) Vil det virke? Hvor tykt må tynnsjiktet være? Naturlig remediering (Ingen tiltak, bare overvåking) Modellen viser at dette vil ta anslagsvis 20-50 år Morten Thorne Schaanning 8
Forurenset sediment fra Frierflaket 41 m dyp til biotilgjengelighet-forsøk Felteksperiment 100 m Hva har vi gjort? Eksperimenter på 70 mål sjøbunn i Ormefjorden og Eidangerfjorden Eksperimenter i bokser med fjordbunn transplantert til Marin Forskningstasjon Solbergstrand Felteksperiment 30m Faunasamfunn fra Langangsfjorden 83m dyp til biomangfold og økosystem-forsøk Marin Forskningstasjon Solbergstrand Morten Thorne Schaanning 9
~ 25 cm ~ 13 cm Bentisk kammer med intakt eller konstruert sjøbunn Bioturbatorer alltid tilstede Air Sjøvann (34 PSU, ~10 C) Nereis spp (børstemark) SPMD Hinia reticulata (snegl) Cap (0-5 cm) Amphiura spp. (slangestjerner) H. reticulata Nereis spp. Contaminated sediment PCDD/Fs: 23 ng TEQ/g d.w. OCS: 310 ng/g d.w. HCB: 1100 ng/g d.w. Abra nitida (mussel) 0.3 0.3 0.4 m Morten Thorne Schaanning 10
Feltinnsamling Morten Thorne Schaanning 11
Våre fire viktigste funn Morten Thorne Schaanning 12
Viktige funn 1 Tynnsjikt av grus og leire, med eller uten aktivt kull, mindre enn 5 cm tykke, kan legges jevnt utover fjordbunnen på 30m og 100m dyp. Mudring, lasting og blanding av masser i Arena, Agder Marine Tildekking på 100 m dyp Tildekking på 30 m dyp Morten Thorne Schaanning 13
Viktige funn 1 Tynnsjikt av grus og leire, med eller uten aktivt kull, mindre enn 5 cm tykke, kan legges jevnt utover fjordbunnen på 30m og 100m dyp. Spørsmålet er: Hvordan legger vi 80 tonn aktivt kull pent spredt utover sjøbunnen Morten Thorne Schaanning 14
Viktige funn 1 Tynnsjikt av grus og leire, med eller uten aktivt kull, mindre enn 5 cm tykke, kan legges jevnt utover fjordbunnen på 30m og 100m dyp. Pigghud (Echinoderm) Morten Thorne Schaanning 15
Viktige funn 1 Tynnsjikt av grus og leire, med eller uten aktivt kull, mindre enn 5 cm tykke, kan legges jevnt utover fjordbunnen på 30m og 100m dyp. Eidangerfjorden 100m dyp EID14 + 25m EIDS1-75m EID14 + 25m EIDS2-145m EIDS1-75m EIDS3-300m EIDS2-145m EIDS4-445m Morten Thorne Schaanning 16
Viktige funn 1 Tynnsjikt av grus og leire, med eller uten aktivt kull, mindre enn 5 cm tykke, kan legges jevnt utover fjordbunnen på 30m og 100m dyp. Eidangerfjorden 100m dyp Mudret leire m/ac 0,9-1,5 cm Ormefjorden 30m dyp Knust kalkstein 0,9-3,3 cm Mudret leire u/ac 2,6-4,8 cm Mudret leire m/ac 0,5-1,7 cm Morten Thorne Schaanning 17
Viktige funn 2 Tynnsjikt 1-3 cm med aktivt kull kan gi ca 80% redusert spredning av dioksiner og andre klororganiske forbindelser fra sedimenter. Utlekking Børstemark Snegl Uten AC Med AC R = e -b x R = redusert utlekking eller opptak i organisme x = tykkelse av tynnsjikt b = biotilgjengelighets-koeffisient Morten Thorne Schaanning 18
Viktige funn 2 Tynnsjikt 1-3 cm med aktivt kull kan gi ca 80% redusert spredning av dioksiner og andre klororganiske forbindelser fra sedimenter. R = e -b x Solbergstrandforsøkene viste at 80% redusert utlekking og opptak i organismer oppnås ved: 1. lagtykkelse 1-3 cm og tilsetting av aktivt kull eller 2. ca 3x tykkere lag uten tilsetting av aktivt kull Morten Thorne Schaanning 19
Målt i feltforsøk Viktige funn 2 Tynnsjikt 1-3 cm med aktivt kull kan gi ca 80% redusert spredning av dioksiner og andre klororganiske forbindelser fra sedimenter. 100% Med AC, 2009 Med AC, 2010 80% 60% 40% 20% 0% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Modell fra Solbergstrandforsøk Morten Thorne Schaanning 20
Målt i feltforsøk Viktige funn 3 Tynnsjikt uten aktivt kull ga gode resultater i laboratoriet, men resultatene i felt spriker fra null effekt opp til ca 80% reduksjon. 100% 80% Med AC, 2009 Med AC, 2010 Uten AC, 2009 Uten AC, 2010 60% 40% 20% 0% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Modell fra Solbergstrandforsøk Morten Thorne Schaanning 21
Bioturbasjon bidrar til økt spredning! Børstemark Slangestjerner Muslinger Morten Thorne Schaanning 22
Viktige funn 4 Aktivt kull ga klare, negative effekter på det biologiske mangfoldet i sjøbunnen. 160 Screening test tynnsjiktmaterialer 140 19 27 120 17 VARIA ECHINODERMATA 100 23 CRUSTACEA MOLLUSCA POLYCHAETA 80 14 60 17 9 9 40 20 6 5 0 CT CC CS SA HY AC LG MC MF PL Treatment Morten Thorne Schaanning 23
Viktige funn 4 Aktivt kull ga klare, negative effekter på det biologiske mangfoldet i sjøbunnen. Feltforsøket september 2009 november 2010 Morten Thorne Schaanning 24
Viktige funn 4 Aktivt kull ga klare, negative effekter på det biologiske mangfoldet i sjøbunnen. Feltforsøket mai 2009 til mai 2011 Class I) Very good BHQ-index Benthic Habitat Quality Class II) Good May 2009 Oct. 2009 May 2010 Nov. 2010 May 2011 FE5 AC 10,0 9,1 7,0 4,4 6,6 FE6 Ref 8,8 8,9 8,3 7,7 8,8 FO1 Grus 9,1 6,8 7,9 5,7 9,8 FO2 Leire 8,3 7,7 8,8 6,8 9,1 FO3 AC 8,3 7,3 8,0 4,7 5,7 FO4 Ref 7,5 7,1 7,8 6,3 8,4 May.09/FE5/TcOp_05s_1 Oct.09/FE5/EID14s_01 Oct.09/FE6/FE601s_3 May10/FE5/EID08s_01 May10/FE6/FE603s_03 Oct.10/FE6/FE601s_3 Oct.10/FE5/EID08s_2 May11/FE6/FE601s_1 May11/FE5/EID14s_1 Morten Thorne Schaanning 25
Konklusjoner 1. Tynnsjikt kan legges ut på dype fjordbunner 2. Tynnsjikt med aktivt kull: virker tilfredsstillende 3. Tynnsjikt uten aktivt kull: usikkert, resultatene spriker 4. Bruk av aktivt kull gir redusert biomangfold sannsynligvis midlertidig effekt, men hvor lenge? Morten Thorne Schaanning 26
Takk for oppmerksomheten! Takk til bidragsytere: Norges Forskningsråd, Hydro, Klif, Formas-Vinnova, Innventia AB, Hustadmarmor, Norsk Avfallshåndtering, Secora, Agder marine, og medarbeidere Stefan Agrenius, Gerard Cornelissen, Sindre Holm, Fransisco Nascimento, Hans Christer Nilsson, Caroline Raymond, Göran Samuelsson, Sigurd Øxnevad, m.fl. ved NGI, Universitetetene i Umeå, Gøteborg og Stockholm, Marin Forskningstasjon Solbergstrand og FF Trygve Braarud Morten Thorne Schaanning 27
Beslutningsprosessen i Grenland Problem Dioksiner, miljørisiko, helserisiko, kostholdsråd Alternativ Tynnsjikttildekking, naturlig tildekking Kriterier Effekt, konsekvens, nytte, kostnad Evaluering Usikkerhet bør reduseres Analyse Bør utvikles Fylkesmannen i Telemark v/marianne Olsen Gjenstår Vekting Gjenstår Syntese Gjenstår Beslutning