Norsk institutt for vannforskning NIVA Gaustadalléen 21 0349 Oslo Att. Jens Skei Deres ref: Vår ref: 2008/364 Bergen 10.02.2009 Arkivnr. 835 Løpenr: 776/2009 UTVINNING AV RUTIL I ENGEBØFJELLET, NAUSTDAL KOMMUNE - VURDERING AV EFFEKTER PÅ FISK I OPPDRETTSANLEGG I FØRDEFJORDEN Jeg viser til div. kommunikasjon; e-post og telefonsamtaler, mellom undertegnede og Jens Skei siden 27.11.08. om mulige påvirkninger på laks i Førdefjorden fra store sprengninger på Engebøfjellet. Videre vises til div. tilsendt dokumentasjon [1-3, 6, 8, 9]. I Fig. 1 er vist et oversiktskart for området med antatt lokalisering av malmforekomstene på Kyrkjehaugane og noen hjelpeprofiler. 0 500 1000 Meter Figur 1. Kart over aktuelt område [6]. Havforskningsinstituttet Avdeling: Observasjonsmetodikk Org.no. NO 971 349 077 Postboks 1870 Nordnes, 5817 Bergen Saksbehandler: John Dalen Bank: 7694.05.00849 Tlf: 55 23 85 00 Tlf: 55 23 84 57 Swift: DNBANOKK Faks: 55 23 85 31 E-post: johnd@imr.no IBAN: NO74 7694 0500 849 E-post: havforskningsinstituttet@imr.no Besøk: C Sundts gate 64 www.imr.no
2 Følgende relevante opplysninger tilknyttet driftsfasen for utvinning av rutil i Engebøfjellet kan sammenfattes som [2]: a) Driftsperiode: 10-15 år. b) Driftsopplegg med boring og sprengning vil til enhver tid bli tilpasset tilgang på malm av forskjellig kvalitet samt hvor mye gråberg som må fjernes. c) Det vil bli boret og skutt 3-5 salver av varierende størrelse pr. uke. d) Boring og skyting vil skje som døgnkontinuerlig drift i perioden fra mandag t.o.m. lørdagsettermiddag. Det vil ikke forgå boring og skyting på natt i helgene. e) Oppdrettsanlegg for laks ligger ca. 1 700 m fra anleggsområde på sørsiden av Førdefjorden (J. Skei, 26.11.08). f) Avstand fra sentrum av anleggsområdet til strandlinje er på det minste ca. 500 m. Kort energiforplantningsskisse mellom sprengningssted og oppdrettsanlegg: Sprengning med avsetting av energi i grunnen, forplantning av energien i grunnen mot bunn-sjøgrenseflaten, avsetting av energi mot sjø, forplantning av energien i sjøen fram til oppdrettsanlegget og ellers i fjorden. Når det gjelder effekter på fisk i fri sjø fra sprengninger, kan vi hovedsakelig ha følgende situasjoner: a) sprengning i fri sjø b) sprengning med sprengstoff nedgravd (ev. i tildekkede borehull) i havbunnen c) sprengning på land Langt de fleste undersøkelser er gjort med sprengning i fri sjø (a) og her finnes det mange observasjoner og mye dokumentasjon. For sprengning på land (c) er det utført svært få eksperimentelle målinger og observasjoner [4, 7]. Denne saken er av type c), men visse analogier kan trekkes til type a) og b) om nødvendig. Den mest sammenlignbare observasjonen vi har av denne type sprengning (c), og effekter på fisk, er fra Askøy, Hordaland, ca. 1996 (det mangler presis dokumentasjon). Der arbeidet en med sprengning på en idrettsplass ca. 500 m fra sjøen med direkte luftlinjeavstand ca. 1 500 m til et oppdrettsanlegg for torsk. I første del av sprengningsarbeidet observerte en betydelig dødelighet av torsk (størrelsesorden flere hundre kilo fisk). Av en prøvetakingsmengde på ca. 20 torsk hadde ca. 75 % prosent sprengt svømmeblære (analysert ved Havforskningsinstituttet). Dette vurderte vi til å være et resultat av hard fôring, dårlig kondisjon hos fisken og ekstrematferd etter trykkpåvirkningen heller enn direkte dødelighet fra selve trykkpåvirkningen. Her må det straks presiseres at laksefisk og torsk i denne sammenheng skiller seg betydelig fysiologisk fra hverandre idet laksefisk har åpen svømmeblære mens torsk har lukket svømmeblære. Dette betyr at grader og type av skade og ev. dødelighet for de to artsgruppene vil være forskjellig ved samme type og styrke av eksplosiv trykkpåvirkning, dvs. laksefisk er mer motstandsdyktig enn torsk for denne type påvirkninger [3]. Fra sprengning i fri sjø (mine) har en observert at laks i oppdrettsanlegg ved moderate trykkpåvirkninger hadde blodblandet væske i svømmeblæren (blod blandet med
3 inntrukket sjøvann), frie blodklumper i bukhulen og blødning i et begrenset område ved basis av leveren. Disse skadetypene medførte ikke observert dødelighet verken på kort eller lang sikt [11]. I Vedlegg I 1, Tabell V2, er vist estimerte verdier for partikkelhastighet ved sjø-bunngrenseflaten, og tilhørende lydtrykk og lystrykknivå i sjøen. På grunnlag av dette og spesielle karakterer ved lydoppfattelse og skremming av fisk konkluderer vi med at frittsvømmende fisk i betydelige deler av fjorden vil bli sterkt påvirket av lyd i sjøen fra sprengningene på Engebøfjellet. De kvalitative vurderingene er gjort med utgangpunkt i at fisken er frisk. Har fisken i oppdrettsanlegget noen form for sykdom, er den generelt mye mindre motstandsdyktig mot ytre påvirkninger som også inkluderer lydenergipåvirkning. Vennlig hilsen Erik Olsen (sign.) Programleder Olje-fisk John Dalen (sign.) Seniorforsker/rådgiver Vedlegg 1 Etter at det fra NIVA v/ Jens Skei ble kjent for undertegnede (etter innlevert dokument av 10.02.09) at det er torsk og ikke laks i det aktuelle oppdrettsanlegget, er vedlegg I i denne reviderte versjonen endret på to plasser - 1. avsnitt etter fig. V2 og 1. og 2. avsnitt under kap. 3. Videre er det lagt til en referanse [12: Dalen et al., 2008].
4 Referanser [1] Anon. 2007. Konsekvensutredning for utvinning av rutil i Engebøfjellet, Naustdal kommune. Etablering av prosjekter knyttet til utredningsprogrammet. NIVA. Notat. 2 s. [2] Anon. 2008. Beskrivelse av tiltaket. NIVA. Notat. 10 s. [3] Bremset, G., Helland, I.P. og Uglem, I. 2008. Konsekvenser av gruvevirksomhet i Engebøfjellet for laksefisk i Nausta, Grytelva og Stølselva. Temarapport i KU-program knyttet til planer om rutilutvinning ved Førdefjorden - NINA Rapport 416. 65 s. [4] Hubbs, C.L. and Rechnitzer, A.B. 1952. Report of experiments designed to determine effects of underwater explosions on fish life. Calif. Fish and Game, Vol. 38, s. 333-365. [5] Kjellsby, E og Kvalsvik, K. 1997. Begrensning av skade på marin fauna ved undervannssprengninger. FFI/RAPPORT-97/04847. Horten 21.10.97: 35 s. inkl. 5 vedlegg. [6] Madshus, C. 2008. Virkning på fisk - Estimerte vibrasjoner på sjøbunn fra sprengning i Engebøfjellet. NGI, teknisk notat 20081121, Oslo, 03.06.2008. 4 s. Med tillegg av e-post, 05.02.09: Sprengninger i Engebøfjellet. Virkninger på fisk. Korrigerte vibrasjons-data. [7] Munday, D.R., Ennis, G.L., Wright, D.G., Jeffries, D.C., McGreer, E.R., and Mathers, J.S. 1986. Development and Evaluation of a Model to Predict Effects of Buried Underwater Blasting Charges on Fish Populations in Shallow Water Areas. Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences No. 1418. 72 s. [8] Nakken. O. 2007. Planprogram. Utvinnings av rutil i Engebøfjellet, Naustdal Kommune. Rapport Nordic Mining ASA, Oslo 25.10.07. 26 s. [9] Norkyn, P.I. 2009. Engebø boring og sprengning. Notat. 26.01.2009. 1 s. [10] Sand, O. and Karlsen, H. E. 2000. Detection of infrasound and linear acceleration in fish. Philosophical Transactions of the Royal Society, London B 355: 1295-1298. [11] Soldal, A.V. 1990. Minesprengning ved Helligvær, effekten på laks i merd. Fiskeriteknologisk forskningsinstitutt, rapport 6170, Bergen 02.07.90: 28 s. inkl. 4 vedlegg. [12] Dalen, J., Hovem, J.M., Karlsen, H.E., Kvadsheim, P.H., Løkkeborg, S., Mjelde, R., Pedersen, A. og Skiftesvik, A.B. 2008. Kunnskapsstatus og forskningsbehov med hensyn til skremmeeffekter og skadevirkninger av seismiske lydbølger på fisk og sjøpattedyr. (Engelsk sammendrag og figurtekster). Rapport til Oljedirektoratet, Fiskeridirektoratet og Statens Forurensningstilsyn fra spesielt nedsatt forskergruppe. Bergen 19. desember 2008. 69 s.
5 VEDLEGG I 1 Estimering av lydfelt i sjøen I Tabell V1 er vist ulike sprengningskarakterer for planlagt driftsfase i Engebøfjellanlegget [9]. Tabell V1. Sprengningskarakterer tilknyttet planlagt drift. ID Parameter Størrelse Merknad 1 Pallhøyde 12,5 m vanlig 2 Underboring 1,5 m 3 Hulldybde 14,0 m 4 Borehulldiameter 254 mm (10 ) plan 5 Boremønster 6,5 x 6,5 m plan 6 Sprengstoffmengde pr. hull 530 kg flytende sprengstoff 7 Detonasjonsforsinkelse hvert hull 0,25 ms 8 30 000 tonn salve 18 hull m. detonerende lunte 9 30 000 tonn salve - sprengstoff ca. 10 000 kg 10 100 000 tonn salve 55 hull m. detonerende lunte 11 100 000 tonn salve - sprengstoff ca. 35 000 kg Estimering av lydfeltet i sjøen må basere seg på estimering av vibrasjonsforplantning 2 i grunnen fra sprengningsområdet til fjellsiden/bunnen mot fjorden. En topografiskisse er vist i Fig. V1 [6]. Vibrasjonen er estimert i det bratte partiet av fjordbunnen langs profil B-B, jf. Fig 1, mot fjordens nordside. Vibrasjonsenergien vil ellers forplante seg i bunnen i store deler av fjorden og deler av denne energien vil sette seg av i sjøen som bidrag til lydfeltet. Lydbølgene i sjøen vil også reflekteres mellom overflate og bunn flere ganger inntil energien dør ut (går over i annen form). Vi har her et eksempel på den såkalte katedraleffekten med en forholdsvis jevn fordeling av lydenergien i sjøen. Dette medfører at når en skal vurdere spredningen av energien i sjøen, kan en ikke regne sfærisk spredning fra fjellsiden i nord av det resulterende lydfeltet, men heller sylindrisk spredning eller mindre ( konstant diffusfelt). For å framskaffe presise estimater for parametere som beskriver lydfeltet i fjorden kunne en modellert større deler av bunnen i fjorden som svingende og reflekterende flater. Dette ville blitt et heller stort arbeid som gjerne er over det som kan forsvares her for å framskaffe et grovt anslag for lydtrykknivå i sjøen som underlag for å vurdere skremmeeffekter på fisk. Idet vi bare vil ta 2 Å bruke begrepet lyd for de mekaniske svingningene i fjellet er terminologisk diskuterbart idet svingningsfeltet er satt sammen av flere bølgetyper og kraftoverføringen er ikke begrenset til normalkrefter. Her er valgt å bruke begrepet vibrasjoner.
6 utgangspunkt i estimerte vibrasjoner i det bratte partiet av bunnen, vil dette generelt bli et minimumsestimat for beskrivende parametre av lydfeltet i sjøen. Figur V1. Vertikalsnitt langs et valgt profil i fjellet og bunnen [6]. Vibrasjonssignaturen fra hver salve vil være heller kompleks (kvalitativ) i amplitude og fase med total varighet som i utgangspunktet bestemmes av totalt antall hull og detoneringsforsinkelsen mellom hvert hull. Pga. sammensatte energiforplantningsforhold i fjellet vil den totale vibrasjonspulsen også strekkes videre ut i tid. Under slike forhold kan grensebetingelsene for fjell-sjøgrenseflaten anta til dels vanskelige former idet vibrasjonene sannsynlig vil bestå av en kombinasjon av kompresjonsbølger og overflatebølger (Rayleigh-type) [6] 3. Av flere hensyn kan vi uttrykke akustiske grensebetingelser i alternative former: 1 Normalkomponenter av partikkelhastigheten og trykket er kontinuerlige over grenseflaten. Dette uttrykker fysikalsk at mediene må bli i kontakt med grenseflaten. Et statisk trykk som er stort i forhold til lydtrykket på sjøsiden, vil sikre at betingelsen er oppfylt. 2 Forholdet mellom trykk og partikkelhastighet i grensesjiktet er gitt ved en akustisk impedans (som kan være kompleks). 3 Partikkelhastigheten ved grenseflaten er gitt. Estimering av lydtrykket i sjøen baserer seg estimerte verdier for partikkelhastigheten ved grenseflaten (grensebetingelse 3). Forholdet mellom trykk og partikkelhastighet i sjøen er gitt ved en sjøens akustiske impedans, Z s = ρ s c s (grensebetingelse 2 velges her reell). Her brukes spesifikk tetthet, ρ s = 1 026 kg/m 3 og lydhastighet, c s = 1 480 m/s. De estimerte utgangsverdiene for vibrasjonspulsen er som følger [6]: Partikkelhastighet 1,5-2,5 mm/s Frekvensområde 15-30 Hz 3 Her er bare tatt utgangspunkt i kompresjonsbølgene.
7 Pulsvarighet ikke estimert s Angitt partikkelhastighet er enveis toppverdi i retning normalt på sjøbunn. Den enkleste modell (fjernfeltsmodell) for estimering av spissverdien av lydtrykket, p s, i sjøen blir da: p s = u s ρ s c s Tabell V2. Estimerte verdier for partikkelhastighet, u s, frekvens, f, lydtrykk, p s, og lydtrykknivå, L p, ved bunn-sjøgrenseflaten. Partikkelhastighet [m/s] Frekvens [Hz] Lydrykk [μpa] Lydtrykknivå [db re 1 μpa] 1,5. 10-3 15-30 2,3. 10 9 187,2 2,5. 10-3 15-30 3,8. 10 10 191,6 2 Lyd som hørselsstimulus for fisk Lyd i vann omfatter både svingninger av vannmolekyler (lydbevegelse) og trykkvariasjoner (lydtrykk). All fisk er via sine otolittorganer direkte følsomme for den akselerasjon av vannmolekyler som lyden omfatter (lydakselerasjon). Hos en del fisk med en gassfylt svømmeblære, vil otolittorganene i det indre øret i tillegg kunne stimuleres indirekte av lydtrykk. Forholdet mellom lydakselerasjon og lydtrykk er konstant langt fra en lydkilde (i kildens fjernfelt). Nærmere en lydkilde enn ca. 1/6 av bølgelengden - i lydens nærfelt, øker imidlertid forholdet sterkt med minkende avstand. Fisk har to velutviklede indre ører beliggende på hver sin side av bakhjernen. Hvert øreorgan omfatter tre bueganger og tre otolittorganer. Buegangene med tilhørende ampulleorganer er sanseorganer for deteksjon av rotasjonsbevegelser, mens otolittorganene aktiveres av lineære akselerasjoner og fungerer som både likevektsorganer og hørselsorganer hos fisk [10]. Torskefisk er følsomme for lydtrykk, men denne er betydelig mindre utviklet enn hos hørselsspesialister som for eksempel sildefisker. Svømmeblæren av torskefiskene har små, gassfylte utløpere i retning det indre øret, men det er ukjent om disse strukturene er involvert i trykkfølsomheten. Det kan også være at overføring av lydenergi fra svømmeblæren til det indre øret skjer direkte via fiskens bløtvev, via ryggsøylen eller via andre hittil ukjente mekanismer. Laksefisk har en velutviklet svømmeblære, men er likevel ikke eller kun helt marginalt følsomme for lydtrykk. Når fisk eksponeres for sterke lydstimuli, spesielt i form av impulslyd, vil den prøve å unnvike lydkilden. Oppdrettsfisk i merd har ingen fluktmuligheter, noe som kan resultere i at det oppstår
8 panikk med påfølgende skader som følge av kollisjoner med notveggen. Dersom fisketettheten er høy, kan det oppstå klemskader og mangel på oksygen. For villfisk vil derimot fluktmulighetene kunne bringe dem bort fra lydkilden med avtagende lydbelastning, men dette vil ikke være situasjonen i Førdefjorden idet lydkildens plassering er heller udefinert. Såfremt lydtrykket ikke er så kraftig at det direkte skader fisken fysisk, vil en slik fluktreaksjon normalt ikke ha noen konsekvenser for fisk som svømmer fritt i sjøen. Figur V2. Audiogram (høreterskel) for laks uttrykt som lydtrykknivå som funksjon av frekvens med inntegnet fryktterskel [5]. I fig. V2 er vist et audiogram for laks med inntegnet fryktterskel. En har observasjoner som viser at fryktterskelområdet ligger mellom 160-180 db ref. 1μPa for laks [5]. Torsk har 10-20 db lavere høreterskel enn laks ved lavt støynivå innen aktuelt frekvensområde og tilsvarende fryktterskelområde ligger mellom 145-165 db ref. 1μPa [12]. Verken høreterskelen eller fryktterskelen (skremmeterskelen) angir absolutte nivåer idet de bl.a. er knyttet til bakgrunnsstøyen i området. Øker bakgrunnsstøynivået med f. eks. 5 db, vil terskelverdiene høynes omtrent tilsvarende. 3 Mulige skremmeffekter på fisk i Førdefjorden Vi kan enkelt si at skremmeterskelen er laveste nivå av en lydstimulus der fisken reagerer med endret atferd. Vi ser da at de estimerte lydtrykknivåer, tabell V2, for de to angitte sprengstoffmengdene tett ved land på nordsiden av fjorden ligger henholdsvis ca. 27 og ca. 31 db ref. 1 μpa over skremmeterskelen for laks ved lavt bakgrunnsstøynivå. Dette betyr at laks i dette området, f.eks. utvandrende smolt og innvandrende laks, vil oppleve sterke skremmestimuli. Lydtrykkene er også så høye at i implosjonsdelen av lydpulsen kan laks trekke sjø inn i svømmeblæren [11] som kan føre til endret atferd over en viss tid. For utvandrende smolt kan dette være fatalt i forhold til predatorer. For torsk i oppdrettsanlegget ca. 1 700 m unna, kan vi konservativt anta at lydtrykknivået vil være ca. 20 db ref. 1 μp lavere (sterkt diffusfelt). Da vil resulterende lydtrykknivåer ved lignende forutsetninger, ved anlegget ligge henholdsvis ca. 22 og ca. 36 db ref. 1 μpa over skremmeterskelen
9 ved lavt bakgrunnsstøynivå. Da er det overveiende sannsynlig at disse nivåene kan utløse skremmeeffekter hos torsken. Et sentralt fenomen i lydpåvirkning på fisk er tilvenning (habituering) til lydstimulusen. Tilvenning til en stimulus er en type fenomen som omfatter redusert respons i et sanseorgan hos en organisme til repeterte stimuli. Habituering kan skje raskt eller over lang tid og det skjer primært til gjentatte stimuli som biologisk oppfattes som ubetydelige og uten negative konsekvenser. Lyd fra sprengninger er kortvarige, lavfrekvente lydpulser og oppfattes av fisk generelt som skremmende og stressende, og habituering til slike lydstimuli vil derfor skje i liten grad og da sannsynlig bare ved større avstander fra lydkilden der lydintensiteten er meget lav. I dette tilfellet vil det si langt unna vurdert område. Bergen, 06.02.09 John Dalen (sign.)