Baltic Breakfast: Muddring av förorenade sediment medför risker, men bättre alternativ finns

Många kustområden i Sverige är förorenade, ofta till följd av tidigare industriverksamhet såsom sågverk, massa- och pappersbruk, stålindustrier och hamnar. En vanlig metod för att rena dessa områden är att muddra, varefter de uppgrävda sedimenten deponeras på land eller i djupare vatten. Så har skett i den kraftigt förorenade hamnen i Oskarshamn, där 700 000 kubikmeter muddrats till en kostnad av 630 miljoner kronor.

Muddring av förorenade sediment kan dock skapa nya problem: när sedimenten störs kan föroreningar virvlas upp och spridas till andra områden.

– Föroreningar som tidigare låg säkert begravda kan i stället frigöras och exponera fisk och andra djur, säger professor Jonas Gunnarsson, som i decennier har forskat om förorenade sediment och möjliga åtgärder, senast inom CAPTIVE-projektet som bland annat undersökt den ännu obehandlade yttre hamnen i Oskarshamn.

Alternativa saneringsmetoder

Andra metoder för att hantera förorenade sediment är övervakad naturlig återhämtning (i praktiken att låta sedimenten ligga kvar och följa utvecklingen över tid) samt så kallad täckning, där ett lager material – till exempel sand – läggs ovanpå sedimentet för att isolera föroreningarna.

Vid traditionell täckning kan lagret vara upp till en meter tjockt, men det går också att använda tunnskiktstäckning med ett material som innehåller en sorbent, ofta aktivt kol.

– Djuren bioturberar materialet och blandar in det i sedimentet, och kolet binder då föroreningarna, förklarar Jonas Gunnarsson.

Aktivt kol eller aktiverat biokol används också för avgiftning vid förgiftningar och vid vattenrening. Anledningen till att materialet är så effektivt är att det innehåller ett mycket stort antal mikroporer, vilket ger en enorm yta: ett gram aktivt kol har en total yta på omkring 1 200 kvadratmeter (cirka 30 × 30 meter).

Tester av aktivt kol i Norge

Tillsammans med kollegor från andra organisationer (såsom NIVA och NGI – Norwegian Geotechnical Institute) började Jonas Gunnarsson för några år sedan att testa aktivt kol för sedimentsanering i norska Grenlandsfjorden.

– Vi tog tonvis med aktivt kol och lastade det i en stor båt, berättar han. Sedan blandade vi det med lera från ett rent område och tillsatte salt, och pumpade ner blandningen på 30 respektive 90 meters djup.

Tanken är att föroreningar som inte lätt löser sig i vatten utan binder till sedimentpartiklar i stället ska binda till det aktiva kolets mikroporer. Metoden visade sig fungera.

– Vi har i många studier sett att upptaget av föroreningar i fisk och bottenlevande organismer kan minska med 60 till 90 procent, säger Jonas Gunnarsson.

Effekter på bottenfauna

Tunnskiktstäckningen visade sig dock också ha oväntade och oönskade effekter på bottenlevande djur. Jonas Gunnarsson och övriga forskare i CAPTIVE-projektet, som drivs av Stockholms universitet i samarbete med KTH Royal Institute of Technology, har därför testat olika typer av aktivt kol och blandmaterial för att hitta en lösning som både är effektiv och skonsam.

Experimenten visade att pulveriserat aktivt kol (15–150 µm, så kallat PAC) har högst sorptionsförmåga, men att det lätt virvlar upp i fält och kan ha negativa effekter på djurlivet.

– När djuren får i sig det aktiva kolet binder det inte bara föroreningar utan även viktiga näringsämnen – alltså födan, förklarar Jonas Gunnarsson.

Granulerat aktivt kol (150 µm–5 mm, GAC) visade sig vara mindre effektivt när det gäller att ta upp föroreningar, men å andra sidan inte vara skadligt för djuren. Frågan väcktes om ett material med partikelstorlek emellan dessa två skulle kunna vara det mest användbara.

– De flesta bottenlevande djur äter partiklar som är strax under 100 µm, så kanske kan vi gå över det, men under 300 µm…

Mesokosmförsök vid Askölaboratoriet

För att undersöka detta vidare samlade forskarna in stora prover med sediment från Oskarshamn och transporterade dessa till Askölaboratoriet, där flera experiment sedan genomfördes.

Efter flera års studier drar Jonas Gunnarsson mu slutsatsen att granulerat aktivt kol i storleksintervallet 100–250 µm kan minska biotillgängligheten av många föroreningar med upp till 95 procent – utan negativa effekter. Ännu bättre tycktes materialet fungera i kombination med polonit – ett kalciumsilikat som bryts och produceras i Polen och ofta används i avloppsrening för att binda fosfat och metaller.

– Polonit binder flera metaller och minskar deras biotillgänglighet, och fungerar också bra att blanda med. Men det får inte överdoseras, eftersom det höjer alkaliniteten, vilket kan ge negativa ekologiska, säger Jonas Gunnarsson.

När forskarna testade olika doser av aktivt kol fann de att en mängd som motsvarande en ökning av sedimentets organiska kolhalt med 1,5 procent är tillräcklig för att ge bra effekt. När det gäller de förorenade sedimenten från Oskarshamn motsvarade detta 600 gram GAC per kvadratmeter, vilket kunde blandas med samma mängd polonit. Den optimala dosen måste dock bedömas från fall till fall.

Påverkan på mikrober

En studie ledd av Jonas Gunnarssons kollega Divya Pal har närmare undersökt hur mikroorganismer i sediment reagerar på och anpassar sig till föroreningar.

I ett experiment samlade forskarna in 40 sedimentkärnor från Oskarshamn, där bakterier exponerats för koppar i ett halvt sekel, samt 40 kärnor från ett rent område utanför Askölaboratoriet. Med hjälp av nya RNA- och DNA-analyser studerades hur mikroorganismerna reagerade på olika kopparhalter under varierande syreförhållanden.

Resultaten visar att mikrober från Oskarshamn var dubbelt så toleranta mot koppar som de från Askö. Toleransen var också högre under hypoxiska (syrefattiga) förhållanden, när kopparns biotillgänglighet är lägre, än under syresatta förhållanden.

Detta visar att fler faktorer än bara halten av förorening måste beaktas vid beslut om åtgärder av förorenade sediment, menar Jonas Gunnarsson.

– Vi måste förstå föroreningshistoriken, syreförhållandena och hur länge bakterier och djur har varit exponerade, eftersom allt detta påverkar deras tolerans, säger han.

Att röra upp sedimenten, vilket sker vid muddring, förändrar miljöförhållandena och ökar syresättningen, vilket kan göra många föroreningar mer biotillgängliga.

–Vi måste titta på biotillgänglighet, toxicitet, snarare än halter av föroreningar, och biotillgängligheten minskar med tiden. I gamla förorenade områden som Oskarshamn är det bara en mindre del av föroreningarna som faktiskt är biotillgängliga, påpekar Jonas Gunnarsson.

Resultaten från studierna inom CAPTIVE-projektet väcker därmed frågor om den sanering för 630 miljoner kronor som genomfördes i Oskarshamn var ändamålsenlig.

– När toxiciteten är låg är det bättre att inte muddra, utan låta sedimenten ligga kvar eller möjligen använda tunnskiktstäckning, sammanfattat Jonas Gunnarsson.

Text: Lisa Bergqvist

Se en inspelning av seminariet