Föroreningar till följd av mänskliga aktiviteter har pågått under åtskilliga år, i vissa fall började det­­ för flera hundra år sedan. Till en början var det synliga föroreningar som uppmärksammades, t.ex. fibrer och färgade avloppsvatten, men på 1960-talet blev man medveten om att även osynliga föroreningar i form av kemikalier kunde orsaka omfattande negativa miljöeffekter. I och med detta ställdes högre krav på att industrierna och kommunerna renade sina utsläpp, vilket medförde en betydande förbättring av den yttre miljön. Men än idag kvarstår stora problem med förorenade bottensediment. Huvuddelen av föroreningarna är oxiderat järn, sulfider, tungmetaller, karbonater och naturligt organiskt material. Vissa av dessa ämnen utgör allvarliga problem då de riskerar att spridas till ytvattnet och bioackumuleras i vattenlevande organismer. Syftet med detta arbete är att undersöka förutsättningarna för att utveckla en gemensam strategi för hållbar hantering av förorenade sediment i Östersjön. Den första insatsen var att kartlägga och presentera aktörer som arbetar med olika typer av frågeställningar som berör föroreningar i sediment. När aktörerna sedan är kartlagda återstår det att lyfta fram de frågeställningar som respektive aktörer anser vara av (största) vikt för att uppnå god balans i ekosystemet. Då de förorenade sedimenten är ett problem för alla stater runt Östersjön kommer arbetet med att sanera bottensedimenten ske över landsgränserna vilket innebär att arbetet måste uppfylla respektive lands miljölagar. Samtidigt som hanteringen och bortskaffandet av det muddrade materialet måste verka inom EU:s ramdirektiv för vatten, hav och avfall. Därför ges en inblick i hur och när EU:s miljödirektiv och Sveriges lagar skall tillämpas för denna typ av vattenverksamheter. Aktörerna som har kontaktas är allt från hamnorganisationer som muddrar för att; öka vattendjupet, utbyggnad/tillbyggnad, få bättre framkomlighet för båtar eller att ta bort förorenade sediment, till miljöorganisationer som vill bevara den biologiska mångfalden. Även myndigheter och statliga verk som arbetar för en friskare Östersjöregion kontaktades. HELCOM och EU-kommissionen har tagit fram aktionsplaner för att rädda Östersjön. Rapporten tar även upp internationella och regionala konventioner som har tillkommit för att skydda den marina miljön som också ligger till grund för EU:s miljöskydd. Slutsatsen av kartläggningen är att många av de kontaktade aktörerna, både nationella och transnationella, arbetar med att ringa in och krigsklassificera förorenade områden och rapportera förhöjda värden av farliga ämnena som ackumulerats i sedimenten. Resultatet av dessa mätningar används sedan till att spåra eventuella föroreningskällor men även för att ta fram strängare och tydligare riktlinjer för fortsatt miljöarbete. Slutsatsen av studierna av lagstiftningen visar att EU:s ramdirektiv möjliggör en viss tolkningsfrihet vilket ökar riskerna för att miljöskyddslagarna inte blir lika omfattande i respektive medlemsland. Det är inte fallet för den svenska miljölagstiftningen, den borde istället öppnas upp för möjligheten att klassa muddermassorna som naturmaterial och inte avfall. Det skulle underlätta arbetsgången för muddringsarbeten.

This study aims at providing results for the analysis of the stratigraphy underlying contaminated sediments in Ångermanälven. The contaminated sediments, containing heavy metals and persistent organic pollutants, are derived from wastewater discharged into Ångermanälven from nearby paper and pulp industries. These sediments consist of cellulose fibres deposited as fibrebanks, or as fibre-rich sediments in the case where fibres are mixed with natural sediments. The importance of the underlying geology is enhanced since the contaminated sediments are deposited in an area where submarine landslides and slope movements occur frequently. In this study two sediment cores from a fibrebank in Ångermanälven are analysed. This is done in order to assess the risk of contaminants being dispersed in the ecosystem as a result of mass movements. Stratigraphic correlation with results from previous sediment core analysis in the middle of the estuary (International Ocean Discovery Program expedition #347) is achieved through magnetic susceptibility and density measurements of the sediment. Results show that silt layers and clay units situated throughout the estuary are potentially weak and geotechnical investigations are necessary to assess the risk of slope movements over these units. With further analysis of fibrebanks and the use of a vibro-corer, the contact between the fibrebanks and underlying sediment could be captured and further correlation establishing the stratigraphy of the estuary achieved. / Denna studie syftar till att tillhandahålla resultat och tolkningar för analys av den underliggande stratigrafin i Ångermanälven, som överlagrats av förorenade antropogena sediment. De förorenade sedimenten, vilka innehåller tungmetaller samt organiska föroreningar, härrör från avfallsvatten som släppts ut i älven från pappers- och massaindustrin. Sedimenten består av cellulosafibrer och har deponerats som fiberbankar eller fiberrika sediment, varav det sistnämnda består av cellulosa uppblandat med naturliga sediment. Eftersom fiberbankarna och de fiberrika sedimenten är avsatta i ett område där jordskred är vanligt förekommande, är den underliggande geologin som de miljöfarliga sedimenten är avsatta på av avsevärd betydelse. I studien ingår analys av två sedimentborrkärnor från en fiberbank i Ångermanälven. Syftet är att ta fram underlag för att möjliggöra riskbedömning kring spridning av föroreningarna som följd av potentiella jordskred, där de förorenade sedimenten är inblandade. Stratigrafisk korrelation med resultat från tidigare studier i den djupare delen av älven (International Ocean Discovery Program expedition #347) har uppnåtts genom jämförelse av två sedimentegenskaper: sedimentens respons av magnetisk susceptibilitet och densitet. Resultaten visar att silt- och lerlager som återfinns genom hela älven är potentiellt svaga. Vidare är geotekniska undersökningar nödvändiga för att bedöma risken för skred över dessa lager. Analys av fler fiberbankar och användning av ”vibro-corer” istället för kolvbaserad borrmetod, skulle möjliggöra analys av kontakten mellan fiberavsättningarna och den underliggande geologin, samt ytterligare tydliggöra stratigrafin i Ångermanälven.

Detta examensarbete syftade till att ta fram ett underlag för en regional åtgärdsplan avseende dibenso-p-dioxiner och dibensofuraner, gemensamt benämnda som PCDD/F eller dioxiner, i Gävleborgs län. Länet har historiskt varit ett av de mest utsatta områdena i Sverige beträffande dessa föroreningar och höga koncentrationer i bland annat strömming har medfört att denna inte får saluföras i övriga EU.   I arbetet har resultaten från den rådande forskningen på området studerats för att få kunskap om nuvarande källor och möjliga förklaringar till de fortsatt förhöjda koncentrationerna av dioxiner. Därefter har data från tidigare undersökningar av dioxinkoncentrationer i Gävleborgs län samlats in, sammanställts och använts för att studera hur koncentrationerna varierar geografiskt inom länet. Principalkomponentanalys (PCA) av specifika dioxinkongeners koncentrationer har sedan använts för att försöka identifiera verksamhetstyper som potentiellt kan ha bidragit till föroreningarna på olika platser - en analys som dock är behäftad med stora osäkerheter. De insamlade provresultaten har även använts för att genom massbalansmodellering undersöka återhämtningen i två känt förorenade fjärdar i länet; Norrsundet och Gårdsfjärden. Utifrån resultaten av ovanstående analyser diskuterades även nyttan av att genomföra eventuella åtgärder för att reducera halterna i kraftigt förorenade områden.   Proverna som sammanställts visade klara geografiska skillnader i sedimentkoncentration, och till viss del även i koncentration i muskel från abborre, vilket visar på en stark betydelse av lokala källor i vissa områden. Bland strömmingsproverna kunde inget liknande samband ses. Detta kan förklaras av att det migrerande beteendet hos strömming gör att fisken under sin livstid exponeras för varierande föroreningsnivåer i olika områden, medan abborren är mer stationär även som vuxen. Principalkomponentanalysen gav, för vissa prover, indikationer kring vilken typ av verksamhet som bidragit till de uppmätta koncentrationerna. Dessa resultat är dock mycket osäkra och bör inte på egen hand användas som underlag för att fastställa föroreningskällor. Massbalansmodelleringen visade att PCDD/F-koncentrationen i sediment inte har någon betydelse för koncentrationen i vattenmassan utan att inflödet från omgivande hav dominerar även i avgränsade fjärdar. De modellerade jämviktskoncentrationerna mellan sediment och vattenmassa indikerade även att koncentrationerna i sediment kommer fortsätta överskrida somliga gränsvärden tills koncentrationen i vattenmassan reducerats, vilket även stöds av att dessa gränsvärden överskreds i majoriteten av de sammanställda proverna.   Baserat på samtliga ovannämnda resultat drogs slutsatsen att lokala saneringsåtgärder sannolikt inte ger någon effekt på PCDD/F-koncentrationerna i strömming, samt att de inte är tillräckliga för att erhålla sedimentkoncentrationer under samtliga gränsvärden. De kan däremot effektivt minska den exponering som mer stationära organismer som abborre utsätts för i områden med kraftigt förorenade sediment, och kan även ha positiva effekter på förekomsten av andra miljöfarliga ämnen i området. För- och nackdelar måste således övervägas i varje enskilt fall. / The aim of this Master’s Thesis was to provide a basis for a regional plan of action regarding dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans, commonly referred to as PCDD/F or dioxins, in Gävle-borg County. This region has historically been one of the Swedish areas most affected by these pollutants, and high concentrations in for example Atlantic herring (Clupea harengus) have resulted in restrictions where some fish species cannot be sold in other EU countries.   In this work, results of current research on the subject were studied in order to gain knowledge about current sources and possible explanations to the continued high concentrations of dioxins. Thereafter, data from earlier investigations of dioxin levels in Gävleborg County have been gathered, compiled and used to study the regional geographic variation of the concentrations. Principal component analysis (PCA) was then used on the concentrations of specific congeners in an attempt to identify source types that might have contributed to the contamination in various sites; this analysis is however marred by uncertainties. The gathered data have also been used to investigate the recovery in two bays with known contaminations, Norrsundet and Gårdsfjärden, using mass balance modelling. The benefits of implementing measures to reduce the PCDD/F-concentrations in highly polluted areas were then discussed based on the results of the above-mentioned analyses.   The measured sediment concentrations, and partly also the concentrations in European perch (Perca fluviatilis), of the compiled samples showed distinct geographic differences, which indicates a strong influence from local sources in some areas. Among the herring samples, no such connection could be seen. This could be explained by the migrating behaviour of adult herring, resulting in an exposure to various levels of contamination in different areas as they migrate, while adult perch has a more stationary behaviour. For some samples, the principal component analysis gave indications on source types that might have contributed to the local contamination levels. These results are however very uncertain and they should not be used as the sole basis when determining emission sources. The mass balance modelling showed that the PCDD/F-concentrations in sediments have no influence on the concentrations in the water body; the inflow from the surrounding sea is predominant also in enclosed bays. The modelled equilibrium concentrations between sediments and water body also indicated that the sediment concentrations will continue to exceed the guideline values until the water concentrations have decreased. This is also supported by the fact that the majority of the samples showed concentrations exceeding these guideline values.   Based on all of the abovementioned results it was concluded that local remediation measures would most likely not affect the PCDD/F-concentrations in herring. It was also concluded that such measures would not suffice to obtain sediment concentrations that fall below all guideline values. They can however be used to lessen the exposure that stationary organisms are subjected to in areas with highly contaminated sediments, and can also have positive effects on the levels of other hazardous substances in the area. Thus, the benefits and disadvantages need to be considered in each specific case.

<p>Stora volymer förorenade sediment kommer att behöva tas om hand under de kommande åren då bottensediment i svenska farleder, hamn- och kustområden under lång tid har konta–minerats av både tungmetaller och organiska föroreningar. I examensarbetet studeras fyra möjligheter för hantering av förorenade muddermassor. De tre traditionella metoderna är <em>tippning till havs</em>, <em>utfyllnad i vik</em> eller <em>deponering på land</em>. <em>Stabilisering/solidifiering</em> (s/s) är ytterligare ett alternativ som innebär att muddermassorna kan nyttiggöras i geokonstruktioner genom att massornas hållfasthet ökas. Metoden går ut på att muddermassorna blandas med bindemedel och de eventuella föroreningarna binds då in i matrisen genom kemisk reaktion och fysikalisk inneslutning.  Syftet med examensarbetet är att, utifrån ett platsspecifikt perspektiv, undersöka hur föroreningsrisker kan jämföras mellan de fyra olika huvud–alternativen för hantering av muddermassor. Jämförelsen är tänkt att utgöra <em>en del</em> av ett beslutsunderlag som ska ligga till grund för valet av hanteringsalternativ.</p><p>Arbetet har fokuserat på miljöriskanalys och främst på hur risker kan <em>kategoriseras, värderas</em> och <em>jämföras</em>. Metoden inkluderar en litteraturstudie, en undersökning av tillstånds–ansökningar för hamnutbyggnad, en fallstudie där användning av LCA-metodik, ”ekotoxicitetspotential” och Naturvårdsverkets riktvärdesmodell testats för att jämföra föroreningsrisker mellan olika hanteringsalternativ i Oxelösunds hamn. Avslutningsvis genomfördes en serie intervjuer kring temat karaktärisering och jämförelser av risk i en s.k. Stakeholder Opinion Assessment (SOA).</p><p>I studien av tillståndsansökningarna för hamnutbyggnad konstaterades att jämförelser av platsspecifika föroreningsrisker mellan olika hanteringsalternativ för förorenade mudder–massor <em>inte görs.</em> Istället är det andra aspekter, t.ex. ekonomi, som avgör vilket alternativ som väljs. Varken ekotoxicitetspotential eller Naturvårdsverkets riktvärdesmodell visade sig vara lämpliga metoder för att beskriva och jämföra risker i det aktuella fallet. Av intervjuerna i SOA:n framgår att det råder delade meningar om hur risker ska beskrivas och på vilket sätt de kan jämföras och det finns ett stort behov av att utveckla nya sätt att beskriva och jämföra föroreningsrisker mellan olika alternativ och olika platser.</p><p>Arbetet har visat att det finns ett behov av att utveckla miljöriskanalysens avslutande steg, riskkaraktärisering och riskvärdering, eftersom det idag inte finns några konkreta metoder för att jämföra föroreningsrisker mellan olika hanteringsalternativ för förorenade muddermassor. För att förbättra beslutsunderlag föreslås därför en tydligare problemformulering och att övergripande platsspecifika scenarion för de olika alternativen tas fram. Viktigt aspekter att tydliggöra är skyddsobjekt, tidsskala, spridning och exponering. Jämförelsen av platsspecifika föroreningsrisker får inte heller bli allt för detaljerad, eftersom den bara är en del av ett större beslutsunderlag.</p> / <p>Large amounts of contaminated sediment has to be taken care of within the next few years since the sediment in Swedish sea lanes, ports and coastal areas have been contaminated by both heavy metals and organic pollutants over a long time period. Four options for handling contaminated dredged material were studied within this master thesis project. The three traditional methods are dumping the dredged material at sea, filling a bay with dredged material or putting the dredged material on a land disposal. Stabilization/solidification (s/s) is another option, where the contaminated dredged sediments are mixed with a binder that gives them greater strength, while immobilizing contaminants through chemical reactions or physical confinement in the structure. The aim of this thesis is to examine how risks of contamination can be compared between the four main options for management of dredged materials, in a site-specific perspective.</p><p>The main tool in the project has been environmental risk assessment with special focus on how risks can be categorized, measured and compared. The study includes a literature review, an examination of permit applications for port development, a case study where the LCA methodology, "potential eco-toxicity" and the Swedish Environmental Protection Agency's guideline value model was tested in order to compare the risks of contamination from the various management options in the port of Oxelösund. Finally a Stakeholder Opinion Assessment (SOA), by the theme risk characterization and risk comparison, was made.</p><p>The study of permit applications for port expansion has shown that the site-specific risks of contamination are not considered when choosing between management options of dredged materials. Instead other aspects, such as economy, determine the option chosen. Neither potential of eco-toxicity or the Swedish Environmental Protection Agency's guideline value model proved to be appropriate methods in order to describe and compare the risks associates with this case. The interviews in the SOA show that people disagree on how risks should be described and compared. There is a demand for new methods of describing and comparing risks associated with different management options for dredged materials at different sites.</p><p>This work has shown that well-known methods on how to compare risks of contamination between the different management options for contaminated dredged materials do not exist. There is also a need of developing the latter steps in the environmental risk assessment. To develop a better decision basis, a more explicit definition of the problem is proposed. It is particularly important to make site-specific descriptions of the various systems to be compared. The comparison of the site-specific risks of contamination should not be too detailed, since it is part of a larger decision support.</p> / Stabcon

Stora volymer förorenade sediment kommer att behöva tas om hand under de kommande åren då bottensediment i svenska farleder, hamn- och kustområden under lång tid har konta–minerats av både tungmetaller och organiska föroreningar. I examensarbetet studeras fyra möjligheter för hantering av förorenade muddermassor. De tre traditionella metoderna är tippning till havs, utfyllnad i vik eller deponering på land. Stabilisering/solidifiering (s/s) är ytterligare ett alternativ som innebär att muddermassorna kan nyttiggöras i geokonstruktioner genom att massornas hållfasthet ökas. Metoden går ut på att muddermassorna blandas med bindemedel och de eventuella föroreningarna binds då in i matrisen genom kemisk reaktion och fysikalisk inneslutning.  Syftet med examensarbetet är att, utifrån ett platsspecifikt perspektiv, undersöka hur föroreningsrisker kan jämföras mellan de fyra olika huvud–alternativen för hantering av muddermassor. Jämförelsen är tänkt att utgöra en del av ett beslutsunderlag som ska ligga till grund för valet av hanteringsalternativ. Arbetet har fokuserat på miljöriskanalys och främst på hur risker kan kategoriseras, värderas och jämföras. Metoden inkluderar en litteraturstudie, en undersökning av tillstånds–ansökningar för hamnutbyggnad, en fallstudie där användning av LCA-metodik, ”ekotoxicitetspotential” och Naturvårdsverkets riktvärdesmodell testats för att jämföra föroreningsrisker mellan olika hanteringsalternativ i Oxelösunds hamn. Avslutningsvis genomfördes en serie intervjuer kring temat karaktärisering och jämförelser av risk i en s.k. Stakeholder Opinion Assessment (SOA). I studien av tillståndsansökningarna för hamnutbyggnad konstaterades att jämförelser av platsspecifika föroreningsrisker mellan olika hanteringsalternativ för förorenade mudder–massor inte görs. Istället är det andra aspekter, t.ex. ekonomi, som avgör vilket alternativ som väljs. Varken ekotoxicitetspotential eller Naturvårdsverkets riktvärdesmodell visade sig vara lämpliga metoder för att beskriva och jämföra risker i det aktuella fallet. Av intervjuerna i SOA:n framgår att det råder delade meningar om hur risker ska beskrivas och på vilket sätt de kan jämföras och det finns ett stort behov av att utveckla nya sätt att beskriva och jämföra föroreningsrisker mellan olika alternativ och olika platser. Arbetet har visat att det finns ett behov av att utveckla miljöriskanalysens avslutande steg, riskkaraktärisering och riskvärdering, eftersom det idag inte finns några konkreta metoder för att jämföra föroreningsrisker mellan olika hanteringsalternativ för förorenade muddermassor. För att förbättra beslutsunderlag föreslås därför en tydligare problemformulering och att övergripande platsspecifika scenarion för de olika alternativen tas fram. Viktigt aspekter att tydliggöra är skyddsobjekt, tidsskala, spridning och exponering. Jämförelsen av platsspecifika föroreningsrisker får inte heller bli allt för detaljerad, eftersom den bara är en del av ett större beslutsunderlag. / Large amounts of contaminated sediment has to be taken care of within the next few years since the sediment in Swedish sea lanes, ports and coastal areas have been contaminated by both heavy metals and organic pollutants over a long time period. Four options for handling contaminated dredged material were studied within this master thesis project. The three traditional methods are dumping the dredged material at sea, filling a bay with dredged material or putting the dredged material on a land disposal. Stabilization/solidification (s/s) is another option, where the contaminated dredged sediments are mixed with a binder that gives them greater strength, while immobilizing contaminants through chemical reactions or physical confinement in the structure. The aim of this thesis is to examine how risks of contamination can be compared between the four main options for management of dredged materials, in a site-specific perspective. The main tool in the project has been environmental risk assessment with special focus on how risks can be categorized, measured and compared. The study includes a literature review, an examination of permit applications for port development, a case study where the LCA methodology, "potential eco-toxicity" and the Swedish Environmental Protection Agency's guideline value model was tested in order to compare the risks of contamination from the various management options in the port of Oxelösund. Finally a Stakeholder Opinion Assessment (SOA), by the theme risk characterization and risk comparison, was made. The study of permit applications for port expansion has shown that the site-specific risks of contamination are not considered when choosing between management options of dredged materials. Instead other aspects, such as economy, determine the option chosen. Neither potential of eco-toxicity or the Swedish Environmental Protection Agency's guideline value model proved to be appropriate methods in order to describe and compare the risks associates with this case. The interviews in the SOA show that people disagree on how risks should be described and compared. There is a demand for new methods of describing and comparing risks associated with different management options for dredged materials at different sites. This work has shown that well-known methods on how to compare risks of contamination between the different management options for contaminated dredged materials do not exist. There is also a need of developing the latter steps in the environmental risk assessment. To develop a better decision basis, a more explicit definition of the problem is proposed. It is particularly important to make site-specific descriptions of the various systems to be compared. The comparison of the site-specific risks of contamination should not be too detailed, since it is part of a larger decision support. / Stabcon

A regional survey of environmentally harmful substances in fish in autumn 2013 revealed elevated levels of polychlorinated biphenyls (PCBs) in perch from Lake Oxundasjön, north of Upplands Väsby in Stockholm County. Follow-up studies have shown that the quantity of PCBs contained in the lake is unique of its kind in Sweden, and that the area of influence also includes downstream Rosersbergsviken, a bay of Lake Mälaren. The elevated concentrations in fish exceed today's market limits and environmental quality standards for PCBs, as of this, responsible authorities discourage from consumption of fish from Lake Oxundasjön and Rosersbergsviken. The aim has been to use statistical analyses and mass-balance modelling to study the current state of the lake system and how it may evolve in the future under different circumstances. There is a statistically significant correlation between PCB levels in sediment and perch from 21 different sites in the Stockholm-Mälaren region, including Lake Oxundasjön and Rosersbergsviken, this was demonstrated with a linear regression model. With the multivariate analysis method principal component analysis (PCA), it was illustrated how the contaminant levels in fish from Lake Oxundasjön and Rosersbergsviken differed on contaminant levels in fish from other sites. The difference mainly concerned the size and composition of PCBs. Mass-balance modelling of quantities and flows of PCBs in Lake Oxundasjön and Rosersbergsviken was made in the simulation program STELLA®. The modelling indicated that the system currently serves as a secondary distribution source of PCBs to the environment. The recovery of PCB levels is slow in the system, it will take more than 25 years for concentrations in fish to reach today’s market limits and environmental quality standards for PCBs. The model was used to evaluate three different treatment methods for Lake Oxundasjön: dredging, capping and activated carbon treatment. Simulations of these treatments led to a substantial improvement of the PCB situation in Lake Oxundasjön. Moreover, they also had a positive impact on the recovery process in the downstream Rosersbergsviken. Future climate changes, with warmer temperatures and higher run off, led to a slightly faster recovery progress of PCBs in the system.