Studier på Chalmers

Chalmers har arbetat med att utveckla metoder för att bedöma effekter av låga koncentrationer av olja i marin miljö. Som modellsystem används ett försiktigt sållat ytsediment, som innehåller ett naturligt samhälle av meiofauna (djur av storleken 63μm-1 mm, Fig. 1) och mikroorganismer. Sedimentet inkuberas sedan i små pluggar, utan lock i en stor överliggande vattenmassa (Fig. 2). Detta modellsystem har fördelen att det integrerar över både organismerna, deras interaktion med varandra och sin miljö och är därmed mer ekologiskt relevant jämfört med klassisk ekotoxikologi. Inom klassisk ekotoxikologi studeras vanligen endast en sorts organismer i taget. Bedömningsgrunden för hur giftigt ett ämne är bestäms ofta utifrån den koncentration som dödar hälften av testorganismerna (LC50-värdet).

I experimentet studerades effekter vid 2 respektive 20 gånger högre koncentration (motsvarande 1300 och 13 000 μg/kg torrvikt sediment) än bakgrundskoncentrationer i miljön. För att säkerställa att det inte är falska effekter till följd av att sedimentet tagits in på lab inkluderades också kontroller där det inte tillsattes någon olja. Jämfört med kontrollsedimentsamhället visade sig behandlingarna ge en signifikant förändrad samhällssammansättning av meiofauna och nedsatt förmåga till nitrifikation, ett viktigt steg i kvävecykeln, hos det mikrobiella samhället. Effekterna var inte avtagande efter 60 dagar, utan det kunde påvisas att skillnaderna mellan behandlingarna till följd av oljetillsatsen fortfarande ökade. Slutsatsen är att även låga koncentrationer av olja påverkar samhällen av meiofauna och mikroorganismer negativt, i minst 60 dagar (Lindgren et al 2012).

Figur 1. Exempel på olika organismtyper av meiofauna.

Utöver att olja är en komplex blandning av olika ämnen, kan dess toxicitet (giftighet) förändras beroende på om oljan exempelvis binder till sedimentpartiklar. Man kan säga att oljans giftighet inaktiveras genom att oljans biotillgänglighet minskar, det vill säga andelen olja som är möjlig att tas upp av organismer minskar. Olika typer av sediment är olika benägna att reagera med oljan, vilket gör att en viss koncentration av olja i två olika sedimenttyper kan ge olika koncentration av den biotillgängliga delen av oljan. I ett andra experiment tillsattes olika koncentrationer av PAH till tre olika sedimenttyper. Resultaten bekräftade hypotesen att biotillgänglighet är avgörande för hur stor mängd av de tillsatta PAH:erna som verkligen påverkar organismerna i sedimentet. Efter 60 dagar hade den behandling som innehöll den högsta totala mängden PAH:er minst andel biotillgängliga PAH:er och uppvisade samtidigt minst negativa effekter på det mikrobiella samhället. Dessutom så visade det sig att en särskild typ av PAH:er, så kallade alkylerade PAH:er, spelade en stor roll i de uppkomna negativa effekterna. Alkylerade PAH:er uppvisade i sex fall utav åtta korrelation till de negativa effekterna (Lindgren et al 2014).

Figur 2. Översiktlig figur som visar experimentuppställning.

Låga koncentrationer av miljögifter, exempelvis olja, i miljön kan betraktas som en stress som utövar ett selektionstryck på organismer; både på individ- och samhällsnivå. Med andra ord kommer känsliga organismer att försvinna, och individen eller samhället utvecklar en tolerans mot stressfaktorn. Detta kan ses som en positiv effekt; att toleransen eller motståndskraften ökar. Tyvärr är det inte hela sanningen. De organismer som är toleranta mot olja är nödvändigtvis inte de som är bäst lämpade att motstå klimatförändringar och andra stressorer eller utför ekosystemtjänster i samma takt som de mot olja känsliga organismerna. Resultatet av den utvecklade toleransen blir att biodiversiteten (eller den genetiska diversiteten) minskar, både på art- och samhällsnivå, och därmed minskar den totala motståndskraften i samhället.

I ett tredje experiment undersöktes toleransutveckling mot PAH:er hos mikroorganismer under 90 dagar. Utveckling av tolerans observerades efter både 60 och 90 dagar (Lindgren et al., 2016). Detta tyder på att möjligheten till toleransutveckling är något som måste tas i beaktning när man utför undersökningar av miljöstatus angående förorening av olja. Om ett samhälle har utvecklat tolerans kan detta alltså misstolkas som att samhället är av god miljöstatus, medan det i själva verket har en utarmad genetisk diversitet. Förmåga av mikroorganismer att utveckla tolerans in situ mot PAH:er har också dokumenterats i en fältstudie på svenska västkusten (Lindgren et al., 2017).

Resultaten från dessa ekotoxikologiska studier ska sedan användas för att bedöma vilka konsekvenser läckande olja från vrak kan få i den marina miljön. Idag finns det inga färdiga oljeriskmodeller som inkluderar värdering av miljöeffekter av olja, men arbetet med att inkludera miljöeffekter i VRAKA pågår.

Referenser

Hjorth M, Forbes V, Dahllöf I, 2008. Plankton stress responses from PAH exposure and nutrient enrichment. Marine Ecology Progress Series, Vol 363, pp. 121-130.

Hjorth M, Vester J, Henriksen P, 2007. Functional and structural responses of marine plankton food web to pyrene contamination. Marine Ecology Progress Series, Volym 338, pp. 21-31.

Lindgren JF, Hassellöv I-M, Dahllöf I, 2012. Meiofaunal and bacterial community response to diesel additions in a microcosm study. Marine Pollution Bulletin, 64(3), pp. 595-601.

Lindgren JF, Hassellöv I-M, Dahllöf I, 2014. PAH effects on meio- and microbial benthic communities strongly depend on bioavailability. Aquatic Toxicology, Volym 146C, pp. 230-238.

Lindgren JF, 2015. Evaluating effects of low concentrations of oil in marine benthic communities. Thesis for the degree of Doctor of Philosophy. Department of Shipping and Marine Technology, Chalmers University of Technology. ISBN: 978-91-7597-206-0.

Lindgren JF, Hassellöv I, Landquist H, Dahllöf I. 2015. Low concentrations of PAHs induce tolerance in nitrifying bacteria. Frontiers in Marine Science 2 (35), 1-7.

Lindgren JF, Hassellöv I, Nyholm JR, Östin A, Dahllöf I. 2017. Induced tolerance in situ to chronically PAH exposed ammonium oxidizers. Marine Pollution Bulletin 120, 333-339.

Naturvårdsverket, 2014. Samordning av miljöövervakningen.

Petersen DG, Sundbäck K, Larson F, Dahllöf I, 2009. Pyrene toxicity is affected by the nutrient status of a marine sediment community: Implications for risk assessment. Aquatic Toxicology, 95(1), pp. 37-43.