Phytostabilization of mine tailings covered with fly ash and sewage sludge

Establishing plant communities is essential for the restoration of contaminated land. As potential cover materials, fly ash and sewage sludge can prevent formation of acid mine drainage from sulfidic mine waste. The aim of the thesis was to i) screen for plants that can be established in, and prevent leakage of metals and nutrients from sludge on top of ash and tailings, and ii) investigate root growth into sealing layers of ash and sludge. Analyses were performed under laboratory, greenhouse and field conditions using selected plant species to examine the release of Cd, Cu, Zn, N, and P from the materials. Plant physiological responses and interactions with fly ash were also investigated. The data show that plants can decrease metal and nutrient leakage from the materials, and lower the elemental levels in the leachate, but with varying efficiencies among plant species. Plants capable of taking up both nitrate and ammonium were more efficient in preventing N leakage compared with those taking up primarily ammonium. Fast growing plants could raise the pH in acidic sludge leachate, but the initial pH decrease and N leakage was not counteracted by plants. Germination in fresh sludge was problematic, but enhanced by aeration of the sludge. In general, the accumulation of metals in plant shoots was low, especially if ash was located below the sludge. Fresh ash was phytotoxic (e.g., high alkalinity, salinity and metal levels) and induced the activity of stress-related enzymes in shoots. In sealing layers of aged and cured ash, roots could grow if the penetration resistance was low, or into the surface of stronger layers if the surface had become pulverized. The roots caused dissolution of calcium-rich minerals, possibly by exudation of saccharides. Addition of sludge to an ash layer increased root growth, likely due to decreased bulk density and pH, and nutrient addition. In conclusion, with selected plant species and a properly constructed cover, metal and nutrient leaching from the materials and root growth into the sealing layer can be restricted

Kartläggning av föroreningar i sediment i svenska vattendrag, sjöar och kustområden : Resultatredovisning från fältundersökningar utförda inom regeringsuppdrag om förorenade sediment

I regeringsuppdraget om förbättrad hantering av förorenade sediment undersöktes sedimenten i ett 70-tal områden i kust, sjöar och vattendrag över hela Sverige med misstänkt påverkan från lokala punktkällor. Målen var att bidra till en förbättrad nationell överblick över förorenade sediment och förbättra kunskapen om påverkan på sediment från ett urval av branscher. Prover togs av ytliga (0-5 cm) och djupare (15-20 cm) skikt av sedimenten. De kemiska analyserna omfattade ett 20-tal grupper av föroreningar med standardiserade, kommersiella analyspaket. Även läkemedelsrester analyserades, och prover från kustområdena analyserades för många flera ämnen i en screening. Utvalda prover analyserades med cellbaserade toxicitetstester för mätningar av samlad biologisk effekt. Många miljöfarliga ämnen bidrar enskilt och tillsammans till risker från förorenade sediment Tributyltenn (TBT) och koppar påträffades i halter som överstiger effektbaserade bedömningsgrunder för sediment i mer än hälften av de undersökta områdena. Ofta var de uppmätta halterna av dessa ämnen, och även av antracen, högt över bedömningsgrunderna vilket ökar risken för negativ påverkan på sedimentlevande organismer och bentiska livsmiljöer. Också kadmium, bly och fluoranten påträffades i hög utsträckning men inte lika ofta i halter som överstiger effektbaserade bedömningsgrunder. Många fler föroreningar som: polycykliska aromatiska kolväten (PAH:er) dioxiner och dioxinlika ämnen metaller klorerade bekämpningsmedea lkylfenoler TBT-ersättare och högfluorerade organiska ämnen (PFAS) påträffades i hög utsträckning och ofta i halter som indikerar att även dessa är betydelsefulla sedimentföroreningar. I screeningen av kustprover påträffades industrikemikalier, växtskyddsmedel, läkemedel och ämnen från kosmetika och hygienprodukter. Behovet av effektbaserade bedömningsgrunder för fler ämnen för att bättre kunna bedöma förknippade miljörisker är dock stort. Detta inkluderar inte minst bedömningar av risker för spridning till näringsväven och påverkan på rovdjur eller människors hälsa via konsumtion av fisk. Resultaten indikerar att läkemedel, klorparaffiner, organofosfater och siloxaner är relevanta och vanligt förekommande sedimentföroreningar men deras detektions- och rapporteringsgränser behöver bli lägre för att motivera att de regelbundet ska analyseras vid undersökningar av förorenade sediment. Resultaten stärker bilden av att förorenade sediment är vanligt förekommande, och att föroreningsbilden ofta är komplex. Med många samtidigt förekommande ämnen ökar risken för kombinationseffekter vilket skulle behöva beaktas rutinmässigt. Mätningar av den samlade biologiska effekten via cellbaserade toxicitetstester av dioxiner, PAH:er, och hormonstörande ämnen visar på effekter av fler ämnen än de som fångas upp i traditionella haltmätningar, och var generellt känsligare vilket bekräftar att de ger en mer komplett bild av möjlig påverkan från dessa ämnesgrupper. De är därför ett bra komplement till kemiska haltmätningar för att karaktärisera sedimentens föroreningsinnehåll och möjlig påverkan. Ytligt liggande föroreningar riskerar att spridas Mäktigheten av förorenade sediment var i många av områdena minst 20 cm. För flertalet ämnen sågs ingen signifikant skillnad i de sammanlagda resultaten mellan halter i djupare prover jämfört med ytprover. Att halterna i många fall var höga även i ytliga sediment där biologisk aktivitet kan förekomma ökar risken för spridning och upptag i näringsväven. Det indikerar också att nytillförsel av föroreningar till sedimenten fortfarande pågår i dessa områden. Någon större ackumulation av analyserade föroreningar från källor långt uppströms i vattensystemen i dämmen och flodmynningar tycks inte ske, då höga strömhastigheter medför att sedimentföroreningar transporteras vidare i vattendragen till sjöar och ut i havet. Flera olika verksamheter medför hög risk för förorenade sediment Belastning och risk för påverkan från branschtypiska utsläpp utvärderades för 19 branscher. Bedömningen är att: avfallshantering och deponi avloppsreningsverk hamn och småbåtshamn massa- och pappersbruk gruvor stålindustrier tätort ytbehandling och textilindustri är verksamheter som inför en inventering av förorenade sedimentområden bör klassas som medförande hög risk för förorenade sediment. Belastningen från branscherna kemisk industri, kloratindustri, garveri, glasbruk, och sågverk utan doppning var inte möjliga att bedöma på grund av ofullständiga resultat.Den här rapporten har tagits fram av Havs- och vattenmyndigheten i samverkan med Naturvårdsverket, Länsstyrelserna,Sveriges geologiska undersökning och Statens geotekniska institut. Myndigheterna ansvarar för rapportens innehåll och slutsatser.</p

Sedimentundersökningar i svenska kustområden 2021 : Rapport inom regeringsup pdraget RUFS

Regeringen gav 2019 i uppdrag till ett antal myndigheter, under ledning av Naturvårdsverket, att förbättra kunskapen om förorenade sediment. Denna rapport redovisar fältundersökningar utförda av Sveriges geologiska undersökning utmed Sveriges kust, ett delprojekt inom uppdraget där även Naturvårdsverket, Havs- och vattenmyndigheten och länsstyrelserna har medverkat. Resultaten bidrar till en förbättrad nationell överblick och kunskapsgrund för prioriteringar av kommande inventeringar och åtgärder av förorenade sediment. De kan också tjäna som underlag för fortsatt utveckling av inventeringsmetodik. Inledningsvis valdes vattenområden ut utifrån bedömd påverkansbild från pågående miljöfarlig verksamhet och förorenade områden från tidigare verksamheter. Urvalet förfinades i dialog med berörda länsstyrelser. Efter en genomgång av befintlig information, till exempel tidigare undersökningar, sjökort och geologiska kartor, utformades mer detaljerade undersökningsområden. Utformningen gjordes så att bottnar belägna såväl nära intill som på något längre avstånd från potentiella föroreningskällor kom att ingå. Detta gjordes för att försöka få en uppfattning om hur långt från källorna föroreningar spridits till sediment. Efter prioriteringar kom 16 sådana områden, ett i varje kustlän, att bli undersökta.  Fältarbetet utfördes under 2021. Det inleddes i varje område med hydroakustiska undersökningar, det vill säga mätningar med olika slags ekolod. Resultaten av dessa indikerar var på bottnarna det kan finnas sediment avsatta under industrialismen och som kan vara påverkade av mänskliga aktiviteter. Med detta som underlag planerades sedimentprovtagningen. Totalt hämtades sediment från 70 provlokaler upp för geologisk beskrivning. Vid fältbesiktningen visade sig 66 av dessa bestå av sediment med förutsättningar att kunna innehålla föroreningar. Från dessa togs delprov för miljökemisk analys ut från ytligt sediment och i de flesta fall även från en nivå något djupare ner.  De analyser som utförts visar enligt etablerade bedömningsgrunder att föroreningsgraden av ett eller flera ämnen är hög inom varje undersökningsområde. En jämförelse mellan områdena visar att föroreningshalterna oftast, men inte alltid, är högre i områden med komplex potentiell påverkansbild från långvariga industriella verksamheter i kombination med närhet till större städer. I 68 % av 123 sedimentprover uppmättes vid analys ”mycket höga halter”, det vill säga tillståndsklass 5 enligt svenska statistiska bedömningsgrunder, av minst ett ämne. Ofta påträffades metallerna koppar, zink, bly och kvicksilver samt de organiska ämnena PAH11, PCB7, ∑DDT och TBT med dess nedbrytningsprodukter MBT och DBT i mycket höga halter. När det gäller dioxiner och furaner (PCDD/F), så uppmättes som högst halter i tillståndsklass 4, det vill säga ”Dårlig”, enligt de norska bedömningsgrunder som använts. För koppar, bly, kadmium, antracen, fluoranten, TBT och siloxanen D5, vilkas uppmätta halter kan bedömas utifrån Havs- och vattenmyndighetens effektbaserade bedömningsgrunder, överskreds minst ett ämnes bedömningsgrund i 87 % av proverna. Antracen och TBT är de ämnen som oftast överskred sina respektive bedömningsgrunder. Därutöver har ett stort antal ämnen som saknar etablerad bedömningsgrund påträffats i mycket varierande halter. I undersökningsområden som tar emot renat vatten från avloppsreningsverk utfördes analys av läkemedel. Sju av 41 läkemedelssubstanser påträffades i mätbara halter. Det antidepressiva läkemedlet citalopram påvisades i tolv av proven vilket var mest frekvent. Därutöver påträffades även ciprofloxacin, diklofenak, klaritromycin, alfuzosin, orphenadrin och trimetoprim. För att uppskatta effekten på levande organismer i vattenmiljön utfördes även så kallade toxicitetstester enligt CALUX-metoden avseende dioxinlika ämnen, PAH:er och östrogenlika ämnen. Resultaten från dessa analyser uppvisar över lag stor samvariation med kemiskt uppmätta halter av respektive ämnesgrupp. Responsen på dioxinlika ämnen indikerar dessutom att det finns fler föreningar än PCDD/F och DL-PCB som ger upphov till dioxinlika effekter. Toxicitetstester kan på detta sätt utgöra ett viktigt komplement till kemiska analyser. En erfarenhet från denna och liknande undersökningar är att sammanställningar av tillgänglig information om påverkanskällor och sedimentgeologiska förhållanden i vattenområden är mycket viktiga underlag för att prioritera vilka områden som bör undersökas. Träffsäkerheten i detta förfarande kan förväntas öka varefter fler områden undersöks i framtiden och kunskapen ökar om föroreningars koppling till olika källor. Kommande fältundersökningar bör utföras med så jämförbara metoder som möjligt, och erfarenheterna från fältmetoderna som tillämpats under regeringsuppdraget kan bidra med viktig kunskap. Fler metodstudier, förslagsvis i samverkan med andra aktörer som undersöker förorenade sediment, skulle ytterligare kunna balansera omfattning och noggrannhet i såväl inledande ekolodsmätningar (hydroakustik) som provtagningsteknik. Detta skulle bidra till att uppnå undersökningsresultat med tillräcklig kvalitet så kostnadseffektivt som möjligt. Fler undersökningar skulle även bidra med underlag till bedömningsgrunder för miljöföroreningar som hittills saknar sådana. Behoven av fortsatt arbete och åtgärder för att komma till rätta med förorenade sediment kommer att redovisas i Naturvårdsverkets slutredovisning av regeringsuppdraget i början av 2023