Rethinking recovery rates from mercury (Hg) pollution by reconciling evasion of legacy Hg pollution from peatlands with historical records of Hg accumulation and isotope signatures in peat profiles
Anthropogenic mercury (Hg) emissions to the atmosphere have increased the concentration of this potent neurotoxin in terrestrial and aquatic ecosystems. Efforts to control this pollution have reduced atmospheric concentrations of gaseous elemental mercury (GEM) over Fennoscandia by 50 percent in the past 30 years. The first annual Hg mass-balance for a boreal peatland that measured peat-atmosphere exchange revealed so much evasion of the Hg pollution legacy from the peat back to the atmosphere that the mire will have recovered in decades, rather than in centuries as previously assumed believed. Producing this mass balance was a methodological challenge, but explaining it presents a scientific challenge. We propose that the long history of atmospheric Hg pollution, followed by sharp reductions in atmospheric Hg concentrations, switched the peatland from being a net accumulator of atmospheric Hg for millennia to suddenly becoming a net GEM emitter to the surrounding environment. We propose to test whether a recent reversal in the direction of Hg exchange between peatlands and atmosphere can be modeled by changing GEM concentrations. This model will be constrained by historical peat archives of Hg concentration and isotopic composition, as well as novel measurements of pore atmosphere Hg isotopes. This will provide information on the effectiveness of Hg emission controls for reducing Hg contamination in freshwater fish where peatlands influence aquatic Hg bioaccumulation.
Projektledare: Kevin Bishop, institutionen för vatten och miljö SLU.
Kvicksilver i avrinnande vatten: Identifiering av områdesspecifika faktorer och hänsynsåtgärder som påverkar export av kvicksilver samt bildning av metylkvicksilver vid skogsavverkning
Detta Formas-finansierade projekt syftar till att öka kunskapen om processer för bildning av den biotillgängliga formen av kvicksilver, metyl-kvicksilver, vid skogsbruk. Tidigare studier om skogsbrukseffekter på avrinningen av metyl-kvicksilver, visar på en stor variation i respons mellan olika områden. Denna variation gör det svårt att dra generella slutsatser om skogsbrukets roll samt att ge riktlinjer för att begränsa negativa effekter av metyl-kvicksilver i avrinnande vatten. Detta projekt syftar därför till att identifiera faktorer som avgör ett områdes känslighet för skogsbruk ur ett kvicksilver-perspektiv, i tre steg;
- en fältbaserad syntesstudie av tidigare skogsbruksstudier där ny data samlas in från alla områden,
- en GIS baserad utvärdering av stora mängder kvicksilverdata kontra skogsbrukspåverkan, och
- ett experimentellt fältförsök där avverkningsresternas betydelse för bildning av metyl-kvicksilver utvärderas.
Vår förhoppning är att kunskaper från detta projekt kommer att utgöra en viktig kunskapsbas då riktlinjer om hänsynstagande åtgärder utformas för att minska export av kvicksilver vid skogsbruk.
Projektledare: Karin Eklöf, institutionen för vatten och miljö, SLU.
Om projektet på institutionen för vatten och miljös webb.
Projektet har nära anknytning till Sino-Swedish Mercury Management Research Framework (SMaReF).
Environmental impact of gas ebullition in fiberbank sediments – flux measurements and X-ray tomography for improved remediation strategies (GASFIB)
In the manufacture of paper and pulp, large quantities of contaminated cellulose and wood fiber material were previously released directly into the sea and lakes. The material accumulated and formed so-called fiberbanks. These fiberbanks have been identified as potential sources for the spread of organic pollutants in the Baltic Sea. Capping has been proposed as a potential cost-effective remediation technique for preventing release of persistent organic pollutants (POPs) from contaminated fiberbanks. Extensive gas production in fiberbanks may, however, disrupt the cap's structural integrity and reduce its effectiveness to prevent contaminant dispersal. GASFIB aims to quantify contaminant transport of POPs mediated via gas ebullition in fiberbanks and to study the effect of gas ebullition on the effectiveness of different capping materials. The work will include controlled experiments with capped and un-capped fiberbank sediment combined with chemical analyses and 3D-imaging using X-ray tomography. GASFIB will increase knowledge of the effectiveness of capping as a remediation technique for fiberbanks. Furthermore, the extent of contaminant transfer in fiberbanks due to gas ebullition will be measured in field, which has never been done before.
Projektledare: Anna-Karin Dahlberg, institutionen för vatten och miljö, SLU. Medarbetare: Karin Wiberg, institutionen för vatten och miljö, SLU, Johannes Koestel, institutionen för mark och miljö, SLU, Alizee Lehoux, Uppsala universitet och Ian Snowball, Uppsala universitet.
Om projektet på institutionen för vatten och miljös webb.
Source, transport and fate of organic micropollutants in Lake Mälaren
Lake Mälaren is Sweden's third largest lake, the most densely populated, and the drinking water source for several million people. However, there is an emerging threat to the lake – the emission of large amounts of hazardous anthropogenic chemicals, which needs to be investigated. These organic micropollutants jeopardize the lake as a sustainable natural resource for drinking water production. In this project, we will focus on various groups of organic micropollutants including pharmaceuticals, personal care products, per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs), flame retardants, pesticides, hormones, and other industrial chemicals. A special focus will be to focus on organic micropollutants in the EU Watch List and national screening lists. Our concept is to investigate the sources, transport and fate of these organic micropollutants in water and sediment in Lake Mälaren. In addition, the occurrence of organic micropollutants will be investigated in wastewater to assess their removal efficiency and source strength of the wastewater treatment plants. The ultimate aim of this project is to support the EU and Swedish water quality directive to prioritize micropollutants that should regularly be monitored, support the work with the EU Water Framework Directive (WFD), help Sweden to meet national Environmental Quality Objectives (EQO), and help reducing human exposure to toxic chemicals.
Projektledare: Oksana Golovko, Lutz Ahrens, Karin Wiberg, Stephan Köhler, institutionen för vatten och miljö, SLU.
Läs om projektet på institutionen för vatten och miljös webb.
Läs om projektet i Kunskapsbanken: Letar efter okända gifter i dricksvattnet
Blackwater treatment and reuse as agricultural fertilizer: fate and behavior of pharmaceuticals, antibiotic resistance genes and evaluation of environmental risks
Treatment and re-use of blackwater (faeces, urine and flush water) offers several advantages, such as the recovery of a nutrient-rich agricultural product, the reduction of waste and environmental pollution, closing of the nutrient cycle, and decrease the demand of chemical fertilizers by the agricultural sector. Nevertheless, blackwater may contain high levels of pharmaceuticals, and active metabolites as well as antibiotic-resistant bacteria. Therefore, before usage, appropriate treatment and sanitation is needed to avoid the spread of these harmful pollutants in the environment. In this project, we will conduct field monitoring campaigns at blackwater, manure and sludge amended fields to investigate whether blackwater reuse is a significant vector of dissemination of these pollutants in the environment. This study will help understand the risks associated with blackwater reuse and identify whether any technical improvements, regarding blackwater treatment, are needed. The outcomes of this project will be highly valuable to guarantee a safe reuse of this natural resource.
Projektledare: Foon Yin Lai, Lutz Ahrens, Karin Wiberg, institutionen för vatten och miljö, SLU. Medarbetare: Björn Vinnerås, institutionen för energi och teknik, SLU och Meritxell Gros, ICRA.
Läs om projektet på institutionen för vatten och miljös webb.
Kartläggning av toxiska ämnen och cocktaileffekter av dessa i vattenmiljön
Detta projekt bedrivs av toxikologer och miljökemister vid SLU i samarbete med forskare vid Universitat Jaume i Spanien. Projektet, med finansiering från forskningsrådet Formas, syftar till att undersöka förekomsten av toxiska ämnen i miljö, identifiera de kemiska ämnen som orsakar toxiska effekter och undersöka om det uppstår cocktaileffekter då organismer exponeras för flera kemiska föroreningar samtidigt. Projektet fokuserar på vattensystem som används som råvattenkälla för dricksvattenproduktion. I detta projekt kombineras effekt-baserade metoder för toxikologisk analys (cellbaserade in vitro-metoder) med avancerad kemisk analys (non-target screening) enligt principen för effekt-driven analys (EDA).
Projektledare: Johan Lundqvist, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU.
Nya metoder för att undersöka förekomsten av toxiska kemikalier i den akvatiska miljön
I detta projekt, med finansiering från Vetenskapsrådet, utvecklas nya metoder för att undersöka förekomsten av toxiska kemikalier i den akvatiska miljön. Metoderna baseras på fiskceller som odlas i laboratoriet och modifieras på olika sätt för att reagera på toxiska ämnen. De etablerade metoderna kan användas för att undersöka förekomsten av toxiska ämnen i t.ex. vattenprover från sjöar och vattendrag.
Projektledare: Johan Lundqvist, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU.
Utveckling av molekylära markörer för fortlöpande miljöanalys inom akvatisk toxikologi
Projektets syfte är att utveckla ett system för detektion av miljöföroreningars toxiska effekter i akvatisk miljö för fortlöpande miljöanalys. I projektet utvecklas en panel av in vitro-metoder, baserade på molekylära markörer för toxiska mekanismer, till exempel oxidativ stress och hormonstörande effekter.
Metoderna, som mäter den totala effekten av kemikalier i vattenprover, är enkla och känsliga och ett stort antal prover kan analyseras till rimlig kostnad. Testsystemet möjliggör uppföljning av miljömålen för akvatisk miljö i stor skala
Projektledare: Agneta Oskarsson, Johan Lundqvist, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU.
Läs om projektet på institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskaps webb.
Utveckling av en biologisk miljögiftsindikator – kiselalger
Syftet för projekten är att kunna använda skaldeformationer på kiselalger som en akvatisk biologisk miljöindex som indikerar toxisk påverkan av metaller och herbicider. Projektet fokuserar på laborexperiment med kiselalgskulturer för att hitta förklaringar till den stora variationen i skaldeformationer som man observerar i fältprover.
Planen är att vattenförvaltare ska kunna använda den preliminära screeningsindexen som finns idag med större säkerhet i den reguljära kiselalgsövervakningen. Indexet kommer också att vidareutvecklas genom analys av nya fältdata.
Projektledare: Maria Kahlert, institutionen för vatten och miljö, SLU.
Läs om projektet på institutionen för vatten och miljös webb.
Patogena mikroorganismer, läkemedel och antibiotikaresistenta bakterier i akvatisk miljö
Det övergripande syftet med projektet är att öka kunskapen om i vilken omfattning indikator bakterier E.coli och enterokocker samt sjukdomsalstrande bakterier, främst Salmonella och Campolybacter släpps ut från kommunala avloppsreningsverk i Sverige. Förekomst av antibiotikaresistenta bakterier i vatten kartläggs. Dessutom studeras om musslor/fisk kan utgöra reservoarer för dessa bakterier och därmed öka risken för smittspridning.
Projektledare: Stefan Örn, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU.
Läs om projektet på institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskaps webb.
Grodyngel som bioindikator
Syftet med detta projekt är att undersöka om det föreligger påverkan av kemikalieexponering hos vilda grodyngel. Påverkan gäller dels sköldkörtelhormonstörande och könshormonstörande kemikalier. Vidare studeras biomarkörer som speglar effekter av dioxinliknande kemikalier, metaller och kemikalier som orsakar oxidativ stress. Andra parametrar relaterade till hälsotillståndet hos grodyngel såsom patogener studeras också.
Projektet väntas ge en bild av den generella situationen för groddjurens utsatthet för kemikaliexponering, men väntas också visa variationen mellan groddjur i olika miljötyper.
Projektledare: Gunnar Carlsson, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU.
Läs om projektet på institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskaps webb.
Läs om det relaterade Misse-projektet, som undersöker sköldkörtelhormonstörning av inomhuskemikalier via grodyngel.
Fiskhälsa i recipienter
Projektet fokuseras främst mot kommunala reningsverk och industriella punktkällor för att undersöka om dessa belastar vattenmiljön med kemikalier som kan påverka hälsan hos fisken som lever i recipientvattnet.
Undersökningar görs genom att studera embryonalutvecklingen hos fisk, samt att mäta specifika biomarkörer som visar på exponering för vissa grupper av kemikalier, t ex könshormonstörande ämnen (vitellogenin), dioxinliknande kemikalier (EROD), metaller (metallotionin) och kemikalier som orsakar oxidativ stress (glutationreduktas). Vidare undersöks även biometriska parametrar (vikt, längd, gonadvikt etc) samt förekomst av dubbelkönighet.
Projektledare: Stefan Örn, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU.
Läs om projektet på institutionen för biomedecin och veterinär folkhälsovetenskaps webb.
Minkprojektet – ett miljöövervakningsprogram för miljögifter och dess effekter hos vilda däggdjur
Syftet med minkprojektet är att använda vilda minkar som modelldjur för att undersöka miljögifter och miljögifternas effekter på vilda däggdjur i Sverige. Vild mink fungerar bra som indikatorart, dvs. att den kan vara en varningsklocka för läget i naturen. Minken är en toppredator och är även relativt stationär, vilket gör att den kan spegla lokala miljöföroreningar. Som invasiv art är den dessutom lovligt jaktbyte året om.
Projektet tar emot minkar från jägare runt om i landet, men kan också göra riktade undersökningar i särskilda områden. Mink exponeras särskilt för perfluorerade ämnen, som till exempel PFOS, men man ser även halter av ämnen som PCB, DDE, metaller, bromerade flamskyddsmedel och ftalater. Framför allt fokuserar projektet på effekter på fortplantningssystemet, men även andra organ studeras. Fokus är också att kontinuerligt förbättra tolkningen av exponeringsdata genom att studera vilka faktorer som påverkar miljögiftshalterna i minkarna. Prover från minkarna sparas för framtida analyser.
Projektledare: Sara Persson, Ulf Magnusson, institutionen för kliniska vetenskaper, SLU.
Läs om minkprojektet.
Utvärdering av nya metoder för att minska människors exponering för toxiska kemiska föroreningar
Dricksvatten är ett av våra viktigaste livsmedel. Med tanke på den stora konsumtionen och den livslånga exponeringen kan även låga halter av kemiska föroreningar i dricksvatten utgöra en fara för människors hälsa. I detta projekt, med finansiering från forskningsrådet Formas, använder vi effekt-baserade metoder för toxikologisk analys (cellbaserade in vitro-metoder) för att undersöka hur effektivt olika reningstekniker i avloppsreningsverk och dricksvattenverk avlägsnar toxiska kemiska föroreningar från vattnet. Det är av mycket stor vikt att förstå vilka reningstekniker som är mest effektiva, för att minska riskerna att människor exponeras för kemiska föroreningar via dricksvattnet.
Projektledare: Johan Lundqvist, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU.
Utvecklande av effekt-baserade metoder för att upptäcka toxiska föroreningar i livsmedel
I detta projekt, med finansiering från SLU, utvecklar vi nya metoder för att undersöka förekomsten av kemiska föroreningar i andra livsmedel än dricksvatten. I projektet används en panel av effekt-baserade metoder för toxikologisk analys (cellbaserade in vitro-metoder) som representerar olika toxicitetsmekanismer av hög relevans för människors hälsa. Livsmedel samlas in och analyseras med dessa effekt-baserade metoder för att avgöra om det finns toxiska kemiska föroreningar i livsmedlet.
Projektledare: Johan Lundqvist, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU.
Jämförelser av tidstrender av halogenerade miljöföroreningar i biota och människa – vilka faktorer bidrar till skillnader?
Finansieras av Naturvårdsverkets miljöövervakning och drivs i samarbete med Naturhistoriska Riksmuseet och Livsmedelsverket. Tidstrendsdata från Naturvårdsverkets miljöövervakning och Livsmedelsverkets kontroll/monitoring används för att jämföra trender av persistenta organiska miljöföroreingar (POPar) i sillgrissleägg och strömming (biota) och blodserum/modersmjölk från människa. Projektets syfte är att göra en fördjupad analys av skillnader/likheter i trender mellan biota och människa. Går det att förklara eventuella skillnader i trender med de trender som ses i födoorganismer/livsmedel? Information om användningsområden och produktions/användningsvolymer av kemikalierna, samt tidpunkten för viktiga riskhanteringsåtgärder med mål att minska miljöbelastningen av POParna, används också i den slutliga förklaringsmodellen för skillnader/likheter i trender. Målet med projektet är att öka förståelsen av de processer som påverkar tidstrender av olika typer av POPar i biota och människor.
Projektledare: Anders Glynn, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU. Medarbetare: Anders Bignert, Naturhistoriska riksmuseet och Elisabet Nyberg, Naturvårdsverket.
Toxikokinetisk modellering av PFAS-exponering från dricksvatten
Projektet är ett samarbete med Livsmedelsverket, Göteborgs universitet, Stockholms universitet, Umeå universitet, Karolinska institutet, Stockholms universitet och Lunds universitet, med finansiering från Naturvårdsverkets hälsorelaterade miljöövervakning. I projektet undersöks kopplingen mellan barns och vuxnas halter av PFAS i blod och de halter som uppmätts i kranvattnet de dricker hemma. I studierna ingår befolkningsgrupper med normala bakgrundsexponeringar från livsmedel och dricksvatten, men också grupper som druckit dricksvatten med höga PFAS-halter. Projektet syftar till att ta fram toxikokinetiska modeller för uppskattning av blodhalter av PFAS i populationer som dricker förorenat vatten, utgående från de halter i dricksvattnet som uppmätts. Specifika frågeställningar är till exempel:
- Vid vilka PFAS-halter i dricksvatten kan förhöjda blodhalter förväntas, i förhållande till de bakgrundshalter som befolkningen har?
- Finns det åldersskillnader i förväntade blodhalter vid exponering för förorenat vatten?
- Hur påverkas blodhalterna av den tid som exponeringen pågått?
- Efter att föroreningen av dricksvattnet åtgärdats; Hur lång tid tar det innan blodhalterna nått ner till hälsomässigt acceptabla nivåer, i de fall blodhalterna initiellt ligger över acceptabla nivåer?
Projektledare: Carolina Vogs, Anders Glynn, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU. Medarbetare: Carl Ekstrand, Gunnar Johanson, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU.
Per- and polyfluorinated alkyl substances (PFASs) in food and drinking water – exposure of children/adolescents and influence on health development
Per- and polyfluorinated alkyl substances (PFASs) are surface active industrial chemicals with a world-wide use. Some of the polyfluorinated substances (precursors) are degraded to persistent perfluorinated alkyl acids (PFAAs), which are detected in biota from the poles to the equator. For humans food is an important exposure source, but PFAA-contaminated drinking water (DW) is an additional significant exposure source in areas affected by medium/high contamination from point sources, for instance fire-fighting training areas and PFAS production facilities. PFASs are currently regarded as a severe food safety problem and one of the most serious chemical threats to food and drinking water production. In the yearly follow-up of the Swedish environmental quality objectives 2019 it was however pointed out that the lack of knowledge about the majority of PFASs produced and used in society makes it difficult to assess human health risks. The current project aims at characterizing the PFAS mixtures that children/adolescents are exposed to from food and drinking water in Sweden, to identify the personal characteristics that influence blood serum concentrations, and to investigate if there are relations between serum PFAS levels and child/adolescent health development. Health biomarkers studied are birth-outcomes, thyroid hormones and cholesterol metabolism.
Projektledare: Anders Glynn, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU. Medarbetare: Jennifer Nyström, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU, Irina Gyllenhammar och Sanna Lignell, Livsmedelsverket, Erik Lampa, Uppsala universitet.
Kombinationseffekter av toxiska kemikalier och grundämnen bland barn/ungdomar - en integration av epidemiologisk metodik och biotestning (CETCHAA)
Projektets syfte är att karaktärisera blandningar av kemikalier som barn/ungdomar exponeras för i Sverige, och att identifiera de mest toxiska kombinationerna av kemikalier som hotar barns/ungdomars hälsa. En viktig fråga som tas upp är om blandningarnas giftighet skiljer sig mellan flickor och pojkar. Vi använder redan framtagna haltdata för över 90 kemikalier från barn/ungdomar i en nationell matvaneundersökning, Riksmaten Ungdom 2016-17 (RMU, N>1000), och över 40 av RMU-kemikalierna i en moder/barn-kohort (POPUP, N>350). Känsliga hälsoutfall som studeras är graviditetsutfall (POPUP), och nivåer av sköldkörtelhormoner och vaccinationsantikroppar (POPUP och RMU). Dessutom används nyligen utvecklade cell-baserade testsystem för att studera effekter av identifierade kemikalieblandningar på viktiga biologiska processer, som sköldkörtel- och könshormonsystemen, metabolism, inflammation och oxidativ stress. Syftet med celltesterna att ta reda på vilka mekanismer/processer som är mest känsliga för kombinationseffekter, att identifiera de viktigaste kemikalierna som "driver" effekterna, och att ta reda på om olika kemikaler påverkar varandras giftighet. Genererade data från de epidemiologiska studierna och biotestningen integreras i en riskbedömning av de mest toxiska kemikalieblandningarna. Projektet ger ny kunskap om kombinationseffekter av komplexa kemikalieblandningar, som en vetenskaplig grund för riskbegränsande åtgärder med målet att uppfylla miljömålet "En giftffri miljö".
Projektledare: Anders Glynn, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU. Medarbetare: Johan Lundqvist och Sebastien Pineda, institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap, SLU, Erik Lampa, Uppsala universitet, Sanna Lignell och Irina Gyllenhammar, Livsmedelsverket.
