Potential toxicity and chemical processes of aluminium addition for sediment phosphorus control in Östhammarsfjärden

Målsättningen med den här studien var att utreda möjliga biologiska effekter av aluminiumtillsats till Östhammarsfjärden (Östhammars kommun) för att minska fosforläckaget från bottensediment. Risk för påverkan på biota i vatten och sediment bedömdes med hjälp av rapporter, vetenskapliga publika- tioner samt modellering baserad på data från inneslutningsförsök med och utan aluminiumtillsats i Löparöfjärden (Norrtälje kommun) sommaren 2011. I sjöar har man i över fyrtio år använt aluminiumsaltlösning för att minska fosforhalten i vatten och sediment. Toxiciteten hos aluminium i sjöar bedöms vara försumbar under neutrala förhållanden, hu- vudsakligen på grund av att reaktiviteten och biotillgängligheten av aluminium vid ph 6-9 är väldigt låg. Den toxikologiska litteraturen stöder dock att det finns vissa möjliga biologiska effekter vid alu- miniumtillsättning till sött eller bräckt vatten vid circum-neutralt pH och att kontinuerlig exponering av aluminium har större negativa effekter på biota jämfört med en enstaka behandling. De potentiella negativa effekterna av enstaka aluminiumbehandlingar sammanhänger med mängden aluminiumhyd- roxidflock, en amorf mineralisk massa som påverkar bottenfaunans livsmiljö. Några andra möjliga negativa effekter inkluderar minskade bottenfaunatäthet och förhöjd fysiologiskt stress på fisk. Tidiga- re studier har dock visat att dessa effekter är kortvariga (veckor för bottenfauna) till medellånga (1-2 år för fisk) och att de akvatiska samhällena återhämtar sig och uppnår ett bättre miljötillstånd jämfört med innan behandlingen på grund av förbättrad vattenkemi och livsmiljökvalitet. Direkt inblandning av aluminium till sedimentet gör att behandlingseffekterna på plankton och fisk i vattnet minskar eller uteblir helt. Det är svårt att utifrån studier i sötvatten dra säkra slutsatser för brackvattensystem, efter- som experimentella data från aluminiumbehandling i bräckt eller salt vatten i princip saknas. En del studier rekommenderar mindre restriktiva begränsningar för aluminium i saltvatten på grund av att vattenkemin skiljer sig åt från sötvatten, andra förslår mer restriktiva begränsningar på grund av risken för negativa effekter med högre biologisk mångfald och ett större antal känsliga arter. Bottenfaunan i Östhammarsfjärden är sparsam och domineras av ett stort antal okänsliga arter typiska för påverkade system med låg kvalitet. Resultat från ett inneslutningsförsök i bräckt vatten (Löparöfjärden 2011) där aluminium tillsattes i sedimentet visades inga negativa effekter på biota under de fyra månader som försöket pågick efter behandlingen. Eventuella negativa effekter på bottenfaunan vid aluminiumtill- sättning bedöms därför blir obetydlig och kvalitén på bottenfauna samhället förväntas istället att öka på några års sikt. De aluminiumhalter som uppmättes i ett inneslutningsförsök i Löparöfjärden var högre än modellerade halter. Det kan inte uteslutas att dessa förhöjda halter, efter tillsats av aluminium i sedimentet, kan påverka vattenorganismer. Aluminiumlösligheten kan öka något under det pH och den jonstyrka (salt- halt) som råder i bräckt vatten men med de data som finns tillgängliga är det svårt att förklara varför detta har hänt. Den kemiska modelleringen baserades enbart på pH och uppmätta halter av aluminium, osäkerheterna för denna analys ökar utan en full kemisk analys och därför bör resultaten av modelle- ringen tolkas med försiktighet. Eftersom aluminiumhalterna var högre än vad som förväntades baserat på jämvikts beräkning med kristallin gibbsit är det nödvändigt att följa de kemiska processerna i fram- tida experiment för att fullt ut förstå de kemiska processer som sker. Aluminiumbehandling är troligtvis en bra metod för att minska fosforläckaget från sediment i Öst- hammarsfjärden. Eventuellt kan kortsiktiga effekter på biota uppstå om aluminiumhalterna i vattnet når upp i de koncentrationer som uppmättes i Löparöfjärdens inneslutningsförsök efter behandlingen där. Men de effekterna blir obetydliga jämfört med ökningen av det akvatiska samhällets ekologiska 5status efter behandling. Eftersom inneslutningsförsöken i Löparöfjärden inte visade på negativa effek- ter på biota efter aluminiumbehandlingen, bedöms risken för negativa konsekvenser på biota som låg med en fullskalig aluminiumbehandling i Östhammarsfjärden. Men eftersom det inte finns någon full- skalestudie av aluminiumbehandlingar i bräckt vatten är vår bedömning att det under och efter en fullskalig aluminiumbehandling behövs kompletta kemiska analyser av pH, alkalinitet, totalt organiskt kol, och katjoner och anjoner. Sedimentens halter av aluminium och olika fosforformer borde också undersökas för att utöka kunskapsbasen samt förståelsen för de kemiska processer som sker när man tillsätter aluminium till sediment i bräckt vatten.