Miljøgifter i polare marine økosystemer (COPOL)

Contaminants in Polar Regions – Dynamic range of contaminants in polar marine ecosystems (COPOL)

For å oppfylle målet har forskningen vært rettet mot tre områder:

• miljøgifteksponering og -flyt i næringskjedene
• transport av miljøgifter til høyere trofiske nivåer og mulige effekter
• syntese og integrasjon

COPOL-prosjektet var et initiativ fra Framsenteret i Tromsø og CIENS i Oslo. Forskningen ble utført i perioden 2007-2009, og innebar omfattende tokt og feltkampanjer i løpet av våren og sommeren i to arktiske fjorder (Kongsfjorden og Liefdefjorden) på Svalbard. Sesongmessige og årlige endringer i forurensningsbelastning ble undersøkt i marine arter fra flere trofiske nivåer i både bunndyr og i pelagiske næringskjeder. Den kjemiske analysen av kvikksølv og organiske miljøgifter (POPs) ble utført både av nasjonale og internasjonale laboratorier.

Bakgrunn

Arktis er en av regionene som FNs klimapanel (IPCC) mener vil bli mest berørt av klimaendringene. Noen av de forventede og allerede dokumenterte endringene er: tynnere isdekke, mindre flerårig is, økt tilførsel av elvevann til det arktiske bassenget, økende smelting av isbreer, høyere overflatetemperatur og større innstrømning av atlantiske vannmasser. Disse endringene kan potensielt endre artsdistribusjonen, strukturen i næringskjedene, karbonsyklusen, og senere næringsstoffdynamikken, og transport og opptak av persistente organiske miljøgifter (POPs) til og i Arktis.

Det arktiske miljøet er også preget av høy sesongvariasjon i lysintensitet, primærproduksjon, næringstilgang, lipid-konsentrasjon i organismer, migrasjon av organismer og isdekke. Disse "naturlige" faktorene påvirker også tilgjengelighet og opptak av miljøgifter i organismer og i næringskjeder – i tillegg til mulige endringer forårsaket av klimaendringer.

Det er ennå ikke klart hvordan klimaendringene kan påvirke akkumulering av miljøgifter i marine næringskjeder. Modellering og sensitivitetsanalyser har identifisert sjøis-dekke, temperatur, nedbørmengder og endret primærproduksjon som det som vil ha den største innvirkningen på POP-transport og -akkumulering i arktiske miljø. Men det er fortsatt store usikkerheter omkring fremtidige endringer i relevante input-parametere for modellene. Økt empirisk kunnskap er nødvendig omkring hvordan endringer i variabler som opptrer både regionalt og globalt (det vil si klima) kan påvirke disponeringen av miljøgifter i økosystemer.

Totalt er det samlet 3000 prøver i COPOL-prosjektet. 1500 prøver har så langt vært analysert i prosjektet. I tillegg er det avlagt to doktorgrader og fire mastergrader i COPOL-prosjektet.

Dyreplankton velegnet

I COPOL-prosjektet har vi vist at opphopning av miljøgifter i marine organismer varierer med året og årstiden. Dette gjelder både for marine organismer på lavere trofisk nivå (dyreplankton) og for dem på høyere nivåer (fisk og sjøfugl). Imidlertid kan det årstidsmessige mønsteret i oppbygging og opphopning variere avhengig av hvilket kjemisk stoff og hvilken gruppe av organismer som er involvert.

Dyreplankton er en godt egnet organisme for å vurdere sesongmessige og klimatiske endringer i POP-opptak / -akkumulering, siden de reflekterer miljømessige endringer i POP i bunnen av de arktiske næringskjedene – raskere enn organismer som lever lenger og på et høyere trofisk nivå. Dyreplankton gir også koblingen mellom primærproduksjon og fisk, sjøfugl og marine pattedyr.

Årstidsvariasjon eller konsekvens av klimaendringer?

I alle arter av dyreplankton vi har studert, går POP-konsentrasjonene ned fra mai til oktober. Dette faller sammen med synkende POP-konsentrasjoner i sjøvann og økende fettlager i plankton i samme periode. Gransking av akkumulering og opphoping fra dyreplankton til fisk og fugl generelt, identifisert juli som den måneden da opphopningen var størst. Dette var fordi fiskeslagene og (for noen POP forbindelser) krykkje hadde høyest POP-konsentrasjoner i juli, mens reduksjonen observert fra mai til oktober i zooplankton ytterligere underbygde det økte omfanget av akkumulering gjennom næringskjeden. Disse resultatene indikerer at estimater av opptak og akkumulering av miljøgifter er avhengig av tidspunktet for prøvetaking (det vil si sesongen).

Nivået av miljøgifter i sjøfugl varierer mellom år. I krykkje (som lever av pelagisk arter) var nivåene av PCB og DDE 50 % høyere i 2008 sammenlignet med 2007. I vanlige ærfugl (som lever av bunnlevende organismer) ble konsentrasjonsnivåer redusert med 50-60 % fra 2007 til 2008. Dette viser dietten kan ha stor innvirkning på forurensningsbelastningen. Miljøgifter blir fortsatt funnet i høye konsentrasjoner på øverste nivå av rovdyr, som hos polarmåke og storjo fra Kongsfjorden. Studier av hormonelle effekter på sjøfugl fra Kongsfjorden viser at stressnivået allerede er påvirket av den nåværende forurensningsbelastningen.

Kunnskap om betydningen av årstid er avgjørende for å kunne skille mellom årstidsvariasjoner i akkumulering og opphopning av organiske miljøgifter, og variasjon forårsaket av klimaendringer. Det er en kompleks og vanskelig oppgave å belyse mulige endringer forårsaket av klimaendringer i et miljø med stor årstidsvariasjon. Klimaendringer har åpenbart potensial til å endre POP-konsentrasjoner i Arktis, men det er fortsatt usikkert i hvilken grad og om vi kan forvente en netto økning eller reduksjon av miljøgifter i Arktis med et varmere klima.

Oppfølging

Det norske COPOL-prosjektet har vært et av de første prosjektene for å studere hvordan klimaendringene vil påvirke forurensningsbelastningen på arktiske marine næringskjeder. COPOL-prosjektet har generert kunnskap om nye miljøgifter i Arktis (det vil si siloksaner). Vi har også fått stor medieoppmerksomhet både nasjonalt og internasjonalt. Prosjektet har vist betydningen av å arbeide tverrfaglig.

COPOL-teamet vil fortsette arbeidet i det nye flaggskip-programmet etablert ved Framsenteret i Tromsø. Mange vitenskapelige publikasjoner er allerede publisert og mange vil komme, særlig knyttet til syntese og integrering, når alle de kjemiske analysene er fullført.

Prosjektleder: Geir Wing Gabrielsen (co-leader for det internasjonale prosjektet)

Partnerinstitusjoner: Norsk institutt for vannforskning (NIVA), Akvaplan-niva, Norsk institutt for luftforskning (NILU), Norsk institutt for naturforskning (NINA), Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU)