CHEMSEA tausta ja saavutukset. CHEMSEA-päivä Arandalla Raisa Turja,

Transkriptio

1 CHEMSEA tausta ja saavutukset CHEMSEA-päivä Arandalla Raisa Turja,

2 Sisältö Kemiallisten aseiden upotus CHEMSEA taustaa Upotusalueet Projektin kulku CHEMSEA - Menetelmät ja tuloksia Upotusalueiden kartoitus & ammusten etsintä Biologiset vaikutukset turska Biologiset vaikutukset sinisimpukka

3 CHEMSEA taustaa - Itämeri Itämereen on toisen maailmansodan jälkeen upotettu noin tonnia kemiallisia aseita, jotka sisältävät arviolta tonnia kemiallisia taisteluaineita. MERCW (Modeling of Ecological Risks Related to Sea-Dumped Chemical Weapons) CHEMSEA (Chemical Munitions Search and Assessment) EU Baltic Sea Region Programme ( ) POLAND, FINLAND, GERMANY, SWEDEN, LITHUANIA CWA kemikaali Tonneja Mustard gas 25,000 Arsenic oil 7,500 Chloroacetophenone 7,100 Clark I 1,500 Clark II 100 Adamsite 3,900 Phosgene 5,900 Nitrogen mustard 2,000 Tabun 12,000 Lewisite Ei tiedossa

4 Upotusalueet 4

5 Hankepartnerit 1. Institute of Oceanology of the Polish Academy of Sciences (IOPAS) 2. Polish Naval Academy (PNA) 3. Military University of Technology (MUT) 4. Swedish Defence Research Agency (FOI) 5. Swedish Maritime Administration (SMA) 6. Finnish Institute for Verification of the Chemical Weapons Convention (VERIFIN) 7. Finnish Environment Institute (SYKE) 8. Thünen Institute of Fisheries Ecology (TI/FI) 9. Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research (AWI) 10. European CBRNE Center 11. Lithuanian Environmental Protection Agency (LEPA)

6 CHEMSEA Monitieteistä tutkimusta Ammusten etsintä Simpukoiden häkitys Kalastus Altistuskokeet Biomarkkerit Sedimenttinäytteet Kemialliset analyysit

7 HELCOM Environmental Ministries Maritime Authorities IMO Fishermen Baltic Sea Strategy NGOs WP2 Communication WP 6 Guidelines WP1 Coordination WP3 Analysis WP4 Detection WP5 Eco-Risk

8 Miksi tutkitaan? CWA dumppausalueet Ruoppaus Suunnitellut (off shore) tuulipuistot Pohjatroolaus Putkilinjat ja kaapelit Raportoitu troolattu CWA materiaali; tapahtumat vuosina

9 Ammusten etsintä: Gotlanti ja Gdansk Historialliset dokumentit; kemiallisten ammusten koko ja muoto Kaikuluotaus, magnetometri ROV, Löydösten luokittelu

10 Gotlannin syvänne Löydetty objektia!!! Munition like Class 1 (max 1.8 x 0.5m) 33 hylkyä

11 Sinappikaasu- ja arsenikkilöydökset A 45 kg lump of solidified sulfur mustard trawled up with the catch. Since it contained explosives, it was emergency-relocated (Maritime Surveillance Centre South on Bornholm).

12 Virtausmalli Bornholm Slupsk furrow Gdansk Pohjanläheinen virtaus kaikilla alueilla on riittävä sekoittamaan sedimenttiä Erityisesti Bornholmissa pohjan hieno sedimentti liikkuu ja sekoittuu helposti Lisäksi taisteluaineiden leviämistä mallinnetaan tracerien, virtausmallin ja pohjan geokemiallisten ominaisuuksien avulla Gdansk Slupsk furrow

13 Severity & ecological relevance Biologiset vaikutukset Turska Simpukoiden häkitys Laboratoriokoe Time

14 CHEMSEA - Kalastusalueet Gotland Basin CWA Bornholm Basin CWA Little Belt CWA Gdansk Deep CWA Läntinen kanta Itäinen kanta

15 Näytteenotto ja biomarkkerit Bornholm Basin/Gdansk Deep & referenssialue joulukuu 2011 Gotland deep/ Bornholm Basin & referenssialue joulukuu 2012 Walther Herwig III Yleinen kunto Condition factor (CF) Liver somatic index (LSI) Spleen somatic index (SSI) Gonadosomatic index (GSI) Visible diseases and parasites Molekyylitason vasteet Morphological & DNA alterations in red blood cells Neurotoxicity Oxidative stress (antioxidant defence enzymes) Kudos- ja soluvauriot Liver histopathology Head kidney pathology Lysosomal membrane stability Differential blood cell counts

16 mean LSI +/- 95 % C.I. mean GSI +/- 95 % C.I. mean CF +/- 95 % C.I. mean SSI +/- 95 % C.I. Yleinen kunto Condition Factor gutted weight Spleen Somatic Index gutted weight 1,20 1,00 0,80 0,60 * * * * B01 B11 B10 B13 B09 B15 B14 Dec Dec ,20 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 B01 B11 B10 B13 B09 B15 B14 Dec Dec Sampling area Sampling area Liver Somatic Index gutted weight Gonadosomatic Index gutted weight 9,00 7,00 5,00 3,00 * * * * B01 B11 B10 B13 B09 B15 B14 * Dec Dec ,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 * * * B01 B11 B10 B13 B09 B15 B14 Dec Dec Sampling area Sampling area Tulokset: jotain merkitseviä eroja vuosien välillä; CF korkeampi läntisessä turskassa (B01, B11, B10), GSI korkeampi itäisessä turskassa (B13, B09); ei merkitseviä eroja CWA alueilla (B13, B14, B15) ja referenssialueella (B09)

17 mfdi +/- 95% C.I. Tutkitut sairaudet Disease/parasite Aetiology Skin ulcerations Bacterial Skeletal deformities Multifactorial Pseudobranchial swelling Parasitic (Amoeba-like) Fin rot/erosion Bacterial Epidermal hyperplasia/ papilloma Viral, skin Cryptocotyle lingua Digenean trematode, skin Fish Disease Index (FDI) Loma branchialis (= morhua) Lernaeocera branchialis Microspora, gills Copepode, gill chamber 8,00 7,00 6,00 * 5,00 Standardised methodologies for fish disease monitoring (ICES, BEAST project) 4,00 3,00 Dec Dec FDI is an established ICES/OSPAR assessment tool adapted to Baltic cod 2,00 1,00 0,00 B01 B11 B10 B13 B09 B15 B14 Sampling area

18 Kudos- ja soluvauriot head-kidney Lysosomikalvon stabiilisuus Histologiset muutokset 1 Vacuolisation 2 Karyomegaly 3 Hypertrophy 4 Apoptotic bodies Exposed sites Reference site

19 MN+NB+BNb/1000 erythrocytes FA+BN+8/1000 erythrocytes DNA vauriot punasoluissa Micronuclei, nuclear buds, nucleoplasmic bridges Fragmented apoptosis, bi-nucleated cells, 8-shaped nuclei Genotoxicity Cytotoxicity Dec Dec * * * Dec Dec ** B01 B11 B10 B13 B09 B15 B14 Sampling area 0 B01 B11 B10 B13 B09 B15 B14 Sampling area Merkitseviä eroja geno-/cytotoxicity tasoissa sekä alueiden että vuosien välillä; korkeampia arvoja CWA alueilla (B13, B14, B15) verrattuna referenssialueeseen (B09).

20 Pohjan happitilanne Vähän happea loka-marraskuu 2011 MUTTA: Parantunut happitilanne helmikuussa 2012 Fehmarn (>7 ml/l) Bornholm Basin (>2 ml/l) Gotland Basin (<1 ml/l) (Cruise Report R/V "ALKOR" Cruise- No. AL-385B ( 06AK1202 ) ) Selvä hydrografisten olosuhteiden kausittainen ja vuosittainen vaihtelu riippuen veden virtauksesta Tanskan salmista (

21 Turska: Suola, happi ja lämpötila Horizontal and vertical distribution patterns of adult cod (Gadus morhua) in the central Bornholm Basin. Black dots represent individual cod identified by hydroacoustic single-fish tracking. Dotted line, salinity 11 halo-cline; solid line, 1 ml L -1 oxycline (Schaber et al. 2012, Fish. Oceanogr. 21:1: ) Cod in the Bornholm Basin prefer salinities of >11 PSU and oxygen concentrations of > 1 ml/l. However, they can be found even in deep water layers < 1 ml/l O 2 (e.g. June 2007 and 2008); if O 2 concentrations are higher, fish aggregate at the bottom (e.g. April 2008).

22 Turska - Tulokset Yksittäisissä kalojen terveydentilan parametreissä oli eroja CWA upotusalueilla ja referenssialueella. Molekyyli-, solu- ja kudostason vasteet olivat vahvempia kuin yksilö- ja populaatiotasolla (aikaset varoitussignaalit?). Mahdollisesti selvä uuden veden virtaus ja sen myötä happipitoisuuden nousu nostivat yleisesti turskan terveyden tilaa 2012 verrattuna 2011 tilanteeseen. Turska viihtyy mahdollisimman lähellä pohjaa, joten hyvähappinen tilanne voi johtaa siihen, että kalat altistuvat taisteluaineille pohjan lähellä.

23 Bornholmin upotusalue Zone of reported CW incidents Christiansø Primary dumpsite Mustard gas Triphenylarsine Clark I Adamsite α-chloroacetophenone (CN) Gas pipeline Bornholm Nexø Danish EEZ border Secondary dumpsite Clark I (as 3O) PDCA (as 10O/10S) Lewisite II (as 9O/9S) Sampling point Adamsite (as 2O) Wreck km

24 Simpukoiden häkityskoe Primary dumping site Secondary dumping site - Touko- elokuu Simpukoiden keräys Bornholmista - 3 asemaa, 2 häkkiä/asema (35m ja 65m) simpukkaa/häkki - Lämpötila, suolapitoisuus ja happisensorit Simpukkahäkit Keräyspaikka

25 Simpukoiden häkityskoe O D A S Pintavesi: 18 C, Suola 7.5 ppm 35m: 10 C, Suola 7.5 ppm 300 kg 65m: 4 C, Suola 11 ppm Ei kuolleita simpukoita 65 m hyvä happitilanne ( ml/l). POCIS passiivikeräimet Kaikki näytteet saatiin biomarkkereita sekä kemiallisia analyysejä varten.

26 Simpukoiden biomarkkerit Yleinen kunto Bioenergetics (CEA) Protein Lipids Carbohydrates Respiration Condition index Molekyylitason vasteet Morphological & DNA alterations in gill cells Neurotoxicity Oxidative stress (antioxidant defence enzymes) Kudos- ja soluvauriot Histochemical markers (Neutral lipids and lipofuscin) Lysosomal membrane stability

27 Ea/ETS (mg dw/mm shell lenght^2)* Simpukkatuloksia Käytettävissä oleva energia ja kuntoindeksi Asema hot1_65m: alhainen kuntoindeksi Ruokatilanne parempi 35m häkeissä? Energian määrä Kuntoindeksi Bh-end hot1_35 hot2_35 ref_35 hot1_65 hot2_65 ref_65 Bh-end hot1_35 hot2_35 ref_35 hot1_65 hot2_65 ref_65 35m 65m 35m 65m

28 Area % Neutral Red retention time (min) Simpukkatuloksia Kudos- ja soluvauriot Lysosomal membrane stability Neutral lipid is indicator of lipidosis induced by toxic organic chemicals. 30 Neutral lipid accumulation Lysosomal membrane stability

29 Salinity (ppm) Temperature C Water temperature (Hot 2) Temp_35m Temp_65m Sinileväkukinto Bornholmin lähellä (heinäkuu 2012) Salinity (Hot 2) Sal_35m Sal_65m

30 GST nmol min-1 mg-1 protein CATgill µmol min-1 mg-1 protein GR µmol min-1 mg-1 protein Simpukat Molekyylitason muutokset Antioksidanttientsyymit: GST, CAT, GR (65m). Biomarkkeri-indeksi (IBR), kudos+molekyylitaso 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 IBR IBR at all at stations 65m 35m 65m Bh-end hot1 hot2 ref hot1 hot2 ref GST CAT GR Bh-End hot1_65m hot2_65m ref_65m Bh-End hot1_65m hot2_65m ref_65m Bh-End hot1_65m hot2_65m ref_65m

31 Abnormalities/1000 cells Simpukkatuloksia DNA-vauriot kidussoluissa Fragmented & apoptotic cells at hotspot sites. Micronuclei and other nuclear abnormalities BN 8-shaped FR+AP NB+NBf BNb MN 0 Start (May) Bh-End (Aug) hot1_ 65m hot2_ 65m ref_ 65m

32 Simpukkatuloksia Korkeimmat biomarkkeriarvot hotspot häkeissä (65m), erityisesti asemalla hotspot 1. Veden sekoittuminen halokliinin alapuolisessa kerroksessa altistuminen sedimentin haitallisille aineille & taisteluaineille mahdollista. Ympäristömuuttujien vaikutus (hydrografia, ruuan määrä) biomarkkerivasteisiin pidempiaikainen seuranta ehdottoman tärkeää (vrt. turska)!!!

33 log glutathione reductase Laboratoriokokeet Sinisimpukoiden laboratorioaltistuskoe Clark I + Adamsite + α-chloroacetophenone Sinappikaasu Biomarkkerit ja kemialliset analyysit Samoja biomarkkerivasteita kuin kenttänäytteissä? Kemialliset analyysit: altistuminen ja metabolia? Storfjärds Fisk Ab 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

34 Thank you To change to to "View" and click "Header and footer"