Det samordnade recipientkontroll-programmet vid Oxelösundskusten omfattar vattenkemiska analyser (näringsämnen, klorofyll, siktdjup, salthalt), bottenfauna, samt provtagning av sediment, fisk och blåmussla för metaller och PAH:er. Den här rapporten redovisar bottenfauna insamlad 2024 samt två pilotförsök för att undersöka miljöeffekter av förorenat sediment som genomförts under 2023–2024. Övriga parametrar i det samordnade recipientkontroll-programmet presenteras i Walve och Raymond (2024).

Bottenfaunan visar god status för området när det utvärderas med det bentiska kvalitetsindexet BQI. Undersökningar har genomförts fem gånger seden 2006 och vid dessa tillfällen nådde området upp till god status vid alla undersökningar. Däremot visar en undersökning från 1982 att området då endast nådde upp till måttlig status och att faunan var generellt utarmad. Idag är mångfalden och individtätheten betydligt bättre.

Trots att bottenfaunan visar på god status hittas höga halter av metaller och PAH:er i sedimentet. Två pilotförsök har därför genomförts under 2023–2024 för att undersöka miljöeffekter av förorenat sediment. I båda försöken har sediment samlats in i en gradientstudie, där två stationer uppvisar förhöjda miljögifter i sediment och två stationer utgör referens-områden (Dragviksfjärden och Askö).

I det första försöket tillsattes 15 gravida vitmärlor Monoporeia affinis till sedimentproppar från de fyra stationerna. Efter 7 veckors exponering studerades överlevnaden, antal gravida honor, fekunditet per hona, missbildade embryon och döda/outvecklade embryon. Den mest förorenade stationen SS1 närmast SSAB:s verksamhet uppvisade lägre överlevnad, även om skillnaden inte var statistiskt säkerställd, men framför allt färre rekryteringar av nya individer.

I det andra försöket tillsattes 5 uppodlade märlkräftor Hyalella azteca till provburkar med sediment från samma fyra gradientstationer som vitmärlorna exponerades för. Efter 7 dagar analyserades biomarkörer som RNA/DNA-kvot för indirekt tillväxt, ORAC för oxidativ status samt AChE för neuro-toxicitet. På den mest förorenade stationen SS1 förekom hög andel avvikande RNA/DNA-kvoter och AChE-aktivitet samt måttlig ORAC-status. Den referensstation, Askö, där vitmärlorna till reproduktionsförsöket samlades in, visade också på biomarkör-effekter vilket antyder att vitmärlorna redan var påverkade av föroreningar när de samlades in till försöket. 

Undersökningen har beställts av SSAB Oxelösund och utförts av det Marinekologiska laboratoriet (MEL) vid institutionen för ekologi, miljö och botanik på Stockholms universitet (SU) med biomarköranalyser utförda vid institutionen för miljövetenskap vid SU .

I denna rapport presenteras 2023 års resultat från de undersökningar som utförs i Himmerfjärden och angränsande fjärdar för att följa upp effekterna av utsläppen av renat avloppsvatten från Himmerfjärdsverket.

Lufttemperaturens årsmedel 2023 var 1,5 grader högre än jämförperioden 1961-1990 men låg nära medlet för perioden 1991-2020. Efter en varm och så gott som isfri vinter följde en torr, varm vår och försommar, medan juli och augusti blev svalare och augusti nederbördsrik. Även oktober blev regnig vilket medförde att slussen öppnades i Södertälje, med stora flöden från Mälaren i november som följd. Avrinningen från land blev större än de närmaste sju åren, som varit relativt torra, och tillförseln av kväve och fosfor från land blev därmed också större vad den varit de senaste åren. Trots den pågående ombyggnaden av Himmerfjärdsverket blev utsläppet 2023 ungefär på samma nivå som den senaste 10-årsperioden.

Efter att ha ökat vid millennieskiftet och sedan ytterligare kring 2016 tycks salthalten nu ha stabiliserats på en högre nivå. Säsongsvariationen 2023 visar på ett inflöde av saltare djupvatten till Himmerfjärden i slutet av juli och lägre salthalter än normalt i ytan i november-december, vilket kan kopplas till Mälarens avtappning. De lägsta syrehalterna 2023 blev inte så låga som 2022 men det finns en generell trend mot allt lägre syrehalter, både i Himmerfjärden och vid referensstationen vid Askö.

Året inleddes med mycket höga fosforhalter i Himmerfjärden, troligen främst en effekt av omfattande syrebrist sensommaren 2022 och uppblandning av mycket fosforrikt bottenvatten under hösten 2022. Även hösten 2023 var fosforhalterna högre än normalt men inte fullt lika höga som året innan och års- och sommarmedel för fosfor blev lägre 2023 än 2022. Även kvävehalten var relativt hög i början av vintern, men sjönk tillbaka under året. Statusen för kväve och fosfor, bedömd enligt vattenförvaltningens bedömningsgrunder för sommaren, har sedan 1996 försämrats både på referensstationen och i Himmerfjärden, för fosfor skedde försämringen framförallt för omkring 10 år sedan.

Maxvärdet av biovolymen växtplankton på våren blev bland de högsta uppmätta, med dominans av kiselalger, i mitten av april. Medelvärdet för vårmånaderna mars-maj blev dock inte särskilt högt. Ävenbiovolymen under sommaren blev lägre än vad som varit fallet merparten av de senaste åtta åren. Av de kvävefixerande cyanobakterierna under sommaren dominerade Aphanizomenon sp. medan den ofta giftiga Nodularia spumigena förekom ytterst sparsamt. Även potentiellt giftiga dinoflagellater förekom enbart som enstaka celler i proverna.

Statusen för bottenfauna har generellt förbättrats under perioden 1997-2000, och når god status i alla områden utom på djupa stationer i Näslandsfjärden och inre norra Himmerfjärden. Både ökade tätheter av djur samt ändrad artsammansättning kan bidra till förbättringen. Även flera fynd av nya arter har gjorts på senare tid vilket möjligen kan bero på införsel med fartygstrafiken till Södertälje hamn.

Denna rapport redovisar 2023 års resultat från samordnad recipientkontroll vid Oxelösundskusten. Utöver grundprogrammet med undersökningar av näringsämnen i vatten samt metaller och PAH i sediment och biota, insamlades 2023 sedimentprover på fler stationer och fler djupskikt i sedimenten. Dessa resultat redovisas i en bilaga till rapporten. Sediment insamlades även för toxicitetstester med kräftdjur. Resultat av dessa tester redovisas i en rapport hösten 2024 tillsammans med resultat från bottenfaunaprovtagningar.

Näringspåverkan i våtmarksrecipienten har minskat efter 2010 som en följd av den förbättrade avloppsreningen. Även om det fortfarande vid vissa tillfällen går att härleda en koncentrationsökning av kväve i våtmarksrecipienten till utflödet från våtmarken är denna påverkan nu betydligt mindre och svår att skilja från bakgrundspåverkan från Nyköpingsåarna. Klorofyll- och kvävehalterna var låga i hela kustområdet 2023 men fosfathalten är fortsatt förhöjd, dock utan koppling till utsläppet från våtmarken. I anslutning till SSABs utsläpp är påverkan på närings- och klorofyllnivåerna liten, även om det går att detektera en viss höjning av kväve närmast utsläppen. Ingen tydlig påverkan på metallhalter kunde detekteras i vattenprover.

Av de metaller som analyseras i sediment är framförallt bly, zink och vanadin förhöjda vid SSAB jämfört med Dragviksfjärden. Blyhalten ligger precis vid gränsvärdet för sediment enligt HVMFS 2019:25. Halterna av metaller i abborre var fortsatt låga, vilket de varit alla år sen 2008. Metallhalterna i blåmusslor ligger under eller nära Naturvårdsverkets jämförvärden.

PAH i sediment vid SSAB har en tendens till sjunkande halter efter ett par år med förhöjda halter. PAH-halterna i abborre 2023 var fortsatt lägre än vad som uppmätts 2013-2019 i abborre eller gärs. Framförallt är substanserna fluoren och antracen förhöjda vid SSAB jämfört med Dragviksfjärden. En jämförelse av PAH i blåmussla med den nationella miljöövervakningen i Kvädöfjärden (Östergötland) har tidigare visat på högre halter vid SSAB och Dragviksfjärden av flera lätta substanser, men den skillnaden har nu minskat betydligt. För flera tyngre substanser är det likartade halter vid SSAB och Kvädöfjärden och förändringar mellan år likartade, medan musslor i Dragviksfjärden har lägre halter av dessa substanser.

Det finns en tendens till minskande halter TBT i sediment vid SSAB. Det är generellt stor variation mellan replikat, troligen som en effekt av enstaka partiklar med färgrester i sedimentet, vilket gör det är svårt att säkerställa förändringar mellan åren, men medelvärdet för 2023 var det lägsta hittills.

Inga sedimentprover hade detekterbara mängder av fenol eller kresol.

Marine biodiversity consists of a complex network of organisms responsible for keeping the ecosystem's balance. Fungi are an understudied group of organisms despite their recognized importance for ecosystem processes and diversity. How fungi respond to environmental change remains poorly understood, especially in marine benthic habitats. The Baltic Sea is a brackish coastal ecosystem with steep environmental gradients in a relatively limited geographical area and is therefore a particularly good system to investigate the impact of different abiotic factors on benthic fungal diversity. This study used environmental DNA (eDNA) metabarcoding to analyze the spatial dynamics of benthic fungal diversity in the Baltic Sea and quantify the environmental drivers that shape these dynamics. Based on 59 stations spreading over 1145 km the results showed that benthic fungal communities were dominated by the phylum Chytridiomycota, and the fungal species Alphamyces chaetifer and Operculomyces laminatus from this phylum were the main drivers of the community structure dissimilarities observed between regions. Water depth and salinity were the main predictors of the benthic fungal community composition. The impact of nutrient availability was also significant, possibly related to the known role of Chytridiomycota species such as A. chaetifer and O. laminatus in nutrient cycling. Our results indicate that the benthic fungal diversity of the Baltic Sea is shaped by salinity gradients and nutrient availability and highlights that the current fungal biodiversity is at risk of species shift or decline with predicted changes in salinity due to climate change and intensified eutrophication.

More than 70% of the Earth is covered by water, and most of the sea floor consists of soft sediments, such as mud, clay and sand. Thus, soft sediments form one of the most important habitats on Earth, with a high diversity of organisms. However, the sediments in coastal areas are often subject to anthropogenic pollutants, and current remediation methods are often both costly and destructive on the ecosystem. Benthic macrofauna, i.e., sediment-living invertebrates larger than 1 mm, sustain a variety of ecosystem functions in the sediment by their activities; they oxygenate the sediment, redistribute particles and nutrients, and are also important secondary producers. Therefore, it is essential to maintain healthy benthic ecosystems and to study effects of various disturbances on benthic species composition and their recovery trajectory after disturbance, a process called ecological succession.

The aims of this PhD thesis were to investigate: 1) how benthic marine invertebrate communities in a Norwegian fjord respond to thin-layer capping with activated carbon, a recently proposed technique to remediate contaminated sediments in situ in a more cost-efficient and less ecosystem destructive manner, 2) how benthic community composition in sediments from the Baltic Sea is explained by environmental variables and concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and metals, and 3) how well current benthic quality assessment indices as well as functional indices represent these disturbances.

The remediation method with activated carbon had long-term negative effects on the benthic macrofauna (paper I-III). Up to nine years after the capping, the communities were still severely affected, with lower species diversity, abundance and biomass. Recolonization of key species, such as the brittle star Amphiura filiformis, did not occur in the capped fields. Further, functional indices calculating bioturbation and bioirrigation estimated significantly lower activities in the communities exposed to activated carbon. Other studies have shown promising results in reducing contaminant fluxes and bioaccumulation of dioxins, but the long-term side-effects observed here on the benthic communities after capping show that the remediation method needs to be improved before application on a large scale. 

The benthic community composition was also studied in the Baltic Sea (paper IV). The significant factors to explain the benthic community structure were PAHs, even at medium to low concentrations in the sediment, together with the environmental variables salinity, temperature and depth. These variables also explained the Benthic Quality Index (BQI), used for ecological status assessments in coastal areas of Sweden and in the open Baltic Sea.

 However, several ecological indices commonly used to assess the benthic environmental status were not able to detect the disturbance caused by activated carbon in the Norwegian fjord (paper III), although clear effects on the benthic community in terms of lower species diversity and abundance were evident. Thus, current status assessment indices may need to be revised, or at least used with caution, in management evaluation of the sediments after disturbances other than eutrophication.

The sediments in the Grenland fjords in southern Norway are heavily contaminated by large emissions of dioxins and mercury from historic industrial activities. As a possible in situ remediation option, thin-layer sediment surface capping with powdered activated carbon (AC) mixed with clay was applied at two large test sites (10,000 and 40,000 m(2)) at 30-m and 95-m depths, respectively, in 2009. This paper describes the long-term biological effects of the AC treatment on marine benthic communities up to 4 years after treatment. Our results show that the capping with AC strongly reduced the benthic species diversity, abundance, and biomass by up to 90%. Vital functions in the benthic ecosystem such as particle reworking and bioirrigation of the sediment were also reduced, analyzed by using novel bioturbation and bioirrigation indices (BPc, BIPc, and IPc). Much of the initial effects observed after 1 and 14 months were still present after 49 months, indicating that the effects are long-lasting. These long-lasting negative ecological effects should be carefully considered before decisions are made on sediment remediation with powdered AC, especially in large areas, since important ecosystem functions can be impaired.

The Grenland fjords in Norway have a long history of contamination by large emissions of dioxins and mercury. As a possible sediment remediation method in situ, thin-layer capping with powdered activated carbon (AC) mixed with clay was applied at two test sites at 30 m and 95 m depth in the Grenland fjords. This study presents long-term effects of the AC treatment on the benthic community structure, i.e. nine years after capping. Capping with AC significantly reduced the number of species, their abundance and biomass at the two test sites, compared to uncapped reference sites. At the more shallow site, the dominant brittle star species Amphiura filiformis disappeared shortly after capping and did not re-establish nine years after capping. At the deeper site, the AC treatment also caused long-lasting negative effects on the benthic community, but some recovery was observed after nine years. Ecological indices used to assess environmental status did not capture the impaired benthic communities caused by the capping. The present study is the first documentation of negative effects of powdered AC on marine benthic communities on a decadal scale. Our results show that the benefits of reduced contaminant bioavailability from capping with AC should be carefully weighed against the cost of long-term detrimental effects on the benthic community. More research is needed to develop a thin-layer capping material that is efficient at sequestering contaminants without being harmful to benthic species.

Changes in benthic macrofaunal communities are indicative of environmental stressors, including eutrophication and hypoxia. However, some species are sensitive not only to hypoxia but also to various environmental contaminants. We tested which of the environmental predictors (sediment organic carbon, sediment concentrations of metals and polyaromatic hydrocarbons [PAHs], bottom water oxygen, salinity, temperature, and surface chlorophyll-a concentration) that best explained the following response variables: (1) macrofauna community composition, (2) abundance of a benthic sentinel species, the amphipod Monoporeia affinis; and (3) the Benthic Quality Index (BQI). All data originated from 29 reference monitoring stations in the Baltic Sea and the statistical tests included both uni- and multivariate analyses. The community composition and BQI were best explained by the same combination of salinity, depth, temperature and PAH concentrations. The abundance of M. affinis, which is sensitive to hypoxia and chemical exposure, was best explained by PAHs as a single predictor. Our findings suggest that benthic communities in the Baltic Sea are influenced by anthropogenic contaminants, which should be taken into account when benthos is used for eutrophication status assessment.

Small-scale fisheries supplying tropical sea cucumbers to Asian markets frequently overharvest stocks, incurring unknown loss of economic value. An indication of such value loss can provide economic incentives for better conservation and management. However, before and after time-series by which loss could be calculated are generally not available for most sea cucumber fisheries. In this study we provide a snapshot comparison of stocks of three characteristic sea cucumber species in two islands in the Western Indian Ocean: Zanzibar (open-access fishery) and Mayotte (stocks protected since 2004). Our aim is to provide an indication of reference economic value of holothurian populations under two contrasting management regimes. Comparisons were made from stock appraisals using transects, linked to the species-specific market value, and compared between similar habitats from both locations. Surveyed habitats in Mayotte held sea cucumber stocks with a mean economic value of USD556.90 +/- 110.30/ha, compared with USD1.73 +/- 0.58/ ha in Zanzibar. A 5% harvest of sea cucumbers from surveyed areas in Mayotte would yield about 20 times greater income than harvesting the total surveyed stock in Zanzibar. By illustrating the economic value when strong management measures are implemented, this study highlights existing economic values and shows that sea cucumber fisheries in the tropics are a resource worth investing in and with high potential for social-economic benefits if properly managed.

Seabirds redistribute nutrients between different ecosystem compartments and over vast geographical areas. This nutrient transfer may impact both local ecosystems on seabird breeding islands and regional biogeochemical cycling, but these processes are seldom considered in local conservation plans or biogeochemical models. The island of Stora Karlsö in the Baltic Sea hosts the largest concentration of piscivorous seabirds in the region, and also hosts a large colony of insectivorous House martins Delichon urbicum adjacent to the breeding seabirds. We show that a previously reported unusually high insectivore abundance was explained by large amounts of chironomids—highly enriched in δ¹⁵N—that feed on seabird residues as larvae along rocky shores to eventually emerge as flying adults. Benthic ammonium and phosphate fluxes were up to 163% and 153% higher close to the colony (1,300 m distance) than further away (2,700 m) and the estimated nutrient release from the seabirds at were in the same order of magnitude as the loads from the largest waste-water treatment plants in the region. The trophic cascade impacting insectivorous passerines and the substantial redistribution of nutrients suggest that seabird nutrient transfer should be increasingly considered in local conservation plans and regional nutrient cycling models.