The role of migratory birds in the transport of pollutants to the Arctic

Abstract

Reint intuitivt bør Arktis, en avsidesliggende og øde del av verden, være relativt upåvirka av menneskelig aktivitet. Langtransport og avsetting av persistente, bioakkumulative og giftige stoffer (PBG) fra atmosfæren og nordgående havstrømmer, er imidlertid godt kjent. Ettersom internasjonale avtaler reduserer utslipp av PGBer, blir utslipp av disse fra sekundære kilder stadig viktigere. På samme måte kan rollen til fugler som biovektorer bli viktigere i framtida. I arktiske terrestriske jordsystem bidrar trekkfugler til å endre jordas kjemiske egenskaper og sammensetning. Denne studien ble derfor gjennomført med det overordna målet å fastslå om fugler som hekker i områder nær Ny-Ålesund og Longyearbyen på Svalbard, faktisk påvirker jorda nær hekkeplassen, eller ikke. Konsentrasjoner av utvalgte grunnstoff (P, Cd, As, Co, Cu, Li, Mn, Mo, Ni, Sb, K, Zn, Pb, Hg, Zn, Ba, B, Cr og Sr), p,p'-DDT og utvalgte polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAHer), i tillegg til parametere (pH og TOC), ble målt i prøver med organisk jord. Ved å se på konsentrasjoner og fordeling av flere grunnstoff og p,p'-DDT i organisk jord sammenligna med ei rangering av prøvetakingsområder basert på konsentrasjoner av P som ei erstatning for fuglepåvirkning, ble det konkludert at fugler på Svalbard faktisk påvirker jorda rundt seg. P (p=0.0001), Cd (p=0.013), Mo (p=0.024), Sb (p=0.0001), Hg (p=0.021), S (p=0.001), Ca (p=0.015) og pH ble alle målt til signifikant høyere verdier i områder som var svært påvirka av fugler sammenligna med lite påvirka områder. Videre var konsentrasjonen av P og Sb signifikant forskjellig mellom områder med lite og moderat påvirkning, noe som tyder på berikelse av P og Sb selv på steder med moderat fuglepåvirkning. I mellomtida var forskjeller i konsentrasjoner av Cd, Mo, Ni og Ca signifikante mellom svært og moderat påvirka områder, noe som tyder på økt berikelse av disse grunnstoffene av fugler som på trofiske nivåer. Kiærstranda, ett av stedene som er mest berørt av fuglepåvirkning, hadde verdier av Cd og p,p'-DDT som overstiger normverdier definert av Miljødirektoratet. Nivåene av p,p'-DDT uten tilsvarende nivåer av p,p'-DDE antyder at nivåene av p,p'-DDT kan være forårsaka av noe anna enn fugl. Konsentrasjoner av Ba og naftalen (NAP) (satt inn for PAHer) fulgte ikke den samme trenden som P, Cd, Mo, Sb, Hg, S og Ca. Dette tyder på at disse forbindelsene ble påvirka av noe anna enn fugl. Variasjonen av Ba (p=0.0001) og NAP (p=0.010) var signifikant forskjellig avhengig av avstand fra antropogen aktivitet. Selv om PAH kunne ha blitt overført i små mengder til prøvetakingsområder av fugler, ser antropogen aktivitet ut til å være hovedveien for PAH-forurensning i jord fra Ny-Ålesund og Longyearbyen. Gitt det faktum at fugler finnes over hele verden, kan deres rolle som biovektorer for PBGer bidra til forurensning av mat og risiko for menneskers helse.

Intuitively, the Arctic, a remote and distant corner of the world, should be rather unaffected by human activity. However, long-range transport and deposition of persistent bioaccumulative and toxic compounds (PBTs) from the atmosphere and oceanic currents is well established. As international agreements are reducing emissions of PBTs, emissions or re-emissions of pollutants from secondary sources are becoming increasingly important. Similarly, the role of birds as biovectors, focusing pollutants into receptor sites, may become more significant in the future. In arctic terrestrial environments, migratory birds are important factors altering the chemical properties and composition of soils. Consequently, the present study was conducted with the overall aim to establish whether birds nesting in areas close to Ny-Ålesund and Longyearbyen in Svalbard are in fact influencing the soils close to their nesting grounds, or not. Concentrations of selected elements (P, Cd, As, Co, Cu, Li, Mn, Mo, Ni, Sb, K, Zn, Pb, Hg, Zn, Ba, B, Cr and Sr), p,p’-DDT and selected polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), in addition to parameters (pH and TOC), were determined in organic soil samples. By studying concentrations and the distribution of several elements and p,p'-DDT in organic soils compared to a ranking of sampling sites based on concentrations of P as a proxy for bird influence, it was concluded that the birds in Svalbard indeed are impacting the soils around them. P (p=0.0001), Cd (p=0.013), Mo (p=0.024), Sb (p=0.0001), Hg (p=0.021), S (p=0.001), Ca (p=0.015) and pH were all found in significantly higher levels in highly impacted sites compared to low impacted site. Moreover, concentrations of P and Sb were significantly different between low and moderately impacted sites, suggesting enrichment of P and Sb even in sites with moderate bird impact. Meanwhile, differences in concentrations of Cd, Mo, Ni and Ca were significant between high and intermediate sites, suggesting increased enrichment of these elements by birds occupying higher trophic levels. Kiærstranda, one of the sites most affected by bird influence, had values of Cd and p,p'-DDT exceeding threshold values. The observed levels of p,p'-DDT without corresponding levels of p,p'-DDE suggests that the p,p'-DDT levels can be caused by something other than bird influence. Concentrations of Ba and the PAH naphthalene (NAP) (as a proxy for PAHs) did not follow the same trend as P, Cd, Mo, Sb, Hg, S and Ca, suggesting these were impacted by something other than bird influence. The variation of Ba (p=0.0001) and NAP (p=0.010) was significantly different depending on distance from anthropogenic activity. Although PAHs could have been transferred in small amounts to sampling sites by birds, anthropogenic activity seems to be the main pathway for PAH pollution in soils from Ny-Ålesund and Longyearbyen. Given the fact that birds are present all over the world, their role as biovectors for PBTs can cause dietary pollution and risks for human health.