Urban basin deposit. The pollution history of Lille Lungegårdsvannet, Bergen

Abstract

The sediments within urban lakes will, if left undisturbed, reflect a part of the history of the city through the record of chemical compounds. The sediment chemistry in Lille Lungegårdsvannet in Bergen city is foremost anthropogenically influenced through both local point and diffuse pollution sources, but also to a large extent by physical changes, such as variation in the sediment input and the physical lake environment. Human input appears to have increased the sedimentation rate considerably as habitation and industrial activities moved closer to the lake. The surroundings of Lille Lungegårdsvannet have been characterised by varied, smallscaled crafts and industrial activities since the 17th century. 14C dating and historical information about pollution sources in Bergen provide the framework for the chronological interpretation. However, potential reworking of terrestrial macrofossils may preclude the sole use of this dating technique. By using several organic compounds, metals and cyanide in addition to the 14C dating, we provide an additional chronological constraint on the upper sediment sequence. However, dredging or erosion of the sediments has potentially created several vacuities/hiati that complicate the chronological interpretation. Metal concentration displays a large anthropogenic influence as the metal input has been considerable at intervals. Pb, Hg, Zn, Cu and Fe show especially large fluctuating changes. Some of the concentration variability can be attributed to changes in grain size characteristics, but periods of reduced metal input, due to documented economic depression periods, can also be observed. Sediment grain size correlates negatively with concentration for all elements, except for Cd. Elements such as Fe, Ni and Cr, on the other hand, display strong associations with the geological setting around the lake. Elevated concentrations of PAH-compounds coincide with gaswork activity, urban fires, domestic heating and, most recently, to traffic pollution. Changes in PAH compound patterns indicate changes in sources from low-temperature combustion processes towards high-temperature processes. PAH compound ratios indicate that the sources have shifted from pure wood combustion sources in pre-industrial times towards mixed and petrogenic sources in more recent times. Data from stormwater culvert sediments strongly suggests that active sources of all investigated compounds still exist in the urban environment, including PCB - even 30 years after their usage ban. Pollutants spread into the lake through different pathways; within this study stormwater or urban runoff has been a focus of investigation and point to the presence of a large amount of suspended sediments that accompany stormwater being emitted into the lake.

Sedimenter fra innsjøer i byer eller bynære områder kan, hvis de blir liggende uforstyrret, gjenspeile byens kjemiske historie ved at det utføres kjemiske analyser på daterte sedimenter. Sedimentkjemien i Lille Lungegårdsvannet i Bergen sentrum har hovedsakelig vært påvirket av mennesker via lokale forurensningskilder, men i stor grad også av fysiske endringer, for eksempel endringer i sedimenttilførsel og det fysiske miljøet. Lille Lungegårdsvannet har siden 1700-tallet vært omgitt av varierte industrielle aktiviteter. Økt menneskelig tilførsel, samt en høyere biologisk aktivitet i innsjøen økte sedimentasjonsraten betraktelig da bosetting og næringsvirksomhet flyttet til områdene i nærheten av innsjøen. 14C-dateringer og historiske opplysninger om forurensningskilder i Bergen ga rammene for den kronologiske tolkningen. De sediment som har blitt påvirket av f.eks. mudring og andre inngrep gir imidlertid usikre resultat da analyserte terrestriske makrofossiler muligens har blitt resedimentert. Ved å bruke kjemiske analyser av flere organiske miljøgifter, metaller og cyanider i tillegg til 14Cdateringer, blir en alternativ kronologisk tolkning av sedimentene i den øvre sedimentsekvensen introdusert. Imidlertid har potensielt mudring og/eller erosjon av sedimentene gitt flere hiati som vanskeliggjør den kronologiske tolkningen. Resultatene for metallkonsentrasjonene viser for en stor del menneskelig påvirkning som kan påvises i sedimentene. Spesielt Pb, Hg, Zn, Cu og Fe viser store variasjoner. Noe av konsentrasjonsvariabiliteten kan tilskrives forandringer av kornstørrelse. Redusert metalltilførsel kan også knyttes opp mot en økonomisk nedgangsperiode. Kornstørrelsen korrelerer negativt med konsentrasjon for de fleste element, med unntak av Cd. Elementer som Fe, Ni og Cr, derimot, viser sterke assosiasjoner med den lokale geologien. Forhøyede konsentrasjoner av PAH-forbindelser sammenfaller med gassverkets aktivitet som indikerer gassverket som en hovedkilde. Andre PAH-kilder er bybranner, boligoppvarming og trafikkforurensning. Endringer i PAH-forbindelser indikerer endringer i kilder fra lavtemperatur forbrenningsprosesser mot høytemperatur-prosesser. Forholdet mellom utvalgte PAH-forbindelser viser at kildene har skiftet fra forbrenning av tre i før-industriell tid mot blandede kilder og oljeforbindelser i nyere tid. Sandfangsmasser viser til at aktive forurensningskilder fortsatt eksisterer i bymiljøet for alle de undersøkte forbindelsene. Miljøgifter spres i sjøen via ulike baner. Denne studien har fokusert på overvann eller urban avrenning. Resultatene peker på en stor mengde suspenderte sedimenter som følger overvann som deretter slippes ut i innsjøen.