Swedish Agency for Marine and Water Management

Marine Monitoring AB has by the request of the Swedish Agency for Marine and Water Management conducted an investigation about how widespread the contamination of dumped chemical warfare agents (CWAs) are in the dumping areas of Måseskär and the Gotland Basin. Earlier investigation in the area outside of Måseskär has shown traces of degradables from the CWAs Clark I and/or Clark II in biological samples. Sample fishing has been done in the eastern parts of the dumping area outside of Måseskär that has not previously been studied, as well as in the Gotland Basin wherein gas bombs has been visually identified. Chemical analyses were done by the Finnish Institute for Verification of the Chemical Weapons Convention, University of Helsinki (VERIFIN).

Suitable target species were picked based on their commercial value and their ecology. On the west coast Norwegian lobsters, northern prawn and hagfish were captured and analysed. On the east coast cod and European flounder were captured and analysed. The sample fishing was conducted using passive gear such as cages, traps and nets. Sediment samples were also collected in the Gotland Basin.

The results from the chemical analyses of the biological samples showed traces of CWA in the form of Clark I and/or Clark II as well as Arsine oil. Traces of CWA occurred in a bulk sample of hagfish caught downstream of the wreck BAL141 on the west coast and in two of the six bulk samples of cod captured in the Gotland Basin. All of the sediment samples contained traces of Clark I and/or Clark II in the form of diphenylarsinic acid (3O) and of Arsine oil in the form of triphenylarsine oxide (4O) as well as methylated forms of Adamsite (2.1) and Clark (3.1). The samples contained measurable concentrations however below the limits of quantitation.

The risks of spreading of the content of the dumped CWAs rise as time passes because of corrosion of encapsulating shells. Natural currents lead to higher risks downstream of affected areas, something that can additionally worsen by bottom activities such as trawling in the area. All of the sediment samples taken in the Gotland Basin contained traces of CWAs which indicate that large sections of the area are contaminated. The same substances detected in the sediments were also found in the tissue of biological samples caught at the same locations. Affected biological samples have now for the first time been found within the territorial boarder at the dumping area on the west coast. This means a greater regulatory control from governmental agencies as to how the area will be used in the future.

The low concentrations of Clark I and/or Clark II detected during earlier studies 2016 and 2017 as well as in the present study does not mean a greater health risk at consumption according to the Swedish National Food Agency (personal communication, Salomon Sand, Swedish Food Agency, Sweden). Presence of the compounds does however imply that they can accumulate in the tissues of biological samples in the studied areas. Traces of CWAs should not be present at all in the organisms, neither in the wild or on the dinner table.

På uppdrag av Havs- och vattenmyndigheten har en undersökning utförts i ett dumpningsområde utanför Måseskär där fartyg lastade med kemiska stridsmedel (CWA) sänktes efter andra världskriget.

Studien som utfördes av Marine Monitoring AB omfattade fiske efter fisk och skaldjur under 2016 och 2017 i anslutning till tidigare identifierade vrak. Kemiska analyser av de fångade organismerna utfördes av ALS Scandinavia AB och the Finnish Institute for Verification of the Chemical Weapons Convention, University of Helsinki (VERIFIN).

Valet av målarter gjordes med avseende på deras kommersiella betydelse, födoval samt deras avgiftningsförmåga. Bland fiskar valdes torsk, rödtunga, gråsej, vitlinglyra och pirål och av skaldjur havskräfta och nordhavsräka. På grund av utebliven fångst av nordhavsräka under 2016 års undersökning analyserades det året även den bottenlevande valthornssnäckan.

Två typer av försöksdesign användes. Den första frågeställningen var huruvida de fångade arterna var lämpliga som livsmedel. Fiske med garn gjordes därför i nära anslutning till och på vraken och räkburar placerades även i deras omedelbara närhet. Den andra frågan var om den intensiva bottentrålningen i området kunde medföra spridning av sedimentbundna kemiska stridsmedel till ett större område. Kräftburar placerades därför ut i ett område längs den dominerande strömriktningen.

Resultaten från de kemiska analyserna från 2016 och 2017 års undersökningar visade på spår av nedbrytningsprodukter från de arsenikhaltiga stridsmedlen Clark I och/eller Clark II i 6 av 49 prover. Vävnadsprover från en havskräfta, två fiskar av arten rödtunga, samt tre samlingsprover av nordhavsräka gav utslag vid analysen. Inga kemiska stridsmedel kunde påvisas i övriga prover.

De funna halterna är mycket låga men visar att dessa stridsmedel är sänkta i området, vilket är ny kunskap. Tidigare undersökningar (Sjöfartsverket, 1992 och Spiridonov, M.A., Zhamoida, V.A. 1999) har visat rester av nedbrytningsprodukter av senapsgas (thiodiglykol) och av arsener i sediment i dumpningsområdet.

De låga halterna av Clark I och/eller Clark II i vävnaden hos individerna medför ingen ökad hälsorisk vid konsumtion (personlig kommunikation, Salomon Sand, Livsmedelsverket) men rester av kemiska stridsmedel bör inte finnas alls i organismerna. Detektion av rester av kemiska stridsmedel har varit koncentrerad kring de centrala delarna av det vrakområde som undersökts av Sjöfartsverket (2015).

Det har under undersökningens gång varit fortsatt intensiv trålaktivitet inom området, men huruvida det har skett någon tydlig spridning av sedimentbundna kemiska stridsmedel utanför vrakområdet har inte kunnat fastställas.

Den första fältundersökningen i Havs- och vattenmyndighetens nya övervakningsprogram av marina främmande arter har genomförts i två stora internationella hamnar och en betydande marina på Skånes kust.

Lokalerna utgör ”hotspots” för främmande arter. Resultaten påvisar nio främmande arter av totalt 78 taxa. De relativt enkla provtagningsmetoderna visade sig vara effektiva för att påvisa förekomst av främmande arter i vattnet och på olika substrat i hamnar och marinor. Den nationella marina miljöövervakningens temaområde om biologisk störning har ett nystartat övervakningsprogram av marina främmande arter.

Syftet är att genom att undersöka hotspots för introduktion av främmande arter så ökar möjligheten att upptäcka nyintroduktioner för landet och spridning till nya områden. Denna fältrapport sammanställer resultaten från startåret 2019 då undersöktes Malmö och Trelleborgs hamnar – båda med omfattande internationell sjöfart. Dessutom undersöktes Ystad marina med flera hundra båtplatser, nära Ystad hamn som är en av de största färjehamnarna i Sverige. Lokalerna utgör ”hotspots” där marina främmande arter förväntas introduceras till landet eller spridas från andra lokaler.

Provtagningen genomfördes under 2019 enligt ”Rapid assessment survey” (RAS) med semi-kvantitativ skattning av förekomst av främmande arter genom påväxtpaneler, skrap från olika substrat, bottenhugg och kvalitativ visuell inspektion av konstgjorda hårdbottenstrukturer i vattenmassan och vegetation. Genom så kallade artificiella habitat av krukskärvor i plastbackar som placerades på botten möjliggjordes nykolonisering av organismer. Det svenska förslaget på övervakningsmanual utvärderades samtidigt.

Under 2019 hittades totalt 78 taxa varav nio anses främmande för svenska vatten. Främmande arter hittades i alla lokaler. Genom RAS-metodiken och visuell inspektion identifierades 60 taxa och med artificiella habitat 48 taxa. Med den senare återfanns sju främmande arter, till skillnad mot sex med den förra metoden. Förekomst av främmande arterna av speciellt intresse är ostronpest (Crepidula fornicata), röd pungräka (Hemimysis anomala), svartmunnad smörbult (Neogobius melanostomus). I tillägg upptäcktes den nyligen till Sverige introducerade (år 2014) vitfingrad brackvattenskrabba (Rhithropanopeus harrisii) för första gången i havsbassängen Arkonahavet och Södra Öresund.

Dessa tre arter finns med på Helcom/Ospars ”Target species list” över arter som är av särskilt intresse inom barlastvattenkonventionen, på grund av deras negativa och skadliga påverkan på havsmiljön i Östersjön och Nordsjön.

Marine Monitoring AB has, on behalf of the Swedish Agency for Marine and Water Management, tested and evaluated methods for continuous surveillance of marine alien aquatic species in ports. The major aim for the surveillance system is early detection of introductions of alien species.  There is a program in place for control of alien species related to exemptions according to the ballast water management convention and the sea conventions Ospar and Helcom. The methods evaluated in this report aims to be more time and cost effective. It is called Rapid Assessment Survey (RAS) and is a part of Helcom Monitoring program on non-indigenous species. In this method, the sampling focuses on hard bottom organisms and takes place in hotspots for alien introductions consisting of ports, marinas and aquaculture sites. RAS can be broadened to extended Rapid Assessment Survey (eRAS) and then also include artificial habitats and fouling plates. This extended protocol is tested here.

Since the methods are developed for the Baltic the sampling was concentrated to that area. The Port of Nynäshamn, the Nynäshamn guest harbour and Bullandö marina was surveyed. Part of the harbour belonging to Preem AB in Brofjorden on the Swedish west coast was also investigated.

A total of 84 taxa was recorded. Seven of these are considered alien to Swedish waters: bay barnacle (Amphibalanus improvisus), mudworm (Boccardiella ligerica), freshwater hydroid (Cordylophora caspia), red gilled mudworm (Marenzelleria sp.), soft-shell clam (Mya arenaria), round goby (Neogobius melanostomus) and New Zeeland mud snail (Potamopyrgus antipodarum). Some of these species has been recorded in Swedish waters for a long time.

The methods tested worked well in general, but it is important to be aware of the conditions of eRAS. As focus is on hard bottom organisms some groups are overlooked, especially plankton and benthic fauna in soft bottoms. One difficulty encountered was access to hard bottom structures in the large ports. Demands are put on the people performing the survey for it to be time and cost effective, especially on the taxonomic knowledge and knowledge on the native flora and fauna. Time spent on each sampling location is likely to be reduced with repeated sampling. Extension of the survey from RAS to eRAS most probably led to the discovery of more alien species and it is recommended that eRAS is used for monitoring in the future. Choice of sampling locations should be done according to risk of introduction of alien species based on modelling of vectors and pathways of human aided spread. In addition, one need to evaluate result of previous surveys expert assessments.

Denna rapport beskriver metod och resultat för identifiering av optimala övervakningsstationer för tidigt upptäckt av marina invasiva främmande arter samt uppföljning av dess spridningsmönster. Metoden är baserad på beräkning av en samlad invasionsrisk för 34 målarter som analyseras individuellt och samlade i relevanta ekologiska grupperingar som till exempel sötvattenstoleranta arter, marina arter eller bentiska arter. I analysen ingår tre faktorer:

• Geografisk fördelning av lämpliga habitat beräknat med hjälp av utbredningsmodeller för varje art.

• Artspecifik riskbedömning.

• Introduktionsrisk i samband med fartygstrafik och vattenströmmar. 

Resultatet pekar på två separata spridningsmönster för invasiva arter till marina miljöer i Sverige; spridning av marina arter längs nordeuropeiska kustvatten och spridning av sötvattenstoleranta arter via den europeiska kontinenten. Dessa två spridningsvägar analyserades separat och resultaten stöder en jämn fördelning av övervakningsstationer längs den svenska kusten mellan Strömstad och Gävle, med fokus på de områden som pekas ut av de marina modellerna på västkusten och de områden som pekas ut av sötvattensmodellerna på östkusten. De mest lämpliga övervakningsplatserna är hamnområden.

Den andra fältundersökningen i Havs- och vattenmyndighetens nya övervakningsprogram av marina främmande arter har genomförts i sex stora internationella hamnar och en betydande marina. Lokalerna utgör ”hotspots” för främmande arter. Resultaten påvisar sex främmande arter av totalt 93 taxa.

De relativt enkla provtagningsmetoderna visade sig vara effektiva för att påvisa förekomst av främmande arter i vattnet och på olika substrat i hamnar och marinor. Den nationella marina miljöövervakningens temaområde om biologisk störning har ett nystartat övervakningsprogram av marina främmande arter. Syftet är att genom att undersöka hotspots för introduktion av främmande arter så ökar möjligheten att upptäcka nyintroduktioner för landet och spridning till nya områden.

Denna fältrapport sammanställer resultaten från andra fältsäsongen 2020 då undersöktes

• Karlskrona
• Karlshamn
• Sölvesborgs och
• Trelleborg hamn i Östersjön
• Malmö hamn i Öresund samt
• Halmstad hamn i Kattegatt

Alla dessa hamnar har omfattande internationell sjöfart. Dessutom undersöktes Ystad marina med flera hundra båtplatser, nära Ystad hamn som är en av de största färjehamnarna i Sverige. Lokalerna utgör ”hotspots” där marina främmande arter förväntas introduceras till landet eller spridas från andra områden.

Provtagningen genomfördes enligt ”Rapid assessment survey” (RAS) med semi-kvantitativ skattning av förekomst av främmande arter genom påväxtpaneler, skrap från olika substrat, bottenhugg och kvalitativ visuell inspektion av konstgjorda hårdbottenstrukturer i vattenmassan och vegetation. Genom så kallade artificiella habitat av krukskärvor i plastbackar som placerades på botten möjliggjordes nykolonisering av organismer. Det svenska förslaget på övervakningsmanual utvärderades samtidigt.

Totalt hittades 93 taxa, varav sex anses främmande för svenska vatten som hittades i alla lokalerna. Genom RAS-metodiken och visuell inspektion identifierades 48 taxa varav fyra främmande. Metoderna artificiella habitat identifierade 65 taxa varav fem främmande, påväxtpaneler 27 taxa varav tre främmande.

Förekomst av främmande arterna av speciellt intresse är australisk kalkrörsmask (Ficopomatus enigmaticus) och vitfingrad brackvattenskrabba (Rhithropanopeus harrisii). Dessa finns med på Helcom/Ospars ”Target species list” över arter som är av särskilt intresse inom barlastvattenkonventionen, på grund av deras negativa och skadliga påverkan på havsmiljön i Östersjön och Nordsjön.

Global shipping carries over 90 percent of world goods and is expected to play an increasing role in the future in terms of global trade. Shipping affects the environment in various ways, one being the transfer of harmful aquatic organisms and pathogens with ballast water releases. The significance of ballast water as a vector for foreign and invasive alien species (IAS) eventually led to the adoption of the UN International Convention for the Control and Management of Ship’s Ballast Water and Sediments. The Convention entered into force in September 2017, and states that the spread of harmful (invasive) species with ships' ballast water and sediment shall be prevented and ultimately eliminated. It is the responsibility of ships in international traffic to install facilities for the management of ballast water, although it is possible to apply for exemption subject to certain conditions. In order to apply for exemption, listed IAS which are likely to be spread by ship transport must be investigated in current ports. Port surveys are also important for management purposes.   

In this report, traditional methods are compared with novel approaches of conducting fauna surveys in port areas. To this end, plankton and benthos samples were taken and then manually sorted to identify all specimens to species or higher taxonomic level (genus, family, phylum). At the same time, parallel samples were processed with a genomic approach where DNA was extracted from bulk samples without previous sorting, and species were identified based on DNA metabarcoding. DNA was sequenced using next generation sequencing techniques (Illumina), and the resulting sequences were matched against taxonomic reference sequences from public archives and target species databases.  The traditional method found 212 taxa overall, of which 131 taxa (62 percent) could be identified to species level. Four of these are listed as nonindigenous/invasive alien, and two of them are on the target species list of the HELCOM/OSPAR area: Mnemiopsis leydi och Crassostrea gigas. The DNA method recognized 153 taxa, of which 119 taxa (77 percent) could be determined to species level. This approach found five invasive alien species, all on the target species list : Acartia tonsa, Crassostrea gigas, Crepidula fornicata, Amphibalanus improvisus and Caprella mutica. Mnemiopsis leydi had been excluded from the plankton samples before they were put into ethanol and prepared for DNA extractions. Of the EU list of IAS where only one marine species exists, no match was made.  More species were identified from the settling plates (75 percent) and the benthic samples (82 percent), using the manual method compared to the DNAbased (56 percent and 64 percent respectively). However, when it comes to the zooplankton, the DNA based method identified more species (66 percent), compared to the traditional approach (9 percent) and found four invasive alien species, compared to none in the case of the traditional method. The DNA based method found three invasive species in the benthic sample, compared to none analysed by the traditional method.   A conclusion of the comparison between the two methods is that the traditional method found, and identified, more species in general. However, the DNA based method found (i) more invasive alien species (higher specificity); (ii) found invasive alien species more often (higher taxonomic sensitivity); and (iii) could detect invasive alien species in the plankton samples (early warning).