Musslor som miljöarkiv
Metodologi
Två olika undersökningar med skal av M margaritifera har genomförts. De båda undersökningarna hade bland annat för avsikt att identifiera elementhalters pH-beroende. Genom att i båda undersökningarna analysera flera individer från samma lokal och tidsperiod borde en större säkerhet uppnås i de slutsatser om elementhalters pH-beroende. (I vissa tidigare, liknande undersökningar har i många fall endast enstaka individer analyserats (Carell et al, 1987).) Genom att belysa två olika lokaler var förhoppningen att kunna verifiera eventuella slutsatser från lokal 1 med hjälp av resultaten från lokal 2.
Den första undersökningen hade utöver detta två syften: 1. Att undersöka om elementupptaget är olika för olika individer som levt i samma lokal under samma förhållanden. 2. Att undersöka hur homogent olika element är fördelade i skalmatrisen hos musslan.
I den andra undersökningen var avsikten att belysa ett eventuellt åldersberoende elementupptag: För vilka element och vid vilken tidsperiod i musslans livsbana denna effekt är märkbar.
Två olika lokaler där M margaritifera finns valdes ut. Den första lokalen ligger i Lekhytteån, Närke och den andra lokalen ligger i Slereboån, Västergötland. Båda lokalerna var försurningspåverkade och sedemera kalkade ett par gånger under 1980-talet. I båda mussellokalerna hade alltså pH gradvis sjunkit under musslornas levnad och några år innan de "fiskades" upp för undersökningarna hade pH återigen ökat på grund av kalkningarna.
Lekhytteån: Individ- och pH-effekter
Lokal
Skal av M margaritifera från Lekhytteån valdes ut. Lokalen ligger i Örebro kommun, Närke. Cirka 1,5 km uppströms ligger den försurade sjön Leken. Den har kalkats två gånger under musslornas levnad (1978 och 1983) (Åslund, 1986). På våren och sommaren året före första kalkningen, hade sjön ett pH på 5,5.
Undersökningens uppläggning
Figur 1. Tidsnitt av fem olika musselskal av M margaritifera från Lekhytteån, Närke.
Fem stycken skal av M margaritifera valdes ut såsom lämpliga. Musslorna fiskades upp och dödades 1987. Önskemålet var att de i undersökningen analyserade musslorna skulle vara så nära likåldriga som möjligt (individerna hade ett åldersspann på 35‑50 år), och helst inte alltför unga. Detta för att eventuella ålderseffekter, beträffande elementupptaget, inte skulle störa undersökningen. Varje individ sektionerades i tre 10‑årsintervaller, 1957‑67, 1967‑77 och 1977‑87 ‑ lika för varje individ. Fem av 10‑årsintervallerna dubblerades (en dubblering per individ, minst en per tidsperiod), för att vi skulle kunna få en bild av hur homogent inlagrade de olika ämnena är i skal från samma tidsperiod. Tyvärr förstördes en av skalbitarna, i en sådan dubblering, under provberedningen, vilket innebar att vi förfogade över fyra dubbelprov.
Analytisk metod
Prover på mellan 20 till 100 mg sågades ut med diamantsåg från lämpliga delar av skalen. Dessa placerades i kvartsampuller, vilka därefter smältes igen. Ampullerna med innehåll bestrålades med neutroner i Kjellerreaktorn i Norge vid ett neutronflöde som var 1,3*1013 n/cm2*s i sex dagar. Standarder av många element placerades på samma sätt i kvartsampuller som smältes igen och bestrålades samtidigt som skalproverna. Dessa standarder förelåg samtliga i lösning, med undantag för kalciumstandarden som bestod av CaCO3-pulver (se bilaga 2).
Kvartsampullerna öppnades med såg och skalbitarna placerades i små plastbägare. Dessa placerades på en högupplösande litiumdopad germaniumdetektor (Ge(Li)-detektor). Denna tog upp ett spektrum av den, från skalbiten, utsända γ-strålningen.
Två olika mätomgångar genomfördes. I den första mättes nuklider med kort halveringstid: Na-24, Br-82, Au-198, Ca-47, (Ba-131). Denna mätomgång påbörjades några dagar efter det att neutronbestrålningen avslutades. Varje mätning varade någon eller några timmar. I mätomgång två mättes nuklider med lång halveringstid: Ba-131, Cr-51, Fe-59, Sb-124, Sr-85, Sc-46, Se-75, Zn-65, Ag-110m, Mn‑54, Cs‑134, Co‑60, Eu‑152. Denna mätomgång påbörjades någon månad efter det att neutronbestrålningen avslutades. Varje mätning varade någon eller några dagar. I anslutning till dessa båda mätomgångar mättes standarder för de element som mätomgången avsåg att kvantifiera, i de fall en standard fanns tillgänglig. Dessa mättes direkt i sina kvartsampuller, med undantag av kalciumstandarden som mättes i en liten plastbägare. En neutronbestrålad tom kvartsampull mättes för att få en uppfattning om halten av olika element i kvartset för att korrigera standardmätningarna.
Tabell 1. Identifiering av element med INAA
| Element | Nuklid | Eγ (keV) | t1/2 | Reaktion |
| Natrium | Na‑24 | 1369 | 15 h | Na-23(n,γ)Na-24 |
| Cesium | Cs‑134 | 796 | 2,062 a | Cs-133(n,γ)Cs-134 |
| Kalcium | Ca‑47 | 1297 | 4,53 d | Ca-46(n,γ)Ca-47 |
| Strontium | Sr‑85 | 514 | 64,84 d | Sr-84(n,γ)Sr-85 |
| Barium | Ba‑131 | 496 | 11,8 d | Ba-130(n,γ)Ba-131 |
| Skandium | Sc‑46 | 889 | 83,83 d | Sc-45(n,γ)Sc-46 |
| Europium | Eu‑152 | 1408 | 13,33 a | Eu-151(n,γ)Eu-152 |
| Krom | Cr‑51 | 320 | 27,704 d | Cr-50(n,γ)Cr-51 |
| Mangan | Mn‑54 | 835 | 312,2 d | Mn-55(n,2n)Mn-54 |
| Järn | Fe‑59 | 1099 | 44,529 d | Fe-58(n,γ)Fe-59 |
| Kobolt | Co‑60 | 1173 | 5,271 a | Co-59(n,γ)Co-60 |
| Silver | Ag‑110m | 658 | 249,9 d | Ag-109(n,γ)Ag-110m |
| Guld | Au‑198 | 412 | 2,696 d | Au-197(n,γ)Au-198 |
| Zink | Zn‑65 | 1116 | 243,9 d | Zn-64(n,γ)Zn-65 |
| Antimon | Sb‑124 | 1691 | 60,2 d | Sb-123(n,γ)Sb-124 |
| Selen | Se‑75 | 265 | 119,8 d | Se-74(n,γ)Se-75 |
| Brom | Br‑82 | 776 | 35,3 h | Br-81(n,γ)Br-82 |
De olika elementen identifierades genom att lokalisera de karakteristiska γ‑linjerna för deras radioaktiva nuklider (se tabell 1). Intensiteterna för de karakteristiska γ‑linjerna räknades, med hjälp av halveringstiderna för de olika nukliderna, om till tidpunkten för bestrålningens slut. Genom att jämföra intensiteterna med standarder, kvantifierades dessa till koncentrationer av elementen (Salbu, Steinnes och Pappas, 1975).
För alla element, utom två, förelåg ingen interferens vid kvantifiering med hjälp av deras radioaktiva nuklider enligt tabell 1. De element där interferens förelåg var Sr och Mn.
Sr-85 har sin karakteristiska γ‑linje vid 514 keV det vill säga nära 511 keV, vilken är annihilationslinjen där en positron, från till exempel Zn-65 i skalet, förintas tillsammans med en elektron. I denna undersökning var toppen från Sr-85 alltid mycket större än toppen från annihilationslinjen, vilket medförde att korrigering i praktiken inte behövde göras.
Mn-54 bildas genom reaktionen Mn-55(n,2n)Mn-54. Vid uppskattning av Mn-halten föreligger en störning från Fe då vi för detta element har reaktionen Fe‑54(n,p)Mn‑54. Om Fe-halten i provet inte är stor i förhållande till Mn-halten kan man dock korrigera för det bidrag Fe-54 ger till bildandet av Mn-54 (se bilaga 5). En sådan korrigering har gjorts vid uppskattningen av de relativa Mn-halterna i skalen från Lekhytteån.
Avgörande för vilka element som avhandlats i föreliggande arbete har varit vilka element som metoden (INAA) kunnat kvantifiera för alla skalbitar i en och samma serie (mussellokal).
Figur 2. γ-strålningsspektrum efter neutronaktivering av skalbit av M margaritifera. Energier för Ca-47 markerade i figuren.
Slereboån: Ålders- och pH-effekter
Lokal
Sju skal av M margaritifera från Slereboån valdes ut. Lokalen ligger i Ale kommun, Västergötland. Även denna lokal var försurad under musslornas levnad. I maj 1979 var pH = 5,8 och i december 1982 var pH = 4,7 i mussellokalen. Vattensystemet kalkades sedemera 1984 och 1986 (Henrikson, 1989).
Undersökningens uppläggning
Figur 3. Tidsnitt av sju olika musselskal av M margaritifera från Slereboån, Västergötland.
Sju olikåldriga skal av M margaritifera valdes ut såsom lämpliga. Musslorna fiskades upp och dödades 15/5 1990. Individerna valdes ut så att minst två individer var lika gamla. Detta skulle göra det möjligt att identifiera eventuella haltvariationer som beror på ålders- och pH-effekter, från andra individrelaterade haltvariationer.
Som unga individer valdes tre 29-åringar ut, som medelålders individer valdes två 38-åringar ut, och slutligen som gamla individer valdes två 50-åringar ut.
De två äldsta individerna sektionerades i fem olika tidsintervaller: 1944-54, 1955‑63, 1965‑73, 1975-82 och 1985-89. De två medelålders individerna sektionerades i fyra tidsintervaller där de tre sista intervallerna var lika som för de två äldsta individerna och den första tidsperioden, 1959-64, var delvis sammanfallande. De tre yngsta individerna sektionerades i två olika tidsintervall som sammanföll med de fyra äldre individernas två sista tidsintervall (se figur 3).
Analytisk metod
Procedurerna för provberedning, bestrålning, mätning, utvärdering m.m. av skalen från Slereboån följer i stort motsvarande procedurer för skalen från Lekhytteån (se ovan). Noteras kan dock att proverna från Slereboån var på mellan 18 till 122 mg och att neutronflödet vid bestrålningen var 1,2*1013 n/cm2*s. Bestrålningstiden var dock lika lång som för skalen från Lekhytteån.
Till Inledning