Pile driving is a common technique used during the construction of bridges, offshore wind power, and underwater infrastructure or shoreline structures. It is the process by which a foundation, beam or pole is hammered or vibrated down into the bottom, which can generate extremely loud noise that propagates throughout the surrounding water and sediment. The noise can reach such high levels that marine animals are at risk of disturbance, injury or even death.

Sweden currently lacks established thresholds stating the level at which underwater noise potentially disturbs or injures marine animals. Hence, there are no guidance values for allowable underwater noise levels from noiseproducing activities to avoid serious environmental impacts. Several countries in Europe have defined thresholds for when underwater noise can result in severe negative environmental impacts as well as standards for measuring, analysing and reporting underwater noise levels.

The purpose of this study is to review the scientific literature on underwater noise from pile driving and its effects on marine life. The study aims to define the noise levels that can cause injury and other negative effects and, on this basis, recommend noise levels that can be used to establish guidance values for regulating underwater noise for Swedish waters and species. The study presents examples of the factors that contribute to sound propagation in Swedish waters and how this influences the noise level from a pile strike as a function of distance at four study areas along the Swedish coast. Additionally, the study contains a thorough technical description of pile driving activities, basic underwater acoustics and noise effects on marine animals. These effects (injury and behavioral, e.g., flight, but not subtle effects) are demonstrated on representative species such as the harbour porpoise (Phocoena phocoena), Atlantic cod (Gadus morhua), Atlantic herring (Clupea harengus) and on fish larvae and eggs. The study’s authors look atthe original sources of information that other countries base their guidelines and thresholds on, so the recommendations follow scientifically determined levels rather than values that have been rounded off or otherwise altered.

The study presents sound levels in three different units, each with different biological relevance to the effects caused by a pile driving activity. None of the sound levels have been frequency weighted for a specific species, as this method is not yet fully established. The first unit used is the sound pressure level SPL_(peak), which is the maximum overpressure or underpressure of the noise pulse generated by the pile strike. This unit has a high relevance for behavioural effects. The sound exposure level, SEL, is the calculated energy level over a period of time and expresses the energy of the entire sound pulse. SEL is the unit most related to hearing impairing effects. SEL_(ss) is the value for a single strike while SEL_(cum) is the cumulative value of a determined number of pulses over a period of time. 

The review revealed that for Atlantic cod and Atlantic herring there are currently no studies that can be used to determine a species’ specific threshold value for injury, but studies show that loud noise can affect both species negatively. Because of this, the recommended noise levels for injury are based mainly on studies on other species exposed to pile driving noise in laboratory environments, supported by studies conducting large-scale experiments in tanks and oceans. The levels at which fish are at risk of death or sustaining serious injury to internal organs is SPL 207 dB re 1 μPa, SEL_(ss) 174 dB re 1 μPa²s and SEL_(cum) 204 dB re 1 μPa²s. Note that for injury in fish, the cumulative sound exposure level has higher relevance than the single-strike level as the cited studies found injuries after a certain time period of exposure. The thresholds for fish larvae and eggs are based on the fact that no negative effects were observed at exposures of up to SPL_(peak) 217 dB re 1 μPa, SEL_(ss) 187 dB re 1 μPa²s and SEL_(cum) 207 dB re 1 μPa²s. However, there are relatively few studies on early life stages of fish. 

There are more species-specific studies on harbour porpoises regarding noise than there are for Atlantic cod and Atlantic herring. Nonetheless, only a few can be used to determine thresholds that will lead to injury or negative behavioural effects. The levels at which there is a risk of a temporary impact on hearing, i.e. temporary threshold shift (TTS), for the harbour porpoises is SPL_(peak) 194 dB re 1 μPa, SEL_(ss) 164 dB re 1 μPa²s and SEL_(cum) 175 dB re 1 μPa²s. When it comes to TTS, the cumulative sound exposure level, SEL_(cum), is of primary importance. However, this unit is dependent on a specific time and number of pulses. For permanent threshold shift (PTS), the level is set to SPL_(peak) 200 dB re 1 μPa, SEL_(ss) 179 dB re 1 μPa²s and SEL_(cum) 190 dB re 1 μPa²s. The recommended level should be revised as new relevant studies are conducted.

Undersökningarna visar att samtliga metoder inklusive undersökningar av hälsotillståndet hos fisk, fortplantning och biomarkörer hos vitmärla, lysosomal membranstabilitet hos mussla och imposex hos snäckor med få undantag visade på tydliga effekter i de åtta undersökta och förorenade områdena längs Sveriges kuster. En jämförelse mellan de olika metoderna visar, med undantag för området i Uddevalla/Byfjorden, en tydlig påverkan i resterande undersökta områdena. I Byfjorden noterades mindre stressade musslor och endast låga stadier av imposex hos snäckor medan fiskhälsan kunde konstateras vara påverkad. Utöver Byfjorden gjordes undersökningar med mer än en av metoderna även i Sundsvallsfjärden, Norrsundet, Bråviken, Ronnebyåns mynning och Landskrona. I dessa områden visar jämförelsen mellan metoderna att samtliga indikerar en tydlig påverkan. Att samtliga metoder ger utslag beror sannolikt på att alla valda undersökningsområden har en mycket komplex och ganska påtaglig föroreningsbelastning vilket innebär att det kan förväntas att de flesta organismer som lever i dessa områden kan uppvisa effekter som kan härledas till påverkan av miljöstörande ämnen.

I Sverige är den nationella effektbaserade miljöövervakningen i marin miljö väsentligen inriktad på att undersöka effekter av miljögifter i referensområden. Sådana områden karakteriseras av att de ska ligga på stort avstånd från större befolkningscentra och industrier, eller till exempel inte ligga nära stora flodmynningar. Resultaten från denna studie kompletterar den ordinarie miljöövervakningen i referensområden och visar med stor tydlighet att de undersökta områdena är källor för miljöstörande ämnen till vattenmiljön. Undersökningarna visar också att det är önskvärt att kontinuerlig biologisk effektövervakning kommer igång i något eller några påverkade områden inom ramen för den nationella miljöövervakningen för att parallellt följa förändringar i miljön nära eller en bit från påtagliga, mer eller mindre kontinuerliga föroreningskällor i vårt samhälle. Detta skulle också komplettera Sveriges internationella rapportering av miljödata genom att förutom att rapportera effektdata från referensområden även kunna rapportera data från påverkade/förorenade områden.

The Effect Screening Study commissioned by the Swedish Environmental Protection Agency aimed to assess the biological impact of environmental contaminants in eight polluted hot spot areas along the Swedish coast. The study focused on established biomarkers in fish and benthic invertebrates, questioning their efficacy in contaminant monitoring programs. In the first stage, health status and biomarkers in various species were examined, revealing contamination-related effects. In the second stage, these responses were linked to contaminant concentrations, to identify informative test species and biomarkers for biological effect monitoring in the Baltic Sea. 

Our findings revealed several contaminant groups exceeding safe levels, causing adverse effects on the amphipods and fish. In amphipods, trace metals, Hg, PBDD/F, PBDEs, HCB, and OTCs were linked to embryo aberrations and oxidative stress. In fish, HCBs, PFAS, and PCBs emerged as key predictors of multiple adverse effects and linked to growth-related traits and oxidative stress; moreover, some of the effects in fish were sex-specific. We even developed a highly accurate logistic model (>90%) to assess exposure probability based on the observed biological responses. The study underscores the need for ecologically relevant biomarkers in routine environmental management and the Marine Strategy Framework Directive, emphasizing ongoing research for effective monitoring tools and improved assessment criteria.

På uppdrag av Naturvårdsverket, Länsstyrelsen i Västra Götaland och Bohuskustens Vattenvårdsförbund har provtagningar utförts 2009 för att bedöma bottenmiljön med hjälp av fotografering av sedimentprofiler i fjordarna Gullmarn, Koljöfjorden och Havstensfjord i Skagerrak och i områdena Laholmsbukten och Skälderviken i Kattegatt, samt i Öresund. Provtagningarna utförs enligt en generell undersökningsmodell för områdesövervakning. Inga storskaliga förändringar i bottenmiljön har kunnat observeras i Västerhavet sedan provtagningarna startade 2001. Generellt har bottenmiljön under 2009 en god till måttlig status i hela Kattegatt/Öresund enligt EU:s Vattendirektiv. I Skagerrak varierade bottenmiljön dock kraftigt beroende på område, med hög status av bottenmiljön i Gullmarn, och mellan måttlig till god status i Havstensfjord. På flera platser i Koljöfjorden saknades makroskopiskt liv och bottens miljöstatus klassas som dålig.

På uppdrag av Naturvårdsverket, Länsstyrelseni Västra Götaland och Bohuskustens Vattenvårdsförbundhar provtagningar utförts 2005 för attbedöma bottenmiljön med hjälp av fotograferingav sedimentprofiler i fjordarna Gullmarn, Koljöfjordenoch Havstensfjord i Skagerrak, i områdenaLaholmsbukten och Skälderviken i Kattegatt, samti Öresund. Provtagningarna utförs enligt en generellundersökningsmodell för områdesövervakning.Inga storskaliga förändringar i bottenmiljön harkunnat observeras i Västerhavet sedan provtagningarnastartade 2001. Generellt har bottenmiljönunder 2005 en god till måttlig status i hela Kattegatt/Öresund enligt EU:s Vattendirektiv. I Skagerrakvarierade bottenmiljön dock kraftigt beroende påområde, med hög till god status av bottenmiljöni Gullmarn, och mellan dålig till hög status iHavstensfjord och Koljöfjorden. I norra delen avHavstensfjord samt på flera platser i Koljöfjordensaknades makroskopiskt liv.

FörordDetta är en preliminär rapport, så tillvida att frågan”Vilken storlek av statistiskt säkerställdförändring kan observeras av systemet?” ej ärbesvarad ännu. Komplettering på denna fråga ochinlämning av en fullständig rapport sker efter konsultationmed Mats Lindegarth, vilket beräknas skei januari - februari 2006. Svaret på denna fråga kanäven leda till vissa ändringar av svar på en del av deövriga frågorna.SammanfattningSyftet med detta uppdrag var att utvärderaprestandan för det samordnade marina miljöövervakningsprogrammetför bottenfauna i Västerhavetför perioden 2002-2004. Övervakningsprogrammethar till uppgift att i första hand kunna redovisa tillståndoch effekter av övergödning och i andra handredovisa förändringar i den biologiska mångfalden.Analysen omfattar samtliga bottenfaunadata (bottenhugg+ SPI) i Kattegatt och Skagerrak för dennaperioden. Arbetet inriktas mot att besvara sju frågeställningardär resultaten från de två metoderna sålångt det går bedöms var för sig och i kombinationsamt ställs i relation till de nya bedömningsgrundernaför marin bottenfauna för att värdera kvaliténi bottenmiljön.Utvärderingen visar att signifikanta förändringarhar kunnat påvisas vid flera tillfällen och påolika rumsliga skalor, från station- till bassängnivåvilket tyder på att denna modell för miljöövervakningfungerar bra. Vidare sker undersökning avbottenfauna i mer än 30% av vattenförekomsternalängs Västkusten och miljöövervakningsprogrammetfår anses ha en så god täckning av kusten att vattendirektivetskrav på regionala miljöbedömningari vattenförekomster/grupper av vattenförekomsteroch typer av vattenförekomster i kustzonen uppfylls.Det bör även nämnas att framtagandet av denya bedömningsgrunderna dvs miljökvalitetsindexetBQI bygger på arter observerade längs helavästkusten där Skagerrak, Kattegatt och Öresund harsetts som en enhet, endast indelat i över och underhaloklinen, dvs ingen indelning efter vattentypereller vattenförekomst.Då det huvudsakliga syftet med programmet äratt upptäcka effekter av eutrofiering är det avvikt att kunna särskilja eutrofiering från den naturligavariationen vilket är problematiskt. Centralt äratt analys av data sker över en längre tidsperiod därman inte enbart analyserar variationen över hela

På uppdrag av Naturvårdsverket, Länsstyrelseni Västra Götaland och Bohuskustens Vattenvårdsförbundhar provtagningar utförts 2004 för attbedöma bottenmiljön med hjälp av fotograferingav sedimentprofiler i fjordarna Gullmarn, Koljöfjordenoch Havstensfjord i Skagerrak, i områdenaLaholmsbukten och Skälderviken i Kattegatt, samti Öresund. Provtagningarna utförs enligt en generellundersökningsmodell för områdesövervakning.Inga storskaliga förändringar i bottenmiljön harkunnat observeras i Västerhavet sedan provtagningarnastartade 2001. Generellt har bottenmiljönunder 2004 en god till måttlig status i hela Kattegatt/Öresund enligt EU:s Vattendirektiv. I Skagerrakvarierade bottenmiljön dock kraftigt beroende påområde, med hög till god status av bottenmiljöni Gullmarn, och mellan dålig till hög status iHavstensfjord och Koljöfjorden. I norra delen avHavstensfjord samt på flera platser i Koljöfjordensaknades makroskopiskt liv.