The future of water management : a quantification of the internal load of phosphorus in Lake Vansjön and Lake Nordsjön in Northern Uppland

En kvantifiering av internbelastningen av fosfor gjordes i de eutrofierade sjöarna Vansjön och Nordsjön i Norduppland genom fysiokemisk mätning av vattnet och fraktionsanalys samt inkuberingsanalys av sediment. Mycket låga syrehalter mättes under vintern 2021 medan vattnet var övermättat på syre under våren detsamma året. Detta kan ha starka kopplingar till just övergödningsproblematiken som föreligger. Vid analys av sedimenten konstaterades det att Vansjön hade högst halter fosfor och att koncentrationerna var likvärdiga på de två provtagna platserna. I Vansjön var mängden löst fosfor mer än i Nordsjön. Nordsjön hade något lägre koncentration fosfor i sedimenten och saknade nästan helt löst fosfor. Sjön hade desto högre halter organiskt bunden fosfor, vilken blir lätt tillgänglig vid varma perioder under året i och med högre nedbrytningshastighet av det organiska materialet. För att förbättra sjöarnas status behöver åtgärder göras riktad mot både extern och intern belastning. Injektionsbehandling med aluminium i kombination med biomanipulation genom utfiskning av karpfiskar och eventuellt inplantering av gös rekommenderas här. Även mjukbottensmuddring och behandling med Phoslock är alternativa behandlingsmetoder men de rekommenderas inte i denna undersökning. För att gå vidare behövs en del kompletterande prover och uträkning av nettosedimentationshastigheten skulle kunna hjälpa för att räkna ut rekommenderad behandlingsstorlek.A quantification of the internal load of phosphorus was made in the eutrophied Lake Vansjön and Lake Nordsjön in Northern Uppland with physiochemical measurement of the water, fraction analysis and incubation analysis of the sediment. Very low oxygen levels were measured during the winter of 2021 and the water was oversaturated with oxygen during spring the same year. This can have strong connections to the eutrophication problem in the lakes. During analysis of the sediment, it was found that Lake Vansjön had the highest levels of phosphorus and the concentrations were equivalent at the two tested sites. In Lake Vansjön, the amount of dissolved phosphorus was bigger than in Lake Nordsjön. Lake Nordsjön had somewhat lower concentrations of phosphorus in the sediments and almost completely lacked dissolved phosphorus but had the higher content of organically bound phosphorus, which becomes easily available in warm seasons during the year due to more rapid breakdown of the organic material. It can be established that measurements in order to improve the lakes’ statuses need to be done, both for the external and internal load of phosphorus. Here, injection treatment with aluminum in combination with biomanipulation by targeted fishing in order to reduce cyprinids and maybe also introduction of pikeperch, are recommended. Also, soft-bottom dredging and treatment with Phoslock are alternative treatments but are not recommended here. Complementary testing and calculation of net sedimentation rate could help calculating recommended size of treatment

Діяльність ради народних міністрів української народної республіки у вітчизняній історіографії

(UA) Зроблена спроба здійснити аналіз сучасних досліджень діяльності Ради Народних Міністрів Української Народної Республіки на предмет повноти вивчення цього періоду української історії.(EN) The attempt to analyze the current research activities of the Council of Ministers of the Ukrainian People's Republic in terms of completeness of the study of this period of Ukrainian history is carried out

Turbidity-discharge hysteresis in a meso-scale catchment: The importance of intermediate scale events

In-situ sensors for riverine water quality monitoring are a powerful tool to describe temporal variations when efficient and informative analyses are applied to the large quantities of data collected. Concentration-discharge hysteresis patterns observed during storm events give insights into headwater catchment processes. However, the applicability of this approach to larger catchments is less well known. Here, we evaluate the potential for high-frequency turbidity-discharge (Q) hysteresis patterns to give insights into processes operating in a meso-scale (722 km(2)) northern mixed land use catchment. As existing event identification methods did not work, we developed a new, objective method based on hydrograph characteristics and identified 76 events for further analysis. Qualitative event analysis identified three recurring patterns. Events with low mean Q (= 15 m(3)/s) were often associated with spring flood or snowmelt, and showed a disconnection between turbidity and Q. Intermediate Q events (mean Q: 2-11 m(3)/s) were the most informative when applying hysteresis indexes, since changes in turbidity and Q were actually connected. Hysteresis indexes could be calculated on a subset of 60 events, which showed heterogeneous responses: 38% had a clockwise response, 12% anticlockwise, 12% figure eight (clockwise-anticlockwise), 10% reverse figure eight (anticlockwise-clockwise) and 28% showed a complex response. Clockwise hysteresis responses were associated with the wetter winter and spring seasons. Generally, changes in Q and turbidity were small during anticlockwise hysteresis events. Precipitation often influenced figure-eight patterns, while complex patterns often occurred during summer low flows. Analysis of intermediate Q events can improve process understanding of meso-scale catchments and possibly aid in choosing appropriate management actions for targeting a specific observed pattern

Assessing acidity impacts in Nordic lakes and streams: Development of a macroinvertebrate-based multimetric index to quantify degradation and recovery

1) Emissions of acidifying compounds have decreased over several decades, nevertheless acidification impacts on aquatic ecosystems remains as a regionally important environmental driver resulting in biodiversity loss and impaired function in many lakes and streams. 2) Many metrics based on macroinvertebrates are currently used to assess the biological impacts of acidification. However, few include measures of community composition, abundance, diversity, and the presence/absence of tolerant/sensitive taxa, and fewer still are calibrated simultaneously for both lentic and lotic waters and across large geographic regions. 3) Data on water chemistry and benthic macroinvertebrates was extracted from a database compiled by representatives from Norway, Sweden and Finland. Using lake-and stream data on water chemistry and macroinvertebrates from Norway and Sweden, we developed a Nordic macroinvertebrate-based multimetric index (MMI) for acidity (NAMI) to assess impacts of and recovery from acidity using information on measures of community structure and traits. 4) Lake and stream datasets were explored together and independently for correlation between measures of community structure and traits to acid neutralizing capacity (ANC), modified ANC regarding 1/3 of the organic acids as strong (ANCo1) and pH. Significantly correlated candidate metrics with highest correlations were chosen using forward stepwise linear regression models against ANC, ANCo1 and pH. Results showed that the combined lake and stream MMI had the highest correlation (r-squared) with ANCo1. 5) Seven metrics were included in NAMI: one measure of composition (sum of the combined relative abundance of Gastropoda, Bivalvia and Crustacea), two measures of diversity (the number of Ephemeroptera taxa excluding leptophlebiids and the number of Bivalvia taxa), one effect trait (taxa with life cycle duration > 1 year), two response traits (taxa with resistance forms: eggs and plastron respiration) and one tolerance trait (preference > 5 pH < 5.5). 6) The NAMI is a promising metric to standardize lake and stream macroinvertebrate assessments of acidity impacts and recovery across the Nordic countries, and to harmonize chemical and biological classifications of water quality, including progress towards achieving international objectives

No lukewarm diatom communities-the response of freshwater benthic diatoms to phosphorus in streams as basis for a new phosphorus diatom index (PDISE)

In the present study, we developed a new Swedish phosphorus diatom index (PDISE) to improve the poor fit of existing indices to match the needs of water managers to detect and mitigate eutrophication. We took advantage of a large amount of data (820 Swedish stream sites) collected in recent years. During our work, we found an unexpected bimodal response of the diatom assemblages to phosphorus. The taxa clustered either into an assemblage with a low or with a high site-specific averaged TP optimum (a calculated value comprised of the diatom taxa-specific optima). We could not find a characteristic diatom assemblage for sites with intermediate site-specific averaged TP optima. To our knowledge, this bimodal community response has not been shown earlier. The PDISE correlated more strongly than the currently used TDI to changes in TP concentrations. Thus, the PDISE should replace the TDI in the Swedish standard method. The modeled TP optima (expressed as categories) were different compared to the TDI for most of the taxa included in the index, indicating that the realized niche for these morphotaxa was different between Sweden and the UK where the TDI was developed originally. With a r(2) of 0.68, the correlation of the PDISE to TP is among the highest reported for other diatom nutrient indices globally; thus, we believe that it might be worth to test it for other bioregions with similar geography and climate

Temporal trend evaluation in monitoring programs with high spatial resolution and low temporal resolution using geographically weighted regression models

Data from monitoring programs with high spatial resolution but low temporal resolution are often overlooked when assessing temporal trends, as the data structure does not permit the use of established trend analysis methods. However, the data include uniquely detailed information about geographically differentiated temporal trends driven by large-scale influences, such as climate or airborne deposition. In this study, we used geographically weighted regression models, extended with a temporal component, to evaluate linear and nonlinear trends in environmental monitoring data. To improve the results, we tested approaches for station-wise pre-processing of data and for validation of the resulting models. To illustrate the method, we used data on changes in total organic carbon (TOC) obtained in a monitoring program of around 4800 Swedish lakes observed once every 6 years between 2008 and 2021. On applying the methods developed here, we identified nonlinear changes in TOC from consistent negative trends over most of Sweden around 2010 to positive trends during later years in parts of the country

Nationell kalkeffektuppföljning 2010-2011

Ett nationellt program för kalkeffektuppföljning påbörjades 2010 på uppdrag av Naturvårdsverket med Institutionen för vatten och miljö, SLU, som utförare. Sedan juli 2011 drivs programmet på uppdrag av Havs- och vattenmyndigheten. Programmet omfattar samtliga 2889 målsjöar och ca 1500 målvattendrag i den statligt stödda kalkningsverksamheten. Därutöver omfattar programmet ca 1800 okalkade referenssjöar och ca 1500 okalkade referensvattendrag. Programmet bedrivs i så kallat omdrev d.v.s. en sjättedel av objekten provtas varje år. I denna rapport redovisas den första omgången som genomfördes 2010-2011. Syftet med programmet är att ge underlag för en eventuell nedtrappning av kalkningsverksamheten i takt med att den sura depositionen minskat. Det omfattar vattenkemiska parametrar för att kunna beräkna ”okalkad kemi” i de kalkade vattnen, samt göra en bedömning av försurningspåverkan med MAGICbibliotek. Det går också att beräkna halten oorganiskt aluminium (Ali) utifrån de analyserade parametrarna. Resultaten från de okalkade referensvattendragen ska längre fram användas för MAGIC-modellering med syfte att komplettera MAGICbibliotek. Sjöarna provtogs hösten 2010 och våren 2011. Vattendragen provtogs vid tre fasta tillfällen samt vid tre högflöden under 2010 och 2011. Förutom vattenkemi inhämtades data för kalkning i avrinningsområdena samt vattenföring i vattendragen. För sjöarna togs resultaten från målsjöinventeringen 2007-2008 med i utvärderingen. Resultaten bekräftar bilden från målsjöundersökningen; mer än hälften av de kalkade vattnen i södra Sverige skulle vara försurade om de inte kalkades enligt en bedömning med MAGICbibliotek. I norra Sverige skulle betydligt mindre än hälften av de kalkade vattnen vara försurade om de slutade kalkas. I en del län förekom halter > 60μg/l Ali i sjöar som inte klassades som försurade. Så höga halter borde inte kunna uppkomma naturligt om det inte finns naturligt förekommande svavel i marken. Resultaten illustrerar osäkerheterna i beräkningarna och visar på behovet av flera kompletterande indikatorer när ekologisk status ska klassas för enskilda objekt

Biologisk och vattenkemisk variation i kalkningsverksamhetens målsjöar

Syftet var att först beskriva några orsaker till biologisk och vattenkemisk variation i de sjöar som kalkas idag, för att sedan bedöma representativiteten hos det begränsade urval av 12 kalkade IKEU-sjöar som har övervakats intensivt sedan 1990-talet. Under 2007-2008 gjordes en vattenkemisk inventering av 3086 målsjöar, det vill säga sjöar i målområden för kalkning. Dessa sjöar grupperades med avseende på sjöstorlek, geografisk region eller tidsperiod för första kalkning. Biologiska analyser utgick från befintliga data om nutida och tidigare förekomster av fiskarter. Fiskfaunans nutida status jämfördes för sjöar med standardiserade provfisken 1999-2008, samt vattenkemi och försurningsstatus jämfördes med hjälp av data från målsjöinventeringen. Det fanns uppgifter om fiskarters förekomst i 68% av målsjöarna. Dataunderlaget var mer heltäckande i större sjöar, men det fanns också skillnader mellan län och vattendistrikt. Totalt noterades 41 fiskarter, och antalet angivna fiskarter varierade från 0-21 per sjö. Artrikedomen ökade med sjöns area och den var högre i Södra Östersjöns vattendistrikt än i de övriga distrikten. Målsjöarna hade lägre artrikedom än förväntat, utom i de allra minsta sjöarna, vilket indikerade att kalkningen inte hade återskapat den ursprungliga biologiska mångfalden. Även vattenkemi och försurningsstatus varierade mellan storleksklasser, vilket antydde att det inte bara är biologiska komponenter som behöver relateras till objekt- eller typspecifika referensvärden. Fisk-, kemi- och försurningsvariablerna varierade också signifikant mellan vattendistrikt och kalkstartsperioder. Målsjöar som började kalkas före 1986 hade större avvikelser från förväntat i artrikedom, abundans- och biomasseviktade diversitetsindex, jämfört med sjöar med senare kalkstart. Det sammanföll med högre nutida försurning, indikerat av högre deltapH, i målsjöar med tidig kalkstart. IKEU-sjöarna representerade målsjöarna väl med avseende på sjöarea, men de var i genomsnitt djupare än resten av målsjöarna. IKEU-sjöar saknades i hälften av kalkningslänen, men alla IKEU-sjöar låg i de fyra sydliga vattendistrikt som representerade de flesta målsjöarna. IKEU-sjöarna hade kalkats under längre tid och höga Ca/Mg-kvoter antydde att de kalkades med högre doser än många av de andra målsjöarna. Flera kallvattenarter av fisk var överrepresenterade i IKEU-sjöarna, medan bland annat den försurningskänsliga mörten var mindre frekvent än i resten av målsjöarna. De viktigaste slutsatserna av denna utvärdering var: Sjöars storlek och geografiska läge måste beaktas vid utvärdering av kalkningens effekter på både biologi och vattenkemi. De tolv mest välstuderade IKEU-sjöarna utgjorde inte något slumpmässigt urval av målsjöarna i dagens kalkningsverksamhet. Skevheten i IKEU-sjöarnas fiskfauna verkade vara mer kopplad till sjöarnas djup än till skev geografisk fördelning, och sjödjupet påverkar kanske kalkningens effekter även på vattenkemi och övrig biologi. Urvalet av sjöar med speciella biologiska och kemiska förutsättningar kunde spåras till att IKEU ursprungligen ville inkludera sjöar med olika typer av fisksamhällen, snarare än att få ett slumpmässigt urval av kalkade sjöar. IKEU-sjöarnas långa provtagningsserier av kemi och biologi gör dem till unika exempel på historiska och framtida trender. För mer övergripande utvärdering av ekologisk status i kalkade sjöar behövs dock data från ett betydligt bredare urval sjöar i den svenska kalkningsverksamheten

Underlag till bedömningsgrunder för kväve i sjöar och vattendrag

I denna rapport redovisas förslag till bedömningsgrunder för kväve i sjöar och vattendrag. Kväve ingick i de tidigare bedömningsgrunderna från 1999, men inte i den senaste versionen från 2007. Där används bara fosfor som kemisk parameter för övergödning med motiveringen att övergödning i söt- vatten bara antas bero på fosfor. Vattenförvaltningen har dock uttryckt ett behov av bedömningsgrunder för kväve för att ha verktyg för att föreslå åtgärder mot kväveläckaget till havet där kväve är ett större problem. Kvä- vebegränsade sjöar i norra Sverige med låg kvävedeposition motiverar också bedömningsgrunder för kväve. Förslaget följer upplägget för bedömningsgrunderna för fosfor med refe- rensvärden för vatten utanför jordbrukslandskapet beräknat med regress- ionsformler baserat på data från sjöar och vattendrag utan påverkan från punktutsläpp, jordbruksmark och urban mark. I avrinningen från jordbruks- mark definieras referensvärdet som halva det beräknade rotzonsläckaget från ogödslad vall med hänsyn tagen till läckageregion och jordart. I rekommendationen beräknas referensvärdet för sjöar TNref enligt formeln: logTNref = 1,597 + 0,614 * logTOC + 0,147 * LogNDep2008 där TOC = halten totalt organiskt kol (mg/l) och NDep2008 = kvävedeposit- ionen år 2008 i ekv/ha. Detta referensvärdet avser förväntat värde med da- gens markanvändning och deposition. I ett alternativt förslag sätts NDep till medelvärdet för depositionen 1860 vilket resulterar i formeln: logTNref =1,774+0,614*LogTOC I vattendrag beräknas referensvärdet med den motsvarande formeln: logTNref = 1,702 + 0,533 * Log TOC + 0,105 * LogNDep Om andelen jordbruksmark är mer än 10 % beräknas referensvärdet i vat- tendrag enligt formeln: TNref,jo = (TNjo * Ajo*f + TNref*(100-Ajo))/100 Där: TNref,jo = det sammanviktade referensvärdet (total-N μg/l) i områden med jordbruksmark Njo = referensvärdet (TN μg/l) för avrinning från jordbruksmark Ajo = andel jordbruksmark (%) i området Nref = referensvärdet för “icke jordbruksmark” enligt ovan f = 0,5 Sjöar som har en kvot mellan löst oorganiskt kväve (DIN) och totalfosfor (TP) mindre än 1,5 under vårcirkulationen betecknas som kvävebegränsade. För dessa får halten DIN inte stiga mer än att kvoten ökar till 3,4 vilket är gränsen för fosforbegränsning. 3 Gränserna mellan klasser för ekologisk status sattes till > 0,7 (hög), 0,5-0,7 (god), 0,3-0,5 (måttlig), 0.2-0,3 (otillfredsställande) och <0,2 (dåligt) för kvoten mellan referenshalt och uppmätt halt. Detta är samma klassgränser som för fosfor. Gränsen mellan god och måttlig status är därmed det dubbla referensvärdet. I detta arbete med bedömningsgrunder för kväve framkom en otydlighet i implementeringen av vattendirektivet i hur referenstillståndet ska sättas. I vattendirektivet ska referensförhållandet motsvara ett tillstånd obetydligt opåverkat av människan. I vägledningsdokumentet från 2003 förtydligas det med att där man idag driver jordbruk ska referensvärdet motsvara läckaget från ett förindustriellt jordbruk. I den svenska implementeringen har detta inte vidare specificerats till någon specifik tidpunkt i historien eller en viss typ av odlingsform. I stället har man definierat referensvärdet för fosfor i vattendrag i jordbrukslandskapet till halva rotzonsläckaget från ogödslad vall. Vidare har man inte definierat hur man ska förhålla sig till den omfat- tande förändringen av jordbrukslandskapet som genomfördes samtidigt med industrialiseringen som t ex dränering och sjösänkningar och som har på- verkat markläckage och retention av näringsämnen. Inte heller den förhöjda kvävedepositionens påverkan på ytvattens ekosystem med avseende på nä- ringsämnen har beaktats i utformandet av definitionen av referenstillstånd utan alla sötvattenekosystem antas vara begränsade av fosfor i primärpro- duktionen. Det saknas även en koppling mellan bedömningsgrunderna för de kemiska kvalitetsfaktorerna och de biologiska, och även mellan bedöm- ningarna för sötvatten respektive kust och hav. Vi rekommenderar att beräkna referensvärdet för TN för vatten utanför jordbrukslandskapet baserat på dagens kvävedeposition och därmed bara skydda de sjöar som idag ännu är kvävebegränsade från att bli fosforbegrän- sade. Det motiveras av att det är nästan tekniskt omöjligt att återskapa det tillstånd med kvävebegränsning som troligen rådde i förindustriell tid och att den biologiska förlusten när en sjö övergår från kvävebegränsning till fosforbegränsning inte är lika betydande ur allmänhetens perspektiv som t ex de skador som försurningen och vattenkraftsutbyggnaden gett upphov till