Multi-model study of mercury dispersion in the atmosphere : Atmospheric processes and model evaluation

Current understanding of mercury (Hg) behavior in the atmosphere contains significant gaps. Some key characteristics of Hg processes, including anthropogenic and geogenic emissions, atmospheric chemistry, and air-surface exchange, are still poorly known. This study provides a complex analysis of processes governing Hg fate in the atmosphere involving both measured data from ground-based sites and simulation results from chemical transport models. A variety of long-term measurements of gaseous elemental Hg (GEM) and reactive Hg (RM) concentration as well as Hg wet deposition flux have been compiled from different global and regional monitoring networks. Four contemporary global-scale transport models for Hg were used, both in their state-of-the-art configurations and for a number of numerical experiments to evaluate particular processes. Results of the model simulations were evaluated against measurements. As follows from the analysis, the interhemispheric GEM gradient is largely formed by the prevailing spatial distribution of anthropogenic emissions in the Northern Hemisphere. The contributions of natural and secondary emissions enhance the south-to-north gradient, but their effect is less significant. Atmospheric chemistry has a limited effect on the spatial distribution and temporal variation of GEM concentration in surface air. In contrast, RM air concentration and wet deposition are largely defined by oxidation chemistry. The Br oxidation mechanism can reproduce successfully the observed seasonal variation of the RM=GEM ratio in the near-surface layer, but it predicts a wet deposition maximum in spring instead of in summer as observed at monitoring sites in North America and Europe. Model runs with OH chemistry correctly simulate both the periods of maximum and minimum values and the amplitude of observed seasonal variation but shift the maximum RM=GEM ratios from spring to summer. O3 chemistry does not predict significant seasonal variation of Hg oxidation. Hence, the performance of the Hg oxidation mechanisms under study differs in the extent to which they can reproduce the various observed parameters. This variation implies possibility of more complex chemistry and multiple Hg oxidation pathways occurring concurrently in various parts of the atmosphere

Utvärdering av kvicksilvermätningar i luft och nederbörd i samband med EKA-projektet i Bengtsfors

I EKA-projektet ingick omfattande arbetsmiljö- och omgivningskontrollmätningar. Här presenteras resultatet av en utvärdering av kvicksilvermätningarna. Inför rivningen av det gamla cellhuset inneslöts byggnaden i ett tält i syfte att skydda omgivningen från förorenat damm m.m. Åtgärden fungerade bra, mer än 3 kg kvicksilver som annars skulle avgått genom förångning och via damning togs om hand av tältets reningsanläggning. Å andra sidan blev kvicksilverhalten i tältet mycket hög. Speciella säkerhetsåtgärder och rigorös användning av andningsskydd och skyddskläder krävdes vilket gjorde rivningsarbetet mer trögarbetat. Resterande markarbeten skedde under bar himmel. Erfarenheter från projektet visar att sprinkling och täckning av förorenade jordmassor minskar spridning av kvicksilver avsevärt. Likaså kan emission av kvicksilver begränsas om saneringsarbetet utförs under den kalla årstiden eftersom avdunstningen av kvicksilver är starkt temperaturberoende. Mätningarna visade också att kvicksilverhalten i luften på EKA-tomten nu är 4 gånger lägre än innan saneringen och ligger på samma nivå som i bakgrundsluftI EKA-projektet ingick omfattande arbetsmiljö- och omgivningskontrollmätningar. Här presenteras resultatet av en utvärdering av kvicksilvermätningarna. Inför rivningen av det gamla cellhuset inneslöts byggnaden i ett tält i syfte att skydda omgivningen från förorenat damm m.m. Åtgärden fungerade bra, mer än 3 kg kvicksilver som annars skulle avgått genom förångning och via damning togs om hand av tältets reningsanläggning. Å andra sidan blev kvicksilverhalten i tältet mycket hög. Speciella säkerhetsåtgärder och rigorös användning av andningsskydd och skyddskläder krävdes vilket gjorde rivningsarbetet mer trögarbetat. Resterande markarbeten skedde under bar himmel. Erfarenheter från projektet visar att sprinkling och täckning av förorenade jordmassor minskar spridning av kvicksilver avsevärt. Likaså kan emission av kvicksilver begränsas om saneringsarbetet utförs under den kalla årstiden eftersom avdunstningen av kvicksilver är starkt temperaturberoende. Mätningarna visade också att kvicksilverhalten i luften på EKA-tomten nu är 4 gånger lägre än innan saneringen och ligger på samma nivå som i bakgrundsluf

Utredning av strategi för mätning av TGM och kvicksilver i nederbörd

Mätresultat av kvicksilver i luft och nederbörd från svenska stationer har sammanställts och utvärderats och jämförts med motsvarande data från några andra nordeuropeiska länder. Undersökningen visar att halterna av gasformigt och partikulärt kvicksilver i bakgrundsluft samt kvicksilver i nederbörd minskade markant i början på 1990-talet. En viss minskning av kvicksilver i nederbörd har även noterats under perioden 1995-2002. Däremot ses ingen minskning av gasformigt kvicksilver (TGM) under motsvarande period. Förklaringen är att TGM halten numera i högre grad än tidigare bestäms av bakgrundsnivån av TGM vilken i sin tur påverkas av den globala emissionen av kvicksilver. Ett mätprogram för miljöövervakning av kvicksilver presenteras. Mätprogrammet har utformats utifrån den nuvarande kvicksilversituationen i Sverige och uppfyller de krav som EUs fjärde dotterdirektiv ställer angående mätningar av kvicksilver i luft och nederbörd.Mätresultat av kvicksilver i luft och nederbörd från svenska stationer har sammanställts och utvärderats och jämförts med motsvarande data från några andra nordeuropeiska länder. Undersökningen visar att halterna av gasformigt och partikulärt kvicksilver i bakgrundsluft samt kvicksilver i nederbörd minskade markant i början på 1990-talet. En viss minskning av kvicksilver i nederbörd har även noterats under perioden 1995-2002. Däremot ses ingen minskning av gasformigt kvicksilver (TGM) under motsvarande period. Förklaringen är att TGM halten numera i högre grad än tidigare bestäms av bakgrundsnivån av TGM vilken i sin tur påverkas av den globala emissionen av kvicksilver. Ett mätprogram för miljöövervakning av kvicksilver presenteras. Mätprogrammet har utformats utifrån den nuvarande kvicksilversituationen i Sverige och uppfyller de krav som EUs fjärde dotterdirektiv ställer angående mätningar av kvicksilver i luft och nederbörd

Atmospheric Mercury in Sweden, Northern Finland and Northern Europe. Results from National Monitoring and European Research

Atmospheric mercury concentrations and mercury fluxes measured during the period 1995 to 1999 at the AMAP master station of Pallas, a remote station in Northern Finland, and at Rörvik an EMEP station located on the West Coast of Sweden are reported. The result are discussed and compared with atmospheric mercury data generated within the EU-project, Mercury over Europe (MOE). Total particulate mercury exhibit a strong south to north gradient with the highest concentrations in the south, near source areas in Central Europe. Mercury in precipitation also exhibits a south to north gradientAtmospheric mercury concentrations and mercury fluxes measured during the period 1995 to 1999 at the AMAP master station of Pallas, a remote station in Northern Finland, and at Rörvik an EMEP station located on the West Coast of Sweden are reported. The result are discussed and compared with atmospheric mercury data generated within the EU-project, Mercury over Europe (MOE). Total particulate mercury exhibit a strong south to north gradient with the highest concentrations in the south, near source areas in Central Europe. Mercury in precipitation also exhibits a south to north gradien

Deposition och avrinning av metaller, svavel och kväve i närheten av Rönnskärsverken från 1986/87 - 2013/14

IVL Swedish Environmental Research Institute has since the mid-1980´s performed surveys of deposition and runoff of sulphur, nitrogen and metals in a spruce forest at Holmsvattnet, about 15-17 km SSW of the RÖNNSKÄR smelter. For the hydrological year 2013/14 the measurements started at a new station in the vicinity of the old measuring station. This report compares the results from the measurement in 2013/14 at Holmsvattnet with previous measurements in the area and with measurements from other nearby stations within Krondroppsnätet (SWETHRO). The aim of these measurements is to quantify the deposition and describe changes in the run-off water chemistry. This report is only available in Swedish

Nedfall och avrinning av metaller, svavel och kväve i närheten av Rönnskärsverken från 1986/87 - 2016/17

Sedan mitten av 1980-talet har IVL Svenska Miljöinstitutet AB utfört undersökningar av deposition och avrinning av bland annat svavel, kväve samt metaller i ett granskogsområde vid Holmsvattnet, ca 15 km SSV om Rönnskärsverken. Inför det hydrologiska året 2013/14 flyttades mätningarna på grund av avverkning till en ny station i närheten av den tidigare mätstationen. I denna rapport jämförs resultaten från mätningarna 2016/17 vid Holmsvattnet med tidigare mätningar i området samt med mätningar vid andra närliggande stationer inom Krondroppsnätet. Syftet med mätningarna är att kvantifiera det atmosfäriska nedfallet samt beskriva förändringar i kemin i det avrinnande vattnet. Under de senaste 30 åren har svavelnedfallet och det totala nedfallet av försurande ämnen, räknat som vätejoner, såväl som nedfallet av oorganiskt kväve vid Holmsvattnet minskat på ett statistiskt säkerställt vis både i krondroppet och via nederbörden över öppet fält. Under 2016/17, liksom under 2015/16, uppmättes vid många mätplatser i Sverige ett mycket lågt svavelnedfall, så också vid Holmsvattnet och närliggande mätplatser. Svavelnedfallet (utan havssalt) via nederbörden, och det totala svavelnedfallet via krondropp, har ofta varit högre vid Holmsvattnet jämfört med vid närliggande lokaler. Detta gällde också för 2016/17, då det totala svavelnedfallet vid Holmsvattnet var 1,6 kg/ha medan det var cirka hälften, 0,8 kg/ha, vid närliggande kustlokaler. Mängden svavel som deponerades via nederbörden vid Holmsvattnet under 2016/17 var ca 1 kg/ha vid Holmsvattnet, vilket tyder på en fortsatt betydande andel torrdeposition vid Holmsvattnet. Den största mängden svavel kom under september 2017, följt av november 2016 och april 2017. De högsta nederbördsmängderna kom under september 2017, följt av november 2016. Under 2016/17 var kvävenedfallet via nederbörden över öppet fält cirka 1,9 kg/ha, vilket är på liknande nivå som medelvärdet för de föregående fem åren. Nedfallet av baskatjonerna kalcium, kalium och magnesium var under 2016/17 på en liknande nivå som under de föregående 5 åren, om man undantar 2015/16 då nedfallet av baskatjoner var mycket lågt. Resultat från mätningarna av nedfallet av olika metaller vid den nya mätstationen visar på ett genomgående lågt nedfall under 2016/17. I nederbörden över öppet fält var nedfallet av metaller under året på en nivå som är jämförbar med närmast föregående år för samtliga metaller förutom koppar, där nedfallet de två tidigare åren varit det högsta som hittills uppmätts vid Holmsvattnet. Under 2016/17 var kopparnedfallet med nederbörden lägre men fortfarande relativt högt. Kopparnedfallet via krondroppet var dock det lägsta som hittills uppmätts sedan mätstart. Hittills visar resultaten av de fyra årens markvattenkemimätningar vid den nya mätplatsen att pH är högre och halten oorganiskt aluminium lägre där jämfört med vid den gamla mätplatsen. Ingen signifikant förändring av varken pH eller sulfatsvavel uppmättes i markvattnet vid Holmsvattnet under perioden 1998-2011. Halterna av sulfatsvavel i markvattnet har minskat däremot vid många andra krondroppsytor i norra Sverige under samma period, 1998-2011. När det gäller avrinningen verkar halterna av arsenik, kadmium och, i viss mån, även bly i avrinningen i den nya bäcken vara något förhöjda i jämförelse med bäcken vid den tidigare mätplatsen. Dock bör kommande års mätresultat avvaktas innan några definitiva slutsatser kan dras.I denna rapport redovisas resultaten från 2016/17 års mätningar av metaller, svavel och kväve i deposition och avrinning i närheten av Boliden Mineral AB:s smältverk vid Rönnskär. I rapporten redovisas även jämförelser mot tidigare års resultat, sedan mitten av 1980-talet, och mot andra relevanta lokaler med liknande mätningar inom Krondroppsnätet i norra Sverige

Deposition och avrinning av metaller, svavel och kväve vid Holmsvattnet 1986/97-2010/11. Kort årsrapport 2012

IVL Svenska Miljöinstitutet AB har sedan 1991 utfört kontinuerliga undersökningar av deposition och avrinning av bland annat svavel, kväve samt metaller i ett granskogsområde vid Holmsvattnet, ca 17 km SSV om Rönnskärsverket. De allra första mätningarna utfördes under några år med start 1986.Syftet med mätningarna är att kvantifiera depositionen samt beskriva förändringar i det avrinnande vattnets kemi.Undersökningarna under 2010/11 presenteras kortfattat månadsvis i årsrapporten. I mitten av maj 2011 avverkades skogen i provytan, och krondropps- och markvattenmätningarna avslutades därigenom. I samband med detta och andra oförutsedda händelser blev det ett mätuppehåll även för mätningarna över öppet fält från mitten av maj till slutet av augusti. Detta medför att inget årsmedel finns för dessa mätningar för 2010/11. Mätningarna av avrinningsvattnet har dock genomförts på normalt sätt. Resultatredovisning och analys i denna rapport är därför av betydligt mindre omfattning än tidigare års rapporter.För flertalet parametrar var halterna i nivå med eller något lägre jämfört med månadshalterna de två föregående åren. Om man jämför årsavrinningen under slutet av 1980-talet med idag var halterna i avrinning då betydligt högre för bly och något högre kadmium och koppar. Årsavrinningen för samtliga metaller var under 2010/11 på samma nivå som närmast föregående år

Deposition och avrinning av metaller, svavel och kväve vid Holmsvattnet 1986/97-2011/12

IVL Svenska Miljöinstitutet AB har sedan 1991 utfört kontinuerliga undersökningar av deposition och avrinning av bland annat svavel, kväve samt metaller i ett granskogsområde vid Holmsvattnet, ca 17 km SSV om Rönnskärsverket. De allra första mätningarna utfördes under några år med start 1986. Syftet med mätningarna är att kvantifiera depositionen samt beskriva förändringar i det avrinnande vattnets kemi. Undersökningarna under 2011/12 presenteras kortfattat månadsvis i årsrapporten. I mitten av maj 2011 avverkades skogen i provytan, och krondropps- och markvattenmätningarna avslutades därigenom. I samband med detta, och andra oförutsedda händelser, blev det ett mätuppehåll även för mätningarna över öppet fält från mitten av maj till slutet av augusti. Detta medför att inget årsmedel finns för mätningarna för 2010/11. Under 2011/12 finns återigen kompletta mätningar över öppet fält och dessa redovisas i denna rapport. Krondroppsmätningarna kommer att återupptas så snart en lämplig yta hittats. Mätningarna av avrinningsvattnet har dock genomförts på normalt sätt utan uppehåll under mätperioden. Resultatredovisning och analys i denna rapport är på grund av avbrotten i mätningarna av betydligt mindre omfattning än tidigare års rapporter. För flertalet parametrar var depositionen under 2011/12 i nivå med eller något lägre jämfört med tidigare år mätningar, något som också visas i de enskilda månadsvisa mätningarna. Årsavrinningen (kg/ha) för samtliga metaller var under 2011/12 på en högre nivå jämfört med närmast föregående år. Detta kan förklaras av bland annat av relativt höga avrinningsflöden