Analys och riskbedömning för kemiska variabler som styr oorganiskt aluminium i ytvatten

Modellverktyget är robust och kan användas för bedömningen av Ali halter. En empirisk funktion för skattning av Ali som framtogs tidigare kan däremot inte användas. Fluoridkomplexen dominerar Ali inom pH intervallet 5 till 6.5. Modellering kan förklara den kemiska variationen och särskilt effekter på Ali vid höga fluoridhalter (> 10 μekv/l = ca 0.2 ppm). I områden med låga halter av humus (TOC 30 ppb) bör fluorid alltid bestämmas. Både alkalinitet och pH kan användas som första mått för risk av höga halter av Ali. En någorlunda skarp gräns mellan höga (> 30 ppb) och låga (< 30 ppb) halter av Ali observeras om alkalinitet är under 0.025 mekv/l. En mindre skarp gräns observeras när pH sjunker under pH 5.6. I områden med naturlig höga humushalter (TOC > 15 mg/l) i kombination med naturlig låga pH (pH 60 ppb) förekomma. Höga halter av Ali (nära till 30 ppb) kan även uppträda när pH är över 6. Detta observerades särskilt i kalkade eller områden som kalkades tidigare. Även Altot värden högre, det är oklart om dessa högre Ali värden är ekologiskt betydelsefulla. Skillnader i anpassningen av Ali och AliMOD i sjöar och vattendrag tyder på att sjöar har en stabilare vattenkemi. I sjöarna kan stabila organiska komplex bildas samt att vissa sjöar verka står i jämvikt med en fastfas även när pH är under 6. Altot kan skattas från pH och filtrerad abs (absF_420nm/5cm alternativt färg) om pH är över 5.5. Denna ekvation kan användas för att jämföra Altot både i naturlig sura och försurade områden. Halter av Ali kan sedan skattas med hjälp av grafiska hjälpmedel eller genom kemisk jämviktsmodellering. Vid lägre pH styr andra processer och en enkel och lineär skattning via bara pH och abs av Altot är inte möjligt. I ett antal områden finns det tydliga samband mellan fluorid och Na vilket gör det möjligt att skatta värden för F när man bara har tillgång till värden för natrium. En del områden avviker tydlig. Detta beror förmodligen på att vattendragen inte nått jämviktsläge för Ali och/eller att Ali kan påverkas av havssalt. Halterna Altot från ”Kalkslut” och ”Kalkintensiv” är i genomsnitt systematisk högre än i ”Refintensiv” när pH är över 5.5. Även vid samma kemiska förhållanden med avseendet på pH och TOC verkar försurade vatten har systematiskt högre Altot. Detta tyder på att försurningen har vittrat Al från marken. Till följd av detta är Ali värden högre efter kalkavslut

Toxicity of Inorganic Aluminium in Humic Streams

Aluminium (Al) has been recognised as a main toxic factor alongside pH in acidified water ecosystems. The toxic effect of Al has been attributed to inorganic Al (Ali), though there are few in situ studies in ambient humic waters which are the focus of this thesis. The aim was to estimate Ali toxicity and thus also Ali concentrations in Swedish humic streams. Subsequently it is necessary to analyse Ali correctly, which was studied by modelling and method intercalibrations. The hypothesis was that the effect of Ali could be followed via physiological effects and Al accumulation, as well as by mortality. Toxicity was studied by in stream exposures of brown trout (Salmo trutta L.) and two salmonid prey organisms (Gammarus pulex and Baetis rhodani) during spring flood. The modelling of the Ali fraction was performed using monitoring data covering all of Sweden with satisfactory results. The essential variables for Ali modelling were determined; Al, DOC, pH and F, while Fe, Ca and Mg had less effect. The automated analytical procedure for Ali (with cation exchange followed by complexation with pyrocatechol violet) was modified and validated and showed to be the preferred method for laboratory analyses. To avoid detrimental effects for brown trout Ali should be &lt;20 µg/L and pH &gt;5.0; mortality was high when the Ali was above 50 µg/L. The invertebrates were more sensitive, as mortalities occurred at pH &lt;6.0 and Ali &gt;15 µg/L for G. pulex, and at pH &lt;5.7 and Ali &gt;20 µg/L for B. rhodani. It is prudent to use a wide view and let the most sensitive species set the tolerance limits; a pH above 5.7-6.0 and Ali below 15-20 µg/L allows the stream ecosystems to thrive. Today, as waters are recovering from acidification, the aim of mitigating liming is to carefully adjust dosage to avoid suboptimal water quality. The thresholds found in this thesis can be used to efficiently but carefully decrease liming, as both Ali and pH levels have to be balanced to sustain the recovering aquatic biota

Toxicity of Inorganic Aluminium in Humic Streams

Aluminium (Al) has been recognised as a main toxic factor alongside pH in acidified water ecosystems. The toxic effect of Al has been attributed to inorganic Al (Ali), though there are few in situ studies in ambient humic waters which are the focus of this thesis. The aim was to estimate Ali toxicity and thus also Ali concentrations in Swedish humic streams. Subsequently it is necessary to analyse Ali correctly, which was studied by modelling and method intercalibrations. The hypothesis was that the effect of Ali could be followed via physiological effects and Al accumulation, as well as by mortality. Toxicity was studied by in stream exposures of brown trout (Salmo trutta L.) and two salmonid prey organisms (Gammarus pulex and Baetis rhodani) during spring flood. The modelling of the Ali fraction was performed using monitoring data covering all of Sweden with satisfactory results. The essential variables for Ali modelling were determined; Al, DOC, pH and F, while Fe, Ca and Mg had less effect. The automated analytical procedure for Ali (with cation exchange followed by complexation with pyrocatechol violet) was modified and validated and showed to be the preferred method for laboratory analyses. To avoid detrimental effects for brown trout Ali should be &lt;20 µg/L and pH &gt;5.0; mortality was high when the Ali was above 50 µg/L. The invertebrates were more sensitive, as mortalities occurred at pH &lt;6.0 and Ali &gt;15 µg/L for G. pulex, and at pH &lt;5.7 and Ali &gt;20 µg/L for B. rhodani. It is prudent to use a wide view and let the most sensitive species set the tolerance limits; a pH above 5.7-6.0 and Ali below 15-20 µg/L allows the stream ecosystems to thrive. Today, as waters are recovering from acidification, the aim of mitigating liming is to carefully adjust dosage to avoid suboptimal water quality. The thresholds found in this thesis can be used to efficiently but carefully decrease liming, as both Ali and pH levels have to be balanced to sustain the recovering aquatic biota