Ämnestransporter under vårflöden i Ume älv och Kalix älv

Stora mängder av olika ämnen transporteras i våra vattendrag i samband med de vattenflödestoppar som sker i anknytning till avsmältningen av snö och is under våren. I denna rapport har vattenkemidata undersökts och utvärderats från intensifierade provtagningar under vårfloderna 2008 och 2009 i de nedre delarna av Kalix och Ume älv. De båda norrländska älvarna tillhör delprogrammet Flodmynningar där målet är att ta fram dataunderlag som beskriver tillståndet i de viktigaste större vattendragen, samt beräkna hur mycket olika ämnen transporteras med dessa ut till havet. I detta arbete har belastningsberäkningar uträknade från dygnsvattenprovtagningen jämförts med beräkningar gjorda från den ordinarie månatliga vattenprovtagningen där syftet har varit att granska hur en utökad provtagningsfrekvens påverkar belastningsberäkningarnas kvalitet. – – – – – – A large quantity of different elements is transported in our water courses as the discharge reach its maximum which happen in connection to snow and ice melting in spring. In this report, water chemistry data from intensified water samplings during spring flood 2008 and 2009 in the lower parts of Kalix and Ume River is examined and interpreted. Both rivers belong to the programme - monitoring of the river mouths of large rivers, where the aim is to deliver data that describes the status of the most important large water courses, and calculate how much of different elements are reaching the seas. In this work, calculation of loads, which are calculated from daily water samplings, have been compared with loads calculated from the ordinary monthly water sampling programme. The aim was to examine how an increased sampling frequency will affect the quality of the calculation of load

Korrigering av vattenkemi för kalkningspåverkan

Kalkning för att motverka försurning har under flera decennier varit en av Sveriges största miljövårdsinsatser. Då försurningstrycket har minskat, finns behov av att minska kalkningsinsatserna. Kalkade sjöar och vattendrag som tidigare varit försurade börjar nu återhämta sig. Kalkdoserna kan då minskas och i en del fall helt avslutas. I vissa fall kan också kalkningen ha startats på felaktiga grunder eftersom underlaget för beslut om att kalka ibland var bristfälligt. När kalkning avslutas ska det inte av misstag ske i vatten som fortfarande är försurade så att återvunna biologiska värden går förlorade. Det är därför viktigt att i varje enskilt fall kunna bedöma hur surhet och försurning skulle vara i ett kalkat vatten om kalkningen avslutades. Den så kallade okalkade surheten och försurningen i kalkade vatten brukar i Sverige beräknas med hjälp av kvoten mellan icke-marint kalcium och magnesium, Ca*/Mg*, från närliggande okalkade referenssjöar. Metoden har använts i flera sammanhang och bedömts ge tillförlitliga resultat i regional skala, men för enskilda vatten är felen ofta stora. I utvärderingen av en stor inventering av alla kalkade så kallade målsjöar 2007 – 2008 poängterades vikten av att minska osäkerheten och att kunna bedöma storleken på osä- kerheten vid beräkning av okalkad surhet och försurning för enskilda vatten. I denna studie utvärderas den befintliga metoden för beräkning av okalkad kemi liksom ansatser till alternativa metoder. Vidare utvärderas variationen i tid och rum hos Ca/Mg i okalkade referenser i ett stort datamaterial med sjöar och vattendrag för att ge underlag till val av metod och beräkning av osäkerheten. Slutligen har verktyg tagits fram för beräkning av okalkad kemi, försurningspåverkan och osäkerheten. Variation i rum och tid av Ca/Mg studerades i ett flertal olika dataset omfattande: • Vattendragsnätverk med provtagning av alla bäckförgreningar i små skogsdominerade avrinningsområden med mellan 15 och 39 provplatser i varje område. • Skogsvattendrag med provtagning mellan 2 och 3 platser längs samma vattendrag omfattande 47 provplatser. • Målsjöundersökningens okalkade referenser utvalda av länsstyrelserna omfattande ca 1800 sjöar. • Trendstationer i 73 sjöar och 67 vattendrag inom den nationella miljöövervakningen. Den hittills använda metoden att beräkna okalkad kemi med den marinkorrigerade kvoten mellan kalcium och magnesium (Ca*/Mg*) jämfördes med motsvarande kvot utan marinkorrigering (Ca/Mg). Det visade sig av Ca/Mg gav mindre fel i uppskattningen av okalkad kemi jämfört med Ca*/Mg*. Ca/Mg var också stabilare i tiden jämfört med Ca*/Mg* som också hade nackdelen att kunna ge negativa värden på beräknad Ca-halt. Alternativa metoder för att beräkna okalkad kemi ur omgivningsfaktorer och kemiska variabler som inte påverkas av kalkning prövades, men de gav inte bättre resultat än metoden med Ca/Mg. Möjligheten att beräkna Ca/Mg ur mineralsammansättningen i markkemidata från miljöövervakningen i skogsmark (RIS-MI) prövades, men de gav stora fel 8 och en kraftig underskattning av Ca/Mg. Vi drog därför slutsatsen att metoden att beräkna okalkad kemi med Ca/Mg-kvoten från okalkade referenser var att föredra. Beräkningen av okalkad kemi med Ca/Mg gav varierande resultat för de olika dataseten. För vattendragsnätverken Krycklan och Ottervattsbäcken i norra Sverige gav modellen tillförlitliga resultat med små fel. I de sydliga vattendragsnätverken gav modellen acceptabla resultat i tre av fyra fall, men först efter att avvikande värden rensats bort. Motiven för att utesluta provplatser var att de hade avvikande geologi i avrinningsområdet eller var misstänkt påverkade av okänd kalkning. Resultaten tyder på att man måste granska referenser noga för att kunna sortera bort sådana som inte är representativa för de kalkade vatten som ska bedömas. Den visar också att man måste vara vaksam på att även om modellen ger god prediktion i de flesta fall, kan den i enstaka fall ge stora fel. Skogsvattendragen omfattar relativt små avrinningsområden som valts ut för att representera skogslandskapet och därför domineras av skog, myr och sjö i avrinningsområdet. För dessa vattendrag fungerade modellen väl, vilket är positivt eftersom den motsvarar vattendrag av samma karaktär och med samma fördelning över landet som många kalkade vatten. Resultaten från målsjöarnas referenser visade på större fel om man inte kunde hitta uppströms liggande referenser som motsvarar minst 20 % av avrinningsområdet. Eftersom uppströms liggande sjöar ofta används som åtgärdssjöar, d.v.s. de kalkas för nedströms effekt på målområden, är man oftast hänvisad till närliggande referenser utanför avrinningsområdet. Den rumsliga variationen ökar ofta med minskande storlek på avrinningsområdet, men för Ca/Mg var denna effekt liten. Det finns därför ingen anledning att utesluta referenser med små avrinningsområden, även om större avrinningsområden är att föredra. En databas med referenssjöar för värden på Ca/Mg togs fram. Den bestod av 1622 okalkade referenser inom målsjöinventeringen som provtogs både hösten 2007 och våren 2008. Sjöar med stor variation i Ca/Mg (skillnaden mellan de två provtagningarna i Ca/Mg större än 1) och misstänkt kalkpåverkade sjöar (både Ca/Mg > 3 och pH > 6,2) hade då rensats ut ur datasetet. I första hand bör uppströms liggande referenser väljas. Om det saknas uppströms liggande referenser bör referensvärdet för Ca/Mg beräknas som medelvärdet av referenserna inom 20 km avstånd bland de referenser som ingår i databasen. Detta värde gav i regel mindre fel än om den referens som länsstyrelserna valt ut för varje sjö användes. Två verktyg togs fram för beräkning av okalkad kemi och försurningspåverkan i kalkade vatten. Verktyget KALKREF tar fram medelvärde och standardavvikelse av Ca/Mg för referenser inom 20 km avstånd. Verktyget OKALK beräknar okalkad kemi, förbereder ett dataset för MAGICbibliotek och tar fram underlag för osäkerhetsbedömning med MonteCarlo-simulering. En tillämpning av verktygen på Målsjöinventeringen visade att 43 % av målsjöarna var försurade med högre sannolikhet än 80 %, medan 24 % hade lägre än 20 % sannolikhet för försurning. För 33 % av sjöarna låg sannolikheten för försurning mellan 20 % och 80 % vilket innebär att försurningsbedömningen är mycket osäker

Report on National ICP IM activities in Sweden in 2016

The Swedish integrated monitoring programme is run on four sites distributed from south central Sweden (SE14 Aneboda), over the middle part (SE15 Kindla), to a northerly site (SE16 Gammtratten). The long-term monitoring site SE04 Gårdsjön F1 is complementary on the inland of the West Coast and has been influenced by long-term high deposition loads. The sites are well-defined catchments with mainly coniferous forest stands dominated by bilberry spruce forests on glacial till deposited above the highest coastline. Hence, there has been no water sorting of the soil material. Both climate and deposition gradients coincide with the distribution of the sites from south to north (Table 1). The forest stands are mainly over 100 years old and at least three of them have several hundred years of natural continuity. Until the 1950’s, the woodlands were lightly grazed in restricted areas. In early 2005, a heavy storm struck the IM site Aneboda, SE14. Compared with other forests in the region, however, this site managed rather well and roughly 20–30% of the trees in the area were stormfelled. In 1996, the total number of large woody debris in the form of logs was 317 in the surveyed plots, which decreased to 257 in 2001. In 2006, after the storm, the number of logs increased to 433, corresponding to 2711 logs in the whole catchment. In later years, 2007–2010, bark beetle (Ips typographus) infestation has almost totally erased the old spruce trees. In 2011 more than 80% of the trees with a breast height over 35 cm were dead (Löfgren et al. 2014) and currently almost all spruce trees with diameter of ≥20 cm are gone. In the following, climate, hydrology, water chemistry and some ongoing work at the four Swedish IM sites in 2016 are presented (Löfgren 2017)

Bruttobelastning påvatten av metallerfrån punktkällor ochdiffusa källor - slutrapport

Denna rapport omfattar redovisningar av beräkningar av bruttobelastning av metallerna Zn, Cd, Cu, Ni, Pb och Hg från diffusa källor och punktkällor geografiskt fördelat för hela Sverige. De diffusa källor som ingår är läckage från all markanvändning med klasserna: skog, hygge, övrig mark, fjäll, våtmark, vatten (öppen sjöyta) och tätort. Punktkällor som ingår är: samtliga i EMIR registrerade utsläpp till vatten och grundvatten gällande år 2007, kommunala reningsverk (KARV) utsläpp gällande år 2008 eller senast tillgängligt år, utsläpp enligt E-PRTR utgör en delmängd av EMIR utsläpp, nedlagda gruvdeponier (ej i EMIR) har sammanställts från länsstryrelse rapporter samt beräknade utsläpp från enskilda avlopp. Rapporten omfattar utförlig beskrivning av underlag till beräkningarna och svagheter i underlagen, diskussioner om skillnader mot uppmätt transport i flodmynningarna och förslag till vidareutveckling och förbättring av underlag. Resultaten för industrier, som presenteras nedan, avser samtliga punktkällor utom KARV och enskilda avlopp. Resultaten har tagits fram för internationell rapportering till EEA (Europeiska miljöbyrån) sammanställt per vattendistrikt. Det har varit uppenbart liksom i tidigare sammanställningar att det saknas dataunderlag för många källor och att osäkerheterna därför blir mycket stora i det sammanlagda resultatet. Rapporten inkluderar förslag till vidareutveckling och förbättring av underlag för att förbättra resultaten och inkludera, till exempel, avskiljning av metaller under transport från källan till havet. Modellerade bruttobelastningen har gett resultat som är av samma storleksordning som uppmätt transport i flodmynningarna, vilket innebär att de största källorna troligen finns inkluderade i datamaterialet. Det finns dock konstaterade mörkertal för ett flertal källor, varav avfallsdeponier, utlakning från båtbottenfärger, färg ochrostskydd, utsläpp från icke-rapporterande verksamheter samt återcirkulation från sediment kan vara stora. Följande resultat i urval har beräknats i detta projekt: ·För samtliga metaller står de diffusa källorna för merparten av den totala bruttobelastningen, för Cd, Cu och Hg mer än 80 % och för Pb och Ni mer än 90 %. ·För Cd, Pb och Hg har läckage från skog och hygge samt depositionen på sjöyta beräknats vara de dominerande källorna. · För Hg är bidragen från övrig mark och dagvatten i tätort också betydande. · För Cu är skog och hygge den största källan, men övriga diffusa källor fördelas ungefär lika. · Ni har störst belastning från skog och hygge samt från jordbruksmark. · Zn har något lägre bidrag från diffusa källor, ca 77 % av totala bruttobelastningen relativt jämnt fördelat mellan de diffusa källorna. · 20 % av den totala bruttobelastningen av Zn har beräknats komma från industrier. · Av punktkällorna är industri den klart största källan till Cd och Pb (mer än 90 %) medan för Cu fördelas punktkällorna mer jämt mellan KARV och industri (cirka 30 respektive 60 %). Det finns skillnader mellan uppmätta transporter och beräknade resultat, både totalt och mellan de olika metallerna. Följande skillnader i urval har konstaterats: · Bruttobelastningen har beräknats vara generellt högre i förhållande till medelvärde av flodmynningstransporten i södra Sverige med några undantag, vilket kan bero på att metaller kan avskiljas vid transport från källorna till flodmynningarna (retention). · Bruttobelastningen har beräknats vara generellt låg i förhållande till medelvärde av flodmynningstransporten i norra Sverige, vilket kan bero på för låga beräknade läckagehalter. · Cu och Ni belastningarna har beräknats vara låga speciellt i norra Sverige, vilket kan bero på låga beräknade läckagehalter för markanvändningen skog, hygge och övrig mark eller på låga beräknade halter av jordbruksmark. Fördelning mellan bakgrund och antropogent har inte vara möjlig att beräkna med tillgängliga underlag i projektet. På grund av processer som kan äga rum i de antropogent påverkade markanvändningarna, jordbruksmark och skog samt hygge och påverkan av deposition av metaller och surt regn på samtlig markanvändning, så är den antropogena påverkan svår att tolka. Ytterligare utredning är nödvändig innan resultat kan presenteras för alla källor. Dock har samtliga punktkällor och diffus belastning från tätorter och väg samt deposition konstaterats domineras av antropogent ursprung i denna rapport. Förslag till vidareutveckling och förbättring av underlag: Utredning av avvikelser jämfört med uppmätt transport. · Utveckling av beräkningar av retention för metaller. · Tillägg av saknade källor, till exempel Cu i båtbottenfärg. · Utredning av fördelning mellan antropogen belastning och bakgrund för de diffusa källorna till metaller. · Förbättring av underlagsmaterialet för läckagehalter (mätningar i jordbruks-, fjäll- och våtmarksområden) och deposition.This report includes presentations of calculations and results regarding gross load of the metals Zn, Cd, Cu, Ni, Pb and Hg from diffuse sources and point sources geographically distributed for the entire Sweden. The diffuse sources that are included are leakage from all land-use classes: forest, clear-cut forest, other open area (e.g. meadows), alpine area, wetland, arable land, lake, urban area. Point sources that are included are: scattered dwellings not connected to a municipal waste water treatment plant (MWWTP), all registered load to water and ground water in the national register EMIR (industry, waste, mining and all other activities with significant effect on the environment) regarding load year 2007, MWWTPs regarding year 2008 or latest accessible load data, E-PRTR plants are included as a subset in the EMIR dataset, and load data from closed mining sites that are not registered in EMIR have been collected from county reports. The results of industries presented below include all point sources except MWWTP and scattered dwellings. This report further describes the underlying data, specifically weaknesses, and includes discussion about differences between model results and measured transport in the monitored river mouths. The report includes suggestions of further work to improve results and progress for example to include retention of metals during the transport from inland waters to the sea. The model results of the gross load are of the same order of magnitude as the measured transport in the river mouths, implying that the most important inland sources are included in the modelled sources. However, there still are a number of sources that have been identified during the project as important sources which could not be included due to lack of information; additional not registered waste sites, Cu in antifouling products for boats, release from paint and anticorrosive products, load from non-reporting point sources and recirculation from sediments. Results from this report in selection: · The diffuse sources are dominating the gross load; for Cd, Cu and Hg the diffuse sources contribute with more than 80 % and for Pb and Ni more than 90 % of the total gross load. · For Cd, Pb and Hg the release from forest, clearcut forest and deposition on open lake waters have been calculated to be the most important sources. · For Hg, "other" landuse (meadows, wetlands, alpine regions etc nonanthropogenic landuse)and daywater (stormwater from paved surfaces in urban areas and roads) are important contributions to the load. · For Cu, forest and clearcut forest landuse are the largest sources and other diffuse sources are contributing evenly. · Ni contributions are largest from forest, clear-cut forest and arable land. · For Zn, the contributions from the diffuse sources are slightly less, 77 % of the total gross load. · 20 % of the total gross load of Zn is contribution from industries (all registered EMIR load and closed mining sites collected). Industry is by far the most important point source of Cd and Pb (more than 90 % of the total point source gross load). · For Cu, the contributions from point sources are more equally divided between MWWTP and industry ( 30 % and 60 % respectively). There are differences between the calculated results and the measured transport in the river mouths. The following differences in selection have been noted: · The gross load is generally higher than the mean transport in the river mouths in southern Sweden with a couple of exceptions. This can be due to separation processes of the metals from the water phase from the source to the river mouth (retention). · The calculated gross load is generally low in relation to the mean of the measured transport of metals in the river mouth in northern Sweden. This may be due to too low calculated leaching concentrations applied to the land-use. · Cu and Ni calculated gross load are low especially in northern Sweden compared to the measured mean transport in the river mouths, which may be due to too low calculated leaching concentrations of forest, "other" land-use or arable land. Separation between background load and anthropogenic (human induced) diffuse load was not possible with the available information in this project. Several involved processes in the anthropogenic land-uses arable land, forest and clear-cut forest as well as the effect from deposition of both metals and acid on all land-uses, makes interpretations difficult and need more investigation before results can be presented. However, all point sources and diffuse load from urban areas and deposition can be assumed to be dominated by anthropogenic origin. Suggestions of further work to improve the results and progress: · Investigations of differences between calculated results and measured transport. · Development of calculations of retention of metals. · Addition of missing sources, e.g. Cu from antifouling of boats. · Investigation of anthropogenic and background diffuse load of metals. · Improvement of underlying data for leakage concentrations (additional monitoring in arable regions, alpine regions and wetland regions) and additional monitoring stations for deposition