| 1. |
- Agstam, Oskar, et al.
(författare)
-
Effektiviteten av aluminiumbehandling av svenska sjöar: en utvärdering av analysmetoder för bestämning av effektivitetskvot
- 2020
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Sju sjöar i Sverige som aluminiumbehandlats (Al-behandling) utvärderades gällande deras effektivitet med avseende på kvoten aluminium (Al) per fosfor (P) i sedimentet som uppkommit av Al-behandlingen. Sjöarna var lika gällande vattenkvalitet men skiljde sig åt gällande geomorfologi och dos av tillfört Al. För flertalet av sjöarna användes en appliceringsmetod av Al där kemikalier direkt injiceras/”harvas” ner i sedimentet. Effektiviteten av en Al-behandling bestäms av en effektivitetskvot mellan det Al och P som härstammar endast från Albehandlingen. Som underlag för en sådan utvärdering behövs vertikala sedimentprofiler där koncentrationer av Al och P tydligt visar det avtryck som blir efter en Al-behandling samt de naturliga bakgrundskoncentrationer av Al som förekommer innan Al-behandling. För att extrahera Al mineraler från sedimentprov används syra av olika slag; stark syra som exempelvis salpetersyra eller svag syra så som oxalsyra, vilka avgör de former av Al som frigörs och sedan kan mätas med jonkromatografi i löst form. Den här studien fokuserar på analys av sedimentprofilprover från sju olika svenska sjöar som varit föremål för Al-behandling. Stark syra (Salpetersyra) kontra svag syra (oxalsyra) användes för att extrahera Al från dessa prover, vilket vidare möjliggjorde en jämförelse mellan metoderna. Resultatet visar att svag syra främst löser upp den form av Al som tillsätts till en sjö (amorf form) vid Al-behandling, medan stark syra i högre grad även löser upp annan Al som fanns i sjön sedan tidigare (kristallin form). Eftersom man för beräkningen av effektivitetskvoten (Al:P) behöver veta hur mycket Al som härstammar från Albehandlingen, visade sig den svaga syran vara den syra som bäst lämpar sig för denna uppgift då naturliga bakgrundskoncentrationer innan Al-behandling tydligt framträdde tillsammans med den markanta ökning av Al i de sedimentlager där Al lagrats efter Al-behandling.
|
|
| 2. |
- Agstam, Oskar, et al.
(författare)
-
Optimization of aluminum treatment efficiency to control internal phosphorus loading in eutrophic lakes
- 2020
-
Ingår i: Water Research. - : Elsevier BV. - 0043-1354 .- 1879-2448. ; 185
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- Historical accumulation of phosphorus (P) in lake sediment often contributes to and sustains eutrophic conditions in lakes, even when external sources of P are reduced. The most cost-effective and commonly used method to restore the balance between P and P-binding metals in the sediment is aluminum (Al) treatment. The binding efficiency of Al, however, has varied greatly among treatments conducted over the past five decades, resulting in substantial differences in the amount of P bound per unit Al. We analyzed sediment from seven previously Al treated Swedish lakes to investigate factors controlling binding efficiency. In contrast to earlier work, lake morphology was negatively correlated to binding efficiency, meaning that binding efficiency was higher in lakes with steeply sloping bathymetry than in lakes with more gradually sloping bottoms. This was likely due to Al generally being added directly into the sediment, and not to the water column. Higher binding efficiencies were detected when Al was applied directly into the sediment, whereas the lowest binding efficiency was detected where Al was instead added to the water column. Al dose, mobile sediment P and lake morphology together explained 87% of the variation in binding efficiency among lakes where Al was added directly into the sediment. This led to the development of a model able to predict the optimal Al dose to maximize binding efficiency based on mobile sediment P mass and lake morphology. The predictive model can be used to evaluate cost-effectiveness and potential outcomes when planning Al-treatment using direct sediment application to restore water quality in eutrophic lakes.
|
|
| 3. |
- Agstam, Oskar
(författare)
-
Restoration of Nutrient Rich Lakes - Towards Better Understanding of Sediment Phosphorus Availability and Management
- 2022
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Lakes are important for many reasons as they provide valuable ecological and human services, such as drinking water and recreational use. Eutrophication, a result of excess nutrients (e.g. phosphorus (P)) in lakes, is a threat to these resources, causing impairment of water quality. Excess P loading to lakes accumulates in the sediment, consequently making sediment a potential source of P via release (internal loading). One way of counteracting effects caused by internal loading is to inactivate the pool of potentially available P in the sediment. Better information is needed for optimizing most in-lake P reduction methods, including aluminum (Al)-treatment. One of these areas is better knowledge about the availability of different P fractions, and which fractions to target with a specific dose of Al under certain environmental conditions such as bioturbation (e.g. sediment mixing by carp). We also need to deepen the knowledge about modern Altreatment methods, with respect to both treatment techniques and dosing. Knowledge about factors affecting how long the positive effects from an Al-treatment last also needs to be improved. This thesis presents results concerning optimization of Al application methods, where a novel application method that injects Al into the sediment was evaluated and a model for optimal Al dose determination is presented. Factors affecting treatment longevity were evaluated, using historical water quality records and knowledge about a previously assumed recalcitrant P form being bioavailable due to bioturbation by benthic feeding fish like carp and bream. Al-treatment methods, including practical Al application methods as well as dosing methods are developing rapidly and being applied in the field, and further work is needed to keep up with evaluating the progress of lake restoration results using methods like Al-treatment.
|
|
| 4. |
- Agstam, Oskar, et al.
(författare)
-
Ökad kunskap om kassodlingens miljöeffekter med fokus på fosfor
- 2023
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Öppen kassodling av regnbåge och röding i nordliga sjöar och vattenkraftsmagasin är den vanligaste formen av vattenbruk i Sverige idag. Det finns både fördelar och nackdelar med öppen kassodling. Fiskens välfärd är bättre eftersom de lever i en mer naturlig miljö, men avfallsprodukterna från denna typ av vattenbruk kan inte behandlas innan de når miljön.Allt jordbruk påverkar miljön, och vattenbruket är inte annorlunda. En av de främsta formerna av påverkan i samband med livsmedelsproduktion är läckage av näringsämnen. Nästan alla djur i jordbruk behöver utfodras och de flesta odlade växter behöver gödslas. Mycket arbete läggs på att utveckla foder och utfodringsstrategier som maximerar utfodrade djurs förmåga att ta upp och behålla näringsämnen. Men vissa näringsämnen går oundvikligen förlorade i urin, avföring och oätet foder. I dag använder alla former av jordbruk i Sverige näringsämnen på ett effektivare sätt än vad som gjordes tidigare, detta gäller även för vattenbruket. Därför är äldre studier av vattenbrukets miljöpåverkan inte längre fullständigt relevanta eftersom industrin använder näringsämnen mer effektivt än tidigare.Fosfor och kväve är de två huvudsakliga näringsämnena som släpps ut i miljön genom matproduktion. När dessa näringsämnen kommer ut i sötvatten eller i havet kan de bidra till ett problem som kallas "övergödning". Näringsämnen är gödningsmedel som främjar ökad tillväxt i vatten av exempelvis alger och andra växter. När dessa växter dör och sjunker till botten kan de orsaka ytterligare problem, inklusive förbrukning av syre i vattnet, försämring av sedimentkvaliteten och förlust av biologisk mångfald.I svenska fjällsjöar och vattenkraftsmagasin är fosfor typiskt sett det vanligaste begränsande näringsämnet. Eventuella ytterligare fosfortillsatser kan därmed bidra till ökad tillväxt i vattnet och en för stor tillförsel av näringsämnen kommer att orsaka övergödning. Att kvantifiera påverkan på vatten- och sedimentkvalitet vid öppen kassodling i sötvattensförhållanden som är typiska för norra Sverige är en pusselbit på vägen mot en ökad hållbarhet för vattenbruket.I den här rapporten, där studien är finansierad av Jordbruksverket, fokuserar vi på fosfor och dess omvandling i miljön vid fiskodling i öppna kassar. Vi svarar på tre frågor: hur mycket fosfor släpps ut vid fiskodling? Vad händer med fosforn efter att det släppts ut? Hur lång tid tar det för miljön att återhämta sig efter att en fiskodling upphört? Vi fann att drygt hälften (54 %) av fosforn som finns i ett kommersiellt foder släpps ut i miljön. Cirka 1/5 (21 %) av fosforn i fodret kommer sannolikt att bidra till en omedelbar växttillväxt, medan cirka 1/3 (33 %) kommer att deponeras i sedimentet under odlingskassarna.Internationella studier har visat att näringsämnen som frigörs vid vattenbruk i öppna kassar under vissa omständigheter kan ha positiva effekter, särskilt i näringsfattiga system. Dessa fynd kan vara relevanta för svenska vattenkraftmagasin.Att veta vad som händer med fosforn i sedimentet är nyckeln till att förstå den långsiktiga miljöpåverkan från fiskodlingar. Våra resultat antyder att cirka 2/3 (70 %) av fosforn i sediment under fiskodlingar inte kommer att läcka ut. Av de 30 % som kan läcka kommer potentiellt cirka 10 % (dvs. 3 % av totalen) släppas ut varje år. Våra resultat antyder att dagens vattenbruk i öppna kassar är mindre förorenande än det var tidigare. De lyfter också fram behovet av ytterligare arbete med foderutveckling i framtiden samt behovet av en ökad förståelse kring var de näringsämnen som frigörs vid fiskodling tar vägen.Kunskap om miljöpåverkan från fiskodling i öppna kassar i kalla, näringsfattiga system behöver göras tillgänglig och kommuniceras till svenska intressenter. Specifikt behöver vi dokumentera den nuvarande vetenskapliga förståelsen för vart det fosfor (P) som släpps ut vid fiskodling i öppna kassar tar vägen i vatten och sediment. Vi behöver också dokumentera och utvärdera andra nationella eller internationella studier som kan bidra till att förstå den nuvarande svenska situationen. Vi behöver veta mer om den långsiktiga depositionen av det fosfor som frigörs vid fiskodling, inklusive den tid det tar för återhämtning efter att fiskodlingen upphört.
|
|
| 5. |
- Lannergård, Emma, et al.
(författare)
-
New Insights Into Legacy Phosphorus From Fractionation of Streambed Sediment
- 2020
-
Ingår i: Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. - 2169-8953 .- 2169-8961. ; 125
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- Streambed and lake sediment was studied in Savjaan, a eutrophic mesoscale catchment (722 km(2)) in central Sweden. Triplicate sediment cores from five lakes and nine streams, ranging from headwater to fourth order, were sampled. The sediment was analyzed with a sequential extraction method, where six different phosphorus (P) fractions were measured. The results showed that streambed sediments store considerable amounts of P and in some cases have comparable P contents (g/kg DW) to lake sediment. Land use, soil type, and drainage area (location in the catchment) had a significant effect on the different P fractions found in surficial sediments. Sediment from lakes and forested headwater streams generally had high proportions of organic P and iron bound P. In larger streams located in agricultural areas on clay soils closer to the catchment outlet, with dense sediment and a relatively low proportion of organic matter, P was to a larger extent bound to calcium. Streambed sediment may be an important catchment scale P store and should be considered when modeling catchment P dynamics. The large stores of streambed legacy P should also be considered when performing ditch maintenance to avoid unnecessary mobilization of bioavailable P.
|
|
| 6. |
- Peter, Simone, et al.
(författare)
-
Widespread release of dissolved organic carbon from anoxic boreal lake sediments
- 2017
-
Ingår i: Inland Waters. - : FRESHWATER BIOLOGICAL ASSOC. - 2044-2041 .- 2044-205X. ; 7:2, s. 151-163
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- Sediments in boreal lakes are important components of the carbon cycle because they receive and store large amounts of organic carbon (OC) and at the same time are a source of greenhouse gases. Under anoxic conditions, sediment OC can be lost through dissolution from the solid phase and subsequent diffusion to the water column. Although this process may have implications for sediment OC budgets, it has yet to be studied systematically. We combined laboratory sediment incubation experiments from 4 boreal lakes in central Sweden that differed widely in their biogeochemical conditions with data from the Swedish monitoring program covering >100 lakes to analyze the frequency of occurrence of sediment DOC loss in boreal lakes and identify lake characteristics and the conditions related to high DOC fluxes from anoxic sediments. We found DOC diffusion from anoxic sediments in all the anoxic sediment incubations but at different mean rates (0.7-3.7 mmol m(-2) d(-1)). Similarly, 16 of 17 of the monitoring lakes that developed anoxic bottom water exhibited an increase in bottom-water DOC concentration, corresponding to a mean (and standard deviation) DOC diffusion flux from anoxic sediment of 11.1 (35.4) mmol m(-2) d(-1). The observed variability between lakes was related to particularly large DOC fluxes in humic-rich lakes, which we attribute to their low pH and high share of terrestrial OC favoring the formation of OC-iron aggregates. Accordingly, increasing pH might facilitate the dissolution of sediment OC because high dissolved OC fluxes from anoxic sediments were accompanied by high microbial iron and sulfate reduction, resulting in concomitant pH increase.
|
|
