Hydrologiens betydning for farge og DOC i boreale skogsvann

Transkript

1 Hydrologiens betydning for farge og DOC i boreale skogsvann Konsekvenser : Hvorfor er farge og organisk materiale viktig i innsjøsystemer? Årsaker til økning i farge og organisk materiale: Endret nedbørskjemi Endringer /varisjon i vær/klimaforhold Langtidsstudie av 24 innsjøer ( ) i et relativt uberørt og homogent skogsområde Reagerer alle innsjøer likt?

2 Hvorfor er farge og innhold av organisk materiale viktig i innsjøsystemer? Økosystemet: Lysforhold, temperatur, organismesamfunnet, produksjonsforhold (økt tilførsel og nedbrytning av alloktont organisk materiale som er produsert terrestrisk), innhold av metaller og næringsstoffer, ph med mer Omsetning av organisk materiale og innvirkning på C-syklus (lagring av karbon vs utslipp av CO 2 ) Vann som ressurs: Drikkevannsbehandlingen Stor betydning for miljøstatus!

3 Årsaker til økning i farge og organisk materiale Endringer i arealbruk Endret nedbørskjemi reduserte utslipp og avsetninger av sulfat Reaksjoner i jordsmonnet og i innsjøen ph Ionestyrke Ionebyttereaksjoner Fellingsreaksjoner Klima-værforhold Temperatur og nedbør Landskapet og vannets vei

4 TOC (mg L -1 ) i innsjøer regionale variasjoner Climate induced variation of dissolved organic carbon in Nordic surface waters

5 Oslo Østmark - Observasjoner av vannkjemi i 24 vann under høstsirkulasjonen ( )

6 Feltassistenter Høydefordeling: m over havet Berggrunn: Granitt and gneis, Løsmasser: Tynt løsmassedekke eller fjell i dagen

7 Endringer i nedbørskjemi (Overvåking av langtransporterte forurensninger 211, TA )

8 Østmarka, SE-Norway (24 lakes) 7. 2 ph Alkalinity (µmol L 1 ) SO 4 (µmol c L -1 ) NO 3 (µmol c L -1 )

9 Østmarka SE Norway - 24 lakes 7 6 SO4(%) Alk (%) Relative distribution of ions (%)

10 Colour (Pt mg L -1 ) TOC (mg L -1 )

11 Langtidstrender i økende farge er relatert til avtak i sulfat og klorid konsentrasjoner i nedbør. Årlige variasjoner i farge er forklart med variasjoner i nedbørsmengde og intensitet. 11 Quantifying the Drivers of the Increasing Colored Organic Matter in Boreal Surface Waters S. H A A L A N D, *, D. H O N G V E, H. L A U D O N, G. R I I S E, A N D R. D. V O G T Environ. Sci. Technol. 21, 44,

12 Annual precipitation and mean temperature - deviation from the normal period (Oslo-Blindern) 4 Precipitation (mm) mm year Temperature ( C) C

13 Oslo Østmark Colour (Pt mg l -1 ) (ratio 8:1) 1996 (ratio 7:1) 1997 (ratio 8:1) 2 (ratio 12:1) 21 (ratio 13:1) 24 (ratio 1:1) Reg. line DOC (mg l -1 ) Relationship between colour and DOC not constant Highly coloured DOC another behaviour compared to the rest of the DOC pool? Hongve et al 24, Aquatic Sci.

14 Podzol profile Nyänget, Sweden Size distribution of organic carbon in soil water Distribution of organic carbon (%) Distribution of organic carbon (mm) ph Depth (cm) (5-) 1 O (1-5) O 2 (-5) E 1 E 2 (5-1) B 1 (1-15) B 2 > 3 kda 1-3 kda < 1 kda (15-2) B 3 Riise et al. 2 (Geoderma)

15 Østmarka 25 suva 254 (L/mg m) L-Mw (< 1 kda) H-Mw (> 1 kda) Den kolloidale fraksjonen bidrar til høyere absorbans (farge) enn lavmolekylære forbindelser Lakes (no) 1,4 svisa 41 (L/mg m) 1,2 1,,8,6,4 L-Mw (< 1 kda) H-Mw (> 1 kda),2, Lakes (no)

16 Mean values individual lakes ( ) 7 5 Conductivity (µs cm -1 ) Conductivity Ca Ca (mg L -1 ) Colour (Pt mg L -1 ) Total Al (ug L -1 ) Colour (r 2 =.98) Tot. Al (r 2 =.88) Plot 1 Regr DOC (mg L -1 ) DOC (mg L -1 ) 4.6 ph ph (r 2 =.41) Si (r 2 =.68) Si (mg L -1 ) Tot. N (mg L -1 ) Tot. N (r 2 =.7) Tot. P (r 2 =.84) Tot. P (ug L -1 ) DOC (mg L -1 ) DOC (mg L -1 )

17 1 8 Kolloidal DOC (%) Lake/catchment area (%) Stort nedbørsfelt i forhold til innsjøareal økende andel med kolloidal DOC

18 Gjennomsnittverdier for enkeltvann ( ) DOC (mg L -1 ) Colour/DOC OD254/DOC Colour/DOC OD254/DOC Lakes Lakes.

19 Endringer med tiden enkeltvann Solberv. Langv. Lutv. ph Solberv. Langv. Lutv. DOC (mg L -1 ) SO 4 (mg L -1 ) Solberv. Langv. Lutv. Colour (Pt mg L -1 ) Solberv. Langv. Lutv

20 Konklusjoner Langtidsendringer i nedbørskjemi sur nedbør sulfatdominerte vann endret til bikarbonatvann signifikant økning i farge og DOC Årlige variasjoner i nedbørsmengder endringer i strømningsmønster og oppholdstid for vannet Store variasjoner i vannkjemi innenfor en relativ homogen region grad av terrestrisk påvirkning hydraulisk oppholdstid