Er løst, naturlig organisk materiale (humus) et forurensningsproblem?

Transkript

1 Er løst, naturlig organisk materiale (humus) et forurensningsproblem? Rolf D. Vogt & Egil Gjessing Gruppen for Miljøkjemi, UiO Helge Liltved (NIVA) har i stor grad bidratt med materiale til foredraget

2 Hva er løst Naturlig Organisk Materiale (NOM)? Def.: Sekundære synteseprodukter fra nedbrutt vegetasjon Broket samling av organiske forbindelser som varierer sterkt i størrelse og funksjonalitet Størrelse Lav molekylært (LMW) <1000Da (eks. C 32 H 80 O 33 N 5 P 0.3 ) Eks.: Høymolekylært: > Da Humusstoffer Meget komplekse og fargede forbindelser Egenskaper: Fra enkle alifatiske hydrokarboner til komplekse forbindelser Vanligvis anioniske

3 Målinger av NOM Konsentrasjonen av NOM måles ved Fargetall: mg Pt L -1 Totalt eller Løst organisk karbon: mg C L -1 TOC el. DOC Kjemisk oksygenforbruk (KOF) Det er en vanligvis en god korrelasjon mellom disse parametrene

4 Hvilken rolle spiller NOM? Protolyse av svake organiske syrer bidrar med H + Kompleksbinding av Al og Fe øker mineralløseligheten men senker biotoksiteten Øker mobiliteten til tungmetaller ved kompleksbinding og ved å konkurrere om adsorpsjonsplasser på jordpartikler Hydrofobe egenskapen binder organiske mikroforurensninger (PAH) og øker derved mobilisereringen Påvirker stabiliteten og kvaliteten til jord gjennom dannelse av aggregater Substrat for organsimer Deltar i fotokjemiske reaksjoner Redusert lystilgang Fører til farge og lukt i vannkilder Kan danne kreftfremkallende stoffer ved reaksjon med desinfiserende midler (klorering) brukt i vannverk

5 Bakgrunn En rekke meldinger om økning i fargetall fra vannverkseiere Rapporter og artikler fra spesielt Norge og England om økning i TOC i overflatevann Klimatiske endringer kan påvirke konsentrasjonen av NOM DOC og fargetall ble redusert i forbindelse med øket forsuring. Nå er S-belastningen på vei ned, men N avsettingen er stabil

6 Oslos drikkevannskilder Fargetallet var lavt på 70- tallet og øket fram til -88 for deretter å avta til et minimum i begynnelsen av 90-årene. Gjennom 90-tallet har fargetallet økt i alle kildene til rekordhøye verdier TOC verdiene følger variasjonen i Fargetallet men har en svakere trend Verdiene var like høye i midten av 80-årene som i dag Endret karakter? Fargetall, mg Pt/l TOC, mg/l Skul. Oset Lang. Alun Skul. Oset Lang. Alun

7 Norske tidstrender for TOC SFTs overvåkningsprogram samler inn TOC data fra 76 innsjøer fordelt på 10 regioner TOC, mg/l 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 Vestlandet-sør Vestlandet-nord Midt-Norge Sørlandet-øst 1,0 0,0 12,0 Østlandet-sør Østlandet-nord Størst økning har skjedd der TOC konsentrasjonen var størst i utgangspunktet Minimum i SFT, 2000 TOC, mg/l 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0, Sørlandet-vest Høyfjellet i Sør-Norge

8 Fargetallsøkning i Sør-norske drikkevannskilder Det er signifikante økninger i Fargetall de siste 20 årene i samtlige 10 undersøkte drikkevannskilder på Sør- og Østlandet og i Trøndelag I nedbørsfelt med lave Fargetall sees kun små endringer

9 Økning i DOC i utlandet Overvåkningsprogrammet for forsuring i Storbritannia finner en signifikant DOC økning (5.4%) gjennom 90-tallet ved 19 av 22 lokaliteter Evans and Monteith 2000 Overvåkningsprogrammet for forsuring i hele Europa og Nord Amerika fant økning i DOC i alle 5 regioner DOC-økning i Storbritannia i 11 innsjøer (blå linje) og 11 elver (rød linje) Freeman et al Region N DOC trend p< Nordlige Nordiske land Nordiske land/storbritannia Sentral Europa Østlige Nord-Amerika Midtvesterlige Nord-Amerika ICP-Waters Report, 2000

10 Mulige årsaker til trendene Parameterne har sammenfallende svingninger i de ulike vannkildene Dette indikerer at endringene er styrt av utenforliggende årsaker Fluktuasjoner i temperatur og fuktighet, NAOs vinterindeks Reduksjon i sur nedbør Økning eller endring i primærproduksjon UV stråling?

11 Fluktuasjoner i Klima Det er sterke korrelasjoner mellom vannføring og NOM Høst Vår Sommer TOC mg C L Avrenning L sek -1 Avrenning vs. TOC kons. i Birkenes Endring i nedbørmønster kan forklare NOM økningene Ingen signifikant korrelasjon mellom NAOs vinterindeks og TOC kons.! Korrelasjonen mellom temperatur og NOM er mindre klar

12 Reduksjon i sur nedbør I 70 og 80 årene ble det rapportert om reduksjon i fargetall i innsjøer i områder belastet med sur nedbør Med en nedgang i S-avsetningen kan en derfor forvente en økning i NOM Dette ble forklart ved at de svake humus syrene ble protonisert slik at humusen ble mindre vannløslig Dette kan kun være en medvirkende årsak til økningen siden NOM også øker i områder ikke påvirket av sur nedbør

13 Økning eller endring i primærproduksjon Effektivisert skogbruk 29-57% økning i tilvekst på Østlandet, Sørlandet og Trøndelag NIJOS, 2000 Økning i andel lauvtrær i forhold til nåletrær NIJOS, 2000 Økning i mengde mose og antallet mose arter NIJOS, 2001 På grunn av: Lange vekstsesonger og milde lange høster 1988, begynnelsen av 1990 tallet og fra 1996 til 2000 NIJOS 2001 Akkumulering av Nitrogen Øket CO 2 konsentrasjon

14 Negativ effekt av øket UV stråling Tynnere Ozon lag øket UVB øket fotolyse av NOM til lavmolekylære forbindelser øket bakteriologiske nedbrytning Fjerning av fargede NOM forbindelser mer effektivt enn ufargede

15 Konklusjoner Fargetallsøkninger fra 2 til 4 ganger i løpet av de siste 30 år er registrert i mange drikkevannskilder på Øst- og Sørlandet Er NOM et forurensningsproblem? Forurensning, def.: Tilførsel til vann, luft eller jord av stoffer eller energi i slike konsentrasjoner eller mengder at det oppstår skade på eller ulempe for menneskers helse eller trivsel, plante og dyreliv eller skade på materialer Ja! Økningene får store økonomiske konsekvenser for mange vannverkseiere, og kan påvirke kjemiske og biologiske prosesser i råvannskildene Endringer i nedbørsmønster er den mest sannsynlige hovedårsaken til disse endringene