Nyttiga verktyg vid kalkning? ph okalk Alk okalk ph

Transkript

1 Nyttiga verktyg vid kalkning? ph okalk Alk okalk ph

2 Nyttiga verktyg vid kalkning Till vad kan dom användas? Hur används dom? Kan man lita på dem? Kan dom göras säkrare?

3 Okalkat ph (ph okalk ) Bedöma om ph-målet uppnås utan kalk Bedöma om kalkeffekten är o.k Skatta försurningspåverkan ( ph)

4 Hur beräknas ph okalk? Excel-verktyg ANC okalk & TOC TOC = Organiskt kol vattenforvaltning/handbok_2007_4/verktyg_phref.xls Analyseras på lab ANC okalk = Buffringsförmågan utan kalk ANC okalk = Ca okalk +Mg okalk +Na+K-SO 4 -NO 3 -Cl Na, K, SO 4, NO 3, Cl Analyseras på lab Ca okalk & Mg okalk beräknas m.h.a Ca*/Mg*

5 Ca*/Mg* Tillskott av kalcium från kalkning = Tillskott av ANC/alkalinitet Ca* 0,3 0,25 0,2 0,15 y = 2,4529x y = R2,4529x 2 = 0,9003 0,1 0,1 R 2 = 0,9003 0,05 0, ,02 0,02 0,04 0,04 0,06 0,06 0,08 0,08 0,1 0,1 0,12 0,12 0,14 0,14 Mg* Mg* Kalcium och magnesium samvarierar Om förhållandet mellan kalcium och magnesium (Ca*/Mg*) är känt kan kalciumhalten beräknas utifrån magnesiumhalten Om kalciumhalten höjs via kalkning, kan Ca okalk beräknas via Mg uppmätt

6 Ca*/Mg* Ca* okalk = Mg* uppmätt * Ca*/Mg* okalk Exempel: Mg * uppmätt = 0,02 mekv/l, Ca* /Mg * okalk = 2 Ca * okalk = 0,02 * 2 = 0,04 mekv/l ANC okalk = Ca okalk +Mg okalk +Na+K-SO 4 -NO 3 -Cl

7 Ca*/Mg* Dolomit från Sala? Magnesiumhalten bör korrigeras för använd kalksort Mg* okalk = Mg* uppmätt - (Ca* tillförd * Mg/Ca kalksort ) Ca* tillförd = Ca* uppmätt - Ca* okalk Exempel: Mg * uppmätt = 0,02 mekv/l, Ca* /Mg * okalk = 2 Ca * okalk = 0,02 * 2 = 0,04 mekv/l Ca* uppmätt = 0,10 mekv/l, Ca tillförd = 0,10-0,04 = 0,06 Mg* okalk = 0,02 - (0,06 * 0,125) = 0,0125 mekv/l

8 Ca*/Mg* Exempel: Mg * uppmätt = 0,02 mekv/l, Ca* /Mg * okalk = 2 Ca * okalk = 0,02 * 2 = 0,04 mekv/l Ca* uppmätt = 0,10 mekv/l, Ca tillförd = 0,10 0,04 = 0,06 Mg* okalk = 0,02 (0,06 * 0,125) = 0,0125 mekv/l Ca* okalk = 0,0125 * 2 = 0,025 mekv/l ANC okalk = Ca okalk +Mg okalk +Na+K-SO 4 -NO 3 -Cl + TOC Excel-verktyg ph okalk

9 Okalkat ph (ph okalk ) Bedöma om ph-målet uppnås utan kalk Lägsta ph okalk Provtagning när ph okalk bedöms vara som lägst = högflöde Minst 4 högflödesprov/år betydligt fler om ph okalk ligger strax över ph-målet

10 Okalkat ph (ph okalk ) Bedöma om kalkeffekten är o.k Lägsta ph okalk Jämföra använd kalkdos med riktvärden enligt Kalkningshandboken Använd volymdos > rekommenderad dos indikerar ineffektiv kalkning

11 Okalkat ph (ph okalk ) Skatta försurningspåverkan ( ph) Årsmedel-pH okalk

12 Okalkad alkalinitet (Alk okalk ) Ca/Mg Ca*/Mg* Förenklad skattning av ph okalk Behövs alkalinitet, kalcium & magnesium Alk okalk = Alk uppmätt Ca tillförd Ca tillförd = Ca uppmätt (Mg uppmätt *Ca/Mg okalk ) Exempel: Alk uppmätt = 0,10 mekv/l, Ca uppmätt = 0,20 mekv/l, Mg uppmätt = 0,04 mekv/l, Ca/Mg okalk = 2 Ca tillförsel = 0,20 (0,04* 2) = 0,12 mekv/l Alk okalk = 0,10 0,12 = -0,02

13 Okalkad alkalinitet (Alk okalk ) 7,5 7 TOC=10 TOC=20 6,5 6 5,5 5 4,5 4-0,07-0,06-0,05-0,04-0,03-0,02 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 ph Alkalinitet (mekv/l) Alk okalk = -0,02, ger ungefär ph okalk = 5

14 Försurningspåverkan ( ph) Bedöma om kalkningen kan avbrytas (Även om ph-målet inte uppnås)

15 Hur skattas ph? Excel-fil för att testa många vatten Kalkpåverkade vatten kan inte försurningsbedömas Kalkeffekten räknas bort från de parametrar som påverkas av kalkning Kalcium Magnesium ph ph okalk Flödesviktade årsmedelvärden OBS, sorterna Ca okalk Mg okalk

16 Så fungerar matchningen X-koor Y-koor Area ph Sulfat Klorid Kalcium Magnesium TOC Avrinning Magnesium Avrinning TOC Area ph X-koord Y-koord Sulfat Klorid Kalcium Filter 1 Max avvikelse: ph: ± 0,2 Ca: -0, ,03 mekv/l Filter 1 Filter 2 Filter 3

17 Resultat från matchning

18 Hur används ph? ph < 0,2. Kalkningen läggs vilande även om ph-målet underskrids ph > 0,4. Kalkningen fortsätter om ph okalk < ph-mål ph 0,2-0,4. Gör som Ni vill!

19 Nyttiga verktyg vid kalkning Till vad kan dom användas? Hur används dom? Kan man lita på dem? Kan dom göras säkrare?

20 Felkällor Ca*/Mg* okalk är nästan aldrig känd och måste därför skattas Korrigeringen för Mg i kalkningsmedlet ph-modellen tar inte hänsyn till förhöjt kolsyratryck och aluminium Likheten med matchad sjö i MAGIC-biblioteket Modellering av försurningsstatus för sjöarna i MAGIC-biblioteket

21 Felkällor Ca*/Mg* okalk är nästan aldrig känd och måste därför skattas

22 Betydelsen av Ca*/Mg* Sjö 1: ph: 6,75, Alk 0,145 mekv/l, Mg: 0,03 mekv/l Sjö 2: ph: 6,80, Alk 0,155 mekv/l, Mg: 0,04 mekv/l Sjö 3: ph: 6,85, Alk 0,165 mekv/l, Mg: 0,05 mekv/l phokalk 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 Sjö 1 Sjö 2 Sjö 3 4,0 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4 Ca*/Mg* En skillnad på 0,5 mellan Ca*/Mg* okalk och Ca*/Mg* ref kan ge felskattning av ph okalk på upp till 0,4 ph-enhet.

23 Skillnad i Ca*/Mg* mellan referens 1 och 2 från Målsjöinventeringen 6 5 Skillnad Ca*Mg* Sjöpar, nr Median: 0,6 75 % kvartil: 1,3

24 Betydelsen av Ca*/Mg* Sjö 1: ph: 6,75, Alk 0,145 mekv/l, Mg: 0,03 mekv/l Sjö 2: ph: 6,80, Alk 0,155 mekv/l, Mg: 0,04 mekv/l Sjö 3: ph: 6,85, Alk 0,165 mekv/l, Mg: 0,05 mekv/l phokalk 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 Sjö 1 Sjö 2 Sjö 3 4,0 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4 Ca*/Mg* En skillnad på 1,3 mellan Ca*/Mg* okalk och Ca*/Mg* ref kan ge felskattning av ph okalk på upp till 0,9 ph-enhet.

25 Hur viktig är ph okalk vid försurningsbedömningen? MAGIC modellerar försurning i form av ANC ANC beror till stor del på uppmätt sulfathalt ph uppvisar ett svagt samband med ANC 0,8 0,7 0,6 y = 1,3045x - 0,0164 R 2 = 0,7756 2,5 2,0 y = 0,7129x + 0,2429 R 2 = 0,022 ANC (mekv/l) 0,5 0,4 0,3 ph 1,5 1,0 0,2 0,1 0,5 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 SO 4 (mekv/l) 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ANC (mekv/l) Figurerna visar samtliga sjöar i MACIG-biblioteket

26 Hur viktig är ph okalk vid försurningsbedömningen? MAGIC modellerar försurning i form av ANC ANC beror till stor del på uppmätt sulfathalt ph uppvisar ett svagt samband med ANC ph uppvisar ett starkt samband med ph (ph okalk ) 2,5 2,0 y = 0,7129x + 0,2429 R 2 = 0,022 2,5 2,0 1,5 1,5 ph ph 1,0 1,0 0,5 0,5 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ANC (mekv/l) 0,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 ph_2010

27 Hur viktig är ph okalk vid försurningsbedömningen? ph har stor betydelse för ph För att försura en sjö med ph mellan 5 och 5,6 behövs det en väldigt liten minskning av ANC (ca 0,015 mekv/l) Ungefär 80 % av sjöarna i MACIG-biblioteket är försurade inom ph-intervall 5-5,6 2,4 2,0 1,6 1,2 0,8 ph: 4,4 ph: 5,50 ph: 6, ,4 0,0 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 ph ,8-4,0 4,0-4,2 4,2-4,4 4,4-4,6 4,6-4,8 4,8-5,0 5,0-5,2 5,2-5,4 5,4-5,6 5,6-5,8 5,8-6,0 6,0-6,2 6,2-6,4 6,4-6,6 6,6-6,8 6,8-7,0 7,0-7,2 7,2-7,4 7,4-7,6 7,6-7,8 Andel försurade (%) 7,8-8,0 8,0-8,2 8,2-8,4 ANC (mekv/l) ph_2010

28 Rekommendationer, Ca*/Mg* Systemet med 2 referenser ska inte användas för bedömning av enskilda objekt Använd många referenser, komplettera från andra undersökningar, ex Riksinventeringar Titta på storskaliga variationer och närliggande variationer Skatta ph okalk och ph i form av intervall Exempel: Jag bedömer att Ca*/Mg* okalk ligger inom intervallet 1,8 till 3,2. Detta ger ph okalk 4,8-5,6 och ph 0,4-0,8

29 Rekommendationer, Ca*/Mg* Morän/sediment Skog/odlad mark Mg kalk Mg ref Ca*/Mg* ref Ca*/Mg* kalk X X Y-koordinat Y-koordinat X X X X-koordinat X-koordinat Ca*/Mg*1,5-2 Ca*/Mg* 2-2,5 Ca*/Mg* 2,5-3 Kalkad sjö Ca*/Mg*1,5-2 Ca*/Mg* 2-2,5 Ca*/Mg* 2,5-3 Kalkad sjö Ca*/Mg*: 1,5-3 Ca*/Mg*: 1,5-2,5 Ca*/Mg*: 2-2,5

30 Rekommendationer, Ca*/Mg* Ca*/Mg* okalk varierar även inom samma vatten 2,5 2 1,5 1 0,5 Ca*/Mg* Ca/Mg ,5 2 1,5 1 0,5 Ca*/Mg* Ca/Mg Stridbäcken, Västerbotten Stora Skärsjön, Halland

31 Felkällor Ca*/Mg* okalk är nästan aldrig känd och måste därför skattas Korrigeringen för Mg i kalkningsmedlet

32 Korrigering för magnesium i kalk 0,03 0,025 0,02 Mg* 0,015 0,01 0, Sjö, nr Kalkade sjöar Kalkade sjöar, korrigerade värden Okalkade referenser

33 Rekommendationer, korrigering för magnesium i kalk? Var uppmärksam på orimligt låga magnesiumvärden efter korrigering

34 Felkällor Ca*/Mg* okalk är nästan aldrig känd och måste därför skattas Korrigeringen för Mg i kalkningsmedlet ph-modellen tar inte hänsyn till förhöjt kolsyratryck och aluminium

35 ph-modellen tar inte hänsyn till buffring via aluminium 6,5 6,0 Modellerat-pH 5,5 5,0 4,5 4,0 4 4,5 5 5,5 6 6,5 Uppmätt-pH

36 ph-modellen baseras på ett fast kolsyratryck (4 ggr luftens) ph 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4, ,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 Alkalinitet (mekv/l)

37 Rekommendationer, ph-modellen Vid högt kolsyratryck överskattar phmodellen ph okalk. Detta gäller främst i humösa sjöar under isläggningsperioden ph-modellen ger orealistiskt låga värden på ph okalk i vatten med oorganiskt aluminium Var försiktig med att validera ph okalk med uppmätta ph-värden

38 Felkällor Ca*/Mg* okalk är nästan aldrig känd och måste därför skattas Korrigeringen för Mg i kalkningsmedlet ph-modellen tar inte hänsyn till förhöjt kolsyratryck och aluminium Likheten med matchad sjö i MAGIC-biblioteket

39 Hur fungerar matchningen mot MAGIC-biblioteket? Andel rätt bedömda sjöar (%) , 5 4, ,5 5, , 5 6, , 5 Rätt av bedöm t förs urade Rätt av bedöm t oförs urade En sjö som bedöms oförsurad i ph-intervall 5-6, kan lika gärna vara försurad En sjö som bedöms försurad i ph-intervall 6,5-7, kan lika gärna vara oförsurad

40 Hur fungerar matchningen mot MAGICbiblioteket? <0,05 0,05-0,15 0,15-0,25 0,25-0,35 0,35-0,45 0,45-0,55 0,55-0,65 0,65-0,75 0,75-0,85 0,85-0,95 0,95-1,05 1,05-1,15 1,15-1,25 >1,25 Andel felbedömda sjöar (%) Matchat ph Vid ph 0,35-0,45 bedöms nästan hälften av sjöarna fel

41 Rekommendationer, försurningsbedömning med MAGIC-biblioteket Sjöar med ph okalk 5-6 som bedöms oförsurade bör hanteras med försiktighet Värden på ph mellan 0,35-0,45 bör hanteras med försiktighet, men felbedömning av försurade sjöar förekommer ned till ph 0,2

42 Felkällor Ca*/Mg* okalk är nästan aldrig känd och måste därför skattas Korrigeringen för Mg i kalkningsmedlet ph-modellen tar inte hänsyn till förhöjt kolsyratryck och aluminium Likheten med matchad sjö i MAGIC-biblioteket Modellering av försurningsstatus för sjöarna i MAGIC-biblioteket

43 Sammanfattning

44 Okalkat ph (ph okalk ) Används för att bedöma om ph-målet uppnås utan kalkning, om kalkeffekten är ok samt för att skatta ph Beräkningen görs via ANC okalk och TOC. ANC okalk beräknas via Ca*/Mg* okalk Använd många okalkade referenser för att skatta Ca*/Mg* okalk. Beräkna ph okalk som ett intervall. ph-modellen överskattar ph vid högt kolsyratryck (islagda & bruna sjöar) ph-modellen ger orealistiskt låga ph-värden vid höga halter av oorganiskt aluminium

45 Okalkad alkalinitet (Alk okalk ) Förenklad skattning av ph okalk Beräknas via alkalinitet, kalcium & magnesium samt Ca/Mg okalk

46 ph Används för att bedöma om kalkningen kan avbrytas trots att ph-målet underskrids Skattas via MAGIC-biblioteket efter att kalkeffekten räknats bort med Ca*/Mg* Använd många referenser för att skatta Ca*/Mg* okalk. Skatta ph för ett intervall på Ca*/Mg* okalk I ph-intervall 5-6 är det stor risk (50 %) att sjöar som bedöms oförsurade är försurade Vid ph 0,35-0,45 är försurningsbedömningen osäker.