En undersökning av Storsjön och Lillsjön, särskilt när det gäller näringsämnen. Aya Haider EXAMENSARBETE INOM KEMITEKNIK, GRUNDNIVÅ STOCKHOLM, 2018

Transkript

1 EXAMENSARBETE INOM KEMITEKNIK, GRUNDNIVÅ STOCKHOLM, 2018 En undersökning av Storsjön och Lillsjön, särskilt när det gäller näringsämnen Aya Haider KTH ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY KTH KEMI, BIOTEKNOLOGI OCH HÄLSA

2 EXAMENSARBETE Högskoleingenjörsexamen Kemiteknik Titel: En undersökning av Storsjön och Lillsjön, särskilt när det gäller näringsämnen. Engelsk titel: An investigation of the lakes Storsjön and Lillsjön, especially in terms of nutrients. Fosfor, kemiska parametrar, transport och ICP- Sökord: analys. Arbetsplats: KTH, Vallentuna kommun Handledare på arbetsplatsen: Handledare på KTH: Student: Frida Hellblom, miljöplanerare Vallentuna kommun Olle Wahlberg Aya Haider Datum: Examinator: Lars Kloo 1

3 Sammanfattning I det här examensarbetet har Storsjön och Lillsjön undersökts. De ligger 35 km norr om Stockholm nära Lindaholmens stationssamhälle. Målet är att undersöka sjöarnas miljötillstånd. Sjöarnas omgivning är ett jordbruksområde. De ligger i ett avgränsat våtmarksområde med lågt ph (= 6,7). Alkalinitet (HCO3 - ) passerar genom sjöarna från jordbruken i söder och öster. En stor mängd fosfor passerar genom sjöarna och en del av denna lagras i sjöarnas sediment. Sedimenteringsdammar bör konstrueras för att avlägsna näring och en strandzon bör anläggas för upptag av näring. 2

4 Abstract In this thesis the lakes Storsjön and Lillsjön have been examined. They are two lakes situated 35 km north of Stockholm. The goal is to investigate the environmental condition of these lakes. The surrounding area is farming land. Close to the lakes, a wetland with low ph (= 6,7) is found. Alkalinity (HCO3 - ) passes throw the lakes from the farming land south and east of the lakes. A large amount of phosphorus passes throw the lakes, part of which is stored in the sediments. Dams for sedimentation should be constructed for recovery of nutrients and a zone of vegetation should be constructed for the uptake of nutrients. 3

5 Förord Det här examensarbetet har planerats av Olle Wahlberg. Det är ett samarbete mellan Aya Haider och Ghadir Hamid. Studenterna utför två självständiga examensarbeten med olika fokus. Aya Haider och Ghadir Hamid har båda undersökt Lillsjöns och Storsjöns miljötillstånd. Aya undersökte näringsämnena i de båda sjöarna och Ghadir undersökte metallerna i Storsjön och Lillsjön. Fältmätningar och laboratoriearbete har Aya och Ghadir gjort tillsammans under handledning av Olle Wahlberg. De undersökte sjöarna och bestämde ph, ledningsförmåga, vattnets färg, klorinitet, alkalinitet, CODMn samt Ptot och koncentrationerna av metallerna koppar, bly och krom med ICP-OES. Mätningar av djupprofiler gjordes tillsammans från en båt, dvs temperaturen och ledningsförmågan mättes vid varje 0,5 m från ytan till botten. Därefter har beräkningar och rapportskrivning utförts av studenterna var för sig. Mål och slutsatser är specifika för vart och ett av de två examensarbetena. Beräkningarna har beskrivits i detalj i bilagor. 4

6 Innehåll 1 Inledning Bakgrund Syfte och mål Avgränsningar Bakgrund Experiment Provtagningsplatser Koordinater för provtagningsplatserna vid Lillsjön och Storsjön Fältundersökningar av de båda sjöarna Laboratoriearbete Alkalinitet Klorinitet Fosfor Sedimenten i Storsjön och Lillsjön Uppskattning av fel Djupprofiler Djupprofiler för Storsjön Djupprofiler i Lillsjön Resultat Resultaten från fältstudierna Resultat från mätningarna på ett laboratorium på kemiska institutionen, KTH Resultat från okulär besiktning av proverna Transport och lagring av fosfor och alkalinitet Transport av fosfor och alkalinitet Lagring av fosfor i Storsjön och Lillsjön Lagrad fosfor i Storsjön Lagrad fosfor i Lillsjön Flöden av fosfor till och från Storsjön och Lillsjön Omsättning av alkalinitet i Storsjön och Lillsjön Transport av alkalinitet till och från Storsjön Transport av alkalinitet till och från Lillsjön Omsättning av fosfor i Storsjön och Lillsjön Transport av fosfor till och från Storsjön Transport av fosforn till och från Lillsjön Diskussion Slutsatser Referenser

7 8. Bilagor Bilaga 1: Bilder från provtagningsplatserna Bilaga 2: Alkalinitetsberäkningar Bilaga 3: COD- analysen Bilaga 4: Klorinitetsberäkningar Bilaga 5: Transport av fosfor och transport av alkalinitet

8 1 Inledning 1.1 Bakgrund Storsjön och Lillsjön är två sjöar i Vallentuna kommun. De ligger i Lindholmen vid Roslagsbanan, ca 35 km norr om Stockholm. Sjöarna ligger nära Lindholmens stationssamhälle och påverkas av bebyggelse och vägar. De påverkas också av närliggande jordbruk. Sjöarna är små och utgör ett viktigt rekreationsområde för befolkningen. Där finns intressanta fåglar. Tranor, sångsvanar och tofsvipor observerades vid provtagningen. Storsjön och Lillsjön omges av stora vassområden och fuktlövskogar. Storsjöns yta är 48 ha. Dess strandzon har högt naturvärde. Runt omkring Storsjön växer gamla träd och området är unikt. Mellan sjöarna finns en stor våtmark. Lillsjön är en eutrof sjö och 4,5 hektar stor. Runt omkring sjön finns breda vassbälten och den är en känd fågelsjö. Vid Lillsjön finns ett berg med badmöjligheter vid den östra stranden. Vattnet i avrinningsområdet rinner genom Storsjön och Lillsjön sedan vidare till Stolp-Ekebysjön. Därifrån rinner vattnet till Åkers kanal och sedan till Östersjön. Lillsjöns omgivning är promenadvänlig och mycket vacker [1]. 1.2 Syfte och mål Examensarbetets syfte är att undersöka sjöarnas miljötillstånd. Målet är att bestämma sjöarnas innehåll av näring. Arbetet avslutas med rekommendationer av åtgärder för att förbättra miljön. 1.3 Avgränsningar Projektets provtagningar och analyser begränsades på grund av tidsramar och kostnader. Projektet avgränsades till två provtagningstillfällen med mätningar av ph, ledningsförmåga, temperatur och flöden. På ett laboratorium mättes alkalinitet, kloridhalt, COD och total fosfor. Inflöden, utflöden och sjövatten undersöktes. Bottenvatten och sediment studerades också. Inga tidigare mätningar finns tillgängliga. Detta har stämts av med Vallentuna kommun. Bedömningarna kommer grundas helt på egna mätningar. 7

9 2. Bakgrund Några större sjöar vilka, liksom Storsjön och Lillsjön, också ligger i norra Storstockholm är Vallentunasjön, Ullnasjön, och Rönningesjön. Dessa sjöar är lerslättsjöar. Det finns också andra typer av sjöar i norra Storstockholm. Norrviken är en djup sprickdalssjö och Snuggan är en skogssjö. Båda ligger i Sollentuna. Rönningesjön och Vallentunasjön har liknande egenskaper. De gemensamma egenskaperna för sjöarna är att de är grunda och näringsrika lerslättsjöar [2]. Det största miljöproblemet med Vallentunasjön är ett stort överskott av näringsämnen. Näringen kommer från bottensediment, bräddning av avloppsvatten, dagvatten, samt enskilda avlopp och jordbruk. Näringsämnena är framförallt fosfor och kväve [3]. Övergödning, vilket också kallas eutrofiering, medför produktion av alger och växter i överskott. Detta orsakas av att en stor mängd näringsämnen tillförs vattnet. Orsakerna är ofta mänskliga aktiviteter. Övergödningen har lett till att rena badvänliga sjöar omvandlats till illaluktande gröna sjöar. Där finns alger, som produceras i överskott. På grund av algerna kan ljuset inte tränga ner i sjön, och detta leder till att sjön kraftigt förändras. Syret i botten av sjön förbrukas, när döda alger och vattenväxter bryts ned av bakterier i botten. Syret kan då förbrukas helt och detta kan leda till att en mängd organismer i botten dör vilket kallas för bottendöd [4]. 8

10 3. Experiment 3.1 Provtagningsplatser Provtagningarna fördelades på två dagar. Den 18 april 2018 var den första provtagningsdagen.totalt togs nio prover på nio olika platser, som visas på kartan i figur 1 nedan. ph, konduktivitet och temperatur mättes på samtliga platser medan flödets storlek mättes där det var möjligt. Den andra provtagsdagen var den 10 maj. Bottenprov från både Storsjön och Lillsjön togs. Samtidigt mättes konduktivitet och temperatur vid olika djup på en plats i varje sjö. I tabell 1 kan man se koordinater på de olika platserna, som är markerad på kartan. Figur 1:Kartan visar de nio provtagningsplatserna i punkterna (1) och (8) togs sedimentprover och där mättes även djupprofilerna. 9

11 3.1.1 Koordinater för provtagningsplatserna vid Lillsjön och Storsjön Tabell 1: Koordinater för provtagningsplatserna för Lillsjön och Storsjön. prov Plats Norr Öster 1 Storsjön Bäck vid Veda hästgård Bäck vid Kullbacka Bäck vid Vasavägen i Lind holmen Bäck mot Lillsjön i Lind holmen Å från Storsjön till Lillsjön Bäck till Storsjön på Lind holmens gård Lillsjön Utlopp från Lillsjön

12 3.2 Fältundersökningar av de båda sjöarna Vid fältundersökningarna togs prover i tillflöden, i utflöden och i sjöarna. Koordinater för provtagningarna finns i tabell 1. Proven förvarades i PET-flaskor. Efter att proverna tagits, mättes vattentemperatur, konduktivitet, ph och flöde. Djupprofiler mättes från en båt dvs temperatur och ledningsförmåga mättes för varje 0,5 m från ytan till botten. 3.3 Laboratoriearbete Undersökningarna genomfördes på ett laboratorium på Institution för kemi, KTH. De parametrar, som undersöktes på laboratoriet, var alkalinitet, klorinitet samt totalfosfor 3.4 Alkalinitet Alkaliniteten är ett mått på buffertförmågan, som anger hur vatten kan reagera med vätejoner utan att ph-värdet ändras. Karbonat och vätekarbonat är viktigast för buffertförmågan [5]. Kemikalier och material, som användes för att bestämma alkalinitet är följande: HCl 10,77mM Vattenprover Indikator, blandindikator bestående av bromkresolgrönt och metylrött. Bägare Byrett E-kolv Kemisk reaktion: H + + HCO 3 H 2 O + CO 2 Utförande: Till en E-kolv pipetterades 20,0 ml av ett vattenprov och därefter tillsattes 2 droppar blandindikator. Provet titrerades med 10,77mM HCl och då förändrades färgen från grön till svagt rosa när ekvivalentpunkt nåtts. Detta genomfördes på samma sätt för varje prov [6]. Alkaliniteten beräknades med hjälp av formeln: V1 C1 = V2 C2. (Ekvation.1) V1= Tillsatt volym HCl [ml] C1=Koncentration av HCl [mm] 11

13 V2=Volym av provet [ml] C2= Koncentrationen av vätekarbonat i provlösningen [mm] För utförliga beräkningar se bilaga Klorinitet Koncentrationen av kloridjoner [Cl - ] i vattnet kallas för klorinitet. Kloriden kommer till en stor del från vägsalt, som använts för halkbekämpning på vintern. Man kan bestämma kloridhalten med en titrering, där silvernitratlösning [AgNO3] använts. Kaliumkromat [K2CrO4] fungerar som indikator. [6] Kemikalier och material som, användes vid Klorinitet experimentet, är följande: AgNO3 0,1000M Vattenprover Indikator K2CrO4 Bägare Byrett E-kolv Reaktioner Ag + + Cl AgCl (s) 2Ag + + CrO 4 2 Ag 2 CrO 4 (s) Utförande: Byretten fylldes med 0,1000M AgNO3. Sedan pipetterades 20,0 ml av vattenprovet till en E-kolv. 3 droppar av Mohrs indikator tillsattes vattenprovet. Därefter tillsattes 0,1000 M silvernitratlösning från en byrett till vattenprovet tills lösningen ändrade färg till rött. Den tillsatta volymen avlästes och kloridjonkoncentrationen beräknades. [6] Kloriniteten beräknades med hjälp av formeln: V1 C1 = V2 C2. (Ekvation.2) V1= Volym av AgNO3 [ml] C1=Koncentration av AgNO3 [mm] V2=Volymen av provet [ml] C2=Koncentrationen av kloridjonen i provlösningen [mm] För utförliga beräkningar (se bilaga 4) 12

14 3.6 Fosfor Fosfor spelar en viktig roll i organismers energiomsättning. Totalfosfor ger ett mått på befintlig och potentiell näring i vattnet. Den inkluderar fosfatfosfor samt organiskt och oorganiskt bunden fosfor. För att bestämma den totala koncentrationen av fosfor användes en metod, som kallas Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectrometry (ICP- OES). Det är en elementaranalysteknik, som använder emissionsspektrum för ett visst prov, för att kunna identifiera och kvantifiera de aktuella grundämnena. Kemikalier och material som användes vid bestämning av fosfor är följande: 2M HCl Vattenprover Bägare Värmeplatta Tillsattes spruta Utförande: Till en 200 ml bägare sattes 13 ml 2M HCl och 13,00 ml vattenprov. Därefter kokades lösningen och späddes sedan ut med destillerat vatten till 50,0 ml. Lösningen filtrerades genom ett 0,45 µm filter till ett plastkärl, som tvättats med 10% salpetersyra. Analysen genomfördes med ett ICP-OES instrument, varvid provet sprutades in i ett argonplasma med temperaturen 8000 C. Den emitterade strålning mättes [6]. 13

15 3.7 Sedimenten i Storsjön och Lillsjön Under fältarbetet togs två sedimentprov, det ena från Storsjön och det andra från Lillsjön. Bottenslammet och bottenvattnet kunde separeras genom sedimentering, se figur 2. Figur 2: Separation av bottenvatten och sediment. 3.8 Uppskattning av fel Felet i koncentrationerna av klorid och alkalinitet uppskattades till en droppe ca (0,05 ml) vid tillsatsen från byretten. Felen i flödesmätningarna uppskattades genom att upprepa mätningarna flera gånger och bestämma spridningen av värdena. Felen i analyserna av fosfor koncentrationerna uppskattades ur spridningen av de erhållna värdena. För mätningarna användes fyra frekvenser. Felet i CODMn antas vara ± 1 droppe av tillsatsen permanganat. Sju droppar var den minsta åtgången och det största felet (för referensprovet) och felet blir då 1/7 eller 14%. Felet i temperaturen uppskattades till ±0,5 grader och felet i ledningsförmågan är 10 % och felet i ph är ±0,2 enheter. [6] 14

16 3.9 Djupprofiler Djupprofiler för Storsjön Figur 3 och 4 visar djupprofilerna för Storsjön. Ingen skiktning av vattnet kunde observeras. Vattnet är väl omblandat. Sjön är två meter djup. Vattentemperaturen sjunker från ytan ner till botten. Ledningsförmågan densamma inom felgränserna vid ytan och vid botten. Ledningsförmågan påverkas inte märkbart av vägsaltningen, vilket kan förstås av de låga värdena. [6] Figur 3: Djupprofil för Storsjön Djupprofiler i Lillsjön Figur 4: Djupprofil för Storsjön. Figur 5 och figur 6 visar Lillsjöns djupprofiler. Vattnet är skiktat i 2 delar vid -1,2 meter. Sjön är 2,5 m djup Ledningsförmågan och temperaturen i det övre vattenskiktet är högst vid ytan och sjunker nedåt. I det undre skiktet är ledningsförmågan högst och temperaturen lägst vid botten. [6] 15

17 Figur 5: Djupprofil för Lillsjön. Figur 6: Djupprofil för Lillsjön. 16

18 4. Resultat Här nedan redovisas resultat från mätningarna. De uppskattade felen beskrivs i kapitel Resultaten från fältstudierna Resultat från fältstudier visas i tabell 2. Fältstudierna gjordes den 18 april 2018, en molnig dag med lite regn och lufttemperaturen 10 C. Mätningarna gjordes på 9 olika platser. Den 20 maj togs bottenprover i sjöarna ( se 3.7) och dessutom mätes djupprofiler ( se 3.9). Tabell 2: Mättningar av flöden. prov Plats ph Vattnets temp [ O C] Lednings förmåga [ms/m] Flöde [l/s] 1 Storsjön 6,6±0,2 6,8±0,5 30±4 Obetydligt 2 Bäck vid Veda 6,8±0,2 8,5±0,5 16±2 Obetydligt 3 Kullback-a Bäck 4 Bäck Vasavägen 6,7±0,2 3,9±0,5 16±2 33±7 7,3±0,2 7,2±0,5 62±7 1,6±0,2 5 Bäck mot Lillsjön 7,3±0,2 6,1±0,5 59±6 11±4 6 Å mot Lillsjön (utlopp Storsjön) 6,6±0,2 6,9±0,5 25±3 205±16 7 Bäck mot Storsjön 6,7±0,2 5,2±0,5 30±3 96±11 8 Lillsjön 6,6±0,2 7,7±0,5 25±3 Obetydligt 9 Utlopp från Lillsjön 7,7±0,2 6,6±0,5 25±3 306±25 Tabell 2: Mättningar av ph, temperatur, ledningsförmåga och flöden. 17

19 4.2 Resultat från mätningarna på ett laboratorium på kemiska institutionen, KTH. I tabell 3 redovisas alkalinitet, COD, klorinitet och Ptot. Feluppskattningarna redovisas i kapitel 3.7. För detaljer se bilagorna 2, 3 och 4. Tabell 3: Mättningar på laboratoriet på Kemiska institution, KTH. Prov Plats Alkalinitet [mm] COD [mg/o2] Klorinitet [mm] Ptot [μg/l] 1 Storsjön 1,46±0,1 >14 1,10±0,3 138±2 2 Bäck vid Veda 3 Kullbacka Bäck 4 Bäck vasavägen 5 Bäck mot Lillsjön 6 Å mot Lillsjön (utlopp Storsjön) 7 Bäck mot Storsjön 1,35±0,1 >14 1,50±0,3 272±15 0,68±0,1 >14 1,50±0,3 72±19 4,20±0,1 11,1±1,6 1,70±0,3 53±5 3,13±0,1 13,7±1,9 1,30±0,3 94±6 1,20±0,1 13,0±1,8 1,00±0,3 67±11 1,69±0,1 13,0±1,8 0,55±0,3 84±6 8 Lillsjön 1,28±0,1 >14 1,20±0,3 90±11 9 Utlopp från Lillsjön 1,35±0,1 9,3±1,3 0,75±0,3 60±16 18

20 4.3 Resultat från okulär besiktning av proverna I tabell 4 redovisas lukt, färg, fällning och kolloider. För mer detaljer se bilaga 1 bild nr 10. Tabell 4: Resultat från okulär besiktning av proverna. Prov nr Lukt Färg Fällning *Kolloider 1 Starkt lukt Starkt grå Lite fällning Mycket 2 Ingen lukt Svagt grå Lite fällning Obetydligt 3 Ingen lukt Starkt brun Lite fällning Mycket 4 Ingen lukt Färglös Ingen fällning Ganska lite 5 Ingen lukt Svagt brun Lite fällning Mycket 6 Ingen lukt Färglös Lite fällning Mycket 7 Ingen lukt Färglös Lite fällning Mycket 8 Ingen lukt Färglös Lite fällning Ganska lite 9 Ingen lukt Färglös Lite fällning Mycket *Mängden kolloider uppskattades genom tyndalseffekten med hjälp av en ficklampa. 19

21 4.4 Transport och lagring av fosfor och alkalinitet Transport av fosfor och alkalinitet I tabell 5 redovisas mängden fosfor och alkalinitet, som transporteras in i och ut från Lillsjön och Storsjön. För mer detaljer om beräkningarna se bilaga 5. Tabell 5: Transport av fosfor och alkalinitet. Prov Plats Ptot [µg/l] Vattenflödet[l/s] Flödet av fosfor [kg/år] Flödet av Alklinitet [kg/år] 1 Storsjön 138± Bäck vid Veda 3 Kullbacka Bäck 4 Bäck Vasavägen 5 Bäck mot Lillsjön 6 Å mot Lillsjön (Utlopp Storsjön) 7 Bäck mot Storsjön 272± ±19 33±7 75±35 59,4±19 53±5 1,6±0,2 2,7±0,5 17,8±2,7 94±6 11±4 33±14 91±35 67±11 205±16 433± ±79 84±6 96±11 254±48 429±65 8 Lillsjön 90± Utlopp från Lillsjö 60±16 306±25 578± ±132 20

22 4.5 Lagring av fosfor i Storsjön och Lillsjön Lagrad fosfor i Storsjön Tabell 6 visar mängden lagrad fosfor i storsjön. Mängden fosfor beräknades genom att multiplicera sedimentens volym med koncentrationen av fosfor [µgp/l] i vattnet. Tabell 6: Lagrad fosfor i Storsjöns sediment och vatten. Lagrad mängd fosfor i Storsjön Mängden i kg Sediment 1320± 97 kg Vatten 132± 17 kg Lagrad fosfor i Lillsjön Tabell 7 visar lagrad mängd fosfor i Lillsjön. En större del av fosforn lagras i sjöns sediment och en mindre del lagras i sjöns vatten. Mängden fosfor beräknades genom att multiplicera sedimentets tjocklek med sjöns yta och med sedimentets koncentration av fosfor [µgp/l]. Tabell 7: Lagrad fosfor i Lillsjön när det gäller sediment, ytvatten och bottenvatten. Lagrad mängd fosfor i Lillsjön Mängden i kg Sediment 281±32 kg Ytvatten (ovanför 1,2 m djup) 5±1 kg Bottenvatten (under 1,2 m djup) 11± 1 kg 21

23 4.6 Flöden av fosfor till och från Storsjön och Lillsjön I figur 7 visas flödena av fosfor in och ut Storsjön och Lillsjön i (kg/år). För mer detaljer se bilaga 5. Figur 7: Provplatserna nr 3,4,6 och 7 visar inlopp i (kg/år) och utlopp i (kg/år) för Storsjön medan provplatserna nr 3och 9 visar inlopp och utlopp i (kg/år) för Lillsjön. 22

24 4.7 Omsättning av alkalinitet i Storsjön och Lillsjön Transport av alkalinitet till och från Storsjön Tabell 8 visar transport av alkalinitet till Storsjön räknat som massan av NaHCO3. För mer detaljer se bilaga 5. Tabell 8: Transport av alkalinitet till och från Storsjön. Plustecken betecknar transport till och minustecken transport från sjön. Transport av alkalinitet till Storsjön Kullbacka Bäck vid Vasavägen Bäck till Storsjön på Lindholms gård Å mot Lillsjön (Utlopp Storsjön (6) Mängden i kg/år +59±19 kg/år +18±3 kg/år +429±65 kg/år -651±79 kg/år Transport av alkalinitet till och från Lillsjön. Tabell 9 visar transport av alkalinitet till och från Lillsjön räknat som massan av NaHCO3. För mer detaljer se bilaga 5. Tabell 9: Transport av alkalinitet till och från Lillsjön Plustecken betecknar transport till och minustecken betecknar transport från sjön. Transport av alkalinitet till Lillsjön Mängden i kg/år Bäck mot Lillsjön i Lindholmen +91±35 kg/år Å mellan Storsjön och Lillsjön 651±79 kg/år Utlopp från Lillsjön -1093±132 kg/år 23

25 4.8 Omsättning av fosfor i Storsjön och Lillsjön Transport av fosfor till och från Storsjön Tabell 10 visar transport av fosforn till Storsjön. För mer detaljer se bilaga 5. Tabell 10: Transport av fosfor till Storsjön. Plustecken betecknar transport till och minustecken transport från sjön. Transport av fosfor till Storsjön Bäck vid Kullbacka (3) Bäck vid Vasavägen (4) Bäck till Storsjön på Lindholms gård (7) Utlopp från Storsjön (6) Transporten kg/år +75 ± 35 kg/år +3±1 kg/år +254±48 kg/år -433 ± 100 kg/år Transport av fosforn till och från Lillsjön. Tabell 11 visar transport av fosfor till och från Lillsjön. För mer detaljer (se bilaga 5) Tabell 11: Transport av fosfor till Lillsjön. Plustecken betecknar transport till och minustecken transport från sjön. Transport av fosfor till Lillsjön Bäck mot Lillsjön i Lindholmen (5) Å mellan Storsjön och Lillsjön (6) Utlopp från Lillsjön (9) Transporten kg/år +33±14 kg/år +433±100 kg/år -578±201 kg/år 24

26 5. Diskussion Runt Storsjön och Lillsjön ligger jordbruksområden med lerslätter där ph vanligen är ca 7,5 och alkalinteten ligger mellan 1mM och 2mM (jämför tabellerna 4.1 och 4.2). Sjöarna ligger i ett stort våtmarksområde och har ph ca 6,6 (se tabell 4.1), vilket är typiskt för en skogssjö med mycket organiskt material. CODMn stämmer med detta (se tabell 4.2), dvs mätvärdena är höga. I tabellerna 8 och 9 har omsättningen av alkalinitet beräknats som massan av NaHCO3. Alkaliniteten kommer in i Storsjön från jordbruksområdet söder och öster om sjön och transporteras till Lillsjön. Därifrån transporteras alkaliniteten vidare till Stolp- Ekebysjön och till östersjön via Åkers kanal. Värdena för ledningsförmågan är låga utom i två bäckar (4 och 5) vilka troligen är förorenade. Dessa bäckar påverkas antagligen av vägsaltningen på vintern. Vägsaltningen påverkar dock inte sjöarnas vattnen. De har låga värden på ledningsförmågan. Sjöarna är övergödda, vilket syns på de höga fosforvärdena. Tabellerna 6 och 7 visar att stora mängder fosfor finns lagrade i sjöarna. Figur 7 visar transporten av fosfor. En stor mängd fosfor transporteras genom sjöarna (jämför också tabellerna 19 och 11). Källorna är framför allt jordbruket söder och öster om sjöarna och hästgården i Veda. Det finns även lokala källor, vilket indikeras av de höga värdena i proven 2, 5 och 7 (jämför tabell 5). En del av fosfortransporen transporten sker genom ett diffust flöde. För att minska mängden fosfor, som transporteras till i sjöarna, bör sedimenteringsbassängar installeras i tillrinnande vattendrag. Dessutom bör det diffusa flödet av näringsämnen minskas genom att man anlägger strandzoner runt sjöarna. I det här examensarbetet fanns en del svårigheter att hitta lämpliga provplatser för att mäta inflöden och utflöden för både Storsjön och Lillsjön. Ingen har tidigare undersökt sjöarnas miljötillstånd. Därför finns inga tidigare data att jämföra med. 25

27 6. Slutsatser Storsjön och Lillsjön är två små sjöar nära Lindholmens stationssamhälle vid Roslagsbanan. Alkaliniteten, dvs halten av vätekarbonat, passerar från jordbruket genom sjöarna, vidare till Stolp-Ekebysjön och sedan Östersjön via Åkers kanal. Storsjön och Lillsjön ligger i ett våtmarksområde. De påverkas av ett överskott av näring. Källan är huvudsakligen jordbruket, söder om och öster om sjöarna. För att kunna minska mängden fosfor, som tillförs sjöarna, bör sedimenteringsdammar anläggas i tillrinnande bäckar. Dessutom bör strandzoner runt sjöarna konstrueras för att fånga upp det diffusa flödet av näring. 26

28 7. Referenser [1] Vallentuna Kommun, värdebeskrivningar samt källförteckningar i Beteckning , Beslut om utvidgat strandskydd för Vallentuna kommun,, Länsstyrelsen, Stockholm, [2] A. Mankesjö, Miljöplanerare, Täby Kommun, Intervju på arbetplats, [3] Vallentuna kommun, Vallentunasjön, [Online]. Available: [Accessed: 30-Sep-2018]. [4] J. Pansar, Hur mår sjöarna & vattendragen? Undersökningar av vattenkemi i sjöar och vattendrag i Stockholmslän år Länsstyrelsen i Stockholms län, (2004:12) ISBN: [5] Havs- och vattenmyndigheten, Ordbok, [Online]. Available: 14-alkalinitet.html. [Accessed: 30-Sep-2018]. [6] O. Wahlberg, Handledare, Tillämpad Fysikalisk Kemi, KTH, Stockholm,

29 8. Bilagor Bilaga 1: Bilder från provtagningsplatserna 1. Storsjön 2. Bäck vid Veda 3. Bäck vid Kullbacka 28

30 4. Bäck vid Vasavägen 5. Bäck mot Lillsjön 6. Å mot Lillsjön ( Storsjön utlopp) 29

31 7. Bäck mot Storsjön 8. Lillsjön 9. Utlopp från Lillsjön 30

32 10. Vattenprovernas utseende. Den här figuren visar vattenproverna. Se tabell 4 för detaljer. Bilaga 2: Alkalinitetsberäkningar Alkaliniteten beräknades med hjälp av formeln nedan: Kemisk reaktion: H + + HCO 3 H 2 O + CO 2 C1 V1=C2 V2. (Ekvation.1) V1= Tillsatt volym HCl [ml] C1=Koncentration av HCl [10,42mM] V2=Volym av provet [10,00 ml] C2= Koncentrationen av vätekarbonat i provlösningen, vilken beräknas Felet i koncentrationerna av klorid och i alkalinitet uppskattades till en droppe ca (0,05 ml) vid tillsatsen från byretten. 31

33 Prov nr 1: Det gick åt 1,40 ml HCl c2 = 10, ,40 = (1,56 ± 0,05) mm Prov nr 2: Det gick åt 1,30 ml HCl c2 = 1,3 10,42 10 = (1,35 ± 0,05) mm Prov nr 3: Det gick åt 0,65 ml HCl c2 = 0,65 10,42 10 = (0,68 ± 0,05) mm Prov nr 4: Det gick åt 4,05ml HCl c2 = 4,05 10,42 10 = (4,2 ± 0,05) mm Prov nr 5: Det gick åt 3,0 ml HCl c2 = 3,0 10,42 10 = (3,13 ± 0,05) mm Prov nr 6: Det gick åt 1,15 ml HCl c2 = 1,15 10,42 10 = (1,20 ± 0,05) mm Prov nr 7: Det gick åt 1,62 ml HCl c2 = 1,62 10,42 10 = (1,69 ± 0,05) mm Prov nr 8: Det gick åt 1,23 ml HCl c2 = 1,23 10,42 10 = (1,28 ± 0,05) mm Prov nr 9: Det gick åt 1,30 ml HCl c2 = 1,3 10,42 10 = (1,35 ± 0,05) mm 32

34 Bilaga 3: COD- analysen Först fylldes ett provrör med prov och sedan tillsattes två droppar 4,5 M svavelsyra. Därefter tillsattes 0,002 M kaliumpermanagnat tills lösningen blev svagt rosafärgad. Antalet droppar räknades. Kranvatten användes som referens. För referensprovet åtgick 7 droppar. Den största osäkerheten finns i antalet droppar för referenslösningen (7 droppar). Felet antas vara en droppe. COD beräknades genom att använda denna formel som är följande: COD Mn = antal KMnO 4 dropper till prov n COD i kranvattnet antal KMnO 4 dropper till referensprovet n= provnummer. Referensprovet innehöll COD= 2,6 mg O 2 l COD Mn (1) = 40 2,6 = 14,9 ± 2,1 7 COD Mn (2) = 44 2,6 = 16,3 ± 2,3 7 COD Mn (3) = 40 2,6 = 14,9 ± 2,1 7 COD Mn (4) = 30 2,6 = 11,1 ± 1,6 7 COD Mn (5) = 37 2,6 = 13,7 ± 1,9 7 COD Mn (6) = 35 2,6 = 13,0 ± 1,8 7 COD Mn (7) = 35 2,6 = 13,0 ± 1,8 7 COD Mn (8) = 40 2,6 = 14,9 ± 2,1 7 COD Mn (9) = 25 2,6 = 9,3 ± 1,3 7 33

35 Bilaga 4: Klorinitetsberäkningar Kemiska reaktioner: Ag + + Cl AgCl (s) 2Ag + + CrO 2 4 Ag 2 CrO 4 (s) Kloriniteten beräknades med hjälp av formeln: C1 V1=C2 V2. (Ekvation.2) V1= Volym av AgNO3 [ml] C1=Koncentration av AgNO3 [100,0mM] V2=Volymen av provet [20,0ml] C2=Koncentrationen av kloridjonen i provlösningen [mm], vilken fås genom beräkningarna. Felet i koncentrationerna av klorid uppskattades till en droppe ca (0,05 ml) vid tillsatsen från byretten. Prov nr 1: Det gick åt 0,22 ml AgNO 3 C 2 = ,22 = (1,10 ± 0,25)mM [Cl ] Prov nr 2: Det gick åt 0,30 ml AgNO 3 C 2 = ,30 = (1,50 ± 0,25)mM [Cl ] Prov nr 3: Det gick åt 0,30 ml AgNO 3 C 2 = ,30 = (1,50 ± 0,25)mM [Cl ] Prov nr 4: Det gick åt 0,34 ml AgNO 3 C 2 = ,34 = (1,70 ± 0,25)mM [Cl ] Prov nr 5: Det gick åt 0,26 ml AgNO 3 C 2 = ,26 = (1,30 ± 0,25) mm [Cl ] 34

36 Prov nr 6: Det gick åt 0,20 ml AgNO 3 C 2 = ,20 = (1,00 ± 0,25)mM [Cl ] Prov nr 7: Det gick åt 0,11 ml AgNO 3 C 2 = ,11 = (0,55 ± 0,25) mm [Cl ] Prov nr 8: Det gick åt 0,24 ml AgNO 3 C 2 = ,24 = (1,20 ± 0,25) mm [Cl ] Prov nr 9: Det gick åt 0,15 ml AgNO 3 C 2 = ,15 = (0,75 mm [Cl ] ± 0,25) mm [Cl ] Bilaga 5: Transport av fosfor och transport av alkalinitet. Transporten av fosfor eller flödet av fosfor i [kg/år] beräknades genom följande ekvation: Mängdflöde: F = C Q [ µg l ] [l s ] = [µg s ] Vattenflöde koncentration 31, Koncentration: C= m v [g l ] Volymflöde: Q= V T [L S ] Omvandlingsfaktor från [µg/s] [kg/år] fås genom följandet: 1 [µg/s] = 1 [ , ] [kg år ] = 0, [kg år ] Transport av alkalinitet eller flödet av alkalinitet i [kg/år] beräknades genom följande ekvation: Vattenflöde Alkalinitet mm Molmassa NaHCO3 31,

37 36