Varifrån kommer näringsämnena i Vallentunasjön? Tara Shohani EXAMENSARBETE INOM KEMITEKNIK, GRUNDNIVÅ STOCKHOLM, 2016

Transkript

1 EXAMENSARBETE INOM KEMITEKNIK, GRUNDNIVÅ STOCKHOLM, 2016 Varifrån kommer näringsämnena i Vallentunasjön? Tara Shohani KTH ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY KTH KEMIVETENSKAP

2 EXAMENSARBETE Högskoleingenjörsexamen Kemiteknik Titel: Engelsk titel: Sökord: Arbetsplats: Handledare på arbetsplatsen: Handledare på KTH: Varifrån kommer näringsämnena i Vallentunasjön? The sources of the nutrients in Lake Vallentuna? Fosfor, Vallentunasjön, Övergödning Vallentunasjön, KTH Sören Edfjäll Miljöhandläggare, Täby kommun Olle Wahlberg Student: Tara Shohani Datum: Examinator: Lars Kloo 2

3 Sammanfattning Vallentunasjöns vattenkvalitet behöver förbättras. Därför genomför Täby och Vallentuna kommuner tillsammans olika projekt, som ska återställa den ekologiska balansen i sjön. Detta projekt går ut på att kartlägga och spåra källorna till näringsämnen, som kan påverka Vallentunasjön och även Norrviken via Hagbyån. Vid ett fältarbete togs ett antal vattenprover vid inloppen och utloppet för att kartlägga och spåra näringsämnena i Vallentunasjön och även i Kvarnsjön. Ett sedimentprov togs. I fältarbetet undersöktes parametrarna ph, ledningsförmåga, temperatur, flöde samt vattnets klarhet och färg. På laboratoriet bestämdes klorinitet, alkalinitet och totalfosfor. För bestämning av fosforhalten i varje prov tillämpades en metod som kallas ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry). Ormstaån, Karbyån och sjöns sediment ger näringstillskott till sjön. De viktigaste källorna till fosfor är, dagvatten, gödsel, häststallar, jordbruk, industrier, avloppsvatten och deponi. Partikelbunden fosfor sedimenterar i Ormstaån och i Kvarnsjön 3

4 Abstract The water quality of Lake Vallentuna needs to be improved. Therefore Täby and Vallentuna municipalities together pursue various projects, which will restore the ecological balance of the lake. This work aims to identify and trace the sources of nutrients, which can affect Lake Vallentuna and also Norrviken via Hagbyån. In a fieldwork samples were collected in the inlets and in the outlet of the lake to measure the nutrients in Lake Vallentuna and Kvarnsjön. A sample of the lake sediment was taken. The following parameters were measured: ph, conductivity, temperature, flow, colour and transparency of the water. In the laboratory chlorinity, alkalinity and total phosphorus were determined. For the analysis of phosphorus, a method called ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry) was applied. The most important sources of nutrients are traffic, storm water, horse stables, farms, industries, sewage and landfill. Particle bound phosphorus is precipitated in Ormstaån and in Kvarnsjön. 4

5 Innehållsförteckning 1 Inledning Syfte Mål Avgränsning Bakgrund Miljöproblem i Vallentunasjön Tidigare studier Effekter av näringsämnen på sjön Fosfor Kalcium Salt Metodik Provtagning Mätningar i fält Analysmetoder Klorinitet Alkalinitet ICP-OES analyser Sediment i Vallentunasjön Uppskattning av fel Resultat Resultat från sedimentprov Resultat från Ormstaån Resultat från Karbyån Resultat från de norra och östra sidorna av sjön Resultat från Hagbyån Diskussion Slutsatser Referenser: Bilaga 1- Resultat Bilaga 2-Mätningar i Mälaren Bilaga 3-Provtagningar i fältarbetet Bilaga 4- Planering

6 1 Inledning Valltentunasjöns vattenkvalitet behöver förbättras. Därför genomför Täby och Vallentuna kommuner tillsammans olika projekt, som ska återställa den ekologiska balansen i Vallentunasjön och göra den mer tilltalande för bad och båtliv. Sjön påverkas mycket av omgivningen. Den har en rik fiskfauna och ett rikt fågelliv. Sjön är kraftigt övergödd med höga halter av näringsämnen, som ger ett dåligt siktdjup sommartid, vilket också påverkar den ekologiska balansen i sjön och även i Norrviken. Problemet med Vallentunasjön är att den ligger i ett område av Storstockholm, som kraftigt expanderar. EUs vattendirektiv ställer krav på att Vallentunasjön ska åtgärdas så att den uppnår god ekologisk status. Vattenkvaliteten bedöms utifrån en mängd olika kvalitetsfaktorer. Man bedömer halter av kemiska ämnen, biologisk status och fysikaliskt-kemiska förhållanden. Täby och Vallentuna kommuner har fått en tidsfrist till 2021 på grund av övergödningsproblemen. 1.1 Syfte Detta projekt går ut på att kartlägga och spåra källorna till näringsämnen, som kan påverka Vallentunasjön och Norrviken. Detta projekt avser att undersöka i litteraturen vad som hänt tidigare, samt att göra egna mätningar under sommaren 2016 för att kartlägga problemen. Projektet begränsas till mätningar av ph, ledningsförmåga, temperatur, konduktivitet, alkalinitet, kloridhalt, lukt, färg och fosfor i tillflöden, i utlopp och i sjön samt även i Hagbyån mellan Vallentunasjön och Sköldnora. Datorprogrammet Medusa med databasen Hydra används för att undersöka specieringen av fosfor, som är ett näringsämne vilket begränsar tillväxten. Utvärderingen av resultatet ska ge en bild av de viktigaste föroreningskällorna. Projektet är ett samarbete med Mriana Bitar och hon undersöker de viktigaste källorna till metallerna i Vallentunasjön, se bilaga 4. 1

7 1.2 Mål Målet med examensarbetet är att ta reda på de viktigaste källorna till näringsämnen, som tillförs Vallentunasjön och även Kvarnsjön under sommaren Avgränsning Arbetet avgränsas till att undersöka totalhalt av fosfor, klorinitet, alkalinitet, temperatur, ledningsförmåga, flöde, kalcium samt vattnets färg och klarhet. 2 Bakgrund Vallentunasjön tillhör Oxundaåns avrinningsområde och är en av Upplands större sjöar. Halva sjön ligger i Täby kommun och den andra halvan ligger i Vallentuna kommun, 25 km norr om Stockholm. Sjön rinner ut i Norrviken, som ligger i Sollentuna kommun. Sjön är 6 m djup och har en yta på 6 km 2. Det är en grund slättsjö, som är känd för sina kringliggande vackra och delvis helt orörda naturområden med många fornlämningar. Vallentunasjöns omgivningar består av bebyggelse, industri, golfbanor, skogar och ängar samt åkermarker. Sjön påverkas mycket av vägar. Sjöns huvudsakliga tillflöden är Ormstaån och Karbyån och utloppet är Hagbyån. Sjön består av fem bassänger; Kyrkviken, Kragstaviken, Storsjön, Uthamraviken och Täbyviken [1]. 2.1 Miljöproblem i Vallentunasjön Det största problemet är överskottet av näringsämnen. De kommer från bottensediment (sjön var recipient på 1900-talet), atmosfäriskt nedfall, bräddning av avloppsvatten, dagvatten, enskilda avlopp och jordbruk. Utsläppen av kommunalt avlopp till sjön slutade i början av 1970-talet då Vallentuna tätort anslöts till Käppala reningssystem, vilket förbättrade vattenkvaliteten i sjön. Dock under senare år verkar den gynnsamma utvecklingen ha avstannat. Bräddning av avloppsvatten upphörde först Det dåliga siktdjupet i sjön gör att den inte är särskilt tilltalande för bad och båtliv. Sjön är kraftigt övergödd och fiskebeståndet har därför hamnat i obalans. Mängden alger i sjön är stor på grund av tillförda näringsämnen, algblomningarna har dock upphört. Tillförseln av 2

8 näringsämnen har genom reningsåtgärder minskat så pass mycket att det är meningsfullt att restaurera sjön [2]. 2.2 Tidigare studier Täby och Vallentuna genomför tillsammans ett restaureringsprojekt, som ska återställa den ekologiska balansen i Vallentunasjön och göra den mer tilltalande för bad och båtliv. Fiskebeståndet är som sagts i obalans på grund av övergödning. Det finns för mycket vitfisk i sjön. Genom att fiska bort mört, braxen och annan vitfisk får djurplankton, som äter växtplankton, större chans att överleva. Växtplankton minskar därigenom. Det är mängden växtplankton som gör att sjön är så grön. I detta projekt mäts näringsämnen i sjön, samt i dess in- och utlopp. Totalfosforhalten i Ormstaån låg i årsgenomsnitt på 90 µg/l år 2014 [3]. 3 Effekter av näringsämnen på sjön Övergödning är ett utbrett problem i våra sjöar, vattendrag och havsområden, framför allt i södra Sverige. Den försämrar vattenkvaliteten och kan i vissa fall orsaka syrebrist. Näringsämnen i form av kväve och fosfor finns naturligt i miljön, men när extra näringsämnen tillförs vattnet på grund av mänskliga aktiviteter, kan problem med övergödning uppstå. Övergödningen leder till en ökad produktion av växtplankton och fintrådiga alger. Sommartid kan övergödningen leda till massförökning av växtplankton, så kallad algblomning. Kraftig algblomning kan till exempel göra att vattnet blir fläckvis grynigt, strimmigt, grön- eller brunfärgat. Den påverkar badkvaliteten och i vissa fall människors hälsa [4][5][6]. 3.1 Fosfor Fosfor är nödvändigt för alla levande celler. I människokroppen finns fosfor också i skelettet 3- som kalciumfosfat. Ortofosfat PO 4 är den formen av fosfor, som tas upp av växter. I vatten bildar ortofosfat svårlösliga metallkomplex och finns därför i låga koncentrationer. Fosfor förekommer i organiska och oorganiska föreningar. Bakterier kan frigöra ortofosfat från de organiska föreningarna. Svårlösliga oorganiska föreningar är AlPO 4 (s), FePO 4 (s) och apatit Ca 5 (F, Cl, OH) (PO 4 ) 3 (s). I apatit kan jonerna F -, Cl -, OH - ersätta varandra [7]. Utfällningen av hydroxylapatit visas nedan i diagram 1. Den empiriska reaktionsformeln för apatitbildning är: 3

9 5Ca!! + 3PO!!! + H! O H! + Ca! PO!! OH(s) I Vallentunasjön finns ett lättrörligt organiskt sediment. I det sedimentet är fosfor organiskt bunden. På sommaren, när temperaturen är 18 C eller högre, frigör bakterier ortofosfat från det lättrörliga organiska sedimentet. Då nybildas alger, som grumlar sjön. Dessa dör och sedimenterar sedan igen. Under det lättrörliga sedimentet finns ett fastare sediment. Detta innehåller tidigare sedimenterad fosfor. 30 % av den fosforn är apatit, vilket fallit ut under en längre tid [9]. Diagram 1. Visar specieringen av fosfor som funktion av ph. Vallentunasjöns ph är 7,7-8, Kalcium Kalciumkarbonat finns i de lösa jordlagren i Uppland och det vittrar lätt. Kalciumjoner och vätekarbonatjoner transporteras med regnvattnet till sjön och faller ut som kalciumkarbonat, vilket visas i diagrammet nedan. 4

10 Diagram 2. Visar specieringen av kalcium som funktion av ph. Vallentunasjöns ph är 7,7-8,4. pe=13 betyder att vattnet är syrerikt (aerob miljö). 3.3 Salt Natriumklorid är det vanligaste saltet, som används för halkbekämpning av vägar på vintern. Saltet förekommer också naturligt och är lättlösligt i vatten. Lokalt kan det uppstå problem om koncentrationerna blir för höga. Dagvatten från vägar kan föra med sig salt till yt- och grundvatten. I första hand är det grundvatten i närheten av vägar, som påverkas. Halten av kloridjoner är högre än halten natriumjoner i vattendrag, vilket indikerar jonbyte i marken [8]. Ledningsförmågan mättes i varje prov. Höga värden är en indikation av mänsklig påverkan genom till exempel vägsaltning, hästgårdar och deponier. 5

11 4 Metodik 4.1 Provtagning Vid ett fältarbete togs ett antal vattenprover i inloppen till och utloppet från sjön samt i Hagbyån mellan Fällbro och Sköldnora för att kartlägga och spåra näringsämnena. Vattenproverna togs den 20:e och den 23:e juni då lufttemperaturen var 20 C, se karta 1. Fältarbetet genomfördes för att ta reda på de viktigaste källorna till föroreningar i Vallentunasjön och även i Kvarnsjön. I fältarbetet undersöktes parametrarna ph, ledningsförmåga, temperatur, flöde samt vattnets klarhet och färg. I laboratoriet mättes sedan klorinitet, alkalinitet, kalcium och totalfosfor. Se karta 1, som visar provtagningspunkterna. Karta 1. Visar Vallentunasjön där provpunkterna har markerats. Ormstaån: Punkt 1. Ormstaån, den västra grenen Punkt 2. Ormstaån, den norra + den västra grenen Punkt 3. Ormstaån, före dammen Punkt 4. EON s utflöde till dammen Punkt 5. Ormstaån vid sjön Karbyån: Punkt 6. Broby Punkt 13. Täby station Punkt 14. Väg vid bensin station Punkt 15. Karbygård lada Punkt 16Karby, norra grenen Punkt 17. Lövbrunna, södra grenen Punkt 18. Valla, västra grenen Hagbyån: Punkt 7. Hagbyån vid Fällbro Punkt 8. Kvarnsjön Punkt 9. Hagbyån vid Sköldnora Punkt 19. Torslundadiket 1 Punkt 20. Hagbyån före Kvarnsjön Punkt 21. Turslundadiket 2 Punkt 22. Bäck från Deponi Norra & östra av sjön: Punkt 10. Kvarnbadet Dike, från västra Punkt 11. Kvarnbadet rör, från norra Punkt 12. Fittja gård Sedimentprov: Prov 23. Togs från mitt i sjön på 4 meter djupt. 6

12 4.2 Mätningar i fält I fältarbetet mättes ett antal parametrar: ph mättes med hjälp av en ph-elektrod, temperaturen mättes med hjälp av en digital termometer och ledningsförmågan, som är ett mått på mängden av salt, mättes med en konduktometer. Där det var möjligt mättes även flödet av vatten med spot-log metoden. I en bestämd strömsekvens mättes bredden, djupet och längden fyra gånger. Sedan slängdes en pinne i vattnet, som rörde sig mellan början och slutet av strömsekvensen. Tiden bestämdes med en digital klocka. Processen upprepades fyra gånger och därefter togs medelvärdet. 4.3 Analysmetoder De tagna vattenproven analyserades på KTHs laboratorier (Institutionen för kemi) en vecka efter fältarbetet Klorinitet Kloridhalten i vattenproverna bestämdes genom titrering. 100,0 ml av varje prov titrerades med 0,100 M silvernitrat och indikatorn som användes, var Mohrs indikator (K 2 CrO 4 ). Från den tillsatta volymen silvernitrat kunde kloridhalten beräknas. Ag! + Cl! AgCl (s) 2Ag!!! + CrO! Ag! CrO! (s) För att beräkna halten klorid användes ekvationen nedan: V! C! = V! C! V 1 = Volymen av AgNO 3 C 1 = Koncentrationen av AgNO 3 V 2 = Volym av prov C 2 = Klorinitet (koncentrationen av Cl - ) Alkalinitet! Alkaliniteten anger halten av vätekarbonatjoner HCO! i varje vattenprov. Den bestäms med hjälp av en syra- bastitrering. 20,0 ml av varje prov titrerades med 10,21 mm saltsyra. Indikatorn, som användes, var en blandning av metylrött och bromkresolgrönt. Från den tillsatta volymen saltsyra kunde vätekarbonathalten beräknas enigt reaktionen: 7

13 H! + HCO!! H! O + CO! (g) För att beräkna alkaliniteten användes ekvationen nedan: V! C! = V! C! V 1 = Volymen av HCl C 1 = Koncentrationen av HCl V 2 = Volym av vatten C 2 = Alkalinitet (koncentrationen av HCO!! ) ICP-OES analyser För bestämning av fosforhalten i varje prov tillämpades en metod som kallas ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry), se figur 1. ICP-OES är en elementaranalysteknik, som använder emissionsspektrum för ett prov, för att identifiera och kvantifiera de närvarande grundämnena. Metoden är baserad på grundämnenas förmåga att emittera ljus vid upphettning till 8000 C i ett argonplasma. Ett grundämne detekteras av en detektor genom att varje grundämne sänder ut ljus av en viss våglängd. Ju högre koncentration desto större intensitet får den emitterade strålningen, vilket gör att metoden även är kvantitativ. Innan ICP-OES analysen förbereddes proven genom en kokning i 2 M saltsyra och därefter filtrerades varje prov med ett 0,45 µm filter. Figur 1. Visar ICP-OES apparaten som användes vid mättning av fosfor och kalcium. 8

14 4.4 Sediment i Vallentunasjön Vallentunasjöns sediment är en viktig källa till näringsämnen i sjövattnet. Sedimentet i Vallentunasjön kommer från tidigare utsläpp av avloppsvatten under 1900-talet. Under sommaren frigörs näringsämnen från sedimentet genom att bakterier bryter ned materialet. Då frigörs ca 2 ton fosfor (räknat på hela sjön). Under sommaren transporteras en del av detta ut ur sjön via Hagbyån, men större delen sedimenterar igen som döda alger, vilka bildas under sommaren. Vid fältarbetet togs ett sedimentprov med en Ruttnerhämtare, se figur 2. Det lättrörliga bottenslammet och bottenvattnet kunde separeras genom sedimentation. Sedimentet och bottenvattnet undersöktes var för sig [9]. Figur 2. Sediment från Vallentunasjön. 4.5 Uppskattning av fel Felet i kloridjonkoncentrationerna och i alkaliniteterna uppskattades till en droppe (0,05 ml) vid titreringarna. Felen i flödesmätningarna beräknades ur spridningen av mätvärdena (spotlog metoden användes). Ett antal mättningarna upprepades, vilka bekräftade de uppskattade felen. 9

15 5 Resultat Resultatet från fältarbetet och laboratoriearbetet har sammanställts i fyra tabeller, se bilaga 1. Tabellerna visar mätningarna av de olika parametrarna med uppskattade fel. Halter och flöden av ett antal ämnen bestämdes. Vattnets klarhet och färg observerades en vecka efter fältarbetet. I varje vattenprov hade bildats en fällning. Vattnets klarhet bedömdes på en skala från 1 till 10, där 1 är kristallklart och 10 är mycket grumligt. Flöden av fosfor har omräknats till kg/år för att visa vilken inverkan på sjön, som tillförda av näring skulle kunna ha. Varje delområde visas på en detaljerad karta. Man kan se lokaliseringen av varje mätpunkt. Resultatet av koncentrationsmätningar och flödesberäkningar visas i en karta för varje delområde. För detaljerade resultat, se bilaga Resultat från sedimentprov Ett sedimentprov av det rörliga slammet togs i Storsjön den 23:e juni Bottenvattnet ovanför slammet skiljdes av genom sedimentering av det tagna bottenprovet. Bottenslammet innehöll 4,6 % torrsubstans (torkning vid 105 C) och 39,8 % oorganisk material (upphettning till 800 C). Bottenvattnet analyserades: kloridjonkoncentration = 1,30 ± 0,15 mm, alkaliniteten = 2,51± 0,05 mm ph = 7,4 konduktivitet = 40 ± 4 ms/m kalciumjonkoncentrationen = 1,42 ± 0,05 mm Ptot = 239 ± 7 ppb Bottenslammet, som innehöll 95 % vatten, analyserades som ett vattenprov: Kalciumjonkoncentrationen = 3,7 ± 0,2 mm. Ptot = 958 mg/ g torrsubstans, organiskt bunden 10

16 5.2 Resultat från Ormstaån I Ormstaån, som rinner ut i den norra ändan av Vallentunasjön togs vattenprover från fem olika platser. Provtagningarna börjar i punkt 1, där grenen från Molnbysjön, (den västra grenen) möter grenen från Ubbysjön (den norra grenen). 1. Ormstaån, den västra grenen: 183 ug totalfosfor/l, som har flödet 81 kg fosfor/år. 49,0 mg kalcium/l, som har flödet 22 kg kalcium/år. 30 ms/m salt, som har flödet 31 kg salt/ år. 2. Ormstaån, efter sammanflöde av den norra grenen och västra grenen: 105 ug totalfosfor/l, som har flödet 165 kg fosfor/år. 54,5 mg kalcium/l, som har flödet 86 kg kalcium/år. 34 ms/m salt, som har flödet 132 kg salt/ år. 3. Ormstaån, utflödet till dammen: 169 ug totalfosfor/l, som har flödet 271 kg fosfor år. 55,1 mg kalcium/l, som har flödet 88 kg kalcium/år. 32 ms/m salt, som har flödet 133 kg salt/ år. 4. EON's utflöde till dammen: 150 ug totalfosfor/l, som har flödet 576 kg fosfor/år. 54,6 mg kalcium/l, som har flödet 209 kg kalcium/år. 32 ms/m salt, som har flödet 323 kg salt/ år. 5. Ormstaån vid sjön: 117 ug totalfosfor/l, som har flödet 438 kg fosfor/år. 59,8 mg kalcium/l, som har flödet 187 kg kalcium/år. 34 ms/m salt, som har flödet 293 kg salt/ år. Karta 2. Visar en närmare bild på Ormstaån. 11

17 5.3 Resultat från Karbyån Karbyån rinner ut i den sydöstra änden av Vallentunasjön, vilken ligger i Täby kommun. Det första vattenprovet togs vid Täby station. Vattnet därifrån möter sedan grenen från Gullsjön. Därefter rinner vattnet vidare till den sydöstra delen av sjön. 13. Täby station: 133 ug totalfosfor/l, som har flödet 13 kg fosfor/år. 37 mg kalcium/l, som har flödet 3 kg kalcium/år. 32 ms/m salt, som har flödet 8 kg salt/ år. 14. Nära vägen vid bensinstation: 227 ug totalfosfor/l, som har flödet 221 kg fosfor/år. 77 mg kalcium/l, som har flödet 75 kg kalcium/år. 46 ms/m salt, som har flödet 98 kg salt/ år. 15. Vid Karby gård lada: 77 ug totalfosfor/l, som har flödet 75 kg fosfor/år. 77 mg kalcium/l, som har flödet 75 kg kalcium/år. 49 ms/m salt, som har flödet 103 kg salt/ år. 16. Söder av Karby gård, den norra grenen 111 ug totalfosfor/l, som har flödet 24 kg fosfor/år. 78 mg kalcium/l, som har flödet 17 kg kalcium/år. 53 ms/m salt, som har flödet 28 kg salt/ år. 17. Söder av Karby gård, från Lövbrunna, den södra grenen: 389 ug totalfosfor/l, som har flödet 220 kg fosfor/år. 63 mg kalcium/l, som har flödet 36 kg kalcium/år. 35 ms/m salt, som har flödet 36 kg salt/ år. 18. Söder av Karbygård, från Valla, den västra grenen: 161 ug totalfosfor/l, som har flödet 15 kg fosfor/år. 95 mg kalcium/l, som har flödet 9 kg kalcium/år. 49 ms/m salt, som har flödet 6 kg salt/ år. 6. Brobygård: Karta 3. Visar en detaljerad bild av Karbyån. 85 ug totalfosfor/l, som har flödet 313 kg fosfor/år. 67 mg kalcium/l, som har flödet 247 kg kalcium/år. 36 ms/m salt, som har flödet 367 kg salt/ år. 12

18 5.4 Resultat från de norra och östra sidorna av sjön Vid norra änden av Vallentunasjön ligger Kvarnbadet. Där mynnar ett stort dagvattenrör, som släpper näringsämnen till sjön. Ett dike från Mörby i nordväst rinner till Vallentunasjön (punkt 10 och 11). På den östra sidan av sjön vid Fittja gård nära Vallentunasjön togs ett vattenprov, där jordbruket påverkar sjön. 10. Kvarnbadet dike, från västra 689 ug totalfosfor/l, som har flödet 65 kg fosfor/år. 79 mg kalcium/l, som har flödet 7 kg kalcium/år. 62 ms/m salt, som har flödet 6 kg salt/ år. 11. Kvarnbadet, dagvatten från norr Karta 4. Visar en detaljerad bild av norra delen av sjön. 358 ug totalfosfor/l, som har flödet 113 kg fosfor/år. 83 mg kalcium/l, som har flödet 26 kg kalcium/år. 49 ms/m salt, som har flödet 31 kg salt/ år. 12. Fittja gård: 839 ug totalfosfor/l, som har flödet 53 kg fosfor/år. 95 mg kalcium/l, som har flödet 6 kg kalcium/år. 49 ms/m salt, som har flödet 4 kg salt/ år. Karta 5. Visar en närmare bild på östra av sjön. 13

19 5.5 Resultat från Hagbyån Hagbyån ligger i den sydvästra delen av sjön. Det är utloppet från sjön, vilket rinner till Kvarnsjön och vidare till Norrviken. Sju provpunkter valdes och vattenprover togs. Hagby deponi, Alby gård samt Fällbros och Torslundas marker i norr dominerar detta område. Karta 6. Visar en detaljerad bild av Hagbyån. 7. Hagbyån vid Fällbro: 89 ug totalfosfor/l, som har flödet 641 kg fosfor/år. 59 mg kalcium/l, som har flödet 418 kg kalcium/år. 30 ms/m konduktivitet, som har flödet 512 kg salt/ år. 8. Kvarnsjön (flödet kunde inte mätas): 201 ug totalfosfor/l, inget synbart flöde. 63 mg kalcium/l, inget synbart flöde. 44 ms/m konduktivitet, inget synbart flöde. 9. Hagbyån vid Sköldnora: 154 ug totalfosfor/l, som har flödet 886 kg fosfor/år. 62 mg kalcium/l, som har flödet 357 kg kalcium/år. 44 ms/m konduktivitet, som har flödet 484 kg salt/ år. 19. Torslundadike 1 (flödet kunde inte mätas): 201 ug totalfosfor/l, inget synbart flöde. 78 mg kalcium/l, inget synbart flöde. 55 ms/m konduktivitet, inget synbart flöde. 20. Hagbyån strax före Kvarnsjön: 239 ug totalfosfor/l, som har flödet 2105 kg fosfor/år. 57 mg kalcium/l, som har flödet 502 kg kalcium/år. 40 ms/m konduktivitet, som har flödet 940 kg salt/ år. 21. Torslundadike 2: 466 ug totalfosfor/l, som har flödet 29 kg fosfor/år. 97 mg kalcium/l, som har flödet 88 kg kalcium/år. 62 ms/m konduktivitet, som har flödet 4 kg salt/ år. 22. Bäck från sydväst Hagbyån deponi (flödet kunde inte mätas): 543 ug totalfosfor/l, inget synbart flöde. 91 mg kalcium/l, inget synbart flöde. 120 ms/m konduktivitet, inget synbart flöde. 14

20 6 Diskussion Vid analysen av mätresultaten studerades först de uppmätta koncentrationerna och särskilt de avvikande värdena (höga koncentrationer). Därefter studerades materialflödena. Dessa uppvisar stora mätfel, men har mycket högre signifikans än koncentrationerna. Till exempel kan en liten bäck ha höga fosforkoncentrationer, men ändå liten påverkan på miljön, då flödet är litet. Tillflödena, särskilt Ormstaån i norr och Karbyån i söder studerades i detalj. Mätningarna i utloppet av Hagbyån vid Fällbro representerar sjöns vattenkvalitet (särskilt den södra delen av sjön). Intransporten genom Ormstaån och Karbyån jämfördes med uttransporten i Hagbyån. Mätningar gjordes även för Hagbyån mellan Fällbro, vid utloppet från sjön och fram till vägen vid Sköldnora (önskemål från Sören Edfjäll, som är miljöhandläggare i Täby kommun). Resultaten har sammanställts i bilaga 1. Kalcium har mätts. Det är en indikator för hur mycket, som jordbruket påverkar vattnets kvalitet. Ledningsförmågan har mätts. Huvudsakligen är det ett mått på mängden natriumklorid. Förhöjda värden av natriumklorid kommer huvudsakligen från vägar och samhällen, till exempel vägsaltning, men det kan även komma från hästgårdar och deponier. På den västra sidan av sjön dominerar jordbruket. Endast en liten del av nederbörden där rinner mot Vallentunasjön. Vattendelaren mellan Fysingen och Valentunasjön ligger nära den senare sjön och därför rinner större delen av vattnet från åkrarna till Fysingen. Enskilda avlopp har granskats nyligen av kommunerna och bidrar med en mindre del näring till sjön. Sjöns sediment bedömdes genom ett särskilt prov. Ormstaån och dess grenar: Den västra grenen från Molnbysjön mättes för sig, medan den norra grenen bara mättes tillsammans med den västra grenen från Ubbysjön på grund av att det var svårt att ta prov. Båda grenarna transporterar ungefär lika mycket fosfor, se tabell 1 i bilaga 1. EONs pumpning bidrar med en stor mängd fosfor till Ormstaån, men den näringen pumpas bara runt. Intaget ligger i sjöns djupaste del i Storsjön och utloppet går tillbaka till sjön genom Ormstaån. Pumpningen medför därför inget nettotillskott av näring till sjön. Man kan lägga märke till att det inte finns lika mycket fosfor i ån när Ormstaån rinner ut i sjön (punkt 5) som summan av 15

21 de olika bidragen (Punkt 1 till punkt 4). Detta beror på att en stor del av näringen i Ormstaån temporärt sedimenterar i Ormstaån. En våtmark planeras vid Ormstaån. Karbyån och dess grenar: Det finns många förgreningar av Karbyån. Ån rinner förbi Täby kyrkby och därefter genom ett relativt stort industriområde. Broby (punkt 6) är den mätstationen, som ligger närmast sjön. Man kan se att Karbyån och Ormstaån bidrar ungefär lika mycket med näringsämnen till Vallentunasjön (om man räknar bort EONs pumpning). Man ser också att mätstation 14 med vatten från Gullsjön ger ett stort bidrag av näringsämnen till sjön. Ett stort bidrag kommer också från den södra grenen där ett ridstall finns, men där finns också andra aktiviteter, så källan är oklar. Norr och öster om sjön: Vid Kvarnbadet finns ett dike från nordväst och ett stort rör med dagvatten från Vallentuna centrum. Flödet var ganska litet när det mättes. Ett mindre flöde mättes också vid Fittja gård nära sjön, invid Täby kyrkby. Det senare är typisk jordbruksmark, vilket syns på kalcium och på alkaliniteten. Mätstationerna hade extremt höga fosforvärden. Transporten av fosfor var relativt stor, särskilt i dagvattenröret. Hagbyån på sträckan mellan Fällbro och Sköldnora: Hagbyån vid Fällbro representerar sjöns vattenkvalitet, då det är sjöns utlopp. Fosforhalterna är höga och det beror på mängden alger i sjön. Alla svävande partiklar inkluderades i provet. De sedimenterade i provkärlen, men skakades upp igen och löstes upp med stark syra innan analyserna. Fosfor förekommer till större delen partikulärt i sjön. En ringa del är fosfatfosfor. Den lilla mängden fosfor, som förekommer som ortofosfat, fälls ut av kalciumjoner då apatit är mycket svårlösligt, se diagram 1. På vägen mellan Fällbro och Sköldnora händer mycket i Hagbyån. Särskilt höga fosforvärden kan konstateras. Två värden är extremt höga. I punkt 21 (Torslunda, dike 2 i den norra änden av Kvarnsjön) och punkt 22 (bäcken från deponin). Flödena i dessa två punkter var för tillfället obetydlig. När det gäller transporten av fosfor, kan konstateras att 641 kg beräknas lämna Vallentunasjön på ett år, vilket är normalt. Den mängd fosfor, som lämnar Vallentunasjön, är ungefär lika stor som den mängd fosfor, som passerar 16

22 vidare till Norrviken vid Sköldnora. Anmärkningsvärt är att alldeles innan Kvarnsjön transporteras 2 till 3 gånger så mycket fosfor, vilken fälls ut i Kvarnsjön. Källan kan vara Alby gård och/eller Hagby deponi. Hagbyån transporterar ungefär samma mängd fosfor vid Fällbro och vid Sköldnora. Man kan alltså konstatera att det finns en stor källa till näringsämnen mellan Fällbro och Kvarnsjön och att de tillförda näringsämnena fälls ut i Kvarnsjön. Näringsämnena är troligen partikulärt bundna. En stor mängd salt tillförs Hagbyån längs raksträckan mellan punkten 22 och punkten 20. Det skulle kunna vara läckage från deponin eller från aktiviteten med hästar. Kalciumvärdena är höga i hela Hagbyån, som rinner genom jordbruksmarken. Det är svårt att avgöra hur mycket av näringen och saltet som kommer från hästarna och hur mycket som kommer från deponin. Torslundadikena hade höga koncentrationer av fosfor men litet eller inget flöde vid mättillfällena. 17

23 7 Slutsatser Karbyån och Ormstaån är de viktigaste externa källorna av näringsämnen till Vallentunasjön. De bidrar med ungefär lika mycket näringsämnen, cirka 300 kg fosfor var, uppskattat för ett år. Omkring 600 kg fosfor/år exporteras genom Hagbyån. Sommaren 2016 var ovanligt torr med relativt små flöden. Vallentunasjöns sediment är näringsrikt, och påverkar vattenkvaliteten negativt. I Ormstaån sedimenterar en del av näringen temporärt. När Hagbyån lämnar Vallentunasjön vid Fällbro transporterar den (641 ± 218) kg P/år och när den passerar Sköldnora 5 km längre ner transporteras (886 ± 266) kg P/år. Alldeles innan Kvarnsjön är transporten i Hagbyån (2105 ± 737) kg P/år. En källa med näringsämnen finns efter Hagbyån. Den bör undersökas noggrannare. Kvarnsjön fungerar som en fälla för näringsämnen, vilket är bra för Norrviken [11]. Några mätstationer har höga fosforkoncentrationer, men ändå liten inverkan på sjön, då flödena är små. Vallentunasjön är fortfarande övergödd. De viktigaste källorna till näringsämnen är utsläpp från det närliggande området är dagvatten, häststallar, industrier, avlopp och deponier. För detaljer se bifogade tabeller. 18

24 Referenser: 1. Täby kommun vattenplan, (2013). Fakta om Vallentunasjön. Taby.se. hämtad, [ ]. 2. Vallentuna kommun, ( ). Vallentunasjön. Vallentuna.se. hämtad [ ]. 3. Täby kommun, ( ). Restaurering av Vallentunasjön. Taby.se. hämtad, [ ]. 4. Havs- och vattenmyndigheten, ( ). Övergödning. Havochvatten.se. hämtad, [ ]. 5. Joakim Pansar, (2004). Hur mår sjöarna och vattendragen? Undersökningar av vattenkemi i sjöar och vattendrag i Stockholms län år Länsstyrelsen i Stockholms län (2004:12). ISBN: Stockholms universitets Östersjöcentrum och Umeå marina forskningscentrum, (2013). Övergödning. Havet.nu. hämtades, [ ]. 7. Gunnar Hägg, (1963). Allmän och oorganisk kemi. Publicerad av Almqvist & Wiksell, Förlag AB Uppsala. 19

25 8. Miljömål, (2004). Grundvatten av god kvalitet, Fördjupning - Vägsaltanvändning. Miljomal.se. hämtades, [ ]. 9. Sten Åke Carlsson, (2002). Vallentunasjön fosfor i vatten och sediment. Oxunda.se. n.pdf, hämtades [ ]. 11. Sollentuna kommun, (2006). Kvarnsjön återskapas. Sollentunajournalen.se. hämtades [ ]. 12. Olle Wahlberg, handledare, (2016). Tillämpad fysikalisk kemi, KTH, muntlig kontakt. 20

26 Bilaga 1- Resultat Ormstaån: Plats Datum T luft T vatten Kond. ph Alkalinitet Klorinitet Ptot Ca Ca Enhet o C o C ms/m mm mm ug/l mg/l mm 1. Ormstaån, V. Grenen ,5 14 0, ,7 0,2 2,09 0,05 1,21 0, ,0 5 1,22 0,03 2.Ormstaån, N&V. grenen ,5 13 0, ,5 0,2 2,14 0,05 1,45 0, ,5 5 1,36 0,11 3. Ormstaån, till damm ,5 13 0, ,4 0,2 2,14 0,05 1,22 0, ,1 5 1,37 0,13 4. EON s utflöde ,5 9 0, ,5 0,2 2,40 0,05 1,45 0, ,6 5 1,37 0,12 5. Ormstaån vid sjön ,5 14 0, ,6 0,2 2,37 0,05 1,35 0, ,8 4 1,48 0,10 Tabell 1. Visar mättningar av temperatur och koncentrationer i 5 olika mätpunkter i Ormstaån. Plats Datum Flöden Fosfor Fosfor Kalcium Kalcium Salt* Salt* Vattnets Vattnets Enhet liter/s kg/vecka kg/år kg/vecka kg/år kg/vecka kg/år klarhet färg 1. Ormstaån, V. Grenen ,5 0, ,4 0, ,6 0, ofärgat 2.Ormstaån,N&V.grenen ,2 1, ,6 0, ,5 0, brunt 3. Ormstaån, till damm ,2 1, ,7 0, ,2 0, brunt 4. EON s utflöde ,1 2, ,0 1, ,2 2, ofärgat 5. Ormstaån vid sjön ,4 2, ,6 1, ,6 1, Ofärgat Tabell 2. Visar beräkningar av flöden i 5 olika mätpunkter i Ormstaån. *Räknad som natriumklorid. 21

27 Karbyån: Plats Datum T luft T vatten Kond. ph Alkalinitet Klorinitet Ptot Ca Ca Enhet o C o C ms/m mm mm ug/l mg/l mm 13. Täby stn ±0,5 14±0,5 32±4 7,6±0,2 3,47±0,05 1,55±0,15 133±13 37±10 0,92±0, Väg vid bensinstn ±0,5 16±0,5 46±5 7,4±0,2 3,52±0,05 1,74±0,15 227±6 77±8 1,92±0, Karby gård lada ±0,5 15±0,5 49±5 7,4±0,2 3,32±0,05 1,83±0,15 77±24 77±8 1,92±0, Karbyj Norra grenen ±0,5 18±0,5 53±5 7,6±0,2 3,52±0,05 2,18± ±12 78±9 1,96±0, Valla, V. grenen ±0,5 15±0,5 49±5 7,4±0,2 4,72±0,05 1,15±0,15 161±7 95±12 2,37±0,30 17.Lövbrunna, S. grenen ±0,5 17±0,5 35±4 7,4±0,2 2,37±0,05 1,11±0,15 389±22 63±6 1,57±0,14 6.Broby ±0,5 14±0,5 36±4 7,6±0,5 2,85±0,05 1,72±0,15 85±28 67±5 1,67±0,13 Tabell 3. Visar mättningar av temperatur och koncentrationer i 7 olika områden i Karbyån. Plats Datum Flöden Fosfor Fosfor Kalcium Kalcium Salt* Salt* Vattnets Vattnets Enhet liter/s kg/vecka kg/år kg/vecka kg/år kg/vecka kg/år klarhet färg 13. Täby stn ±1 0,2±0,1 13±6 0,1±0,1 3±1 0,2±0,1 8±4 8 ofärgat 14. Väg vid bensinstn ,3±0,6 221±14 1,4±0,2 75±11 1,9±0,3 98±14 5 brunt 15. Karby gård lada ±1 1,4±0,4 75±19 1,4±0,2 75±11 2,0±0,3 103±15 6 brunt 16. Karbyj Norra grenen ±1 0±0,2 24±6 0,3±0,1 17±3 0,5±0,2 28±8 7 brunt 18. Valla, V. grenen ±1 0,3±0,2 15±7 0,2±0,1 9±4 0,1±0,1 6±3 10 ofärgat 17. Lövbrunna, S. grenen ±7 4,2±2,0 220±107 0,7±0,4 36±18 0,7±0,4 36±15 10 ofärgat 6. Broby ±25 6,0±1,8 313±94 4,7±0,4 247±21 7,1±2,1 367±110 7 brunt Tabell 4. Visar beräkningar av flöden i 7 olika områden i Karbyån. *Räknad som natriumklorid. 22

28 Norra och östra av sjön: Plats Datum T luft T vatten Kond. ph Alkalinitet Klorinitet Ptot Ca Ca Enhet o C o C ms/m mm mm ug/l mg/l mm 10. Kvarnbadet Dike, V ±0,5 15±0,5 62±7 7,3±0,2 3,37±0,05 3,05±0,15 689±123 79±7 1,96±0, Kvarnbadet Rör N ±0,5 11±0,5 49±5 7,5±0,2 3,42±0,05 1,72±0,15 358±20 83±9 2,07±0, Fittja gård ±0,5 15±0,5 49±5 7,6±0,2 4,03±0,05 1,23±0,15 839±150 95±12 2,37±0,31 Tabell 5. Visar mättningar av temperatur och koncentrationer i 3 olika mätpunkter i Norra och Östra av sjön. Plats Datum Flöden Fosfor Fosfor Kalcium Kalcium Salt* Salt* Vattnets Vattnets Enhet Enhet liter/s kg/vecka kg/år kg/vecka kg/år kg/vecka kg/år klarhet färg 10. Kvarnbadet Dike, V ±2 1,3±1,1 65±43 0,14±0,07 7±5 0,11±0,07 6±4 5 brunt 11. Kvarnbadet Rör N ±4 2,2±1,0 113±51 0,5±0,3 26±13 0,60±0,29 31±15 10 ofärgat 12. Fittja gård ±1 1,0±0,6 53±21 0,11±0,06 6±4 0,09±0,07 4±3 8 ofärgat Tabell 6. Visar beräkningar av flöden i 3 olika mätpunkter i Norra och Östra av sjön. *Räknad som natriumklorid. 23

29 Hagbyån: Plats Datum T luft T vatten Kond. ph Alkalinitet Klorinitet Ptot Ca Ca Enhet o C o C ms/m mm mm ug/l mg/l mm 7. Hagbyån vid Fällbro ±0,5 17±0,5 30±3 7,6±0,2 2,42±0,05 1,23±0,15 89±14 58±8 1,45±0,18 8. Kvarnsjön ±0,5 20±0,5 44±5 7,4±0,2 2,68±0,05 1,34±0,15 201±40 63±5 1,57±0,11 9. H: ån vid Sköldnora ±0,5 19±0,5 44±5 7,3±0,2 2,73±0,05 1,45±0,15 154±29 62±5 1,54±0, Torslundadiket ±0,5 21±0,5 55±6 7,5±0,2 3,70±0,05 1,45±0,15 201±10 78±9 1,94±0,21 20.H: ån före Kvarnsjön ±0,5 20±0,5 40±4 7,3±0,2 2,55±0,05 1,84±0,15 239±16 57±5 1,43±0, Torslundadiket ±0,5 20±0,5 62±7 7,7±0,2 4,54±0,05 1,12±0,15 466±47 97±13 2,41±0, Bäck fr V. S. Deponi ±0,5 18±0,5 120±12 7,3±0,2 7,84±0,05 4,42±0,15 543±34 91±8 2,28±0,21 Tabell 7. Visar mättningar av temperatur och koncentrationer i 7 olika områden i Hagbyån. Plats Datum Flöden Fosfor Fosfor Kalcium Kalcium Salt* Salt* Vattnets Vattnets Enhet liter/s kg/vecka kg/år kg/vecka kg/år kg/vecka kg/år klarhet färg 7. Hagbyån vid Fällbro ±40 12,3±4,2 641±218 8,0±2,5 418±130 9,8±2,8 512±149 7 ofärgat 8. Kvarnsjön ofärgat 9. H: ån vid Sköldnora ±40 17,0±6,3 886±266 6,9±2,0 357±104 9,3±3,0 484±155 7 ofärgat 19. Torslundadiket brunt 20.H: ån före Kvarnsjön ±70 40,5±14,2 2105±737 9,7±3,3 502±145 18,1±7,1 940±367 8 brunt 21. Torslundadiket ±1 0,6±0,4 29±17 1,7±1,1 88±55 0,1±0,1 4±3 10 ofärgat 22. Bäck fr V. S. Deponi brunt Tabell 8. Visar beräkningar av flöden i 3 olika områden i 7 olika områden i Hagbyån. *Räknad som natriumklorid. 24

30 Bilaga 2-Mätningar i Mälaren Tabellen nedan visar mätningar på temperaturen och koncentrationer i Mälaren som jämförelse med Vallentunasjön. Plats Datum T luft T vatten Kond. ph Alkalinitet Klorinitet o C o C ms/m mm mm Norsborg ,2 7,6 0,74 0,31 Tabellen nedan visar beräkningar av flöden i Mälaren som jämförelse med Vallentunasjön. Plats Datum Vatten Fosfor Fosfor Koppar Koppar Salt Strömmen liter/s kg/vecka kg/år kg/vecka kg/år kg/vecka 25

31 Bilaga 3-Provtagningar i fältarbetet. Ormstaån: Bild 1. Visar Punkt 1. Ormstaån,V. grenen. Bild 3. Visar Punkt 3. Ormstaån, till dammen. Bild 2. Visar punkt 2. Ormstaån, V. & N. grenen. Bild 4. Visar punkt 4. EON s utflöde. 26

32 Bild 5. Visar punkt 5. Ormstaån vid sjön. Karbyån: Bild 6. Visar punkt 6. Broby. Bild 7. Visar punkt 13. Täby stn. 27

33 Bild 8. Visar Punkt 14. Väg vid bensin stn. Bild 10. Visar punkt 16. Karby N. grenen. Bild 9. Visar punkt 15. Karbygård lada. Bild 11. Visar punkt 17. Lövbrunna, S. grenen. 28

34 Bild 12. Visar punkt 18. Valla, V. grenen. Norra och östra sidan av sjön: Bild 13. Visar punkt 10. Kvarnbadet dike, V. Bild 14. Visar punkt 11. Kvarnbadet rör, N. 29

35 Bild 15. Visar punkt 12. Fittja gård. Hagbyån: Bild 16. Visar punkt 7. Hagbyån vid fällbro. Bild 17. Visar punkt 8. Kvarnsjön. 30

36 Bild 18. Visar punkt 9. H: ån Vid Sköldnora. Bild 19. Visar punkt 19. Torslundadiket 1. Vid punkterna 20, 21 och 22 togs inga bilder. 31

37 Bilaga 4- Planering Källorna till föroreningar i Vallentunasjön (Olle Wahlberg oktober 2016) Ett projekt inom ramen för Vallentunasjöns restaurering, som bedrivs av Vallentuna och Täby kommuner med Björn Tengelin från Norconsult, som projektledare. Två delprojekt inom ramen för detta arbete är Mriana Bitars examensarbete och Tara Shohanis examensarbete, vilka genomförts under sommaren 2016 med handledaren Olle Wahlberg KTH (Kungliga Tekniska Högskolan och VFOF (Vallentunasjöns Fiskevårds-Områdes-Förening) Planeringen av två examensarbeten: Planeringen har skett av Olle Wahlberg, handledare och Sören Edfjäll, miljöhandläggare i Täby kommun. Mriana Bitar undersöker metallernas ursprung och Tara Shohani undersöker näringsämnenas ursprung. De gör tillsammans med handledaren ett fältarbete i två dagar i juni På 23 olika ställen i och runt Vallentunasjön görs mätningar och provtagningar. Inom en vecka görs analyser i ett laboratorium på KTH. Totalt 230 analyser och mätningar. Dessutom görs ett antal dubbelprover för att säkerställa noggrannheten. Detta gjorde studenterna, som ett samarbete, under Olle Wahlbergs ledning. Utvärderingen och rapporteringen, liksom den inledande litteraturundersökningen, görs av varje student var för sig. Handledaren är ett stöd vid förberedelserna till den muntliga rapporteringen. För fakta och bedömningar i de skriftliga rapporterna ansvarar varje student helt själv. De utförda mätningarna refererar till en tidpunkt (datum för fältexkursionen). Uppmätta materialtransporter är korrekta för den dag de mäts (inom angivna felgränser). Transporterna av massan material per vecka uppskattas (kg/vecka). För att kunna göra en rimlig bedömning av påverkan av föroreningarna på sjön, uppskattas även materialtransporten för ett år. Detta är en osäker extrapolation, men det ger en uppfattning av belastningen av sjön på årsbasis. Detta kan göras flera gånger på ett år för att öka säkerheten, vilket gjorts för 2015, men inte kan göras för år En annan avgränsning är att endast metallerna kalcium, koppar, krom och zink studeras. Koppar kan mätas med hög precision och ger en uppfattning av trafikens påverkan (koppar finns i bilarnas bromsskivor). Näringsämnena representeras här av fosfor, som kan mätas med hög precision. Detta ger information om näringsämnenas påverkan på sjön. Kalcium har höga värden i avrinningen från jordbruksmark. Genom saltningen av vägar på vintern kommer mycket kloridjoner (som mäts) och natriumjoner (som uppskattas genom mätning av konduktiviteten). Orsaken till begränsningarna är dels tillgång av tid och dels kostnaderna, framför allt för ICP-OES analyserna (uppskattas till ca kr) [12]. 32