Beräkningsverktyg vid kalkning? Till vad kan vi använda vattenkemiska data från kalkeffektuppföljningen? Så enkelt är det!

Beräkningsverktyg vid kalkning? Till vad kan vi använda vattenkemiska data från kalkeffektuppföljningen? Så enkelt är det!

Till vad kan vi använda vattenkemiska data? Vattenkemisk måluppfyllelse Överkalkning Kalkeffekt/spridningsplanering Kalkavslut Försurningsbedömning?

Vattenkemisk måluppfyllelse ph-målet bör inte underskridas vid något tillfälle under året (HB 2010:2) Kan teoretiskt bara bedömas om årets lägsta ph-värde är känt, vilket kräver kontinuerlig registrering av ph Som kompromiss, provtagning vid kritiska perioder

Vattenkemisk måluppfyllelse Kritiska perioder Höga flöden Ovanligt surt vatten (lågt ph okalk ) Åtgärdsobjektens hydrologiska egenskaper Tidsåtgång sedan omkalkning Kalkdoserarens driftsstatus

Vattenkemisk måluppfyllelse Kritiska perioder Höga flöden Planering av provtagning, Utvärdering av provtagning, http://vattenweb.smhi.se/hydronu/ http://vattenweb.smhi.se/modelarea/

Vattenkemisk måluppfyllelse Kritiska perioder Höga flöden

Vattenkemisk måluppfyllelse Kritiska perioder Höga flöden Prov vid alla betydande flödestoppar (HB 2010:2) Prov vid minst 50 % av årets maxflöde (redovisning av nyckeltal) Jämför modellerade data mot uppmätta

Vattenkemisk måluppfyllelse Kritiska perioder Höga flöden Prov vid alla betydande flödestoppar (HB 2010:2) Prov vid minst 50 % av årets maxflöde (redovisning av nyckeltal) Jämför modellerade data mot uppmätta

Vattenkemisk måluppfyllelse Kritiska perioder Höga flöden Ovanligt surt vatten (lågt ph okalk ) En ph-enhet vid samma flöde

Vattenkemisk måluppfyllelse Kritiska perioder Höga flöden Ovanligt surt vatten (lågt ph okalk ) Hög vattenfärg = lågt ph

Vattenkemisk måluppfyllelse Kritiska perioder Höga flöden Ovanligt surt vatten (lågt ph okalk ) 20/9 14 & 21/9 28/8 24/9 Uppgående flöden under sommar och höst

Vattenkemisk måluppfyllelse Kritiska perioder Höga flöden Ovanligt surt vatten (lågt ph okalk ) Åtgärdsobjektens hydrologiska egenskaper Sjöar med snabb vattenomsättning Ytliga surstötar under isen (isepisoder) Mader, (strandzoner) som tidvis översvämmas

Vattenkemisk måluppfyllelse Kritiska perioder Höga flöden Ovanligt surt vatten (lågt ph okalk ) Åtgärdsobjektens hydrologiska egenskaper Tidsåtgång sedan omkalkning Kalkdoserarens driftsstatus Driftstörningar Manuell reglering av kalkutmatningen

Överkalkning Vid högflöde bör ph-målet inte överskridas med mer än 0,4 enheter (HB 2010:2) Avser årets lägsta uppmätta ph Bedöms vid samma kritiska tillfällen som måluppfyllelse Hänsyn till nedströms belägna målområden Minska inte kalkdosen om data saknas från kritiska perioder

Kalkeffekt Rekommenderade kalkdoser (HB 2010:2) Använd kalkdos > rekommenderad dos, indikerar ineffektiv kalkning Behöver känna till lägsta ph utan kalkning (ph okalk )

Okalkat ph (ph okalk ) Skattas från uppmätt ph innan kalkning (mycket osäker metod) Skattas från uppmätt ph i närliggande okalkade vatten (mycket osäker metod) Uppmäts uppströms kalkningspåverkan (kan vara bra metod) Beräknas via uppmätt vattenkemi (mindre osäker metod)

Hur beräknas ph okalk? Med ett Excel-verktyg som kräver ANC och TOC, dvs parametrar som vi normalt inte analyserar inom kalkeffektuppföljningen Via en beräkning av okalkad alkalinitet

Okalkad alkalinitet (Alk okalk ) Behövs alkalinitet, kalcium & magnesium Alk okalk = Alk uppmätt Ca tillförd Ca tillförd = Ca uppmätt (Mg uppmätt *Ca/Mg okalk )

Ca/Mg Tillskott av kalcium från kalkning = Tillskott av ANC/alkalinitet Kalcium och magnesium samvarierar med ett givet förhållande (kvot) för varje vatten Om förhållandet är känt för ett vatten kan kalciumhalten beräknas utifrån magnesiumhalten Om kalciumhalten höjs via kalkning, kan Ca okalk och Ca tillförd beräknas via Mg uppmätt

Ca/Mg I kalkpåverkade vatten är Ca/Mg okalk i regel okänd och i stället används ett referensvärde (Ca/Mg ref ) Ca/Mg ref kan skattas via tillrinnande vatten (bra säkerhet) I normalfallet skattas Ca/Mg ref från närliggande vatten (mindre bra säkerhet) Skattningen görs enklast med ett Excel-verktyg (KALKREF 1_2) http://www.slu.se/sv/institutioner/vatten-miljo/miljoanalys/sjoar-och-vattendrag/kalkeffektuppfoljning-keu/

Okalkad alkalinitet (Alk 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 mekv/l

ph okalk Alk okalk = -0,02, ger ph okalk = 4,95-5,0

ph okalk Alk okalk (mekv/l) ph okalk -0,050 4,55 Ungefärlig skattning av ph okalk från Alk okalk Förhöjt partialtryck av kolsyra kan ge betydligt lägre ph okalk vid Alk okalk > 0,00 mekv/l. Gäller särskilt i islagda sjöar -0,045 4,60-0,040 4,65-0,035 4,70-0,030 4,80-0,025 4,85-0,020 4,95-0,015 5,05-0,010 5,15-0,005 5,25 0 5,40 0,005 5,50 0,010 5,60 0,015 5,70 0,020 5,80 0,025 5,90 0,030 5,95 0,035 6,05 0,040 6,10 0,045 6,15 0,050 6,20

ph okalk Finns betydande felkällor, särskilt skattningen av Ca/Mg ref Rimlighetsbedömning i förhållande till uppmätt ph innan kalkning och provtagningstillfälle

Kalkeffekt Vattendrag med låg effekt bör prioriteras för revidering av spridningsplan Låg effekt

Kalkeffekt 1. Hur ofta underskrids ph-målet? 2. Varför underskrids ph-målet?

Kalkeffekt

Kalkeffekt 2. Varför underskrids ph-målet? Dålig kalkning = låg kalkeffekt? Tuffa förhållanden? ph okalk : 4,4 Kalkdos: 12,7 g/m 3

Kalkeffekt 2. Varför underskrids ph-målet? Dålig kalkning = låg kalkeffekt? Tuffa förhållanden? ph okalk : 4,4 Kalkdos: 12,7 g/m 3 För att alkaliniteten inte ska sjunka under 0,05 mekv/l behöver den höjas med 0,07 mekv/l, vilket ungefär motsvarar 7 g/m 3 Kalkdosen behöver höjas till 20 g/m 3

Kalkavslut Om lägsta ph okalk väsentligt (> 0,2 ph-enhet) överskrider ph-målet bör kalkningen trappas ned eller läggas vilande Beräkningen av ph okalk vid kritiska perioder Beakta osäkerhet i beräkningen

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

www.ivl.se Hur skattas DpH? 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 Ca okalk Mg okalk Sulfat, klorid, TOC/DOC Flödesviktade årsmedelvärden

Hur skattas DpH? Behöver extra kemiparametrar i form av sulfat, klorid, (nitrat), TOC och eventuellt natrium och kalium Utöver högflödesprover behövs också prov vid låga till måttliga flöden i vattendrag

Så fungerar matchningen X-koor Y-koor Area ph Sulfat Klorid Kalcium Magnesium TOC Avrinning Magnesium Avrinning TOC Area X-koord Y-koord Kalcium Filter 1 Filter 2 Filter 3 ph Sulfat Klorid MAGIC-bibliotek 2631 sjöar 245 vattendrag

Resultat från matchning

Hur används DpH? Enligt Handboken 2010:2 DpH < 0,2. Kalkningen läggs vilande även om ph-målet underskrids DpH > 0,4. Kalkningen fortsätter om ph okalk < ph-mål DpH 0,2-0,4. Kalkningen trappas ned, men beakta oorganiskt aluminium

Felkällor DpH 1. Preliminär korrigering av kalcium 2. Korrigering för magnesium i kalkmedel 3. Slutlig korrigering av kalcium 4. Beräkning av volymvägda årsmedelvärden 5. Beräkning av okalkat ph 6. Matchning mot MAGIC-bibliotek 7. Modelleringen av vattnen i MAGIC-biblioteket

Rekommendation DpH Inom det ph-intervall (5,0-6,0) där det är aktuellt att lägga ned kalkning till följd av låg försurningspåverkan är felkällorna för stora

Sammanfattning

Sammanfattning För att bedöma om det vattenkemiska målet uppfyllts behövs vattenkemi från kritiska tidpunkter Högflödesprovtagning bedöms via modellerade flöden från SMHI Överkalkning ska enbart bedömas vid kritiska tidpunkter För att bedöma kalkeffekt och kalkavslut används beräknade värden på ph okalk Försurningsbedömning med MAGIC-biblioteket är för osäker för att ensam utgöra underlag för att avsluta kalkning