Juni 2014 Nykvarns kommun

Projekt Turingen Miljökontroll Undersökning av grundvattenutströmningar i Turingen och Turingeån samt analys av total- och metylkvicksilver i några grundvatten- och i sjövattenprov Fotografi Jonny Skarp Juni 2014 Nykvarns kommun Yoldia WSP Environmental

Projekt Turingen Miljökontroll samt analys av total- och metylkvicksilver i några grundvatten- och i sjövattenprov INNEHÅLLSFÖRTECKNING SAMMANFATTNING... 2 BAKGRUND OCH SYFTE... 3 MATERIAL OCH METODER... 3 STEG 1 NIVÅMÄTNINGAR... 4 STEG 2 FÄLTMÄTNING AV VATTENKVALITETSPARAMETRAR OVAN Å- OCH SJÖBOTTEN... 4 Utförandebeskrivning... 5 Metodbeskrivning av Supersampling... 6 STEG 3 VATTENPROVTAGNING... 6 RESULTAT... 6 STEG 1 NIVÅMÄTNINGAR... 6 FAS 2 FÄLTMÄTNING AV VATTENKVALITETSPARAMETRAR OVAN Å- OCH SJÖBOTTEN MED S K SUPERSAMPLING.. 7 FAS 3 - VATTENPROVTAGNING...12 GRUNDVATTENUTFLÖDE...13 DISKUSSION...14 REFERENSER...16 1

Projekt Turingen Miljökontroll samt analys av total- och metylkvicksilver i några grundvatten- och i sjövattenprov SAMMANFATTNING Efter den tidigare genomförda efterbehandlingen av förorenade sediment i sjön Turingen i Nykvarns kommun finns vissa frågetecken kring vilka processer som äger rum i sjön och vad dessa kan innebära på längre sikt för kvicksilverhalterna i sjöns organismer, särskilt fisk. Eftersom det befintliga kontrollprogrammet, trots många års datainsamling, inte verkar kunna ge svar på flera av dessa frågor framtog projektets ledning förslag till två riktade undersökningar. I den ena av dessa var målsättningen att lokalisera och beräkna grundvattenutflöden i Turingen, samt beräkna vilka effekter dessa kan ha på vattenkvaliteten och på mängden total- och metylkvicksilver i Turingens vattenmassa. I denna rapport redovisas och diskuteras resultat från nivåmätningar i grundvattenrör och i sjön Turingen, samt resultat från fältmätningar av olika parametrar i grundvattenrör i Turingen och i Turingeån. I ytvatten genomfördes fältmätningar från båt. Dessutom analyserades både grundoch ytvattenprov avseende total- och metylkvicksilver. Efter de inledande fältmätningarna bedömdes konduktivitet vara en lämplig parameter för att upptäcka grundvattenutflöde i ytvatten. I Turingen kunde inte grundvattenutflöden med säkerhet identifieras längs strandkanten. I Turingeån lokaliserades det potentiella grundvattenutflöden baserat på skillnader i konduktivitet. Ett identifierat grundvattenutflöde i Turingeån vid bron närmast mynningen i Turingen uppskattades utgöra 4-20 % av det totala flödet i ån. Beräkningarna baseras på mätningar från 2012 och 2013. Tillskottet av grundvatten till ån vid bron var således inte obetydligt. Det kan även finnas ett antal oupptäckta små grundvattenutflöden nedströms vars sammanlagda flöde kan vara stort. Med tanke på den icke försumbara mängden är det möjligt att grundvattnet kan påverka vattenkemin i ån och i sjön Turingen och bidra till en större metylering. Men några säkra bedömningar av grundvattenutflödenas storlek samt hur de påverkar total- och metylkvicksilverkoncentrationerna i sjön kan inte ges. 2

Projekt Turingen Miljökontroll Undersökningsrapport riktad undersökning gällande utströmning av grundvatten till Turingen och Turingeån Bakgrund och syfte Efterbehandling av de kvicksilverförorenade bottensedimenten i sjön Turingen i Nykvarns kommun avslutades den 31 oktober 2003. Därefter har man genom ett miljökontrollprogram fortsatt att övervaka de effekter som entreprenaderna resulterar i, främst i och nedströms Turingen. Rapportering från kontrollprogrammet för Projekt Turingen (Petsonk et.al. 2011) samt rapporten från den specialundersökning som gjordes under 2010 (Regnell, 2011) kom fram till att efterbehandlingsåtgärderna i Turingeån och Turingesjöarna inte har lett till en tydlig minskning av metylkvicksilverhalterna i biota i sjöarna, i synnerhet i fisk. Det har spekulerats om flera tänkbara orsaker till detta: 1. Fortsatt tillförsel av total- och metylkvicksilver från Turingeån (vilket har konstaterats) 2. Fortsatt kvicksilvermetylering i det anoxiska bottenvattnet (som troligen beror på tillförsel av kvicksilver från litorala sediment och från Turingeån) 3. Tillförsel av total- och metylkvicksilver med inströmmande grundvatten 4. Metylering av kvicksilver i litorala sediment och advektiv uttransport av metylkvicksilver med grundvatten 5. Metylering av kvicksilver i perifytonsamhällen i litoralen. Eftersom det befintliga kontrollprogrammet inte gett svar på flera av dessa frågor framtog projektets ledning förslag till två kompletterande undersökningar, främst avsedda att belysa punkt 3-5. För att finansiera dessa undersökningar gjordes en del förändringar i det pågående kontrollprogrammet. Syftet med undersökningen som redovisas i denna rapport var att lokalisera utströmningsområden i Turingen samt att preliminärt utreda vilken effekt dessa kan ha på vattenkvaliteten och på mängden total- och metylkvicksilver (THg och MeHg) i sjön. Material och Metoder Utifrån resultat från tidigare utförda undersökningar bedömdes att Turingens vattenbudget påverkas av utströmmande grundvatten. Baserat på studier av en geologisk karta antogs att utströmning huvudsakligen sker i sjöns sydvästra hörn där en grusås korsar sjön (Figur 1). Utanför udden, strax väster om Turingeåns utflöde, bildas dessutom en vak vintertid som indikerar grundvattenutströmning. Även i Turingeån har man i flera år noterat att det finns grundvattenutflöden. Undersökningen delades in i tre steg: 3

1. Mätning av grundvattennivån i åsen och ytvattennivån i Turingen 2. Lokalisering av vattenkemiska gradienter i sjön och i Turingeån som kan tyda på utströmning. 3. Provtagning av vatten för att preliminärt utreda tillförseln av total- och metylkvicksilver med utströmmande vatten Resultaten från steg 1 utvärderades innan undersökningen fortsatte med steg 2. Därefter utvärderades resultaten från steg 2 innan undersökningen fortsatte med steg 3. Steg 1 Nivåmätningar Söder och väster om Turingen sträcker sig en ås av isälvsavlagringar (Figur 1). Syftet med steg 1 var att utreda om åsbotten eller vattennivån under botten ligger under eller i nivå med vattennivån i Turingen. Om vattennivån i åsen ligger under vattennivån i Turingen skulle det antas att ingen grundvattenutströmning sker till Turingen och undersökningarna skulle ha avbrutits. Två grundvattenrör (1101 och 1102) installerades i grusåsen, ett vid Berga norr om sjöns sydvästra bukt och ett söder om samma bukt i en husbehovstäkt. Lägen för dessa rör visas i Figur 3. Figur 1. Geologisk karta som visar isälvsavlagringar (grönmarkerat) väster om Turingen.(Källa: SGUs kartgenerator) Grundvattennivån i ett befintligt grundvattenrör (V4) invid Vidbynäsdammen mättes också. Vattennivån mättes vid flera tillfällen vid olika årstider i både grundvattenrören och Turingen. Under steg 2 (se nedan) kontrollerades dessutom vattenkvaliteten i rören med en multisond som mäter temperatur, konduktivitet, syre, ph, ORP och turbiditet. Steg 2 Fältmätning av vattenkvalitetsparametrar ovan å- och sjöbotten Syftet med steg 2 var att lokalisera eventuella grundvattenutflöden (artesiska) från bottnen i Turingens sydvästra del samt i nedre delen av Turingeåns lopp (nära utflödet av Turingeån). Genom att observera förändringar av flera vattenkvalitetsparametrar i två dimensioner kan utström- 4

ningsområdenas utbredning kartläggas. För att spåra förändringar av olika parametrar utfördes så kallad supersamling. Undersökningsområdena och analysomfattning togs fram av Andrew Petsonk (WSP) och Ronald Bergman (Projekt Turingen). Iakttagelser i fält till nytta för utvärderingen beaktades och revidering av provtagnings- och analysomfattning gjordes vid behov. Utförandebeskrivning Yoldia genomförde 2012 och 2013 fältsonderingar och vattenprovtagning i sjön Turingen och Turingeån (Tabell 1). WSP genomförde 2012 mätningar och provtagning för analys i grundvattenrör. ALS och IVL har utfört analyser av total-, metylkvicksilver och absorbans. Då provtagningen år 2012 genomfördes relativt sent på året beslöt projektledningen att kompletterande undersökningar skulle genomföras sommaren 2013. Syftet med dessa var att genomföra mätningen innan sjön vänder och varma och kalla vattenmassor blandas. Omblandning minskar möjligheterna att se skillnader i t ex temperatur mellan sjövatten och eventuellt inströmmande grundvatten. Tabell 1. In situ mätningar och provtagning med syfte att lokalisera grundvattenutströmning samt bestämma total- och metylkvicksilverkoncentrationer associerade med dessa i Turingen och Turingeån under 2012-2013. Datum Moment Mätningar/analyser Utförare 2012-09-03 Supersampling i Turingeån och strandkant 2012-09-05 Supersampling i Turingeån från en gummibåt 2012-09-18 Supersampling i Turingen och i samband med det utfördes även ekolodning 2012-09-28 Grundvattenmätningar och prover togs för kemiska analyser 2012-10-01 Supersampling i Turingen och i samband med det gjordes strömmätning i Turingen 2013-08-15 Supersamling i Turingen och Turingeån, in situ-mätningar, provtagningar och kemiska analyser. Temperatur, djup, ph, konduktivitet, syrehalt, ORP och grumlighet Temperatur, djup, ph, konduktivitet, syrehalt, ORP och grumlighet Temperatur, djup, ph, konduktivitet, syrehalt, ORP och grumlighet/ekolodning Temperatur, djup, ph, konduktivitet, syrehalt, ORP och grumlighet, total-, metylkvicksilver och absorbans. Temperatur, djup, ph, konduktivitet, syrehalt, ORP och grumlighet/strömmätning Temperatur, djup, ph, konduktivitet, syrehalt, ORP och grumlighet, total-, metylkvicksilver och absorbans. Yoldia Yoldia Yoldia Yoldia/WSP/ALS lab/ivl lab Yoldia Yoldia/ALS lab/ivl lab 5

Metodbeskrivning av Supersampling Supersampling innebär att analysdata och positionsdata samlas in från ett stort antal mätpunkter (Figur 2). Mätdata och positionsdata sammanlänkas så att varje analysvärde är direkt kopplat till geografisk position. Koordinatsatta mätvärden kan projiceras på olika sätt med ett GIS eller CAD -program. I föreliggande arbete har en multisond och en differentierad GPS använts. Sondens mätintervall var en mätning var10:e sekund och mätparametrarna var följande: temperatur, djup, ph, konduktivitet, syrehalt, ORP och grumlighet. GPS:en fastställde sin position en gång per sekund och hade en noggrannhet på < 1m. Det tar viss tid innan de olika mätproberna visar rätt värde. För att korrigera för detta har temperatur-, konduktivitets-, turbiditets- och djupvärdena förskjutits +10 sekunder från de tidstämplade GPS-värdena. ph-, ORP- och syrevärdena har förskjutits +20 sekunder. Supersampling i sjön Turingen utfördes från båt som med hjälp av en elektrisk frontmotor framfördes långsamt över mätområdet. Med hjälp av elmotorn och en undervattenskamera fördes sonden långsamt 10-20 cm ovanför bottenytan. Supersampling längs Turingens strandkant utfördes genom att gå i vattnet och föra sonden strax ovan botten. I Turingeån skedde supersampling från en gummibåt. Gummibåtens kördes uppströms med elmotor samtidigt som mätsonden hölls i vattnet. Figur 2. Exempel på resultat från Supersampling, färdspår (vänster) och resultat ORP (höger). Steg 3 Vattenprovtagning Vid de tidigare lokaliserade platserna i Turingeån och Turingen där utströmning av grundvatten förväntades uttogs vattenprov. Vattenprov uttogs även från omkringliggande vatten. Syftet var att i ett senare skede försöka avgöra om det utströmmande vattnet påverkar halterna av total- och metylkvicksilver. Provtagningen av vatten för analys genomfördes 2012-09-28 och 2013-08-15. Resultat Undersökningsområdet och provpunkter redovisas i Figur 3. Steg 1 Nivåmätningar Under sommaren 2011 installerades två nya grundvattenrör i åsen som finns utmed västra sidan av Turingen (1101 och 1102). Det konstaterades att det finns förutsättningar för att vatten i åsen 6

kan strömma i riktning mot Turingen, eftersom vattennivån i Turingen var lägre än i de nyinstallerade grundvattenrören (Tabell 2). Tabell 2. Grundvattennivåer (m ö h, RH2000) och vattennivå i sjön Turingen. Provpunkt 1101 1102 V4 Toppnivå rörkant (RH2000) 19,23 8,26 12,79 Turingen Datum Mätning (m u rk) Nivå (m ö h) Mätning (m u rk) Nivå (m ö h) Mätning (m u rk) Nivå (m ö h) Nivå (m ö h) 2011-11-22 12,01 7,22 1,54 6,72 6,49 2012-01-26 11,83 7,40 1,50 6,76 5,18 7,61 2013-08-15 12,08 7,15 1,71 6,55 5,45 7,34 Fas 2 Fältmätning av vattenkvalitetsparametrar ovan å- och sjöbotten med s k supersampling Inledningsvis utvärderades data från fältmätningar i ytvatten och grundvatten för att avgöra vilka parametrar som kunde användas för att lokalisera grundvattenutflöden. I Tabell 3 visas att jämfört med ytvatten förefaller grundvattenprov (f2art och 1102) samt provet i bäcken (f1b), som här antas vara artesiskt grundvatten 1, att ha följande egenskaper: högre konduktivitet lägre halter löst syrgas konstant temperatur (ca 7 Cº) lägre grumlighet jämfört med ytvatten i Turingeån lägre Hg-koncentrationer (högre MeHg i f1b) lägre ph 2 Av samtliga parametrar var konduktiviteten den som skilde sig mest mellan grundvatten och sjövatten (ytligt och botten). Förändringar i konduktivitet och grumlighet bedömdes vara parametrar som bäst kan indikera grundvattenutflöden i sjön och ån. 1 Definieras här som grundvatten som p g a högre tryck tar sig igenom lerlager och når recipienten. 2 Grundvatten i provpunkt 1102 hade högt ph. Vid provtagningen noterades en stark lukt av hästurin, som har ett ph-värde under 7, föreligger ammoniumkvävet nästan helt i form av ammoniumjoner NH + 4. Vid ureanedbrytningen ökar ph värdet eftersom bikarbonat och hydroxidjoner bildas med ammoniakbildning som följd. Ammoniak löst i urinen står i jämvikt med den omgivande luften. En viss ammoniakavgång sker om ammoniakhalten ökar i urinen och luftcirkulationen är stor så att luften ovanför inte blir mättad utan bortförs hela tiden (Bock & Kissel, 1988). 7

Tabell 3. In situ-värden- och analysdata från provtagning 2012-2013 Provpunkt Typ av vatten Provtagare Provtagningsdatum Temp C Mätdjup m Grumlighet FNU ORP mv ph Syre mg/liter Syremättnad % Kond. µs/cm (SpC) Hg µg/l Metyl-Hg ng/l Abs 254 nm 1101 Grundvatten WSP 2012-09-28 8,9 9,0 6,95 436 <0.002 0,04 0,0160 1102 Grundvatten WSP 2012-09-28 7,6 20,6 6,74 0,9 7 383 <0.002 <0.03 0,0120 1102 Grundvatten Yoldia 2012-09-28 7,7 3,6 25,0 6,63 0,9 2 564 V4 Grundvatten WSP 2012-09-28 8,2-40,5 6,07 0,6 5 464 <0.002 0,04 0,0140 V4 Grundvatten Yoldia 2012-09-28 8,3 9,1 12,0 6,22 0,6 1 458 1102 Tur Turingen Yoldia 2012-09-28 12,5 4,6 34,0 6,97 9,7 90 156 1102 Tur Turingen WSP 2012-09-28 12,6 21,4 7,15 4,0 38 160 f1/f2 Turingeån Yoldia 2012-09-28 11,5 18,0 45,0 6,79 9,0 89 195 f1/f2 Turingeån WSP 2012-09-28 11,5 17,4 7,13 4,5 30 189 F3a Turingen Yoldia 2013-08-15 20,0 3,1 1,9 28,0 7,48 9,0 104 181 0,0029 0,10 0,1230 F3b Turingen Yoldia 2013-08-15 20,0 4,3 1,4 28,0 7,48 8,9 103 180 0,0019 0,10 0,1170 F3c Turingen Yoldia 2013-08-15 20,0 4,4 1,6 30,0 7,46 8,7 101 180 0,0017 0,13 0,1160 F3d Turingen Yoldia 2013-08-15 15,9 5,9 4,7 30,0 7,13 0,7 7 184 0,0040 0,63 0,1490 F3e Turingen Yoldia 2013-08-15 21,0 1,1 0,9 33,0 7,56 9,3 110 180 0,0014 0,10 0,1150 f2 N Turingeån Yoldia 2013-08-15 15,7 0,0 4,4 20,0 7,18 7,8 83 174 0,0070 0,48 0,0743 f1/f2 Turingeån Yoldia 2013-08-15 17,1 0,1 4,8 23,0 7,17 9,4 102 121 0,0061 0,42 0,0955 f1u Turingeån Yoldia 2013-08-15 17,2 0,1 5,1 23,0 7,18 9,4 103 114 0,0207 0,40 0,0919 f2 Art Grundvatten Yoldia 2013-08-15 7,7 0,1 0,3 34,0 6,73 0,0 0 452 0,0008 0,04 0,0000 f1b Bäckvatten Yoldia 2013-08-15 9,1 0,0 1,2 22,0 6,77 1,5 14 485 0,0008 0,22 0,0000 1102 Grundvatten Yoldia 2013-08-15 10,7 0,1 28,2 13,0 9,08 0,2 2 368 0,0008 <0,06 0,0000 8

Projekt Turingen Miljökontroll Figur 3. Provpunkter (grund- och ytvatten) samt ruttspår från Supersamling i sjön Turingen och Turingeån. Fältmätningarna visade att konduktiviteten i grundvattnet var ca 383-564 µs/cm och vid samma tillfälle ca 156-195 µs/cm i Turingeån och Turingen (Tabell 3). Även mätningarna från 2013 visade att konduktiviteten i grundvatten var högre än i ytvatten: 368µS/cm i grundvattnet (1102) och mellan ca 114-184 µs/cm i Turingeån och Turingen. Skillnaden i konduktivitet mellan grundvatten och ytvatten gjorde att konduktivitet bedömdes vara en lämplig parameter för att spåra grundvattenutflöden. Det fanns dock skillnader även i andra parametrar mellan grund- och ytvatten. I Figur 4 visas uppmätt konduktivitet i Turingen utanför udden från sonderingar som genomfördes år 2012 respektive 2013. Vid undersökningstillfället år 2012 rådde totalomblandning i sjön, d v s inget språngskikt fanns. Små förändringar i konduktiviten kan urskiljas på några ställen vilket 9

kan indikera grundvattenutflöde. Högre konduktivitet i anoxiskt bottenvatten kan också bero på upplösning av olika fällningar, samt kanske även deprotonering av organiskt material. Turingen hade vid provtagningstillfället 2013 ett språngskikt som låg på ungefär 6 meters djup. Under språngskiktet i Turingen är vattnet kallare, har lägre syrehalt, lägre ORP nivåer, högre grumlighet samt högre konduktivitet. 10

Projekt Turingen Miljökontroll Figur 4 Konduktivitet i del av sjön Turingen, väster om Turingeåns utlopp, Nykvarn kommun. Mätningen har gjorts 1-2 dm ovanför botten från båt med ett supersamling-instrument (se text). Vattenprover uttogs kring udden, eftersom det bildas en vak i området på vintern som skulle kunna bero på ett grundvattenutflöde. Varken 2012 eller 2013 erhölls emellertid någon tydlig 11

indikation på grundvattenutflöde från sjöbottnen. Resultat från undersökningen 2012 visar förhöjning av konduktiviteten i ett område i strandkanten som skulle kunna bero på ett grundvattenutflöde (Figur 4). År 2013 inriktades mätningarna kring udden. Konduktiviteten tycks vara något högre öster om udden än väster om den. Ett grundvattenutflöde i den storlek som hittades i Turingeån 2013-08-15 (se nedan) borde tydligt ha registrerats. Supersamplingen i Turingeån 2012 (Figur 5) och distinkta mätningar i Turingeån 2013 (Tabell 3) indikerar tillflöde av artesiskt grundvatten. Konduktiviteten ökar successivt från mätpunkten f1u före bron och nedströms i ån. Figur 5. Konduktvitet i Turingeån samt eventuella grundvattenutflöden (blå pilar). Mätningen genomfördes 2012 från båt genom supersamling (se text). Fas 3 - Vattenprovtagning Resultat från analys av vattenprover redovisas i Av samtliga parametrar var konduktiviteten den som skilde sig mest mellan grundvatten och sjövatten (ytligt och botten). Förändringar i konduktivitet och grumlighet bedömdes vara parametrar som bäst kan indikera grundvattenutflöden i sjön och ån. Tabell 3. Halterna total- och metylkvicksilver var lägre i grundvatten än i ytvatten. Provpunkternas placering blev inte optimal varför det utifrån erhållna resultat inte går att dra några slutsatser eller göra några beräkningar avseende effekten av utströmmande vatten på koncentrationerna av total- och metylkvicksilver. För att undersöka detta behöver ytvattenprover uttas på olika avstånd från grundvattenutflödet. Notera att låga koncentrationer av total- och metylkvicksilver i de grundvattenprover som analyserats inte nödvändigtvis betyder att grundvattenutflöden har försumbar effekt på total- och metylkvicksilverkoncentrationerna i Turingens vatten. I synnerhet i littoralen (nära stranden) kan grundvatten orsaka advektiv transport av främst metylkvicksilver från de littorala sedimenten till det överliggande vattnet. Att total- och metylkvicksilverkoncentrationerna i grundvatten är låga uppströms den zon där grund- och å- respektive sjövatten blandas är vad man förväntar sig. 12

Grundvattenutflöde Flödesdata för Turingeån baseras bland annat på mätningar från pegel som finns vid Kungsbro (ca 1 km uppströms från f1/f2) (Figur 3). Grundvattenutflöde beräknas enlig formel nedan (a) med mätdata från följande parametrar; konduktivitet, temperatur, grumlighet, syremättnad och absorbans. Övriga mätparametrar (Hg-tot, metyl-hg, ORP och ph) visas inte då beräknade flöden blir orimliga. För 2012-09-05 finns inga fältmätningar på grundvatten varför värden från fältmätningen 2013-08-15 istället används. Q a (C n -C a ) = Q v (C u -C n ) (a) Q a = grundvattenutflöde (artesiskt i punkt f1/f2) Q v = flöde i Turingeån C u = uppmätt värde av använd parameter uppströms artesiskt flöde C n = uppmätt värde av använd parameter nedströms artesiskt flöde C a = uppmätt värde av använd parameter i grundvatten Andel artesiskt flöde beräknas enligt: Q a / (Q a + Q v) (b) Baserat på mätdata från 2012 (temp., kond. och syremättnad) uppskattas en artesisk utströmning på ca 4-5 % vid provpunkt f1/f2 av åvattnet nedströms denna punkt (Tabell 4). Punkten f1/f2 ligger nedströms den punkt där vattenprov tidigare uttagits i Turingeån (punkt TV). Det är bara nedströms punkten TV som eventuella tillskott från grundvattenutflöden skulle påverka redan gjorda budgetberäkningar (Regnell 2011). Beräkningen innehåller några osäkerhetsfaktorer, bland annat fanns inga analysdata från ytvatten i ån och grundvatten från 2012-09-05. Istället används data från supersampling i ån vid samma tillfälle och fältmätningsdata från 2013-08-15 för att erhålla parametervärden för grundvatten (C a ). Baserat på mätdata från 2013 beräknas en artesisk utströmning på ca 20 % av åns totala flöde (Tabell 4). Placeringen av den nedströms liggande mätpunkten (f2 N) är inte optimal. Den borde ha legat ca 10-20 meter längre nedströms från f2 Art för att vattnet ska kunna anses vara helt omblandat. Det bör sannolikt även finnas ett antal oupptäckta små grundvattenutflöden nedströms vars sammanlagda flöde kan vara av betydande mängd. Vid beräkning av artesiskt flöde erhålls relativt samstämmiga resultat om man använder parametrarna konduktivitet, temperatur, eller syremättnad (Tabell 4). Beräkningarnas resultat varierar men undersökningen visar på att det artesiska tillskottet av grundvatten till ån från vid mätpunkten f1/f2 inte är obetydligt (4-20%). Det är då även möjligt att grundvattnet kan påverka total- och metylkvicksilverkoncentrationerna i ån. 13

Tabell 4. Beräkning av artesiskt flöde baserat på flöde i Turingeån utifrån fältmätningar av olika parameterar. Flöde vid f1/f2 (a) är beräknat utifrån Pegeldata från Kungsbro + 5%. Ursprungsekvationen a x b = 2012-09-05 var flödet i Kungsbro 47952 m3/dygn= 0,555m3/sek (Pegeldata). Att Jämföra med S-Hypevärden från SMHI, Utloppet i Turingen 0,579 m3/sek. OBS Beräkningarna för artesiska flödesdata gäller för de förhållandena som rådde 2012-09-05 (flödesdata och mätdata från ån) och 2013-08-15 var flödet i Kungsbro 19008 m3/dygn= 0,555m3/sek (Pegeldata). Att Jämföra med S-Hypevärden från SMHI, (c x (a + f)) - (d x f). Förenkling ger: f =(ab-ac)/c-d. 2013-08-15 (artesiska mätdata). Utloppet i Turingen 0,227m3/sek Flöde vid f1/f2 (a) m3/sek 0,583 2012-09-05 0,231 2013-08-15 Konduktivitet uppströms (b) µs/cm 123,52 2012-09-05 114 2013-08-15 Konduktivitet nedströms (c ) µs/cm 138,21 2012-09-05 174 2013-08-15 Konduktivitet i artesiskt vatten (d) µs/cm 452 2013-08-15 452 2013-08-15 Flöde i Artesiskt vatten (f) m3/sek 0,027 0,050 % andel artesiskt vatten i ån % 4,5 17,8 Flöde vid f1/f2 (a) m3/sek 0,583 2012-09-05 0,231 2013-08-15 Temp uppströms (b) C 15,29 2012-09-05 17,2 2013-08-15 Temp nedströms (c ) C 15,02 2012-09-05 15,7 2013-08-15 Temp i artesiskt vatten (d) C 7,7 2013-08-15 7,7 2013-08-15 Flöde i Artesiskt vatten (f) m3/sek 0,021 0,043 % andel artesiskt vatten i ån % 3,6 15,8 Flöde vid f1/f2 (a) m3/sek 0,583 2012-09-05 0,231 2013-08-15 Grumlighet uppströms (b) FNU 9,6 2012-09-05 5,1 2013-08-15 Grumlighet nedströms (c ) FNU 10,04 2012-09-05 4,4 2013-08-15 Grumlighet i artesiskt vatten (d) FNU 0,3 2013-08-15 0,3 2013-08-15 Flöde i Artesiskt vatten (f) m3/sek -0,026 0,039 % andel artesiskt vatten i ån % -4,7 14,6 Flöde vid f1/f2 (a) m3/sek 0,583 2012-09-05 0,231 2013-08-15 Syremättnad uppströms (b) % 95,58 2012-09-05 103 2013-08-15 Syremättnad nedströms (c ) % 91,7 2012-09-05 83 2013-08-15 Syremättnad i artesiskt vatten (d) % 0 2013-08-15 0 2013-08-15 Flöde i Artesiskt vatten (f) m3/sek 0,025 0,056 % andel artesiskt vatten i ån % 4,1 19,4 Flöde vid f1/f2 (a) m3/sek 0,583 2012-09-05 0,231 2013-08-15 Abs uppströms (b) % Inga data 0,0919 2013-08-15 Abs nedströms (c ) % Inga data 0,0743 2013-08-15 Abs i artesiskt vatten (d) % Inga data 0 2013-08-15 Flöde i Artesiskt vatten (f) m3/sek 0,055 % andel artesiskt vatten i ån % 19,2 Diskussion Undersökningen kan beskrivas som en rekognosering av grundvattenutflöden i Turingen och Turingeån. För att åstadkomma en vattenbalans för en sjö i vilken grundvatteninflöden inräknas, krävs noggranna mätningar av grundvattennivåer runt sjön och/eller isotopstudier ( 18 O och deuterium i grundvatten, sjövatten och nederbörd) (Krabbenhoft et al. 1990 a, b). Supersampling verkar vara en användbar teknik när det gäller att lokalisera utflöden av grundvatten, men mindre lämplig för att beräkna storleken på grundvattenutflöden. Det senare beror på att otydliga gradienter är svåra att omvandla till flöden och att grundvattenutflöden kan uppvisa betydande säsongsvariation. Ett problem när konduktivitet används som indikator på grundvattenutflöden är att vägsaltning kan påverka grundvattnet. Genom att mäta konduktiviteten uppströms de artesiska grundvattenutflödena så bör denna felkälla kunna elimineras. Andra indikatorvariabler är sannolikt inte bättre. 14

Även om grundvattenflödena hade varit väl kartlagda både storleks- och lokaliseringsmässigt hade det varit svårt att göra en beräkning av hur dessa påverkar mängderna av total- och metylkvicksilver i Turingen. Försök till sådana beräkningar har gjorts i andra sjöar, men osäkerheten i beräkningarna är stora. I en källsjö i norra Wisconsin, USA, skedde de största grundvattenorsakade flödena av total- och metylkvicksilver på våren, trots att koncentrationerna i zonen där grundvatten och sjövatten möts var högst på sommaren. Troligen är det grundvattenflöden i litoralen (strandnära) som innebär störst risk för tillförsel av metylkvicksilver till en sjös vattenmassa. Detta beror dels på att grundvatten kan stimulera mikrobiell aktivitet i litorala sediment och dels på att grundvatten orsakar advektiva flöden som ökar avgången av metylkvicksilver från sediment (Krabbenhoft et al. 1998). Man kan för olika koncentrationer av metylkvicksilver i grundvatten beräkna hur stora grundvatteninflöden som skulle krävas för att orsaka att en given mängd metylkvicksilver årligen flödar in i Turingens vattenmassa. (Figur 6) Andel av Turingens volym (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 Koncentration metylkvicksilver (ng Hg/L) Figur 6. Mängd grundvatten uttryckt som % av Turingens volym som årligen skulle behöva flöda in i sjön för att tillföra 1 g metylkvicksilver/år (uttryckt som g Hg) avsatt mot koncentrationen av metylkvicksilver i det inflödande grundvattnet (volymsintegrerat värde). Enligt Figur 6 skulle ett årligt grundvattenutflöde motsvarande c:a 20 % av Turingens sjövolym krävas för att tillföra 1 g metylkvicksilver, givet en koncentration av metylkvicksilver på c:a 0.8 ng Hg/l i grundvattnet (volymsintegrerat värde). Ett gram metylkvicksilver motsvarar c:a 10 % av de tidigare beräknade mängderna metylkvicksilver som årligen tillförs Turingen med Turingeån och genom intern produktion av metylkvicksilver i sjöns vattenmassa (Regnell 2011). En volymsintegrerad koncentration av metylkvicksilver i grundvatten på 0.8 ng Hg/L är högre än man skulle förvänta. En årlig tillförsel av grundvatten motsvarande 20 % av Turingens volym förefaller också vara i överkant (dock osäkert). Man skulle därför kunna dra den preliminära slutsatsen att mängden metylkvicksilver som förs ut med grundvatten i Turingens vattenmassa är liten och överskuggas av andra metylkvicksilverkällor. 15

Förutom att grundvattnet för med sig total- och metylkvicksilver, påverkar det sjöns vattenkemi på olika sätt. Det är emellertid i praktiken omöjligt att dra några slutsatser om vilken betydelse denna påverkan har på kvicksilvermetyleringen i sjön. Kvicksilverhalterna i grundvattnet är inte tillräckligt höga för att ha någon inverkan på totalhalterna i sjön. I likhet med de litorala sedimenten i Turingen, i vilka mikrobiell aktivitet som orsakar kvicksilvermetyleringen kan stimuleras av grundvattenutflöden, kan en motsvarande stimulering orsakas av utflödande syrefattigt grundvatten i Turingeåns sediment och åbankar. Sådana grundvattenutflöden skulle kunna vara en viktig faktor vad gäller inflödet av metylkvicksilver i Turingen via Turingeån. Om man lokaliserar dessa grundvattenutflöden och det visar sig att de sker på endast ett fåtal platser, finns åtminstone en teoretisk möjlighet att åtgärda detta problem, exempelvis genom att sanera just dessa platser från kvicksilverkontaminerat material. Kvicksilver som tillförs ån från uppströms belägna Hg-fickor kan sannolikt också ha betydelse. Stockholm 2014-06-18 WSP Environmental Mark och Vatten Stockholm Upprättad av: Karin Tornberg/ Roger Huononen Olof Regnell Granskad av: Andrew Petsonk WSP/ Yoldia Lund universitet WSP REFERENSER Krabbenhoft, D. P. et al. 1990a. Estimating groundwater exchanges with lakes 1. The stable isotopemass balance method. Water Resources Research 26: 2445-2453. Krabbenhoft, D. P. et al. 1990b. Estimating groundwater exchanges with lakes 2. Calibration of a three-dimensional, solute transport model to a stable isotope plume. Water Resources Research 26: 2455-2462. Krabbenhoft, D. P. et al. 1998. Methyl mercury dynamics in littoral sediments of a temperate lake. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 55: 835-844. Regnell, O. 2011. Analys av faktorer som styr förekomsten av totalkvicksilver och metylkvicksilver i Turingens och Lilla Turingens vattenmassor, plankton och fisk. Rapport till Nykvarns kommun. 16