Sedimentationsförändringar i Ådfjärden, Mälbyfjärden och syd Skramsösund

Relevanta dokument
Sedimentkonsult HB. Sedimentprovtagning längs Upplandskusten SLUTRAPPORT. avseende

Bottenundersökningar i Stockholms inre skärgård 1998.

Sedimentkonsult HB. Sediment- och vattenprovtagning längs Gävleborgskusten SLUTRAPPORT. avseende

Sedimenttillväxt på ammunitionsdumpningsplatser i Mälaren datering genom varvräkning och 137 Cs-aktivitet

Kompletterande sedimentprovtagning i Västerås hamn

Sedimentkonsult HB. Sedimentprovtagning och historikbedömning i Oxundasjön. Mottagare: Sollenkroka den 22 mars JP Sedimentkonsult Rapport 2017:2

SLUTRAPPORT. Bottenundersökningar i Laxsjön

Sedimentkonsult HB. Kompletterande sedimentprovtagning i Köpings hamnområde

Undersökningar i Gårdsfjärden, Iggesund

Sedimentkonsult HB. Regionala bakgrundshalter av metaller i Västeråsfjärden

Björnöfjärdens syrgashistorik

Miljögifter i sediment

Skärgårdens bottnar Redaktör Per Jonsson

Bottenfaunaundersökning i Björnöfjärden, Fjällsviksviken och Skarpösundet. juni 2011

UNDERSÖKNING AV RÖRLIGT FOSFOR I NEGLINGEVIKENS OCH VÅRGÄRDS- SJÖNS BOTTENSEDIMENT. producerad av Naturvatten AB (Rapport 2013:03)

Bottenundersökningar i Upplands, Stockholms, Södermanlands och Östergötlands skärgårdar

BOTTENTYPER. Generell undersökningsstrategi

BILAGA 5:6 FÖRORENINGSHALTER I SEDIMENT

Djupnivåer för ackumulations- och transportbottnar i tippområdet mellan Limön och Lövgrund

Långtidsserier från. Husö biologiska station

Sedimentförhållanden och föroreningar utanför Johannisberg Lövudden

KOMPLETTERANDE UNDERSÖKNINGAR I KÄLLOMRÅDET. Gotlandsfärjans påverkan på metaller i vattenmassan

Läckagebenägen fosfor i Björnöfjärdens bottensediment

Litostratigrafisk dokumentation av tre sedimentkärnor upptagna i Yttre fjärden utanför Gävle

Sedimentkonsult HB. Kartering och verifierande sedimentprovtagning i Norrviken inom LIFE IP Rich Waters (LIFE IPE SE 015 Rich Waters)

Bilaga 2, Sedimentprovtagning

YTTRE FJÄRDEN GÄVLE HAMN

Läckagebenägen fosfor i Brunnsvikens sediment Underlag för lokalt åtgärdsprogram

Sedimentkonsult HB. Sonarkartering av objekt på Oxundasjöns botten

Sedimentkonsult HB. Bottenförhållanden utanför nya kajen vid Beckholmen. Mottagare: Beckholmens Dockförening. Sollenkroka den 17 april 2018

Syrehalter i bottenvatten i den Åländska skärgården

Sedimentkonsult HB. Projekt

Saltvattenavsatta leror i Sverige med potential för att bilda kvicklera

Undersökning av lekbotten och sediment i Lännerstasundet, Nacka kommun

Salems kommun

Marin försurning ett nytt hot mot Östersjöns och Västerhavets ekosystem. Anders Omstedt och BONUS/Baltic-C gruppen

Sonarkartering och sedimentprovtagning i Grycken

Sedimentundersökning i Hjälmaren

1. Kontaktuppgifter till sökande. 2. Ombud (fullmakt ska bifogas) 3. Entreprenör som utför dumpningen. Ansökan om dispens från förbud mot dumpning

Gifter i havsmiljön Hur onödig användning kan minskas till gagn för hälsa och miljö.

Miljöteknisk markundersökning lekplats vid Sundavägen i Oxelösunds kommun

Undersökning av intern belastning och läckagebenägen sedimentfosfor i Norrviken

Formas, Box 1206, Stockholm (

Förbättring av Östersjöns miljötillstånd genom kvävegödsling

Ledare: Gamla synder fortsätter att övergöda

Undersökning av sediment i Malmö hamnområden

Rapporten finns att hämta i PDF-format på Länsstyrelsens webbplats:

Översiktliga undersökningar/utredningar av sediment i Lövstabukten

SYREHALTER I ÖSTERSJÖNS DJUPBASSÄNGER

Utredning av tipplatser för muddermassor i öppet hav utanför Nynäshamn Per Jonsson, JP Sedimentkonsult

RAPPORT OM TILLSTÅNDET I JÄRLASJÖN. sammanställning av data från provtagningar Foto: Hasse Saxinger

Rapport från SMHIs utsjöexpedition med R/V Aranda

Analys av imposex hos nätsnäckor (och slamsnäckor) utanför Halmstad hamn. Utförd av Marina Magnusson

SGU Rapport 2004:8. Bottenundersökning av Valdemarsviken Bernt Kjellin, Ingemar Cato, Pär Nordgren & Emma Sellén.

Sura sulfatjordar vad är det? En miljörisk i Norrlands kustland

Sedimentens bidrag till fosforbelastningen i Mälaren

Bestämning av kvicksilverhalt i sediment från södra Glan

Tolkning av kontrollprogram för långsiktig omgivningspåverkan från sanering av Klippans Läderfabrik 2011 före sanering

SANERING AV OSKARSHAMNS HAMNBASSÄNG

TILLSTÅNDET I SMALSJÖN (BERGVIKEN) OCH MARMEN

UNDERSÖKNINGAR AV SEDIMENT I MALMÖ HAMNOMRÅDEN - ANALYS AV TUNGMETALLER. Rapport 135/01

Sweco Infrastructure AB. Org.nr säte Stockholm Ingår i Sweco-koncernen

Metaller och miljögifter i Stockholms sediment

Informationsblad. Lockstafältet

Sonarkartering och sedimentprovtagning i Köpings hamn och på fjärden Galten

Rekordstor utbredning av syrefria bottnar i Östersjön

Utredning rörande kvicksilvertunnor i Sundsvallsbukten

Järn- och mangannodulsamlingen på NRM

Varför fosfor ökar och kväve minskar i egentliga Östersjöns ytvatten

Miljöteknisk undersökning av sediment, Varbergs hamn

Bilaga: Bestämning av kvicksilverhalt i sediment från södra Glan

Vallentunasjön. Fosfor i vatten- och sediment

Norrviken och Väsjön. Fosfor i vatten och sediment

Sura sulfatjordar vad är det?

Översiktlig miljögeoteknisk undersökning av sedimenten utanför Skottarevet, Kattegatt Helsingborg

Resultat från sedimentprovtagning i Bagarsjön

Metaller och organiska miljöföroreningar i Årstaviken 2018 av Per Jonsson

V26 Kvicksilver. Årtal. V42 Kvicksilver. Årtal. V53 Kvicksilver

Sonarkartering och sedimentprovtagning i planerat muddringsområde vid Djuphamnen i Västerås

Metaller i sediment. Undersökningstyp: Sötvatten Kust och hav. Programområde: Bakgrund och syfte med undersökningstypen. Samordning.

Björnöfjärdens historiska utveckling

Kommentarer kring koppar i Stockholms ytvatten

Redeponering av cesium och ackumulationshastigheter inom Klarälvens mynningsområde i Vänern.

Tillståndet i kustvattnet

Provtagning av vatten och sediment för analys av organiska och ickeorganiska miljögifter vid sjön Trekanten, Liljeholmen, Stockholm

Projekt Valdemarsviken

Genomgång av provtagningsstationer i Trollhättans kommun

MUSSELODLING I ÖSTERSJÖN

Havs- och vattenmyndighetens föreslagna ändringar i HVMFS 2012:18

Edsviken. Fosfor i vatten och sediment

Olli-Matti Kärnä: Arbetsplan. Uppföljning av vattenkvaliteten. Svensk översättning (O-M K): Ola Österbacka

Sanering av Oskarshamns hamn. Oskarshamn harbour - The environmental problem. As Cd Cu Pb Zn. dioxins Hifab AB 1

Tolkning av kontrollprogram för långsiktig omgivningspåverkan från sanering av Klippans Läderfabrik 2012 före sanering

XRF som verktyg vid undersökning av förorenade båtuppläggningsplatser

Fosfor i Kyrkvikens sediment

Kompletterande VA-utredning till MKB Åviken 1:1 Askersund

Projektplan: åtgärder för att minska näringslackage

Översiktlig redovisning av föroreningarnas utbredning

Läckagebenägen fosfor i Kottlasjöns bottnar. Underlag för åtgärdsplanering, Lidingö kommun 2015

Redovisning av Lotsbroverkets recipientkontrollprogram

Transkript:

Sedimentationsförändringar i Ådfjärden, Mälbyfjärden och syd Skramsösund Stockholm den 14 juli 2008 Per Jonsson JP Sedimentkonsult HB Västernäsvägen 17 130 40 Djurhamn

INNEHÅLLSFÖRTECKNING Inledning 3 Material och metoder 3 Resultat och diskussion 7 Laminering 7 Torrsubstansdeposition Syreförhållanden 10 Slutsatser 11 Referenser 11 BILAGA 1 ALLMÄN INTRODUKTION TILL ÖSTERSJÖNS 12 SEDIMENT-FÖRHÅLLANDEN BILAGA 2 FOTODOKUMENTATION AV SEDIMENTKÄRNOR 16 2

Inledning På uppdrag av Herbert Hagman, Yxlö, har en undersökning av bottensedimenten på 5 lokaler i Ådfjärden, Mälbyfjärden och syd Skramsösund genomförts. Syftet har varit att belysa om sedimentationsförändringar uppstått i området som en följd av ökad fartygs- och båttrafik under senare år. Teoribildningen bakom denna frågeställning är att den största delen av sedimentdepositionen i djupområdena härrör från vågdriven strandnära erosion av gamla glacial- och postglacialleror (Jonsson et al., 1990; Eckhéll et al., 2000; Persson and Jonsson, 2000; Jonsson, Red. 2003). Ett ökat svall från ökad båt- och fartygstrafik skulle således kunna leda till ökad erosion och följaktligen också till en ökad deposition i fjärdarnas djupare delar. I Bilaga 1 ges en introduktion till Östersjöns sedimentförhållanden. Material och metoder För att undersöka eventuella sedimentationsförändringar utvaldes fem provtagningsstationer för sediment (Figur 1). Positioner, djup och sedimenttyp framgår av Tabell 1. Figur 1 Undersökningsområdet med provtagningsstationer inlagda. + markerar provtagning av sedimentkärna. Ring runt + symboliserar syrgasprofil. 3

Tabell 1 Positioner, djup och sedimenttyp för de fem provtagningsstationerna Station Latitud Longitud Djup Sedimenttyp 1 590089 180269 31 m Tydligt laminerad lergyttja 2 590038 180241 33 m Tydligt laminerad lergyttja 3 590019 180267 32,5 m Bioturberat, delvis lam. lergyttja 4 595861 180253 34 m Tydligt laminerad lergyttja 5 585748 180253 36 m Delvis laminerad lergyttja Sedimentprovtagning Sedimentkärnor insamlades den 17 mars 2005 från forskningsfartyget Sunbeam på fem provtagningsstationer i Ådfjärden, Mälbyfjärden och syd Skramsösund. Provtagningen genomfördes med rörhämtare (Gemini-hämtare; Fig 2) som medger att intakta sedimentkärnor kan sparas. Kärnorna har tagits från områden som bedömts ha goda ackumulationsförutsättningar för finsediment (< 60 μm). Gemini-hämtaren utvecklades under början av 1990-talet av den finske sedimentologen Lauri Niemistö. Hämtaren består av ett metallskelett i vilken man fäster två plaströr som medger fri vattenpassage på nedvägen. Två utfällda armar fungerar som låsmekanismer och slår igen då provtagaren tas upp. Detta förhindrar att sedimenten rinner ur provtagaren. Den är lätt att använda, framförallt på mjukbottnar, men kan även nyttjas på något hårdare sediment då det går att hänga på extra vikter. Provtagningsrören är genomskinliga, vilket medger en första kontroll av sedimentkärnornas utseende på plats i fält. Rören är 80 cm långa och har en innerdiameter på 80 mm, vilket medger att relativt stora mängder prov kan tas ut för analys. Den stora fördelen med Geminihämtaren är att den tar två sedimentkärnor samtidigt. Därmed kan en kärna snittas direkt i fält och den andra kan användas för beskrivning av lagerföljder etc. Stor vikt lades vid att se till att sedimentytan var intakt, främst genom att konstatera förekomsten av klart vatten ovanför sedimentytan. Ett första intryck av sedimentkärnorna nedtecknades (oxiderat ytskikt, laminering etc.). 4

Figur 2 Geminihämtaren redo för nedfirning. Positionering Positionsbestämning (WGS-84) av provpunkter skedde med hjälp av DGPS (Differentiated Global Positioning System) som medger en positionsnoggrannhet <5 meter. Syrgashalt Syrgashalten (mg/l och mättnadsprocent) samt temperaturen bestämdes på var femte meters djup med hjälp av en syrgas- och temperatursond av märket OxyGuard Handy Beta. Dokumentation iland Sedimentkärnor avsedda för dokumentation placerades i frysbox i ca 2 timmar så att de yttersta 3-4 mm frös till för att undvika att löst sediment rann ut i samband med utskjutningen. Efter en snabb spolning med varmt vatten pressades sedimentkärnan ut ur röret med en utskjutare. Efter utskjutning av kärnan klövs den på mitten och de båda kärnhalvorna placerades i två rännor. De två halvorna fotograferades med digitalkamera. Bilderna överfördes sedan till dator för vidare bildanalys. I datorn analyserades kärnan noggrant med avseende på bl a laminering, varvantal, varvtjocklek, färg och struktur. Prover uttogs från den snittade sedimentkärnan. Proven lades på plastburkar och förvarades i kylskåp i väntan på analys. Analyser Vattenhalt 5

En känd mängd sediment torkades i 105 C i drygt 12 timmar. Proverna fick sedan svalna till rumstemperatur i exsickator och vägdes därefter på analysvåg. Vattenhalten beräknades sedan enligt: W = total våtvikt - torrvikt * 100 (%) total våtvikt Glödgningsförlust Glödgningsförlusten (LOI, loss on ignition) kan anses motsvara den organiska substansen om man bortser från oorganiska förluster som kan orsakas av spjälkning av karbonater och avgång av kristallvatten. I Östersjösediment med hög vattenhalt är dessa faktorer försumbara. De torkade proven som vägts för vattenhaltsbestämningen glödgades vid 550 C i två timmar varvid det organiska materialet förbrändes. Proverna fick sedan svalna till rumstemperatur i exsickator och vägdes därefter på analysvåg. Glödgningsförlusten beräknades enligt: LOI = torrvikt - oorganisk vikt * 100 (%) torrvikt Depositionsbestämning Varvtjockleken kan användas till att bestämma depositionshastigheten enligt följande: vd = Y * ds * r där vd = depositionshastighet (g/cm 2 * år), Y = varvtjocklek (cm), ds = halt av torrsubstans, dvs. 100- vattenhalten i %, r = bulkdensitet (g/cm 3 vs). Bulkdensiteten är ett mått på densiteten hos det våta provet och kallas ibland också för våtdensitet. Formeln för denna är, enligt Håkanson and Jansson (1983) : r = 100 * rm / (100 + (W + LOI 0 ) ( rm - 1 )) där r = bulkdensitet (g/cm 3 ws), r m = densiteten av oorganiska partiklar (g/cm 3 ), W = vattenhalt (% ws), LOI 0 = glödgningsförlust (% vs). För ovanstående formel krävs att rm-värdet är känt. Östersjösedimenten är till största delen uppbyggda av ler och silt med densiteter mellan 2,6-2,85 g/cm 3 enligt en sammanställning i Håkanson and Jansson (1983). Då rm-värdet inte antas påverka r-värdet nämnbart i okonsoliderade (lösa) sediment med mer än 75 % vattenhalt, sätts rm-värdet som regel till 2,6 g/cm 3. Med hjälp av detta kan en enklare formel användas: 6

r = 260 / (100 + 1.60 (W + LOI 0 )) Datering Varvräkning När syrehalterna vid bottnarna är så höga att bottendjur kan leva där, får bottensedimenten en speciell karaktär. Sedimenten avspeglar de miljöförhållanden som rådde då de bildades. Finns det bottendjur så gräver och bökar de i det lösa ytsedimentet och blandar om det (s.k. bioturbation) så att sedimentet från denna tid är en i stort sett homogen lera, utan synliga varv eller andra strukturer. Om däremot syreförhållandena varit så dåliga att bottendjuren inte kan leva där (<2-3 mg syrgas/l), finner man oftast varviga (laminerade) sediment. Detta kommer sig av att det material som uppifrån vattenmassan regnar ner till bottnen varierar i sammansättning från årstid till årstid. Eftersom inga djur funnits på bottnarna, har inte heller materialet blandats och då kvarstår skillnaderna. Ett årsvarv bildas. Åldersbestämningen av sedimenten genom varvräkning bygger på att varje lamina (varv) antas representera ett års deposition (Jonsson et al., 1990; Jonsson et al., 2003). Resultat och diskussion Laminering Laminerade sediment återfanns på alla provtagningsstationer (Bilaga 2). Endast stationen Hag 1 Ådfjärden (Fig. 2) uppvisar dock kontinuerlig laminering i de övre delarna av sedimentkärnan som medger säker datering och beräkning av depositionshastigheter. 7

Figur 2 Daterad sedimentkärna från station Hag 1 Ådfjärden. Torrsubstansdeposition Från Hag 1 Ådfjärden uttogs prover på samtliga varv ned till år 1976 och dessa analyserades med avseende på vattenhalt och glödgningsförlust. Efter noggrann mätning av varvtjocklekar kunde torrsubstansdepositionen beräknas på årsbasis (Tabell 2). Torrsubstanshalten är ca 20 % i den översta delen av kärnan och ökar successivt med sedimentdjupet till ca 50 % på 35 centimeters djup i kärnan. Denna successiva ökning beror på kompaktion, varvid vattenhalten minskar och sedimentets täthet ökar. Det innebär också att varvtjocklekarna minskar nedåt eftersom vattnet trycks uppåt p.g.a. det ovanförliggande 8

sedimentets tyngd. Detta är en helt normal företeelse som man måste ta hänsyn till vid beräkning av depositionshastigheten. Tabell 2 Varvtjocklekar, torrsubstanshalt (TS), glödgningsförlust (LOI) och torrsubstansdeposition i en sedimentkärna från station Hag 1 Ådfjärden. Station Djup Varv Övre Nedre Mäktighet År TS LOI Torrsubstansdeposition Nr (mm) (mm) (mm) (% VS) (% VS) (g/m 2 /år) 1 31 1 0 17 17 2005 19 9,8 3612 2 17 35 18 2004 24 8,7 4993 3 35 48 13 2003 23 9,6 3481 4 48 62 14 2002 22 10,3 3562 5 62 81 19 2001 24 9,3 5292 6 81 102 21 2000 25 9,3 6103 7 102 117 15 1999 26 9,5 4480 8 117 127 10 1998 27 8,9 3196 9 127 152 25 1997 28 8,5 8274 10 152 166 14 1996 28 8,3 4566 11 166 182 16 1995 27 8,2 5164 12 182 194 12 1994 27 8,1 3840 13 194 212 18 1993 27 7,8 5838 14 212 220 8 1992 29 6,8 2735 15 220 231 11 1991 30 5,8 4021 16 231 239 8 1990 32 4,9 3144 17 239 251 12 1989 33 4,8 4899 18 251 258 7 1988 34 4,6 2966 19 258 264 6 1987 36 4,4 2733 20 264 273 9 1986 37 4,3 4246 21 273 278 5 1985 38 4,3 2441 22 278 286 8 1984 40 4,0 4176 23 286 293 7 1983 41 3,8 3777 24 293 304 11 1982 42 3,6 6129 25 304 311 7 1981 44 3,5 4152 26 311 320 9 1980 45 3,4 5505 27 320 327 7 1979 46 3,3 4414 28 327 339 12 1978 48 3,0 8031 29 339 349 10 1977 49 2,8 6895 30 349 362 13 1976 51 2,6 9491 Torrsubstansdepositionen varierar mellan 2441 och 9491 g/m 2 /år med ett medelvärde för hela kärnan på 4648 (1976-2005) och 4460 g/m 2 /år för 2000-talet (Fig. 3). Likartade sedimentationsförhållanden har rått under de senaste 30 åren. Depositionshastigheten är ungefär 2 ggr högre än medelvärdet för 24 fjärdområden längs den svenska Östersjökusten (Jonsson, Red. 2003). Det finns dock inga indikationer på någon ökad sedimentation som skulle kunna kopplas till en eventuellt ökad båt- och fartygstrafik i området under 2000-talet. Likartade lagerföljder återfanns på Hag 2 Ådfjärden, Hag 4 S. Mälbyfjärden och Hag 5 syd Skramsösund. Eftersom inga större varvtjocklekar noterades i dessa kärnor under 2000-talet bedömdes det ej vara meningsfullt att gå vidare med några vattenhalts- och glödgningsförlustanalyser och mer detaljerade depositionsbestämningar på dessa sedimentkärnor. 9

Station Hag 1 Ådfjärden 10000 Torrsubstansdeposition (g/m2/år) 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 Figur 3 Torrsubstansdepositionen 1976-2005 på station Hag 1 Ådfjärden. Syreförhållanden Tabell 3 Syrgashalt, syrgasmättnad och temperatur på station 3, 4 och 5. Station Djup Syrgashalt Syrgasmättnad Temperatur (m) (mg/l) (%) (ºC) 3 Ådfjärden 0,5 13,2 112 8,6 5 13,4 111 8 10 13,7 109 5,9 15 13,4 104 5,1 20 12,5 94 4 25 11,4 84 3,2 30 9,7 70 2,1 32 9,6 70 2,4 4 S. Mälbyfjärden 0,5 12,7 108 9 5 13,7 116 8,5 10 15,2 122 6,6 15 15,4 120 5,3 20 15,3 118 4,6 25 14,5 108 2,7 30 13,5 100 3,2 5 Syd Skramsösund 0,5 12,5 106 8,9 5 13,1 110 8,5 10 13,4 105 6,5 15 13 99 4,8 20 12,4 93 3,7 25 11,5 86 3,5 30 6,5 47 2,9 35 4,5 33 2,6 10

Analys av temperatur och syrgashalt genomfördes på en station i varje fjärd (Tabell 3). De översta 20 metrarna var något varmare (5-9 ºC) än djupvattnet (2-5 ºC) i alla tre områdena. I Mälbyfjärden var syrehalten hög i hela vattenmassan medan en klar nedgång fanns i de djupare delarna av såväl Ådfjärden som syd Skramsösund. Syrehalterna har i våra skärgårdar en årlig variation som karaktäriseras av höga halter under vintern fram till vårblomningen av planktonalger, varefter halterna börjar sjunka för att uppvisa de lägsta värdena under sensommar/tidig höst. När turbulensen sedan ökar som en följd av höststormarna ökar syrgashalten igen. Halterna vid provtagningstillfället i mitten av maj var klart över gränsvärdet 2-3 mg O 2 /l då bottenfaunan slås ut, i Mälbyfjärden och Ådfjärden medan ansträngda syrgasförhållanden noterades syd Skramsösund på djup överstigande 25 meter. Slutsatser - Endast stationen Hag 1 Ådfjärden uppvisar kontinuerlig laminering som medger säker datering och beräkning av depositionshastigheter. - Torrsubstansdepositionen varierar mellan 2441 och 9491 g/m 2 /år med ett medelvärde för hela kärnan på 4648 (1976-2005) och 4460 g/m 2 /år för 2000-talet - Likartade sedimentationsförhållanden har rått under de senaste 30 åren. - Det finns inga indikationer på någon ökad sedimentation som skulle kunna kopplas till en eventuellt ökad båt- och fartygstrafik i området under 2000-talet. Referenser - Eckhéll, J., Jonsson, P., Meili, M. and Carman, R., 2000. Storm influence on the accumulation and lamination of sediments in deep areas of the northwestern Baltic proper. Ambio 29:238-245. - Håkanson, L. and Jansson, M., 1983. Principles of lake sedimentology. Springer-Verlag, Berlin, 316 p. - Jonsson, P (Red.), 2003. Skärgårdens bottnar. Naturvårdsverket Rapport 5212, Stockholm, ISBN 91-620-5212-8, ISSN 0282-7298, 112 sid. English summary. - Jonsson, P., Carman, R. & Wulff, F., 1990. Laminated sediments in the Baltic A tool for evaluating nutrient mass balances. Ambio 19:152-158. - Persson, J. and Jonsson, P. 2000. Historical development of laminated sediments - an approach to detect soft sediment ecosystem changes in the Baltic Sea. Mar.Pollut. Bull. 40, 122-134. 11

BILAGA 1 ALLMÄN INTRODUKTION TILL ÖSTERSJÖNS SEDIMENT- FÖRHÅLLANDEN Sedimentklassificering Omsättningen och depositionen av finmaterial i akvatiska miljöer är en av nyckelfaktorerna i ekologiska sammanhang eftersom finmaterialet har stor inverkan på såväl funktionen som karaktären hos ett akvatiskt ekosystem. Då man definierar fördelningen mellan olika bottentyper (=bottendynamiska förhållanden) utgår man normalt från det mest lättrörliga finmaterialet (med partikelstorlek < 0,006 mm, eller medium silt), som också är viktigt i ekologiska sammanhang eftersom det generellt har stor förmåga att binda olika typer av föroreningar. Vid denna undersökning har följande definition av bottentyper använts (Håkanson and Jansson, 1983): Ackumulationsbottnar är bottnar där finmaterial kontinuerligt deponeras. Transportbottnar är bottnar med oregelbunden deposition och borttransport av finmaterial och blandade sediment. Erosionsbottnar är bottnar där grövre material (> 0,006 mm) dominerar. Eftersom det oftast är mycket svårt att dra gränsen mellan erosions- och transportbottnar har vi i denna undersökning enbart skiljt mellan erosions-/transportbottnar å den ena sidan och ackumulationsbottnar å den andra. De flesta sedimentparametrar uppvisar samma mönster om man jämför de tre bottentyperna: Låga halter i erosionsbottnar, höga halter i ackumulationsbottnar medan transportbottnar karaktäriseras av varierande halter (se t ex Håkanson and Jansson, 1983). Erosionsbottnar utgörs av sten, grus och sand, ibland överlagrande en glacial eller postglacial lera, och har låga vattenhalter och organiska halter. Eftersom det hela tiden sker en borttransport av material från erosionsbottnar är halterna av näringsämnen och metaller normalt låga. Ackumulationsbottnarna däremot består av finmaterial som lera och lergyttja och har höga vattenhalter. Ibland kan gränsen mellan sediment och vatten vara svår att avgöra pga den höga vattenhalten i ytsedimentet. Vanligen finner man de högsta halterna av de flesta substanser i ackumulationsbottnarna. Dessa bottnar innehåller även naturligt hög halt organiskt material. Hög halt av organiskt material kräver mycket syrgas vid nedbrytningsprocesserna vilket innebär att områden med stor andel ackumulationsbottnar är särskilt känsliga för extra belastning av syrgaskrävande organiskt material. Näring som ansamlas på bottnen binds till stor del i sedimentet så länge ytsedimentet är syresatt. Vid syrgasfattiga förhållanden förändras de kemiska egenskaperna hos ytsedimentet och näringsämnen, främst fosfor, frigörs från bottnen till vattnet. I och med att sedimentytan hela tiden pålagras nytt material från omgivande vatten blockeras syrgastillförseln till djupare liggande sedimentskikt. Endast några centimeter ner i sedimentpelaren är bottnarna därför ofta naturligt syrgasfria, vilket ger en karakteristisk svavelvätehaltig lukt vid omrörning av sedimentet. Så länge ytsedimentet är syresatt fungerar det som ett lock vilket hindrar näringsläckage från underliggande sedimentlager. I gränsskiktet mellan syrgasrika och syrgasfattiga skikt sker denitrifikation 12

vilket innebär att oorganiskt kväve omvandlas till kvävgas genom bakterieaktivitet. Denitrifikationsprocesserna minskar på detta sätt kväveförrådet i sedimenten. Transportbottnar kännetecknas av mycket varierande halter vilket beror på att dessa bottnar periodvis fungerar som ackumulationsbottnar. Vid ett stormtillfälle kan dock det tidigare ackumulerade materialet resuspenderas och förflyttas nedåt mot ackumulationsbottnarna. Sedimenttyper i Östersjön Bioturberade I de allra flesta havsområden finns ett betydande djurliv i gränsskiktet mellan sediment och vatten. Dessa djur har en förmåga att blanda om sedimentet så att eventuella årtidsskillnader i sedimentationen jämnas ut. Genom bioturbationen (dvs sedimentomblandning av bottenfauna) omblandas även nysedimenterat kraftigt förorenat material med underliggande preindustriella sediment, vilket leder till att snabba förändringar i föroreningsbelastning suddas ut. Detta leder också till att dessa bioturberade sediment är svåra att använda i miljökontrollen för beskrivning av tidsutvecklingen. Således tar det många år innan en eventuell belastningsminskning ger sig till känna i form av minskande ytsedimenthalter. Recent laminerade Betydande arealer av egentliga Östersjöns ackumulationsbottnar har under de senaste decennierna övergått från att vara bioturberade till att där i dag avsätts laminerade sediment (dvs varviga sediment som avsätts där bottendjur saknas). Detta tycks ha inneburit stora effekter på sedimentens förmåga till fastläggning av såväl organiska miljögifter som metaller (Jonsson, 1992). I samband med övergång från bioturberat sediment till laminerat ökar halterna påtagligt av många föroreningar. Orsaken till att metaller som t ex kadmium och koppar numera tycks fastläggas mer effektivt är sannolikt kopplad till dessa metallers benägenhet att bilda olösliga sulfidkomplex vid syrgasfria förhållanden (Borg & Jonsson, 1996), vilket numera ofta råder i egentliga Östersjöns djupa bottennära vatten. När det gäller persistenta miljögifter som PCB, DDT och klorerade dioxiner/furaner kan faktorer som ökad sedimentation, sämre mineralisering av det organiska materialet i ytsedimentet och därtill kopplat ändrad lipid-pool vara av betydelse i sammanhanget. Öppna Östersjön På i stort sett alla ackumulationsbottnar för finsediment belägna djupare än 75 m i öppna egentliga Östersjön avsätts laminerade sediment (Jonsson et al., 1990), som en följd av utslagning av bottenfaunan. Lamineringen, som av flera skäl anses vara anuell (Morris et al., 1988; Jonsson, 1992; Persson and Jonsson, 2000; Eckhéll et al., 2000), har utnyttjats för översiktlig beräkning av depositionen av torrsubstans, organiskt material och oorganiska närsalter (Jonsson et al., 1990; Jonsson och Carman, 1994; Persson and Jonsson, 2000; Eckhéll et al., 2000 ) samt klorerade ämnen och metaller (Jonsson, 1992; Jonsson, 2000; Jonsson et al., 2000). Laminerade ytsediment är ett välkänt fenomen i sjöar (Anderson and Dean, 1988; Renberg, 1986), i Bottenvikens (Heikkilä, 1986) och Bottenhavets (Axelsson, 1983; Cato, 1987) kustområden, i Östersjöns (Morris et al., 1988, Jonsson et al., 1990) och Skagerraks (Wallin och Öster, 1986) kustområden liksom i dess öppna delar (Axelsson, 1987; Renberg, 1981; Jonsson et al., 1990). Orsaken till bildningen av laminerade sediment har för svenska sjöar befunnits vara årstidsväxlingarna under ett år (Renberg, 1981). Växlingar i sammansättning och 13

sedimentationshastighet för det sedimenterande materialet i kombination med förändringar i diagenetiska processer är några av de viktigare förutsättningarna för uppkomsten av laminerade sediment. Den allra viktigaste är dock avsaknaden av makroskopisk bottenfauna. Under goda syrgasförhållanden blandas sedimentet om genom bioturbation av bottendjuren och eventuella årstidsgenererade strukturer i sedimentet försvinner. Under tiden efter den senaste nedisningen har denna typ av homogen lera eller lergyttja dominerat i alla Östersjöns delbassänger. I vissa områden och under vissa perioder har dock laminerade sediment bildats naturligt i Östersjöbäckenet. Ytan där denna sedimenttyp deponeras synes ha fyrdubblats sedan 1940-talet och täcker idag ca en tredjedel av egentliga Östersjöns bottnar (Jonsson et al., 1990). Kustzonen Sedan 1992 har undersökningar av skärgårdsbottnar genomförts vid Institutionen för geovetenskaper vid Uppsala universitet, Institutionen för Geologi och geokemi vid Stockholms universitet samt Institutionen för tillämpad miljövetenskap - ITM, Stockholms universitet (Jonsson, (Ed.), 2003). Rapporten visar att laminerade sediment avsätts idag även i Östersjöns kustområden. I vissa områden finner man laminering flera hundra år tillbaka vilket har tolkats så att inom dessa områden råder naturlig syrgasbrist. I andra fjärdsystem har lamineringen uppstått de senaste decennierna vilket indikerar recenta eutrofieringsproblem.sedimentationshastigheterna är oftast höga i skärgårdarna, normalt 5-20 mm år -1 med uppmätta extremvärden på 50 mm år -1. Detta innebär att sedimentationen vanligen är 5-10 gånger högre i skärgårdarna än i öppet hav. Referenser - Anderson, R.Y. and Dean, W., 1988. Lacustrine varve formation through time. Paleogeogr. Paleoclimatol. Paleoecol. 62:215-235. - Axelsson, V., 1983. The use of X-ray radiographic methods in studying sedimentary properties and rates of sediment accumulation. Hydrobiologia 103, 65-69. - Axelsson, V., 1987. Sedimentary structures and rates of sedimentation in some bays and basins of the western Baltic Sea. In: Proceedings from The Baltic, Marine Geological Colloquium, Parainen, Finland, May 27-24, 1987. - Borg, H. and Jonsson, P., 1996. Large-scale Metal Distribution in Baltic Sea Sediments. Marine Pollution Bulletin 32:8-21. - Cato, I., 1987. On the definitive connection of the Swedish time scale with the present. Sver. Geol. Unders., Ser Ca nr 68. Uppsala. 55 pp. - Eckhéll, J., Jonsson, P., Meili, M. and Carman, R., 2000. Storm influence on the accumulation and lamination of sediments in deep areas of the northwestern Baltic proper. Ambio 29:238-245. - Heikkilä, R., 1986. Recent sedimentation in the delta of the Kyrönjoki, western Finland. In: Proceedings of the third Finnish-Swedish seminar on the Gulf of Bothnia. Publications of the Water Research Institute 68, Helsinki, Finland. p. 24-28. 14

- Håkanson, L. and Jansson, M., 1983. Principles of lake sedimentology. Springer-Verlag, Berlin, 316 p. - Jonsson, P., Carman, R. and Wulff, F., 1990. Laminated sediments in the Baltic - A tool for evaluating nutrient mass balances. Ambio 19:152-158. - Jonsson, P and Carman, R., 1994. Changes in deposition of organic matter and nutrients in the Baltic Sea during the twentieth century. Mar. Poll. Bull. 28:417-426. - Jonsson, P., 1992. Large-scale changes of contaminants in Baltic Sea sediments during the twentieth century. Doctoral thesis at Uppsala University. Acta Univ. Ups., Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science 407. Uppsala. - Jonsson, P., 2000. Sediment burial of PCBs in the offshore Baltic Sea. Ambio 29:260-267. - Jonsson, P., Eckhéll, J. and Larsson, P., 2000. PCB and DDT in laminated sediments from offshore and archipelago areas of the NW Baltic Sea. Ambio 29:268-276. - Jonsson (Ed.), 2003. Skärgårdens bottnar En sammanställning av sedimentundersökningar gjorda mellan 1992 och 1999 i skärgårdsområden längs den svenska ostkusten. Naturvårdsverket, Rapport 5212, Stockholm, 112 sid. - Morris, R. J., Niemi, Å., Niemistö, L. and Poutanen, E.-L., 1988. Sedimentary record of seasonal production and geochemical fluxes in a nearshore coastal embayment in the northern Baltic Sea. Finn. Mar. Res. No 256:77-94. - Persson, J. and Jonsson, P. 2000. Historical development of laminated sediments - an approach to detect soft sediment ecosystem changes in the Baltic Sea. Mar.Pollut. Bull. 40, 122-134. - Renberg, I., 1981. Formation, structure and visual appearance of iron-rich, varved lake sediments. Verh. Int. Verein. Limnol. 21, 94-101. - Renberg, I., 1986. Photographic demonstration of the annual nature of a varve type common in N. Swedish lake sediments. Hydrobiologia 140:93-95. - Wallin, M. and Öster, O., 1986. Sedimentologisk undersökning av några fjordar norr om Orust. Uppsala universitet, Naturgeografiska inst., Uppsala, 78 p. 15

BILAGA 2 FOTODOKUMENTATION AV SEDIMENTKÄRNOR 16

17

18