Effekten av granulerad kalk och grovkalk som alternativ till mjöl vid helikopterkalkning av sjöar Fyra års vattenkemiska resultat från nio sjöar kalkade med granuler, grovkalk respektive kalkstensmjöl. Rapport 8:8
Rapportnr: 8:8 ISSN: 1-18X Text: Anders Svahnberg och Ingemar Abrahamsson Omslagsbild: Kalkning av Holmsjön. Foto: Anders Svahnberg, Myrica AB. Utgivare: Länsstyrelsen i Västra Götalands län, Vattenvårdsenheten Rapporten finns som pdf på www.lansstyrelsen.se/vastragotaland under Publikationer/Rapporter.
Förord Kalkning av sjöar och vattendrag har pågått i stor skala i mer än år. Bara i Västra Götalands län har nästan. ton kalkmjöl spridits sedan starten. Under de senaste tio åren har stort arbete lagts på att utveckla dammfria kalkprodukter för våtmarkskalkning vilket resulterat i att inga dammande kalksorter idag används vid denna typ av kalkning. I sjöar sprids däremot fortfarande finmalt kalkstensmjöl som vid helikopterspridning innebär omfattande damning. För att undersöka möjligheten att använda de icke dammande produkterna granulerad kalk och grovkalk även i sjöar påbörjades detta försök under. Själva kalkningen bekostades av kalkentreprenörerna Nordkalk, Laroyflyg och Omya samt Falkenbergs kommun. Uppföljningen under de fyra första åren finansierades av Länsstyrelsen i Västra Götalands- och Hallands län. Under 8 har Naturvårdsverket bidragit med ekonomiska medel till uppföljning och utvärdering. Utvärderingen har gjorts av Myrica AB och Medins Biologi AB som har mångårig erfarenhet av kalkning och kalkningsplanering. Författarna svarar själva för rapportens innehåll varför detta inte kan åberopas som Länsstyrelsens åsikt. Fredrik Nilsson
Sammanfattning Problemen med damning och vindavdrift vid helikopterkalkning med torrt kalkstensmjöl är väl kända inom kalkningsbranschen. Redan 199 beskrevs i en rapport att så mycket som % av den spridda kalken kan driva iväg och inte komma det avsedda kalkningsobjektet tillgodo. Vindavdriften orsakarestetiska problem i omgivningen och påverkan på vegetation men innebär också en ekonomisk förslust då kalkningens effekt blir lägre. I syfte att finna en alternativ produkt för att eliminera damningen kalkades tre sjöar med granulerad kalk och tre sjöar med (våtmarks-) grovkalk, två produkter vilka dammar obetydligt vid spridning. Den granulerade kalken tillverkades av kritkalk på OMYA s anlägggning i Lägerdorf, Tyskland och grovkalken kom ifrån Uddagårdskalk. Föreliggande rapport behandlar effekten under en fyraårsperiod efter kalkning. Resultaten visar att granuler är ett något bättre kalkningsmedel för helikopterkalkade sjöar med korta omsättningstider (< 1 år) jämfört med P-märkt kalkstensmjöl (eller motsvarande) beroende på jämnare och något mer fördröjd kalkupplösning samt bättre förmåga att motverka uppkomst av surstötar i utloppet. Vid kalkning med grovkalk tyder resultaten på ett ökat kalkbehov i förhållande till kalkstensmjöl och granuler. Modellsimuleringar indikerar att det krävs - % mer grovkalk för att uppnå motsvarande neutralisationseffekter under de första åtta åren efter påbörjad kalkning. Vid kalkning med granulerad kalk rekommenderas motsvarande kalkdoser och spridningsintervall som används vid kalkning med P-märkt kalkstensmjöl. Vid val av grovkalk bör dosberäkning och omspridningsintervall beräknas av expertis på området.
Innehåll 1. Inledning 11 1.1 Bakgrund 11 1. Syfte 11. Material och metoder 11. Resultat och diskussion 1.1 och alkalinitet 1. Uttransporterad och upplöst kalk 1. Modellsimuleringar 19. Slutsatser 11. Kalkdosering 11 Erkännanden 1 Referenser 1 Bilaga 1 Kartöversikt med försökssjöarnas geografiska lokalisering.
- 1-1. Inledning 1.1 Bakgrund Problemet med damning och vindavdriftsförluster vid helikopterspridning av torrt kalkstensmjöl är välkänt. Kalkstensdamm som driver bort från den tilltänkta spridningytan, sjö eller våtmark, medför estetiskt negativa effekter på byggnader, båtar, bryggor, jakttorn o dyl samt kan även orsaka problem för maskiner i skogsbruket och smutsning av kläder och hundar. Den vindbortförda kalken kan även orsaka icke önskvärd påverkan på vegetation i kalkningsobjektets närhet. Vindavdriften medför också en ekonomisk förlust eftersom en del av den spridda kalken inte direkt kommer till nytta i den tilltänkta sjön eller våtmarken. Redan 1988 påbörjade Anders Svahnberg, Myrica kalkningskonsult, studier av vindavdriftens omfattning och funktioner. I en rapport beskrivs att upp till hälften av den spridda kalkmängden kan driva bort med vinden (Svahnberg, A. 199). Sedan 199 har Myrica kalkningskonsult bedrivit studier av kalkningseffekten i våtmarker som kalkats med alternativa mindre eller icke dammande produkter. Resultaten har efterhand lett fram till att våtmarker idag huvudsakligen kalkas med kalkprodukter som dammar obetydligt eller inte alls. Tyvärr saknas motsvarande utveckling när det gäller helikopterkalkning av sjöar, där torrt mjöl fortfarande används med få undantag. På initiativ av länsstyrelsen i Västra Götalands län (granuler) och Myrica (grovkalk) och i samarbete med berörda entreprenörer, konsulter, kommuner och länsstyrelsen i Hallands län, initierades ett försök med helikopterspridning av granulerad kalk och grovkalk i sjöar. Försöket inlemmades i Myrica kalkningskonsult övriga försöksverksamhet avseen- de kalkning av våtmarker. Liksom i Myrica s övriga försöksverksamhet har försöket finansierats av flera berörda aktörer i kalkningsverksamheten. Sex tidigare ej kalkade sjöar valdes ut för granuloch grovkalkning. Därutöver kalkades tre tidigare okalkade sjöar med torrt P-märkt kalkstensmjöl som kalkade referenser. Dessutom har tre helt okalkade sjöar provtagits som referenser. Föreliggande rapport behandlar effekten under fyra år efter kalkningen. 1. Syfte Syftet med undersökningen var följande: - att ge svar på frågan om granulerad kalk och grovkalk är användbara ur kalkeffektsynpunkt som kalkningsmedel vid helikopterkalkning av sjöar. - att klarlägga upplösnings- och uttransportsfunktioner. - att ge underlag för rekommendationer rörande dosering och spridningsintervall.. Material och metoder Tre sjöar kalkades med P-märkt torrt kalkstensmjöl från Ignaberga, tre med OMYA-granuler och tre med grovkalk från Uddagården. Kalkdoser, spridda mängder samt sjöarnas hydrografi framgår av tabell 1. Sjöarnas geografiska lokalisering redovisas i figur 1 och bilaga 1. Ingen av sjöarna har såvitt känt kalkats tidigare. Den granulerade kalken tillverkades av kritkalk i OMYA s fabrik i Lägerdorf, några mil väster om Hamburg i Tyskland. Ca 9 % av granulerna låg inom storleksintervallet - mm. Vattenhalten var ca 9 %. Kornstorleken var sådan att 8 % var mindre Bild 1. OMYA-granuler i naturlig storlek. Foto: InformArt Bild. Grovkalk i naturlig storlek. Foto: InformArt
- - än, mm vilket innebär att granulkalken var en aning grövre än malt P-märkt kalkstensmjöl. Trots den förhållandevis höga vattenhalten uppträdde granulerna som en torr produkt under transporten och spridningen. Vid spridningen från helikoptern avgick en, bedömdes det som, obetydlig mängd damm, dvs finmaterial som skavts av från granulernas yta under transporten. Figur 1. Försökssjöarnas geografiska lokalisering (röd ring). Länskartor över Västra Götalands resp Hallands län. Grovkalkens kvalite motsvarade P-märkt grovkalk enligt SPCR 1 våtmarkskalk. CaO-värde uppgavs av leverantörerna vara för kalkstensmjölet 1,1 %, granulerna 9, % och grovkalken 8, %. Granul och mjölkalkade sjöar samt referenser Kalkprodukterna spreds jämnt fördelat över öppet vatten med helikopter. Notera dock att med jämnt fördelat i detta sammanhang avses att det är helikopterns spridningsstråk som är jämt fördelade över sjöarna. Mjölkalkad sjö, grovkalkade sjöar och okalkad referens Vattenprov togs i utloppet från sjöarna vid fyra tillfällen före kalkning och vid 1 tillfällen under en tidsperiod av fyra år efter kalkning. Förutom de nio kalkade sjöarna provtogs även tre referenssjöar. Halter av kalcium har analyserats av Alcontrol AB enligt metoden SS-EN ISO 1188-1. Vid transportberäkningarna av kalcium subtraherades skattade bakgrundshalter från de uppmätta halterna. Bakgrundshalterna beräknades utifrån halterna i en av de okalkade referenssjöarna. Sambandet antogs vara [Ca] b = [Ca] r + ([Ca] i [Ca] ri ), där [Ca] Lantmäteriverket MS/1. Tabell 1. Kalknings- och hydrografidata för de kalkade sjöarna. Objekt Yta (ha) Avrinningsomr. (ha) Maxdjup (m) Medeldjup (m) Volym (milj. m ) Teor. oms.-tid 1) (år) Kalkmängd % CaO (ton) Produkt Dos (kg/ha avr.-omr) Spridningstidpunkt Abborrasjön 9,8,,,,8 1, Mjöl 1 Apr- Långasjö (Gunnarp) 1, 1 11,,,9 1, Mjöl Apr- St Djupasjön, 1 1, 8, 1, Mjöl 9 Apr- Barksjön, 8,,, 1,,1 Granuler Apr- Kattarpasjö, 1,,,1, 18, Granuler 81 Apr- St Ässjö 1, 111,,1,1,, Granuler Apr- Holmsjön 1, 1,,,, 9,1 Grovkalk 9 Apr- Långasjö (Fegen) 1,,,,1 1,9 Grovkalk Apr- Stensjön 9,,,81, Grovkalk 8 Apr- 1) Beräkningen avser uppföljningsperioden efter kalkning. Anm: Sjöarna är djuplodade.
- - b är bakgrundhalten, [Ca] r är halten i referensen vid samma provtillfälle, [Ca] i är haltmedelvärdet före kalkning (n=) och [Ca] ri är haltmedelvärdet i referenssjön före kalkning (n=). Som referenssjö användes Ekesjön. Av de tre referenserna gav Ekesjön generellt de bästa haltsambanden under tidsperioden före kalkning. Från de beräknade halttillskotten av kalcium beräknades uttransporterna av kalk genom multiplicering av vattenföringen mellan varje provtillfälle. Vattenföringen vid varje mätpunkt beräknades från den specifika avrinningen vid SMHI:s mätstation Pepparforsen i Högvadsån (1-1). Den specifika avrinningen vid Pepparforsen multiplicerades med beräknad avrinningsområdesareal för varje mätpunkt. Avrinningsområdenas storlek togs fram på fastighetskartan (skala 1:1 ) med hjälp av flygbildstolkning, kartans höjdkurvor och fältbesiktning av vattendelare. Kalkens kalciumhalt beräknades utifrån uppgifter på den spridda kalkens syraneutraliserande verkan. De tillförda kalkmängderna, omräknat till en syraneutraliserande verkan på %, antogs innehålla % kalcium. Vid beräkning av andelen upplöst kalk adderades den uttransporterade andelen med den andel som fanns upplöst i sjön vid varje provtagningstillfälle. Andel upplöst kalk i sjön beräknades från kalciumtillskottet vid mätpunkten (utloppet) multplicerat med sjöns vattenvolym. Vid beräkningen antogs således att kalciumhalterna i mätpunkten var representativa för sjöns hela vattenmassa. Detta kan ge vissa felskattningar av andelen upplöst kalk i sjön, särskilt för enstaka provtillfällen och under temperaturskiktade tidsperioder. Beräkningsmetoden bedöms dock ge ett relativt bra mått på hur stor andel av den tillförda kalken som finns upplöst i sjöarnas vattenmassor och sediment. m d /m p = 1/(A+B/t), där m d och m p är massorna av upplöst kalk respektive tillförd partikulär kalk. A och B är numeriska koefficienter medan t är tid (år). Värdena för de numeriska koefficienterna har beräknats genom iterativ simulering av de beräknade andelarna upplöst kalk enligt minsta kvadratmetoden i Systats nonlin model. För att kunna jämföra de olika kalkmedlen har en modell framtagits, baserad på resultaten från de kalkade sjöarna, för att simulera haltförloppen efter kalkning. Modellen utgörs av två delar, den ovan beskrivna ekvationen för kalkupplösningen och en modell för utförsel av upplöst kalk från sjön. Utförseln av kalciumjoner har antagits följa den teoretiska utspädningen i vattenmagasin med fullständig omblandning. Utspädningsförloppet vid fullständig omblandning uttrycks av den matematiska funktionen [Ca] t1 = e W ([Ca] t [Ca] b ) + [Ca] b där [Ca] är kalciumhalten vid tiden t och t1, [Ca] b är den beräknade bakgrundshalten av kalcium och W är vattenmassans vattenutbyte under tidsperioden beräknat som Q/V (Q = mängd avrunnet vatten i m, V = vattenmassans volym i m ). Antagandet om fullständig omblandning i sjöarna kan ge en viss överskattning av utspädningens hastighet eftersom omblandningen under temperaturskiktade tidsperioder är reducerad. Upplösningen av tillförd kalk har modellberäknats. Kalkupplösningen har antagits följa en ekvation där upplösningshastigheten utgör en funktion av tiden enligt Figur. Avrinning vid SMHI mätstation Pepparforsen i Högvadsån perioden april - april 8. Avrinning l/(s x km²) Avrinning Pepparforsen (Högvadsån) Dygnsmedelvärden perioden apr/ - april/8 1 11 Medelvärde 1 9 8 1 8
- -. Resultat och diskussion Figur., alkalinitet och kalcium i en okalkad referens -sjö..1 och alkalinitet I samtliga mjöl och granulkalkade sjöar utom Barksjön var värdena på och alkalinitet som högst kort tid efter kalkning för att därefter succesivt avta med tiden (figur -). Förloppet på kalkningseffekten med avseende på och alkalinitet var i Kattarpasjö och St Ässjö likartad jämfört med de tre mjölkalkade sjöarna. I Barksjön var effekten betydligt jämnare och mera utdragen än i de övriga sjöarna. Orsaken till detta är oklar. 1,,8, Ekesjön (referens) Kalkningseffektens förlopp med avseende på och alkalinitet i de tre grovkalkade sjöarna var betydligt jämnare under uppföljningsperioden än i de mjöl och granulkalkade sjöarna och de högsta värdena uppträdde ca 1,-, år efter kalkningen (figur ).,, Alk Ca Kalkning Figur., alkalinitet och kalcium i tre sjöar kalkade med kalkstensmjöl. Abborrasjön (mjöl) 1,,8,,, 8 Alk Ca Kalkning Långasjö Gunnarp (mjöl) St Djupasjön (mjöl) 1,,8 1,,8,,,,, 8 Alk Ca Kalkning, 8 Alk Ca Kalkning
- - Barksjön (granuler) Figur., alkalinitet och kalcium i tre sjöar kalkade med granuler. 1,,8,,, 8 Alk Ca Kalkning Kattarpasjö (granuler) St Ässjö (granuler) 1,,8 1,,8,,,,, 8 Alk Ca Kalkning, 8 Alk Ca Kalkning Figur., alkalinitet och kalcium i tre sjöar kalkade med grovkalk. Holmsjön (grovkalk) 1,,8,,, 8 Alk Ca Kalkning Långasjö Fegen (grovkalk) Stensjön (grovkalk) 1,,8 1,,8,,,,, 8 Alk Ca Kalkning, 8 Alk Ca Kalkning
- -. Uttransporterad och upplöst kalk I april 8, fyra år efter kalkning, beräknas -8 % av tillfört kalkstensmjöl ha löst upp sig i Abborrasjön, Långasjö (Gunnarp) och Stora Djupasjön (figur, tabell ). Uttransporternas hastighet var mycket likartade i de tre sjöarna (figur ) vilket huvudsakligen beror på de snarlika omsättningtiderna. Under tidsperioden uppgick omsättningstiderna till,- år (tabell ). Förloppen var relativt snabba och efter ca åtta månader hade ca % av den tillförda kalken upplösts medan ca % hade uttransporterats (figur ). Den därpå följande utvecklingen var betydligt långsammare. Under de senaste dryga tre åren, sedan årskiftet /, löste sig ytterligare drygt % av kalkstensmjölet. Förloppet avspeglar sig i de uppmätta kalciumhalterna i sjöarnas utlopp. Återförsurningen i sjöarna var snabb under hösten och vintern när kalkupplösningen avtog (figur ). I de tre sjöar som kalkades med granuler beräknas -8 % av den tillförda kalken ha löst upp sig efter fyra år (figur 8, tabell ). I granulsjöarna var upplösnings- och transportförloppen betydligt långsammare än i sjöarna kalkade med kalkstensmjöl (figur 8). I Kattarpasjö och Stora Ässjö var såväl upplösningen som uttransporterna betydligt långsammare än i mjölsjöarna. Vid årskiftet /, efter ca åtta månader, uppgick upplösningen till - % och uttransporterna till - % av tillförda kalkmängder (figur 8). Därefter avtog inte förloppen lika snabbt som i mjölsjöarna. Under de senaste dryga tre åren, sedan årskiftet /, upplöstes ytterligare nästan % av granulkalken. I den tredje av de granulkalkade sjöarna, Barksjön, beräknas upplösningen och uttransporten till % respektive 8 % efter fyra år (tabell ). Orsaken till den jämförelsevis långsamma kalkupplösningen i Barksjön är oklar. Eventuellt kan den relativt långa omsättningstiden på,8 år ha betydelse. En långsam vattenomsättning som fördröjer uttransporterna och därmed eventuellt även upplösningen. Även den begränsade kalkmängden kan ha betydelse såtillvida att kalken kan ha spridits relativt ojämnt över sjöytan. Det är svårt att från helikopter fördela drygt två ton granuler jämnt över en sjöyta. Stensjön, Långasjö (Fegen) och Holmsjön kalkades med grovkalk och efter fyra år beräknas kalkupplösningen ha uppgått till 8- % av tillförda mängder (tabell ). Upplösningshastigheten i de tre sjöarna var avsevärt lägre än i såväl mjölsjöarna som granulsjöarna (figur 9). Den beräknade upplösningen har olika förlopp i de tre sjöarna medan däremot uttransporterna är relativt likartade. I Stensjön är upplösningshastigheten högre i början för sedan långsamt avta. I Långasjö (Fegen) är kalkupplösningen i stort sett rätlinjigt medan den sakta stiger i Holmsjön. Det är svårt att dra några slutsatser av tre motstridiga resultat men den långsamt avtagande kalkupplösningen i Stensjön bedöms vara mest trovärdig. Upplösningsförloppet i Stensjön är dessutom mycket snarlikt det som registrerades i Långetjärn i Härryda kommun efter kalkning med grovmalen dolomitkalk (-1 mm) hösten 19. I Långetjärn beräknades andelen upplöst kalk till ca % efter ett år respektive % efter fyra år från spridningstillfället (Alenäs 198). I Stensjön uppgick motsvarande andelar till % respektive %. De likartade resultaten från Stensjön och Långetjärn indikerar att de beräknade upplösningsförloppen i Långasjö (Fegen) och Holmsjön är Tabell. Beräknade andelar av tillförd kalk som har uttransporterats och upplösts i de kalkade sjöarna. Objekt Mätperiod Startdatum Slutdatum Uttransporterat % Upplöst % Modellberäkningar A B Slutligt utnyttjande % Produkt Abborrasjön -- 8-- 8 8 1,11, 9 Mjöl Långasjö (Gunnarp) -- 8-- 1,, 8 Mjöl St Djupasjön -- 8-- 8 8 1,1,9 91 Mjöl Barksjön -- 8-- 8 1,1, 91 Granuler Kattarpasjö -- 8-- 1,1 1, 8 Granuler St Ässjö -- 8-- 8 8 1, 1, 9 Granuler Holmsjön -- 8-- 8 - - - Grovkalk Långasjö (Fegen) -- 8-- 8 - - - Grovkalk Stensjön -- 8-- 1,9,8 Grovkalk
- - missvisande. Det är dock oklart vilken eller vilka orsaker som kan ha gett upphov till dessa avvikande och ev felaktiga upplösningsförlopp. För sju av de nio sjöarna har det slutliga andelen upplöst kalk prognoserats genom antagandet att kalkupplösningen utgör en funktion av tid efter kalkspridning. Upplösningskoefficienten A anger den extrapolerade slutliga upplösningsgraden för varje sjö. I de tre mjölkalkade sjöarna beräknades det slutliga kalkutnyttjandet till 8 %, 9 % respektive 91 % (tabell ). I de granulkalkade sjöarna beräknades det till 8 %, 91 % respektive 9 %. Baserat på dessa resultat bedöms kalkutnyttjandet för kalkstensmjöl och granuler uppgå till ca 9 % vid helikopterkalkning av sjöar när kalken sprids jämnt över sjöytan. För Stensjön som kalkades med grovkalk beräknas den slutliga utnyttjandegraden till % (tabell ). Den prognoserade kalkupplösningen för Stensjön kan jämföras med utvecklingen i Långetjärn i Härryda kommun som kalkades med dolomit-grovkalk. Kalkupplösningen i Långetjärn beräknades till ca % efter åtta år då mätningarna upphörde (Alenäs 198). Kalkupplösningen i Stensjön beräknas kom- Figur. Kumulativ andel upplöst och uttransporterat kalcium av tillförd mängd (vänster) samt uppmätta och modellsimulerade kalciumhalter (höger) i tre sjöar kalkade med kalkstensmjöl i april. Abborrasjön Abborrasjön 1 Uttransporterat Upplöst, Uppmätt Modellsimulerat Andel kalcium (%) 8 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9 Ca (mekv/l),,,,,1 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9 Andel kalcium (%) St Djupasjön Uttransporterat Upplöst 1 8 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9 Ca (mekv/l) St Djupasjön Uppmätt Modellsimulerat,,,,,,1 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9 Långasjö (Gunnarp) Långasjö (Gunnarp) 1 Uttransporterat Upplöst, Uppmätt Modellsimulerat Andel kalcium (%) 8 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9 Ca (mekv/l),,,,,1 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9
- 8 - ma att uppgå till % efter åtta år. Jämförelsen indikerar att det beräknade slutliga kalkutnyttjandet på % i Stensjön inte är ett orimligt värde på utnyttjandegraden i sjöar kalkade på grovkalk. För de övriga två grovkalksjöarna har värden på slutligt kalkutnyttjande inte kunnat erhållas på grund av de enigmatiska upplösningsförloppen. B till,-, (tabell ). I granulsjöarna beräknades motsvarande värden till 1,-, vilket innebär att förloppet var långsammare. I Stensjön var upplösningshastigheten än mer långsam med ett B-värde på,8. De modellberäknade värdena för upplösningskoefficienten B visar att kalkupplösningen var snabbast i mjölsjöarna och långsammast i Stensjön som kalkades med grovkalk. I mjölsjöarna uppgick värdena för Figur 8. Kumulativ andel upplöst och uttransporterat kalcium av tillförd mängd (vänster) samt uppmätta och modellsimulerade kalciumhalter (höger) i tre sjöar kalkade med granuler i april. Andel kalcium (%) Barksjön Uttransporterat Upplöst 1 8 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9 Ca (mekv/l) Barksjön Uppmätt Modellsimulerat,,,,,,1 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9 Kattarpasjö Kattarpasjö 1 Uttransporterat Upplöst, Uppmätt Modellsimulerat Andel kalcium (%) 8 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9 Ca (mekv/l),,,,,1 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9 St Ässjö St Ässjö 1 Uttransporterat Upplöst, Uppmätt Modellsimulerat Andel kalcium (%) 8 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9 Ca (mekv/l),,,,,1 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9
- 9 - Figur 9. Kumulativ andel upplöst och uttransporterat kalcium av tillförd mängd i tre sjöar kalkade med grovkalk i april. Dessutom redovisas uppmätta och modellsimulerade kalciumhalter i en av sjöarna (Stensjön). Stensjön Uttransporterat Upplöst 1 Andel kalcium (%) 8 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9 Ca (mekv/l) Stensjön Uppmätt Modellsimulerat,,,,,,1 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9 Holmsjön Långasjö (Fegen) 1 Uttransporterat Upplöst 1 Uttransporterat Upplöst Andel kalcium (%) 8 Andel kalcium (%) 8 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9 jan- jan- jan- jan- jan-8 jan-9. Modellsimuleringar Modellen för att simulera haltutvecklingen efter kalkning har testats på de sju sjöarna som ligger till grund för den modellberäknade kalkupplösningen. Valideringen är av mindre värde, eftersom den inte utförs på kalkningar i oberoende sjöar, men kan ändå vara av intresse. Modellresultaten, baserade på sjöns vattenomsättning och de beräknade upplösningskoefficienterna, överensstämmer relativt väl med den de uppmätta halterna i sjöarna (figur -9). Eftersom modellen förutsätter fullständig omblandning i sjöarna är den sämre på att simulera haltutvecklingen vid tillfällen med ofullständig omblandning i kombination med stor avrinning. Ett sådant tillfälle inträffade i april i merparten av sjöarna i samband med en omfattande snösmältning under första halvan av månaden. Klimatförhållandena medförde sannolikt en ytlig temperaturskiktning i sjöarna vilket fick till följd att surt tillrinningsvatten strömmade igenom sjöarna i den översta delen av vattenmassan. Särskilt tydliga vattenkemiska förändringar av denna overflow registrerades i Barksjöns, Abborrasjöns och Stensjöns utlopp i april. Modellen kan inte simulera denna typ av surstötar. De modellsimule- rade kalciumhalterna vid detta provtillfälle är således genomgående högre än de uppmätta (figur -9). De modellberäknade värdena för upplösningskoefficienterna A och B kan användas för att jämföra de olika kalkmedlen vid en hypotetisk kalkning av en sjö. I figur 1 visas modellsimulerade tillskott av syraneutraliserande ämnen vid årlig spridning av kalkstensmjöl i en sjö i Högvadsåns vattensystem med en omsättningstid på, år. Kalkdoserna har anpassats för att erhålla syraneutraliserande tillskott på minst,1 mekv/l under en åttaårsperiod. De modellsimulerade tillskotten är genomgående kraftigt fluktuerande med återkommande maxvärden på,-, mekv/l. Enligt modellresultaten inträffar sex surstötar under tidsperioden då halttillskotten är föga mer än,1 mekv/l (figur 1). Incidenter med låga kalktillskott som uppstår på grund av framför allt snabb vattenomsättning i sjöarna. På motsvarande sätt kan de syraneutraliserande tillskotten simuleras vid spridning av granuler i samma sjö vid samma tillfällen och med samma kalkdoser. I jämförelse med kalkstensmjölet är halttillskotten mindre fluktuerande till följd av den långsammare
- 1 - kalkupplösningen (figur 11). Granulerna motverkar dessutom surstötarna på ett bättre sätt än kalkstensmjölet. Vid hälften av de sex sura incidenterna ger granulerna större halttillskott än vad som kan förväntas från kalkstensmjölet. I figur 1 visas det simulerade utfallet vid kalkning med grovkalk under samma förutsättningar som ovan redovisas för kalkstensmjöl och granuler. Halttillskotten är dock mer osäkra för grovkalken eftersom de modellberäknade värden för upplösningskoefficienterna endast har erhållits från kalkningen i Stensjön. Modellsimuleringen antyder att de syraneutraliserande bidragen från grovkalken blir än mer utjämnade än från granulerna men att tillskotten vid de sura incidenterna blir lägre än från såväl granulerna som kalkstensmjölet (figur 1). På grund av grovkalkens långsammare kalkupplösning och förmodade lägre kalkutnyttjande behövs större kalkdoser för att ge tillräckliga haltbidrag. För att uppnå ett syraneutraliserande tillskott på minst,1 mekv/l i vår modellsjö krävs det % mer grovkalk än kalkstensmjöl eller granuler under de första åtta åren (figur 1). Utfallet för grovkalk i förhöjda doser (figur 1) är mycket snarlik simuleringen för granulerna (figur 11). Detta antyder att grovkalken ger ungefär samma syraneutraliserande effekter som granuler om kalkdoseringen höjs och anpassas till den långsammare upplösningstakten. Figur 1. Modellsimulerade tillskott av syraneutraliserande ämnen i utloppet av en sjö som kalkas årligen i april månad med kalkstensmjöl. Sjöns omsättningstid är, år och utnyttjandegraden har antagits vara 9 % av tillförd kalk. Indata för kalkdoser: 1 kg/ha avrinningsområde (år ) respektive kg/ha avrinningsområde (åren -11). Indata för upplösningskoefficienter: A = 1,11, B =,. Indata för vattenföring: dygnsmedelvärden från SMHI:s mätstation Pepparforsen i Högvadsån (1-1) för tidsperioden -- till 8-- (upprepade för tidsperioden 8-- till 1--). Den specifika avrinningen var,1 l/(s x km ) under tidsperioden. Ca-tillskott (mekv/l),,,,,,1 jan- jan- jan-8 jan-1 jan-1 jan-1 Figur 11. Modellsimulerade tillskott av syraneutraliserande ämnen i utloppet av en sjö som kalkas årligen i april månad med granuler. Sjöns omsättningstid är, år och utnyttjandegraden har antagits vara 9 % av tillförd kalk. Indata för upplösningskoefficienter: A = 1,11, B = 1,. För övriga indata se figurtexten figur 1. Ca-tillskott (mekv/l),,,,,,1 jan- jan- jan-8 jan-1 jan-1 jan-1
- 11 - Figur 1. Modellsimulerade tillskott av syraneutraliserande ämnen i utloppet av en sjö som kalkas årligen i april månad med grovkalk. Sjöns omsättningstid är, år och utnyttjandegraden har antagits vara % av tillförd kalk. Indata för upplösningskoefficienter: A = 1,9, B =,8. För övriga indata se figurtexten figur 1. Ca-tillskott (mekv/l),,,,,,1 jan- jan- jan-8 jan-1 jan-1 jan-1 Figur 1. Modellsimulerade tillskott av syraneutraliserande ämnen i utloppet av en sjö som kalkas årligen i april månad med grovkalk. Sjöns omsättningstid är, år och utnyttjandegraden har antagits vara % av tillförd kalk. Indata för kalkdoser: kg/ha avrinningsområde (år ) respektive kg/ha avrinningsområde (åren -11). Indata för upplösningskoefficienter: A = 1,9, B =,8. För övriga indata se figurtexten figur 1. Ca-tillskott (mekv/l),,,,,,1 jan- jan- jan-8 jan-1 jan-1 jan-1. Slutsatser I helikopterkalkade sjöar löser sig grovkalk långsammare än granuler medan granuler i sin tur löser sig långsammare än kalkstensmjöl. Det totala kalkutnyttjandet kan förväntas uppgå till ca 9 % vid användning av kalkstensmjöl och granuler när kalken sprids jämnt över sjöytan. Utnyttjandegraden för grovkalk är sannolikt lägre. Resultaten från en av sjöarna, Stensjön, tyder på att den slutliga upplösningen av grovkalk kommer att uppgå till - %. Modellsimuleringar visar att granuler är ett något bättre kalkmedel än kalkstensmjöl i sjöar med korta omsättningstider (< 1 år) vid årlig spridning från helikopter. Granulernas långsammare kalkupplösning ger jämnare vattenkemiska effekter vilket mer effektivt motverkar att surstötar uppkommer i sjöutloppen. Resultaten från Stensjön tyder på att grovkalk medför ökade kalkbehov om det används som kalkmedel i sjöar. Modellsimuleringar, baserat på resultaten från denna sjö, indikerar att det i förhållande till kalkstensmjöl och granuler krävs - % mer grovkalk för att uppnå motsvarande neutralisationseffekter under de första åtta åren efter påbörjad kalkning.. Kalkdosering Undersökningar av kalkningseffekten vid våtmarkskalkningar med avdammad grovkalk och granuler visar på att dessa produkter ger ett högre kalkutnyttjande beroende på obetydlig vindavdriftsförlust vilket medger en dosreducering på ca - % jämfört med kalkstensmjöl. Förlusten genom vindavdrift är beroende bl a av flyghöjd och vindförhållanden och vid ogynnsamma förhållanden kan hälften eller mer av den spridda kalken gå förlorad. Problemet är likartat över såväl våtmarker som sjöytor (Svahnberg, A., Abrahamsson, I. 1). Om kalkförlusterna genom vindavdrift är avsevärt större för kalkstensmjöl än för granuler borde resul-
- 1 - taten i denna rapport visa på ett högre kalkutnyttjande i de granulkalkade sjöarna än i de mjölkalkade. Modellberäkningarna visar också på en något högre utnyttjandegrad. I genomsnitt beräknas det slutliga kalkutnyttjandet till 91% i de granulkalkade sjöarna medan det beräknas till 8 % i de mjölkalkade. Skillnaden är dock inte stor. Om vindavdriften vore en betydande faktor i sammanhanget borde differensen i kalkutnyttjande mellan de två kalkmedlen vara större. Det skall emellertid påpekas att det var vindstilla när kalkstensmjölet spreds i Abborrasjön, Långasjö (Gunnarp) och St Djupasjön. Detta medförde troligen att vindavdriften var mycket begränsad i jämförelse med en mer normalt vädersituation. Omständigheterna var också goda för spridning på låg höjd (se bild ). Förlusterna genom vindavdrift torde därför ha blivit små i de mjölkalkade sjöarna. Troligen kan kalkdoserna reduceras något vid en övergång från kalkstensmjöl till granuler. Det är dock inte möjligt att kvantifiera denna eventuella dosreduktion på grundval av resultaten i denna rapport. Vid granulkalkning av sjöar kan omspridningsintervallen vara desamma som för mjöl. Vid val av grovkalk bör dosberäkning och omspridningsintervall beräknas av expertis på området. Erkännanden Undersökningen har bekostats av länsstyrelserna i Hallands och Västra Götalands län, Naturvårdsverket, Falkenbergs kommun, Omya, Nordkalk och Laroyflyg. Referenser Alenäs, I. 198: Kalkningsprojektet Härskogen 19-198. IVL rapport L8/1. Institutet för vatten och luftvårdsforskning. Svahnberg, A. 199: Vindavdrift och spridningsjämnhet. Länsstyrelsen i Jönköpings län 199:8. Svahnberg, A., Abrahamsson, I. 1: Grovkalk, Granuler, Kalkstensmjöl. Effekter vid spridning på våtmarker. Länsstyrelsen i Jönköpings län, Meddelande nr /1. Svahnberg, A., Abrahamsson, I. : Effekten av granulerad kalk som alternativ till mjöl för att eliminera damning vid helikopterkalkning av sjöar. Myrica AB, Värnamo. Bild. Spridning av kalkstensmjöl i St Djupasjön. Foto: Anders Svahnberg, Myrica AB.
- Bilaga 1 Kartöversikt med sjöarnas geografiska lokalisation. St Djupasjön Ekesjön (okalkad referens) St Ässjö Abborrasjön Barksjön Kattarpasjö Lantmäteriverket MS/1. Långasjö (Gunnarp) Långasjö (Fegen) Holmsjön Stensjön