Belastning av metaller på vattenmiljön beror på bruttobelastning från primära och
sekundära källor, men även på transport och fastläggning av metallerna inom vattenmiljön.
Målet i denna studie var att undersöka möjligheten att använda retentionsmodeller/
metoder för att beräkna nettobelastning av metaller på nationell skala
med relativt hög upplösning. Detta för att uppfylla krav på internationell rapportering
från Sverige. I denna studie har fokus lagts på litteraturstudier av retentionsprocesserna
av metaller, test av två retentionsmodeller och en massbalansmetod.
Dessutom har speciellt fokus lagts på att tillföra kunskap om partiklar, kolloider
och lösta former av metaller i svenska vattendrag och sjöar.
Studier av metallretention som finns redovisade i litteraturen visar att det är stor
variation i resultaten, från ett par procent upp till nära 100 %. Retentionen är i de
flesta studier fördelad enligt: Pb>Cd, Zn, Cu> Ni, Cr. Retentionen i Mälaren har i
en studie beräknats till max 60 % för Cd , 50 % för Zn och 30 % för Cu. I en annan
studie har retentionen i Vättern beräknats för Cd till 60 % och för Hg till 97 %.
Avrinningsområdena till de stora sjöarna är inte fullständigt övervakade med avseende
på tillförseln av metaller, vilket innebär att tester av retentionsmodellerna
inte kunde genomföras i denna studie. Fastläggning av metaller sker genom lagring
i sedimenten. Flera artiklar omfattar framgångsrik användning av uppehållstid för
vattnet för att beskriva retentionen med modeller och pekar på vikten av kornstorlek
i sediment samt mängden partikulärt bundna metaller. Fortsatt arbete bör fokusera
på de parametrarna.
Den partikulära fraktionen av metallerna Al, Fe, Ni, Cu, Zn och Pb i svenska sjöar
och vattendrag har undersökts i denna studie baserat på två metoder; empirisk
regression med linjär regression och PLS analys, respektive kemisk speciering med
hjälp av programmet VisualMinteq. Linjär regression visades vara den mest användbara
metoden för att beräkna partikulärt bunden fraktion av metallerna och bör
användas tills att en förbättrad kemisk karakterisering av metallerna blir tillgänglig.
Regressionsmetoden fungerar bra för att bestämma partikulär koncentration av Al,
Fe och Pb, acceptabelt för Zn och Ni, men dåligt för Cu. Utöver detta har en begränsad
studie genomförts av förändringen av Pb kolloidala specier, järnhydroxider
och organiskt kol, mellan uppströms och nedströms platser baserat på det nationella
miljöövervakningsprogrammet ”Omdrevssjörna” (tidigare Riksinventeringen).
Resultaten tyder på att förluster av organiskt material från markanvändning kan ha
betydande påverkan på belastning av Pb. Fastläggning av organiskt bundet Pb i
vattendragen var större än minerogent bundet Pb. Fortsatta studier av dessa observationer
vid andra platser och med andra metaller rekommenderas starkt.
6
Två dynamiska processbaserade metallretentionsmodeller, Lindström och Håkanson-
modellen samt QWASI-modellen, har i denna studie framgångsrikt testats
avseende metallerna Pb, Cd, Zn och Cu i tre sjöar. En massbalansmodell
(FlowNorm) har också framgångsrikt testats i sex vattendrag. Det fanns bara ett
fåtal nationellt tillgängliga sjödata enligt urvalet, med flera års övervakning av
metallkoncentrationen i inflöde samt utflöde. Antalet sjöar med data kan utökas
genom utökade urvalskriterier som föreslås i denna studie för fortsatt arbete med
kalibrering och validering av modeller. Båda retentionsmodellerna Lindström och
Håkanson samt QWASI gav jämförbara resultat, speciellt av koncentrationen i
utflödet. Koncentrationen från sjöarna Innaren och Vidöstern beskrivs bra för alla
metaller av båda modellerna. Båda modellerna har däremot beräknat koncentrationen
i utflödet från sjön Södra Bergundasjön mycket högre än uppmätt medianhalt.
Skillnaden beror troligtvis på överskattad bruttobelastning till Södra
Bergundasjön. Testet visar nyttan av retentionsberäkningarna för att validera och
korrigera bruttobelastning av metallerna. Lindström och Håkanson-modellen testades
vidare i denna studie genom en känslighets- och en osäkerhetsanalys. Modellen
var mest känslig för variationen i bruttobelastning. Nyttan av de dynamiska modellerna
har vidare testats, som verktyg för att förutsäga effekten av eventuella
förändringar av belastningen, vilket illustreras genom scenarioberäkningar i denna
studie av Innaren och Vidöstern. Lindström och Håkanson-modellen kräver färre
indata än QWASI och rekommenderas för fortsatt arbete.
Enbart ett fåtal provplatser var lämpliga för retentionsmodellering med FlowNormprogrammet
för vattendrag, och ännu färre data fanns tillgängligt för att beräkna
den potentiella retentionen av metaller längs med vattendragen. För att kunna beräkna
metallretentionen längs vattendragen på nationell nivå behövs ett annat urvalskriterie
än de krav som ställts i denna studie. De platser som fanns tillgängliga
för denna studie, visade dock att retention av metaller sker i vattendragen till olika
grad. Fortsatt arbete bör därför beakta retention av metaller i både sjöar och vattendrag.
Rekommendationer för fortsatt arbete:
- Linjär regressionsmodell fungerar bäst för beräkning av den partikulära
fraktionen av metaller och bör användas tillsvidare.
- Ytterligare undersökningar av kolloidala och partikulära fraktioner, liknande
den som genomförts för Pb i denna studie, rekommenderas för andra
platser och metaller, vilket även innebär följande rekommendationer för att
utöka underlagen:
- Provtagning av sediment i de områden där den synoptiska provtagningen
ägde rum.
- Provtagning av filtrerade och ofiltrerade prover i de områden där
den synoptiska provtagningen ägde rum.
7
- Fortsatt arbete med retention av metaller rekommenderas starkt för att förbättra
beräkningarna av bruttobelastningen av metallerna.
- Öka antalet platser för kalibrering och validering genom föreslagna urvalskriterier.
- Tillämpa Lindström och Håkanson-modellen på nationell nivå.