Ammonium-nitrate based explosives (NH4NO3) used within the operations of Kiruna iron ore mine release nitrate (NO3-) into the environment, potentially having adverse effects on local river-systems. One way of reducing NO3- impacts to the environment is through a woodchip denitrifying bioreactor (DBR). Waste rock leachate is collected and passed through the bioreactor, where denitrifying microbial communities reduce NO3- to nitrogen gas (N2) using a carbon energy source. However, the efficiency of the DBR present in Kiruna iron ore mine has declined since the start of its operation leading to lower values of NO3-removal throughout the years.  Denitrification being a temperature dependent process, a heating device was installed to warm up the water prior to the DBR treatment to counterbalance this decrease. The effect of which has been assessed within this thesis. Chemical analyses encompassing NO3-, nitrite (NO2-), ammonium (NH4+), total organic carbon (TOC), phosphorus compounds (tot-P, PO4-P), and bacterial abundance were then investigated along a flowpath in the DBR. Overall, the results have shown that with an increase in temperature prior to the treatment, TOC, tot-P, PO4-P release was improved. Moreover, NO3- removal doubled compared to the previous year. TOC, tot-P and PO4-P are the result of the hydrolysis process, transforming the woodchips in available carbon source and providing nutrients for the bacteria to perform denitrification. Similarly, the bacterial abundance presented a significant increase with temperature. This suggest that both hydrolysis and bacteria growth enhancement with temperature ultimately participated in the improvement of the denitrification reaction. Moreover, a long-lasting effect of temperature on NO3- removal was observed during a following cold period as NO3- removal stayed above 45% after two months without heating. It is suggested that the cost of heating can be reduced by inducing “heat pulse” instead of continuous heating. Adding a heating system prior to treatment represents a promising solution for the future of sustainable mining, particularly for mines located in extreme climates such as Kiruna. / NITREM

Vatten är en viktig resurs för människor och natur. I städer minskar den naturliga infiltrationen till grundvatten och föroreningsmängder i dagvattnet ökar. En teknik för att ta vara på vatten är regnvatteninsamling, där det insamlade vattnet kan ersätta dricksvatten till syften som toalettspolning. Syftet med examensarbetet är att analysera hur Uppsalas framtida utbyggnad av de Sydöstra Stadsdelarna skulle kunna använda regnvatteninsamling för att minska dricksvattenanvändningen och vilka miljöeffekter som tekniken skulle ge på föroreningstransporten till vattendrag i närheten. Teknikens effekt jämfördes även med behovet av spolvatten och energibehovet för dricksvattenproduktionen.  För att beräkna insamlingsytan i stadsdelen kategoriserades alla byggnader utifrån användning och storlek. Nederbördsmängd beräknades med en klimatfaktor för år 2050 med medelvärden från en 10-årsperiod. Förbrukningen av spolvatten baserades på modellerade spillvattenvärden i området och statistik av dygnsförbrukning. Energiförbrukningen av tekniken beräknades med värden från litteratur. En känslighetsanalys utfördes för insamlingsytan och energiförbrukningen för att se variation av resultatet. Föroreningsmängderna modellerades i StormTac för att se effekten av en minskad dagvattenvolym för hela området och enskilda byggnadskategorier. Den potentiella volymen dagvatten som kan samlas in i hela området visades vara 294000 m3 i medel. Resultatet visade en potentiell vattenbesparing på 22 – 42 % med regnvatteninsamling i området, beroende av exploateringsgrad. Byggnadskategorierna Skolor och Centrumbebyggelse visades ge störst vattenbesparing på 68 % och 44 % i medel. Känslighetsanalysen av systemets energiförbrukning visade en besparing på 13 – 64 % jämfört med energin för dricksvattenförbrukning. Modelleringen visade att belastningen av föroreningar på recipienterna skulle minska upp till 27 % med regnvatteninsamling i Sydöstra Stadsdelarna.  Regnvatteninsamling i området skulle innebära vattenbesparing, minskning av föroreningar till recipienterna och potentiell energibesparing beroende på hur tekniken installeras och utformas. Fler undersökningar behövs för att ge förslag på lagringsstorlek och investeringskostnad. / Water is an important resource for nature and humans. Natural infiltration into groundwater is hindered by impervious surfaces in cities. The amount of pollution in stormwater is also increased. Rainwater harvesting is one technique used for water-saving. Collected stormwater can then be used for flushing toilets instead of using drinking water. The purpose of this thesis is to analyze how the future expansion of Uppsala, the district of Sydöstra Stadsdelarna could use rainwater harvesting. How much drinking water could be reduced and how the system could affect the pollution transport to nearby streams are also investigated. The effect of the system was also compared with the water demand for flushing toilets and the energy needed for the production of drinking water.  To calculate the collection area in the district, all buildings were categorized based on use and size. The amount of precipitation was calculated based on averages from 10 years with a climate factor for the year 2050. The water demand for flushing toilets was based on wastewater values modelled for the area and statistics on daily consumption. The energy consumption of the system was calculated based on values from the literature. A sensitivity analysis was performed for the collection area and energy consumption to analyze the variation of the results. StormTac was used to model the systems' effect on pollution levels. This was done both for the entire district and individual building categories. The potential volume of stormwater that could be collected throughout the district was found to be 294,000 m3 which would replace 22 – 42 % of the total water demand for flushing toilets. The categories schools and downtown area were shown to provide the largest savings of water with 68 % respectively 44 % on average. The energy consumption of rainwater harvesting was shown to provide a saving of 13 – 64 % compared to the energy demand for producing drinking water. The StormTac model of the district showed a reduction of up to 27 % in pollution amounts. Rainwater harvesting in Sydöstra Stadsdelarna would contribute to water savings, reduction of pollution to the recipients, and potential energy savings. These would depend on the design and implementation of the system. More research is needed to provide suggestions on storage tank sizes and the costs of the system.

Allteftersom dag- och spillvattenledningarna blir äldre så uppstår skador och defekter som ökar riskenför att vatten läcker in i dessa ledningar. Detta inläckage kan leda till att ledningarnas kapacitetöverskrids med en möjlig bräddning eller översvämning som resultat. Detta examensarbete använde sig av modellering, TV-inspektion, jämförelse av meteorologiska datamot spillvattenavrinning och fältarbete i form av områdesinspektion, okulärbesiktning,ammoniummätning och flödesmätning i spillvattenledning. Med hjälp av dessa moment fastställdesbelastningen på ledningar och pumpstationer, genom att bestämma volym på spillvattenproduktion ochdagvattenbildning i det studerade område i östra Knivsta. Beräkningar visade att utan inläckage var belastningen på spillvattenledningarna långt under denmaximala kapaciteten. Simulering av dagvattenbildningen visade dock att dagvattenledningarnaskapacitet är för liten för 2-, 5- och 10-årsregn. Ur TV-inspektionen framgick att det fanns många defekter på både dag- och spillvattensystemen,vilket kan leda till inläckage. Öppna sprickor kan under kraftig nederbörd innebära en stor extra volymi spillvattenledningen. Under den period som flödesmätaren var i drift beräknades ungefär 2 liter persekund extra vatten ha passerat spillvattenledningarna, genom en jämförelse mellan uppskattaddricksvattenanvändningen och spillvattenflödet i ledningen under denna period. Med resultat som framkommit i detta examensarbete skulle flera ledningar behöva lagas och deledningarna som har störst flöde (både dag- och spillvattenledning) skulle kunna behöva bytas ut tillen större dimension för att minska risken för översvämning. Det inläckage eller den felkoppling somsker är för stor att tolerera och en större felsökning skulle behöva göras för att mer exakt hittaproblemet. / The risk of water leakage into storm water and sewer pipes increases as the pipes age and are damagedor incur defects. This leakage may cause the capacity of pipes to be exceeded, resulting in a possiblesanitary sewer overflow. This thesis combined fieldwork, modeling and TV inspection, with a comparison of meteorologicaldata and waste water runoff to determine the load on the pipes and pumping stations in the studiedarea in eastern Knivsta. The fieldwork was carried out through visual inspection of the area, gatheringof ammonium measurements and flow measurement in waste water pipes. Calculations show that without leakage the loads on the waste water pipes were well below maximumcapacity. Simulation of storm water formation showed however that the capacities of the storm waterpipes were too low for 2 year, 5 year and 10-year rains. TV inspections showed that there were many defects in both storm water and sewer systems, whichcould result in a large leakage into the pipes. Open cracks could add a large volume of water into thepipes during periods of heavy rainfall or snowmelt. During the period of the flow measurements, aflow of additional water of around 2 liters per second has been calculated to enter the waste waterpipes, compared to estimated drinking water usage. The result from this study showed that a lot of pipes need to be repaired and the pipes with highestflow (both storm water and waste water pipes) might need to be replaced to a higher dimension toreduce the flooding risk. The leakage or misconnection that occurs is too big to be tolerated and alarger troubleshooting is needed to find the problem more specific.

When plants and animals die they are decomposed into microscopic particles of organic carbon. In the ground, these carbon particles are dissolved in the soil water and eventually transported to the streamchannel with the flow of the groundwater. Today the quantities of dissolved organic carbon (DOC) have been observed to increase in many lakes and streams around the world, which constitute a threat against the water quality and ecologic environment of these surface waters. The amount of organic carbon that is dissolved and transported in the soil water is mainly controlled by processes related to temperature and hydrology, two factors which vary seasonally. Because of difficulties to sample soil water at temperatures below 0°C studies of DOC transport between soil and water during the winter season are limited. This study therefore conducted a winter sampling of soil water, with the focus on DOC. Samples were collected in March 2014 at sites along three hillslopes, orthogonal to two streams, in a typical Swedish boreal forest northwest of Umeå. The soil water was extracted with the help of suction lysimeters installed at different depths in the soil, and heating equipmentpowered by batteries. The collected samples were analyzed for DOC concentration and absorbance after which the results were grouped together with results from previous sampling campaigns, conducted in the summer and autumn of 2013. Parallel to this, data representing a longer time series (2009 to 2012) at another hillslope was processed. During the summer and autumn an increase in DOC concentration was observed. The increase was assumed to be caused by high production and effective degradation of organic matter in the soil during this warm period. Generally, a decrease in the DOC concentration then followed during the winter season. One possible reason for this decrease could be that the bacterial degradation in the soil continued, during the winter, and transformed the dissolved carbon into CO2 and CH4. Another possibility is that the DOC was flushed into the streams by autumn rain events. The study also found differences concerning the DOC concentration and character in the soil water, as well as the seasonal variation of these parameters, with soil depth and distance from the stream along the hillslope profile. These differences could be correlated to the organic content of the soil, from which the soil water had been extracted.

Verksamheter och industrier som pågått under de senaste århundradena har bidragit till utvecklingen och välståndet idag, men också lämnat tusentals förorenade områden bakom sig. Även om verksamheterna sedan länge avvecklats föreligger en risk att hälso- och miljöskadliga ämnen som använts av dem fortfarande finns kvar i marken. Sveriges länsstyrelser har idag identifierat ca 80 000 områden som är misstänkt eller konstaterat förorenade. Arbetet pågår för att utreda vilka av dem som kan ha skadliga effekter för människors hälsa, naturresurser eller den biologiska mångfalden. Utredningarna görs med hjälp av Naturvårdsverkets metodik för inventering av förorenad mark, förkortat MIFO. Metoden innebär att området som undersöks placeras i en riskklass. Riskklassningen fungerar som ett prioriteringsverktyg över vilka områden man ska börja med när det gäller vidare åtgärder och sanering. Syftet med detta kandidatarbete är att göra en riskbedömning och riskklassning över Küllers handelsträdgård som var verksam i Uppsala från 1930-talet fram till slutet av 1960-talet. Under den verksamma perioden var det vanligt att syntetiskt framställda klororganiska ämnen med särskilt hälso- och miljöfarliga egenskaper användes som bekämpningsmedel. På grund av att många sådana ämnen har långlivade egenskaper, kan skadliga halter av dessa ämnen finnas kvar i marken än idag. Jordprover som insamlades av konsultföretaget WSP Environmental på uppdrag av Länsstyrelsen i Uppsala under 2013 visade att rester av sådana bekämpningsmedel förekom i marken på området. Det aktuella området utgörs idag av bostäder, vilket innebär att människor i hög grad riskerar att exponeras för föroreningarna. Riskbedömningen har baserats på provtagningsresultaten och som grund har Naturvårdsverkets metodik för inventering av förorenad mark använts. På grund av att höga halter av vissa miljö- och hälsoskadliga ämnen påträffades i jordproverna har området placerats i riskklass 2 – stor risk.

India is a country with progressing technical and economical development, but the development is not evenly distributed. Farmers in the Indian rural areas are struggling. There are worries that climate changes could have a negative impact on agriculture. This study was performed in Kancheepuram with support from the non-governmental organization Hand in Hand. The aims of this study were to analyze effects on agriculture due to watershed management in a village and to describe the crop patterns in a village and compare the yield with a village without watershed management. Data was collected by interviewing farmers in the villages Arapedu and Tenpakkam. In Arapedu watershed management was applied and in Tenpakkam it was not. Data collected by Hand in Hand on precipitation, village records, well inventory and maps were analyzed. The water level in the wells increased in most wells between 2007 and 2008, but due to short data series it was not possible to affirm if this was due to the watershed management or increased rainfall in the early months of 2008 compared to 2007. No evidence of change in precipitation in the area was observed. Only precipitation data was analyzed since other climate data was absent. Hand in Hand was working within a broad spectrum in the village. Apart from the watershed project they are working with empowerment of women´s situation, self-help groups, microfinance and against child labor. This study period was too short to confirm effects of watershed management. However this study can be used as a baseline study for future evaluations. Key words: Rainwater harvesting, watershed management, Tamil Nadu

Inför anläggandet av dagbrott utförs vanligtvis hydrogeologiska undersökningar i syfte att beräkna det inläckage som läcker in i dagbrotten från omgivande jord- och berggrundslager. I samband med brytning länshålls sedan dagbrotten kontinuerligt, då grundvatten annars kommer att fylla dagbrotten och omöjliggöra brytning. Ett antal metoder finns att tillgå för att göra dessa beräkningar. Dessa kan vara antingen analytiska eller numeriska. I detta arbete har först en ämnesfördjupning genomförts där etablerade metoder redogörs för. Sedan har inläckaget till fem aktiva dagbrott i norra Sverige beräknats med hjälp av fyra analytiska metoder. Resultaten från dessa metoder har sedan jämförts med den uppmätta länshållningen i dagbrotten, för att bedöma metodernas tillämpbarhet. I ett av dagbrotten gjordes även en utökad jämförelse med resultaten från en numerisk modell. Sammanställningen visade att samtliga metoder ger resultat i samma storleksordning som de uppmätta värdena. Resultaten är dock inte entydiga, utan metoderna gör i vissa dagbrott en överskattning av inläckaget medan de i andra dagbrott placerar sig under det uppmätta. Då resultaten i de flesta fall placerar sig nära den uppmätta länshållningen rekommenderas fortsatt användande av metoderna, med eventuella anpassningar baserade på lokal kännedom om området. Känslighetsanalysen som genomförts på de olika metoderna visar att värdet på den hydrauliska konduktiviteten har stort inflytande på samtliga metoder, vilket framhäver betydelsen av att genomföra noggranna undersökningar på respektive plats för att få fram tillförlitliga värden på denna parameter. / Before the construction of an open pit mine is initialized it is common practice to perform hydrogeological surveys, in order to quantify the inflow of groundwater from surrounding soil and bedrock layers. As expansion of the pits progress, continuous pumping will need to be done, as groundwater will otherwise fill the pits, preventing further mining. Several quantification methods are available for these analyses, which can be either analytical or numerical in their structure. In this study, a review of established methods is performed. Then the inflow to five active mines in northern Sweden are estimated, using four analytical methods. The results from using these methods are then compared to the measured pumping rates in the mines, to evaluate the methods efficiency in estimating the correct withdrawal. One of the mines is also evaluated using a numerical model. All methods approximate the inflow rates to the same order of magnitude as the measured values. However, the same method can in some mines overestimate the inflow while in other mines make an underestimation of it. As they in most cases make an adequate approximation of the inflow, further use of the methods are recommended. Smaller adjustments might be needed based on local knowledge of the modeled area. The sensitivity analysis that was performed show a significant predisposition toward changes in hydraulic conductivity, emphasizing the importance of thorough surveys before parameterization of the models.

I den här studien besvaras följande frågeställningar: Hur ser vattentillgångarna ut i Nybroåsen? Finns det något samarbete mellan de båda aktörerna som använder sig av Nybroåsen? Och, hur kan framtiden se ut i ett förändrat klimat med fokus på vattenresurser? Syftet med studien är att granska en grundvattenkälla, Nybroåsen, för att undersöka dess status, hur den används och hur framtiden kan komma att se ut för den. För att kunna besvara frågeställningarna och syftet användes två metoder. En litteraturstudie som hjälper till att besvara hur grundvattennivåerna är i Nybroåsen men också för att påvisa hur viktigt det är med samarbete i vattenresursfrågor. En intervjustudie gjordes där aktörerna Nybro Energi och Kalmar Vatten intervjuades för att undersöka hur de använder sig av åsen och om det finns något samarbete när det gäller åsens grundvatten i regionen. I studien presenteras grundvatten och dess betydelse samt inom detta framkommer begreppet konstgjort grundvatten. En bakgrund ges för att betona vikten av att samarbeta kring vattenresurser och varför det är viktigt inför framtiden. Framtidens klimat globalt och i Sverige behandlas för att påvisa hur Nybroåsen kan påverkas av klimatförändringar. Kopplingar mellan forskning och de båda studierna görs i analyskapitlet för att få en redogörelse kring aktörernas arbete med Nybroåsen och vad de tänker kring framtiden gällande vattenresurser och framtida samarbeten i regionen.

The objective of this study is to compare Large-Scale Particle Image Velocimetry (LSPIV) to conventional methods for measuring discharge. Furthermore, to use the discharge data to create a rating curve at Islandsfallet in Uppsala. To measure discharge, on-site measurements have conventionally been done. Particle tracking allows flow velocimetry measurements without contact with the water. LSPIV works by measuring displacement of tracers through analysing image sequences. Using the free software Fudaa-LSPIV, flow velocity was measured and referenced to ADCP. The ADCP data were additionally used to construct the rating curve allowing to predict the water level/discharge correlation. Particle tracking was found to hold great potential in the Fyris river, and the possibility for setting up LSPIV for continuous discharge measurements should be investigated going forward. Constructing the new rating curve with discharge measurements from ADCP implied the current rating curve not being sufficient by underestimating the discharge levels necessary for a raise in water level implying the need for an updated rating curve. Concluding, does the LSPIV show promising result compared to the ADCP and the rating curve points out a big discrepancy, in higher discharge, between the new and the old rating curve. The rating curve would however need discharge data points in a greater range. / Syftet med detta arbete var att jämföra partikelspårning med mer traditionella metoder för att mäta vattenflöde. Vidare, att använda data för vattenflöde till att skapa en avbördningskurva vid Islandsfallet i Uppsala. För att mäta avrinning, är fältmätningar det konventionella sättet. Partikelspårning tillåter flödesmätningar utan krav på närvarande tekniker på plats. LSPIV fungerar genom att mäta förflyttning av spårelement på ytan genom att analysera sekvenser. Genom att använda gratisprogrammet FudaaLSPIV, mättes vattenflöde och data från ADCP användes som referensdata. Data från ADCP metoden användes också för att skapa en avbördningskurva som tillåter projicering och korrelation av vattennivå samt vattenflöde. Partikelspårning visade sig ha stor potential för Fyrisån och möjligheten att använda LSPIV för kontinuerliga mätningar bör undersökas vidare. Skapandet av den nya avbördningskurvan visade att den nuvarande avbördningskurvan underskattar vattenflödet mot vattennivån och vidare mätningar är nödvändiga för att utveckla avbördningskurvan vidare. Sammanfattningsvis visar LSPIV på positiva resultat i jämförelse med ADCP och avbördningskurvan visar på en stor diskrepans, i högre flöden, mellan den nya och den gamla avbördningskurvan. Avbördningskurvan skulle behöva ett större antal datapunkter för större flödesintervall.

Turbulence is important since it affects the exchange of momentum, heat, and trace gases between the atmosphere and the ocean. However, measuring oceanic turbulence is not straightforward and that is why parameterizations that describe turbulence events are important. In this thesis turbulence data from the Baltic Sea is investigated and compared to already existing parameterizations.  The thesis considers turbulence in the ocean surface boundary layer (OSBL) and how atmospheric parameters act as driving mechanisms. Turbulence creates mixing that enables the dispersion of various particles and a more efficient gas transfer at the air-sea interface. This thesis aimed to investigate the connection between the drivers of oceanic turbulence, wind, waves, and buoyancy fluxes and how they contribute to the formation of enhanced turbulence events. To investigate this, turbulence data from the Baltic Sea from June to August 2020, collected by an ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler), was used to find connections to meteorological data during the same time period. Since turbulence is difficult to measure, three already existing parameterizations were compared to the observed turbulence to investigate their performance. The results showed that conditions with higher wind speeds with corresponding waves gave a better correlation between surface turbulence and wind and waves. The parameterization that included wind and waves gave results closest to the observed turbulence at the surfaces, compared to when only wind shear was included. It was also detected that the parameterized turbulence was in almost all cases under-predicted in comparison to the observed turbulence. To clarify why this is the case, a more detailed analysis would be needed to find what parameters are missing for better predictions of the surface turbulence.