Att vatten blir brunare, så kallad brunifiering är en trend som har pågått de senaste decennierna och har uppmärksammats mer och mer. Vad som gör ett vatten brunt är koncentrationen av vattenlösligt organiskt kol (DOC). Problemet med brunifiering är de många negativa konsekvenserna som brunifieringen orsakar. Orsakerna till brunifieringen är flera men de centrala är klimatförändring med förändrade vädermönster, minskat surt regn, typ av marktäckning och ändrad markanvändning. Syftet med den här studien var att undersöka vad som kan ligga bakom de höga färgtalen i ett av sjön Bolmens tillrinnande vattendrag, Murån. Vattenprover togs i tio diken som rinner in i Murån. För dessa diken togs bredd- och djupmått samt flödesmått. Utöver dikesprover, togs tio prover längs Murån i en spatial gradient från källa till utlopp.Resultaten visar att det inte finns samband mellan dikesbredd, vattendjup för DOC eller absorbans. Flöde kan däremot förklara skillnader i färgen på vattnet mellan diken. Resultaten från studien gör det tydligt att diken med ett stilla vatten har högre koncentrationer av DOC och absorbans (420 nm) än ett dike med flöde. Murån blir inte statistiskt brunare längs en spatial gradient mot utloppet. Detta skiljer sig mot de diken som rinner in i Murån som är brunare i Muråns nedre del, dvs närmare utloppet.Denna studie kan ligga till grund för framtida naturvårdsinsatser och fortsatt forskning av orsakerna till brunifieringen till en av Sveriges viktigaste råvattentäkter. Framtida studier kan förhoppningsvis fylla kunskapsluckan som finns för att kunna mildra effekten av den markanvändning som påverkar brunifieringen. / The fact that water turns browner, so-called brownification is a trend during the last decades that has received more and more attention. Causing the brown color is the increase in concentration of soluble organic material. The problem is not only that the water turns browner, but the negative effects that come with it. The causes of brownification are several but the main reasons are climate change and weather patterns, acid rain, land cover and land use. The purpose of this study was to investigate the reason behind the high watercolor in one of Lake Bolmens tributaries Murån. Water samples were collected in ten ditches that discharge into Murån. Additionally, width-, depth-, and flow measurements were noted. Ten water samples along a spatial gradient in Murån were also collected.The results of this study show that there was no correlation between width- or depth measurements and watercolor. Flow could explain the differences in watercolor between ditches, where a ditch with a slower flow had higher concentrations of dissolved organic carbon and watercolor. Murån does not have a darker watercolor following a spatial gradient towards the outflow. This differs from the findings from the ditches which are darker in the downstream part of Murån i.e., closer to the outflow.This study could form the basis for future research of the cause of brownification for one of Sweden’s most important drinking water sources and guide future work of conservation. Questions of interest for future studies would be what is causing the differences in watercolor between ditches in a watershed to create an understanding that can be put in use to mitigate further brownification.

Ytvattenfärgen i barrskogsbältet har sedan industrialismen på mitten av 1900-talet förändrats noterbart. Orsaken till detta är brunifiering och innebär att organiskt material från barrskogen samlar sig i sjöar. En påtaglig effekt av detta fenomen är förändringar i vattenfärg, ju mer löst organiskt material (dissolved organic matter, DOM), desto mörkare vattenfärg. Löst organiskt kol (dissolved organic carbon, DOC) kan komma från två olika källor som visat sig påverka vattenfärgen olika. Alloktont DOC är producerat utanför sjön i de omgivande markerna och ger mörkare färg än autoktont som är producerat inom sjön. Det har även visat sig att DOC inte alltid själv står för vattenfärgen utan att den även påverkas av Fe och andra ämnen bundna till DOC. Exakta processerna bakom brunifiering och hur dessa processer påverkas och samarbetar är ännu inte helt klarlagt. Huvudorsaken bakom brunifiering är klimatförändringar vilka ger förändrad hydrologi, men minskat surt nedfall är också en bidragande faktor. Trots att detta är klargjort finns det forskning som visat extrema DOC-koncentrationer i sjöar som inte går att förklara med något av dessa fenomen. Brunifieringens påverkan på ytvattnet kan leda till allt från ekosystemsförändringar till minskade rekreationsvärden såsom fiske och bad, vilket har en negativ påverkan på turistnäringen. Självklart påverkas även dricksvattenkvaliteten av kvaliteten på råvattnet, vilket i barrskogsbältet till stor del kommer från ytvattentäkter. Den hittills största hälsofaran i dricksvatten är patogena organismer, men på grund av brunifieringen kan detta komma att ändras. DOC är inte giftigt i sig själv men kan transportera med sig giftiga ämnen och i vattenreningsverk kan det organiska materialet reagera med desinfektanterna och bilda desinfektionsbiprodukter (DBP). DBPs bildas då organiskt material reagerar med starkt oxiderande desinfektanter såsom klor och ozon, vilka är vanligt använda i vattenreningsverk. En grupp av DBP som hittats i dricksvatten är trihalometan (THM) vilket är både mutagent och karcinogent. Om brunifieringen fortsätter i samma riktning som nu måste åtgärder vidtas för att bibehålla en god dricksvattenkvalité. Dessa åtgärder handlar om att placera vattenreningsverken nedströms i sjöarna för att minska DOC-koncentrationerna i råvattnet och i vissa fall att övergå från ytvatten till grundvatten som råvattentäkt. Då det finns luckor i kunskapen om brunifieringens orsaker och konsekvenser krävs mer forskning för att bättre förstå och motverka fenomenet och dess effekter.

Brownification is a collective concept of the processes that leads to brownified water. The driving forces behind it are many, but land use change and climate change are two examples. In this study I have focused on precipitation and how it affects brownification. This has been examined by analyzing the absorbance (420 nm) at eight localities for ten weeks. Besides that, I have examined the link between absorbance and dissolved organic carbon (DOC) at the same localities. The results from this survey show that rainfall and absorbance does not correlate in 75% of the cases. In the remaining 25% of the cases there is a significant correlation, with a varied degree of strength between the localities. When sampling is done the same day as rainfall, MurånDike2 and Murån5 are affected. When sampling is done three days after rainfall, Murån5 and Murån7 are affected. When sampling is done seven days after rainfall, MurånBolmen0 and Murån7 are affected. Absorbance and DOC have a significant correlation (R² =0,938; F =1185; P <0,001) which is in line with prior research.   The lack of significant correlations could be explained by the low amount of precipitation during the period. When there is a significant correlation, the physical design of Murån could be worth looking into. On each occasion when precipitation results in significant correlation with increased absorbance, the localities have similar characteristics. One example is localities Murån5 and Murån7, which are wide (>3 m), have a constant supply of fresh water and are in the main channel. This study contributes with an insight into what effects precipitation has to absorbance and confirms the relationship between absorbance and DOC. / Brunifiering är ett samlingsbegrepp för de processer som tillsammans ledertill att vatten blir allt brunare. Drivkrafterna bakom detta är flera, medändrad markanvändning och klimatförändringar som två exempel. Dennastudie har fokuserat på nederbörd och hur det påverkar brunifieringen avvatten. Detta har undersökts genom att analysera absorbansen (420 nm) pååtta lokaler under tio veckor. Dessutom har sambandet mellan absorbansoch löst organiskt kol (DOC) undersökts vid samma lokaler. Resultatet avundersökningarna visar att nederbörd och absorbans inte korrelerar i 75% avfallen. I de resterande 25% av fallen finns det ett signifikant samband, medvarierande styrka mellan lokalerna. Görs provtagningar samma dag som detregnat påverkas MurånDike2 och Murån5. Görs provtagningar tre dagarefter det regnat påverkas Murån5 och Murån7. Görs provtagningar sju dagarefter det regnat påverkas MurånBolmen0 och Murån7. Absorbans och DOChar ett signifikant samband (R² =0,94; F =1185; P <0,001), vilket följertidigare forskning.Bristen på signifikanta samband skulle kunna förklaras med den låga mängdnederbörd som fallit under perioden. När det finns en signifikant korrelationkan Muråns fysiska utformning vara en faktor, vilket bör undersökas vidare.Vid samtliga tillfällen när nederbörd resulterar i signifikant korrelation medökad absorbans har lokalerna liknande karaktärer. Ett exempel är lokalernaMurån5 och Murån7, vilka är breda (>3 m), ständigt förses med nytt vattenoch ligger i huvudfåran. Den här studien bidrar med en insikt i vilka effekternederbörd har på absorbans och bekräftar förhållandet mellan absorbans ochDOC.

In a changing climate, it is increasingly important to be able to model environmental effects on food webs, and to do that, one must have appropriate dynamic models. I present a shallow lake ecosystem model where producers, grazers, carnivores, piscivores, and detritivores are coupled through resource (light, nutrients and detritus) fluxes between the benthic and pelagic habitats and through carnivore life history events (ontogenetic habitat and diet shifts). The two habitats each contain primary producers, grazers, carnivores and detritivores. Within the habitats, there is strong top-down regulation, but across habitat boundaries, bottom-up interactions drive production. In the absence of piscivores, stage-structured carnivores cause intriguing patters of alternative stable states. Notably, the model predicts a lesser dependence on benthic production with detritus presence. Model predictions are largely in agreement with empirical studies. The results have implications for management of freshwater, and for the interpretation of previous models.

Browning of boreal freshwaters due to an increased export of terrestrial dissolved organic carbon (DOC) has been observed for some decennia. Drivers include recovery from acid deposition and changing climate and land cover. Lake Mälaren provides the Swedish capital Stockholm with drinking water and an increased future browning of the lake could demand more treatment to produce acceptable drinking water. Knowledge of what can be expected in a changing climate is therefore needed. The aim of this study was to evaluate; (1) The performance of the GWLF model simulations of hydrology and DOC export for 13 catchments draining into the Galten and Ekoln basins in lake Mälaren; (2) How simulated DOC export from the 13 catchments would change in response to climate scenarios RCP2.6, 6.0 and 8.5; and (3) If climate change impact on DOC export to lake Mälaren potentially will demand more treatment of the lake water in the future to produce acceptable drinking water to the Stockholm area. All data used were open access and include temperature, precipitation, discharge, total organic carbon (TOC) and water colour, land cover and soil types. In comparison to other studies, good model performance was found when simulating daily streamflow, baseflow, surface runoff, daily DOC loads and monthly DOC loads. Model simulations of DOC concentrations were less certain, but for some catchments similar results were obtained as in other studies. Increased air temperature resulted in higher simulated soil temperatures and a longer growing season. An increase in both annual precipitation and evapotranspiration resulted in only slight increase in simulated annual streamflow. There were, however, large seasonal impacts on streamflow with higher winter flows and lower spring flood. Annual DOC loads increased, mainly due to increased DOC concentrations over the whole year, as the annual streamflow did not change greatly. Increased winter streamflow and DOC concentrations resulted in large increases in DOC loads. The impact was larger for the higher emission scenarios. DOC loading to Galten and Ekoln increased in all future scenarios during winter, with a likely impact on DOC concentrations in the eastern basins as well. Increased loads to Ekoln are likely to impact the drinking water production of Stockholm more direct than the increases in Galten, as the Ekoln water has a shorter transit time to the drinking water withdrawals. The GWLF model shows much promise in predicting DOC concentrations and loads to lake Mälaren in a changing climate. To estimate the effects of DOC export to lake Mälaren on future drinking water production, further work also needs to be done on in-lake transport and processes. / Sjöar och vattendrag på nordliga breddgrader har under flera decennier blivit allt brunare. Orsaken är att löst organiskt kol, Dissolved Organic Carbon (DOC), som bland annat utgörs av humusämnen, transporteras till ytvatten från omkringliggande mark. De vanligaste förklaringarna till detta är en återhämtning från tidigare försurning orsakad av sulfatdeposition, klimatförändringar och en ändrad markanvändning. Mälaren är den primära dricksvattenkällan för Stockholm och om vattnet fortsätter bli brunare kan det innebära att reningsprocessen behöver ändras för att undvika produktion av hälsofarliga biprodukter i dricksvattnet. Det är därför viktigt att ta reda på hur ett ändrat klimat kan påverka export av DOC till Mälaren. Målet med den här studien var att undersöka tre frågor kopplade till framtida DOC i Mälaren. Den första var hur väl GWLF-modellen kunde användas på 13 avrinningsområden i Mälaren. Modellen simulerar vattnets väg från nederbörd till vattendrag samt hur DOC bryts ned och transporteras ut från marken. Den andra frågan var hur simulerad nedbrytning och export av DOC skulle påverkas av tre olika klimatscenarion, Representative Concentration Pathways (RCP), som baseras på tre olika nivåer av utsläpp av växthusgaser. Dessa var RCP2.6, 6.0 och 8.5, där högre nivåer av utsläpp av växthusgaser är kopplade till en högre siffra. Den tredje och sista frågan var att utvärdera om klimatförändringar kommer påverka hur mycket DOC som når Mälaren och ifall detta kan väntas påverka framtida dricksvattenproduktion i området. All data som har använts för att genomföra studien har varit så kallad “Öppna data”, som är fritt för alla att ladda ned, från både svenska, europeiska och andra internationella databaser. Data som använts är temperatur, nederbörd, vattenflöde, vattenkemi, vegetationstäcke och jordarter.  Modellen visade ett tillfredsställande resultat i att simulera dagligt vattenflöde och både daglig och månatlig DOC-export. Den var mer osäker på att simulera koncentrationerna av DOC, men i flera områden lyckades den prestera liknande som i många andra studier. Alla framtida klimatscenarier visade en ökning av nederbörd, luft- och marktemperatur, avdunstning och antal växtdagar. Det syntes en större påverkan vid högre utsläppscenarion och effekterna ökade för RCP6.0 och 8.5 mot slutet av detta sekel. För RCP2.6 kunde en återhämtning ses mot slutet av seklet på grund av en minskning av utsläpp av växthusgaser. Den högre årsnederbörden resulterade inte i motsvarande ökning i årsvattenflöde på grund av att även avdunstningen ökade. Simuleringen visade en säsongsbunden effekt på DOC-export med en ökning under vintermånaderna men ingen skillnad under sommaren. Koncentrationer av DOC ökade däremot under hela året, dock mer under vintern. Årsexport av DOC från de undersökta avrinningsområdena till de två bassänger i Mälaren som mottar vattnet, Galten och Ekoln, ökade för alla framtida klimatscenarion. Ökningen var ett resultat av ökad vinterexport då det under sommarmånaderna antingen inte fanns någon skillnad eller en liten minskning av DOC-export. Detta påverkar sannolikt även de östra bassängerna där Stockholm tar sitt dricksvatten. Ökad DOC-export till Ekoln skulle troligen påverka Stockholms dricksvattenproduktion mer eftersom bassängerna har ett direkt vattenutbyte. GWLF-modellen som användes här visade potential i att simulera DOC-export till Mälaren i ett ändrat klimat. För att uppskatta framtida påverkan av DOC-export på dricksvattenproduktionen kring Mälaren behöver även processer som sker i sjön undersökas.

Sjön Öjaren i Sandviken är den största dricksvattentäkten i kommunen, färgen på Öjarens vatten har med åren ändrats och blivit allt mörkare. Detta bekräftas vid analys av vattenprover mellan år 1995-2015 som utförts i denna studie. Denna förändring av vattenfärg är inte unik för Öjaren utan har påvisats i flera andra sjöar och vattendrag. Orsakerna till förändrad vattenfärg skiljer sig till viss del beroende på vilken vattenförekomst som undersöks, olika egenskaper som klimat, markbeskaffenhet samt föroreningar bidrar i varierad utsträckning till brunifiering. Gemensamt för Öjaren och andra vattenförekomster är att ökad tillförsel av löst organiskt kol och järn är orsaker till brunifiering. För Öjaren har även ökade manganhalter visat sig påverka brunifieringen. Syftet med denna studie är att undersöka ett eventuellt samband mellan färgen på vattnet i Öjaren och de faktorer som anses påverka färgen. De faktorer som analyseras och enligt tidigare studier anses vara relevanta är järn, pH, COD, mangan, temperatur och nederbörd. Syftet är även att undersöka möjliga åtgärder för att motverka brunifiering. Vattenprover från Öjaren mellan åren 1995-2015 har legat till grund för den statistiska analys som utförts. För att finna eventuella samband har Pearson´s korrelationskoefficient beräknats i programmet Minitab 17. För att ytterligare beskriva det eventuella sambandet mellan faktorerna har en principal component analysis (PCA) utförts. Trender och prognoser har även de tagits fram genom Minitab. Korrelationsanalyserna har visat på mest signifikant samband mellan färgtal och faktorerna järn, COD och mangan. Resultaten av korrelationsanalysen förstärks av PCA:n där det uppvisas att färgtal, järn och COD till störst del samvarierar. Trenden och den framtida prognosen för samtliga undersökta faktorer visar på stigande värden. Detta innebär att dricksvattenberedningen blir mer komplicerad och kostsam samt att dricksvattenkvalitén riskerar att försämras. Denna utveckling är något som förväntas beröra flera ytvattentäkter i bl.a. Europa och Nordamerika. Färgtalet i Öjaren förväntas stiga med 63 % fram till år 2050 vilket innebär att åtgärder för att motverka brunifieringen i Öjaren och andra liknande ytvattenförekomster är nödvändiga för att de ska kunna användas som dricksvattentäkter i framtiden. / The colouring of water in many lakes across the Northern hemisphere is increasing. This is also the case in Lake Öjaren in Sandviken municipality in Sweden. The lake is the main water source in Sandviken and has a high and increasing watercolour. This leads to more complex cleaning methods and higher costs for the society. This study focuses on the changing and increasing watercolour in the lake over a period from 1995-2015. The factors analysed in this study are those who is considered to have an effect on the watercolour in the lake. The reasons for increased brownification are different depending on which type of water body is studied. Climate, soil conditions and pollutants contributes in varying extent to brownification. Increased levels in dissolved organic carbon (DOC) and iron are common reasons for brownification in Lake Öjaren and other water bodies, in Lake Öjaren increased levels of manganese are also shown to affect brownification. The aim of the study is to evaluate the correlation between the watercolour and the factors: iron, pH, COD, manganese, temperature and precipitation. The aim is also to investigate which actions are possible to apply to prevent increased watercolour. Water samples from Lake Öjaren between the years 1995-2015 have been the basis for the executed statistical analysis. Evaluating the correlation between the factors we have used Minitab 17 and calculated Pearson´s correlation coefficient. To further explain the relationship between the factors a principal component analysis (PCA) has been performed. Future scenarios and current trends have also been produced, in order to develop a better foundation for further studies. The correlation analysis reveals that the most significant connection with watercolour are iron, COD and manganese. The result of the PCA also corroborates this connection where three factors are the ones that are most co-variating. The trend and the future scenario for all the factors in Lake Öjaren are that they all are increasing and the watercolour is expected to be increasing by 63 % until year 2050. This scenario means that actions are needed to counteract the increasing colouring of the water.