The discharge from Lake Mälaren is regulated to keep the lake water level within limits set by a water decree. Despite this, in the year 2000 the lake water level rose above the upper limit. Studies conducted at the climate modeling unit Rossby Centre at the Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI) indicate that the inflow to the lake may increase in the future. A flood in the area will, among other things, strike infrastructure and residential districts. The aim of this study was to investigate the water levels of Lake Mälaren in future climates. In addition to this possible future expansion of the lake discharge though the sluice gates in order to keep water levels below limits set by the water decree and to prevent flooding of the shoreline were discussed. This was done by examining past lake and sea water level data and by using a discharge model to simulate future lake water levels resulting from high future inflow. The study was commissioned by SMHI. High lake water levels were reproduced fairly well by the discharge model, whereas it was more difficult to draw any coclusions concerning low lake water levels. The examination of data on past lake water levels demonstrated that the regulation of the lake discharge caused a reduction of the highest lake water levels, but above all an increase of low lake water levels. Data on past sea levels in the Baltic Sea showed high values during wintertime. In combination with future high inflow to Lake Mälaren during this season, this indicates that the greatest future flood risk may prevail during wintertime. The conclusion from the simulated future lake water levels was that the lake discharge needs to be expanded to prevent flood in the area. In all scenarios examined in this study, the lake water level will not rise above the upper limit set by the water decree if the discharge is increased to 1 370 m3/s, which almost corresponds to a doubling of the existing discharge of 710 m3/s. / Mälarens utlopp är reglerat för att kunna hålla vattenståndet inom acceptabla gränser. Trots regleringen översteg vattenståndet under vintern 2000/01 den högsta föreskrivna nivån i regleringsbestämmelserna. Studier som bedrivs på klimatforskningsavdelningen Rossby Centre på SMHI pekar på att det framtida inflödet till Mälaren kan komma att bli högre än vad det är idag, något som skulle innebära ännu högre vattennivåer i Mälaren. En omfattande översvämning av Mälarens stränder går bland annat ut över infrastruktur och bostäder. Problemet idag är att avbördningen genom sjöns utskov är för liten för att förhindra att översvämning uppstår. Att försöka skydda Stockholm mot vattnet med hjälp av skyddsmurar och invallning skulle bli alltför kostsamt. Ett bättre alternativ är istället att öka avtappningskapaciteten genom slussarna. Syftet med det här arbetet var att undersöka hur vattennivån i Mälaren kan komma att bli i ett framtida förändrat klimat. I samband med detta gavs ett underlag för diskussioner om kommande utbyggnader av Mälarens utlopp för att kunna hålla vattennivån under vattendomens högsta föreskrivna nivå även vid ett högre framtida inflöde. Detta uppnåddes genom att genomföra analyser med historiska vattenståndsdata och genom att använda en beräkningsmodell för avtappning, Mälarmodellen, för simulering av ett antal framtida inflödessituationer. Arbetet har genomförts på uppdrag av SMHI. Avtappningsmodellen återskapade de höga vattenstånden förhållandevis väl, medan det var svårare att bedöma hur precist den beräknade de allra lägsta vattennivåerna. Ett viktigt resultat från analysen med historiska data var att införandet av regleringen av Mälarens utlopp bidrog till att sänka de höga vattenstånden, men framförallt till att höja de låga. Ett annat resultat från studierna av historiska data var att vattenståndet i Östersjön antar högst nivåer under vintern. Detta i kombination med ett framtida högre inflöde till Mälaren under denna årstid indikerar att störst risk för översvämning kan komma att föreligga under vintern. För att säkert kunna hålla Mälarens vattennivå inom acceptabla gränser måste sjöns utlopp byggas ut. I alla scenarier som har undersökts i det här arbetet kan vattennivån hållas under den högsta föreskrivna nivån om avbördningen utökas till 1 370 m3/s. Det krävs alltså nästan en fördubbling av dagens avbördningskapacitet på 710 m3/s.

Risken för översvämningar runt Mälaren idag är stor, vilket riskerar att drabba både städer och stora områden med jordbruksmark i Mälardalen. I samband med att Slussen i centrala Stockholm byggs om kommer regleringen av Mälaren att ändras. Den nya regleringen innebär bland annat att avtappningskapaciteten ökas, vilket syftar till att minska risken för översvämningar. Syftet med detta arbete har varit att redogöra för vilka konsekvenser olika stora översvämningar i Mälaren skulle kunna få på åkermark i Mälardalen samt att jämföra konsekvenserna vid den nuvarande och den nya regleringen. För att göra detta har kartor över översvämningar vid ett 10 000-årsflöde för de två regleringarna producerats med hjälp av geografiska informationssystem (GIS). Dessa har sedan använts för att beräkna arean översvämmad åkermark. Översvämningars varaktighet vid 100-, 1 000- och 10 000-årsflöden i sjön har även beräknats. Resultaten visar att betydligt större områden med åkermark skulle översvämmas vid ett 10 000-årsflöde med den nuvarande regleringen jämfört med den nya regleringen samt att varaktigheten hos en översvämning vid 100-, 1 000- och 10 000-årsflöden förkortas avsevärt med den nya regleringen. Eftersom långvariga översvämningar innebär större konsekvenser på åkermark än kortvariga översvämningar blir konsekvenserna på åkermark mindre med den nya regleringen jämfört med den nuvarande regleringen. / The risk of flooding around Lake Mälaren today is great and both cities and large areas of agricultural land in Mälardalen are at risk. When Slussen in central Stockholm is rebuilt, the regulation of Lake Mälaren will be altered. Changes in the new regulation include increase of the discharge capacity, which aims to reduce the risk of flooding. This report aims to describe which consequences floods in Lake Mälaren might have on arable land in Mälardalen and to compare the consequences of the current and the new regulation. To do this maps of the extent of the 10,000-year flood for the two regulations have been produced using geographic information systems (GIS). These maps have then been used to calculate the flooded area of arable land. Also the duration of the 100-, 1,000- and 10,000-year floods in the lake have been calculated. The results show that much larger areas of arable land would be flooded at a 10,000-year flood with the current regulation compared to the new regulation and that the duration of the 100-, 1,000- and 10,000-year floods will be considerably shorter with the new regulation. Because long-term flooding means greater impacts on arable land than short-term flooding, the impact on arable land will be less with the new regulation compared to the current regulation.

In response to the drastic decline of the European eel (Anguilla anguilla (L.)) fisheries have been reduced and elvers are stocked in areas where natural abundances are low. Are these measures adequate? To answer different aspects of this question, we have analysed more than a century of eel tagging, using both traditional and more novel capture – recapture analyses. Based on these long-term data, we have evaluated the impact of the Swedish eel coastal fisheries using Survival analysis. Our analysis indicates that the fishing mortality just prior the 2009 fishing restrictions were in the order of 10%. More recent tagging programs have focused on issues related to the fate of stocked fish. If and how they migrate out of the Baltic Sea and further on towards the Atlantic Ocean. Both earlier and our new studies reveal that all eels recaptured on the Swedish East Coast, no matter of their origin, migrate at a reasonable speed and direction towards the outlets of the Baltic Sea. Even though it is sometimes difficult to determine their origin, our analyses indicate that stocked fish were scarce among the recaptures. In an experiment on the Swedish West Coast, we knew the individuals’ origin (stocked or wild) and they had similar migration patterns. In contrast, silver eel in Lake Mälaren – assumed to have been stocked as elvers or bootlace eels – seemed to have difficulties in finding the outlets. Instead they overwintered and lost weight. However, weight losses are also significant among non-stocked individuals in the Baltic Sea, both if they overwinter and if they appear to be on their way out from the area. It remains an open question whether eels from the Baltic region in general, and whether the overwintered fish in particular, manage to reach the spawning area in the Atlantic Ocean. Based on current knowledge, I advocate invoking the precautionary approach and to concentrate Swedish eel stockings to the West Coast and allow the young fish to spread out on their own. / <p>At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 2: Manuscript.</p><p> </p>

Norrvatten produces and delivers drinking water to approximately 700 000 people in the northern part of the Stockholm region in Sweden. In their water treatment plant Görvälnverket, water from Lake Mälaren is purified. During the purification, sludge is produced. To be able to use the sludge as landfilling material, it must be dewatered. Polyacrylamide is used as a flocculant for this purpose. However, in the reject water leaving the sludge and discharged into Lake Mälaren, acrylamide monomers are often left as a rest product from the manufacturing of polyacrylamide. The problem is that acrylamide is toxic to living organisms.  The aim of this master thesis was to evaluate proposed water treatment techniques to reduce acrylamide in the reject water leaving Görvälnverket and reach Norrvatten´s goal of an acrylamide concentration below 0.10 µg/l. The water treatment techniques evaluated were ozonation, moving bed biofilm reactor and trickling filter. Along with that, oxidative stress and genotoxicity from the ozone were analysed. Also, the ability of Lake Mälaren to degrade acrylamide was evaluated. The ozone tests were performed in a pilot plant in a laboratory at IVL Swedish Environmental Research Institute (IVL Svenska Miljöinstitutet), the moving bed biofilm reactor- and the trickling filter test were performed in pilot plants at Görvälnverket and the degradation tests in water from Lake Mälaren were performed at Görvälnverket as well.  The results showed that ozonation of the reject water could reduce acrylamide in the reject water and fulfil Norrvatten´s goal of below 0.10 µg/l acrylamide. When an ozone dose of 0.70 mg/l was applied to the reject water with an acrylamide concentration of 2.5 µg/l, more than 98 % of the acrylamide was reduced. Furthermore, no oxidative stress or genotoxicity seemed to be generated from the ozonation. The moving bed biofilm reactor and the trickling filter did reduce the acrylamide by 80.77 % and 94.7 % respectively and the results suggested that they could be used to reach Norrvatten´s goal. Finally, the results indicated that water from Lake Mälaren could degrade acrylamide at a temperature of 15 °C in 4 days and in 8 °C in 13 days and reach the goal. / Norrvatten producerar och levererar dricksvatten till cirka 700 000 människor i norra delen av Region Stockholm i Sverige. I deras vattenverk Görvälnverket renas vatten från Mälaren. När sjövattnet renas produceras slam. För att slammet ska kunna användas som landfyllnadsmaterial måste det avvattnas. Polyakrylamid används som flockningsmedel i det syftet. I rejektvattnet som lämnar slammet och släpps ut i Mälaren finns ofta akrylamid monomerer kvar som en restprodukt från framställning av polyakrylamid. Problemet med detta är att akrylamid är toxiskt för levande organismer.  Syftet med detta masterexamensarbete var att evaluera föreslagna vattenreningstekniker för att reducera akrylamid i rejektvattnet som lämnar Görvälnverket och inte överstiga en akrylamidkoncentration på 0,10 µg/l som är Norrvattens mål. Vattenreningsteknikerna som evaluerades var ozonering, biofilmreaktor med rörlig bädd och biobädd. Utöver det var oxidativ stress samt genotoxicitet från ozoneringen analyserad. Dessutom var nedbrytningsförmågan av akrylamid i Mälaren testad. Ozonerings försöken utfördes i en pilotanläggning i ett laboratorium hos IVL Svenska Miljöinstitutet, testerna med biofilmreaktor med rörlig bädd och biofilter utfördes i pilotanläggningar på Görvälnverket och nedbrytningstesterna i Mälarvatten utfördes också på Görvälnverket.  Resultaten visade på att ozonering av rejektvattnet kan reducera akrylamid och uppfylla Norrvattens mål om en akrylamidkoncentration på mindre än 0,10  µg/l. När en ozondos på 0,70 mg/l applicerades i rejektvattnet med en akrylamidkoncentration på 2,5 µg/l reducerades mer än 98 % av akrylamiden. Vidare tycktes inte ozoneringen bidra till oxidativ stress eller genotoxicitet. Biofilmreaktorn med rörlig bädd och biofiltret reducerade akrylamid med 80,77 % respektive 94,7 %.  Resultaten visade att dessa tekniker skulle kunna användas för att nå Norrvattens mål. Utöver detta visade studien att vatten från Mälaren kan bryta ner akrylamid i 15 °C på 4 dagar och i 8 °C på 13 dagar och nå målet.

Hälsosamma ekosystem försörjer oss med livsviktiga resurser och tjänster – ekosystemtjänster så som skydd mot översvämning. I Norra Östersjöns vattendistrikt, som Mälaren tillhör, är statusen på den ekosystemtjänsten dålig. Detta beror till stor del på en omfattande dikning och brist på svämplan i området. Under perioder med skyfall riskerar därför området runt Mälaren och dess tillrinnande vattendrag att drabbas av översvämningar som skadar matproduktion, infrastruktur och miljö. Övergödning är redan ett problem i området och stora tillskott av fosfor till följd av översvämmade jordbruksmarker kan orsaka stora algblomningar och försämrad livsmiljö för vattenlevande organismer. Under augusti och september 2023 föll ovanligt stora mängder regn över mellersta Sverige vilket ökade vattenföringen i vattendragen runt Mälaren och översvämmade vissa av dem. Högfrekventa turbiditetsmätningar från in-situ sensorer installerade i Sagån, Hågaån och Fyrisån, tre vattendrag i Mälarens avrinningsområde, har använts för att undersöka skyfallens effekter på deras vattenföring och beräknad fosfortransport. Resultaten visade en signifikant korrelation mellan ökad vattenföring och ökad fosfortransport, en signifikant ökning under 2023 jämfört med 2018–2022 och signifikanta skillnader mellan vattendragen. Översvämmade Sagån hade extremt höga toppar i beräknad fosfortransport. Resultaten indikerar att övergödningsproblemen i Mälaren kan förvärras i ett framtida klimat med mer intensiva skyfall om inte åtgärder tas för att stärka avrinningsområdets förmåga att hantera stora mängder nederbörd. / Healthy ecosystems provide us with vital resources and services – ecosystem services such as flood protection. In the North Baltic Sea Water District, to which Lake Mälaren belongs, the status of that ecosystem service is poor, largely as a result of extensive draining in the area leading to a lack of floodplains. During periods of torrential rain, the area around Lake Mälaren and its tributaries is therefore at risk to be affected by floods that cause damage to food production, infrastructure and the environment. Eutrophication is already a problem in the area and large additions of phosphorus as a result of flooded agricultural land can cause large algal blooms and degraded habitat for aquatic organisms. During August and September 2023, unusually large amounts of rain fell over central Sweden, which increased the flow of water in Lake Mälarens tributaries and flooded some of them. High frequency turbidity data from in-situ sensors installed in Sagån, Hågaån and Fyrisån, three tributaries to Lake Mälaren, was used to study the effects of the heavy rains on their waterflow and estimated phosphorus transport. The results showed a significant correlation between increased water flow and increased phosphorus transport, a significant increase in 2023 compared to 2018-2022 and significant differences between the tributaries. Flooded Sagån had extremely high peaks in estimated phosphorus transport. The results indicate that the eutrophication problems in Lake Mälaren may worsen in a future climate with more intense downpours unless measures are taken to strengthen the catchment's ability to handle large amounts of rainfall.