The aim of this thesis was to determine effect of drainage, restoration and addition of mineral and organic nitrogen to spruce swamp forest soil on potential methane production and oxidation. Six study sites (2 pristine, 2 drained and 2 restored) were located in Šumava National Park in the Czech Republic.

The long-term cattle impact on soil methanotrophs was investigated at cattle overwintering area located at the ecofarm in the South Bohemia. Four sets of soil samples were sampled in spring and fall of 2009 and 2010. Differences in methanotrophic community structure among experimental sites and were investigated by DGGE and MISA. Real-Time PCR was used for estimation of quantity of Type I methanotrophs. The CARD-FISH method was used to estimate the percentage shared and cell counts of Type I and Type II methanotrophs among all prokaryotic cells. Substantial part of the thesis was focused on optimization of methods used.

Sötvatten är en naturlig källa för atmosfärisk metangas. Gasen som bland annat bildasi sjöar och vattendrags sediment stiger upp genom vattenfasen via bubblor och diffusion och når därigenom atmosfären. Metangasen fungerar i atmosfären som en växthusgas då den inverkar på vårt klimat och är den gas som näst efter koldioxid bidragit mest till de sentida förändringara av den naturliga växthuseffekten. Förändringarna orsakas av att de klimatpåverkande gaserna ökar i atmosfären och som följd bidrar till en så kallad förstärkt växhuseffekt med globala temperaturökningar som följd. I denna studie har metanemissioner till atmosfären undersökts från vattendrag, nämligen Stångån, som rinner genom Östergötland och mynnar ut i sjön Roxen. Anledning till att ett vattendrag valdes beror på att de är relativt outforskade när det gäller metanförekomst. Fem provplatser valdes ut på en sträcka av ca 15 km och undersökningen utfördes genom att tre flytkammare förankrades på vattenytan vid varje provplats. Den generella principen innebär att flytkamrarna fångar upp den transporterande gasen från vattenfasen och som sedan tas upp ur flytkammaren med hjälp av en spruta. Den uppsamlade gasen analyserades sedan genom gaskromatografi där metoden syftar till att separera komponenter för kvantifiering. Övriga ekologiska faktorer som undersöktes var mängd organiskt material i sedimenten, absorbans och ytvattenhastighet. Temperatur, pH och lufttryck kontrollerades kontinuerligt under provtagningarna. Resultatet påvisade att metanemissioner förekom längs hela provsträckan både genom diffusion och via bubblor. Vattendraget var också övermättat med metan i jämförelse med atmosfären. Stora lokala variationer kunde konstateras samt att en av provplatserna skiljde sig markant från de övriga både när det gällde metanflöde och övriga ekologiska faktorer. Den statistiska analysen visade att absorbans och ytflödeshastighet var de enda ekologiska faktorer som hade ett samband med metanflödet. Jag anser mot bakgrund av teori och redovisade resulat i denna studie att det kan vara värdefullt med utökade mätningar av metanemissioner i vattendrag. Studien har påvisat att naturlig metanproduktion och flöde förekommer i hela den undersökta sträckan i Stångån och kan därför vara en källa till den idag förhöjda metanhalten i atmosfären. Ett varmare klimat kan i sin tur leda till en acceleration av metanproduktion och som följd ytterligare emissioner till atmosfären som kan leda till ännu större klimatförändringar. På så sätt kan denna undersökning bidra med kunskap om ett komplxt problem som kan öka lokalt, regionalt och globalt.

Den dominerande tekniken vid framställning av biogas från organiskt avfall är idag att använda kontinuerlig våtrötning. Utöver våtrötning finns också ett fåtal torrötningsanläggningar i Sverige. Torrötning skapar möjlighet att införa fler substrat på marknaden, substrat som annars kan vara problematiskt att röta i en våt process. Jordbrukssektorn har stor potential att bidra med organiskt avfall som kan nyttjas som substrat vid biogasproduktion. Förutom att öka den totala användningen av torra substrat från jordbrukssektorn är en möjlig åtgärd att öka biogasproduktion från gödsel, varför en lösning är avvattning. Efter separation erhålls en fast fraktion som kan spädas in i en våt process, eller användas som substrat vid en ny central torrötningsanläggning. Som slutprodukt erhålls biogas och biogödsel. Att avvattna gödseln innan rötning ger en annan gödselhantering än den konventionella. Detta eftersom att lägre volymer kan transporteras vid varje tillfälle jämfört med transport av flytgödsel som innehåller mycket vatten.  Syftet med examensarbetet var att analysera avvattnad gödsel som substrat till produktion av biogas, samt att studera effekten av att lägga till avvattning som ett alternativ till hanteringen av gödsel. För att klargöra hur mycket metangas som kunde bildas från avvattnad gödsel utfördes experiment i labskala med kontinuerlig våtrötning och satsvis torrötning. Parallellt med laborationsförsöken genomfördes en teoribaserad systemstudie med syfte att utreda central storskalig produktion med avvattnad gödsel som substrat. Utöver biogasproduktion analyserades gödselhantering med ett livscykelperspektiv där de olika systemalternativens direkta utsläpp av växthusgaser studerades. Systemmodellen innehöll tre scenarier vilka involverade olika system för att hantera gödseln (konventionell gödselhantering, våtrötning av flytgödsel samt våtrötning och torrötning med avvattnad gödsel som substrat). Laborationsförsöket visade att avvattnad gödsel är lämpligt som substrat vid biogasproduktion. Kontinuerlig våtrötning kunde genomföras med stabil process och liknade storskalig produktion. De kemiska analyser som utfördes under försöksperioden (pH, alkalinitet, VFA och kväve) uppvisade alla stabila värden utan processtörningar. Efter tre uppehållstider hade i medeltal 246 Nml CH4 per/g VS producerats från avvattnad gödsel vilket var i nivå med uppgifter från litteratur (200-300 Nml CH4/g VS). Vidare visade det satsvisa torrötningsförsöket varierande resultat beroende på val av ymp, samt hur stor mängd ymp som blandades in i testflaskorna. Vid inblandning av ymp från Tekniska verkens samrötningsanläggning i Linköping bildades i genomsnitt 222±8,6 Nml CH4/g VS (5 % VS ymp) respektive 236±10,8 Nml CH4/g VS (10 % VS ymp). Bildad metan 3 var inom rimligt intervall för välfungerande process, om än med lång uppehållstid (83 dagar). Försöksuppställningen för satsvis torrötning utformades så att laborationsförsöket skulle simulera så kallad garagerötning. Dock saknades utrustning för recirkulering av vätska, istället vändes testflaskorna dagligen. Då recirkulering av vätska ofta förekommer i storskaliga torrötningsanläggningar som drivs enligt garage-koncept är det önskvärt att utveckla laborationsförsöket vidare, med målet att bättre efterlikna en verklig process. I förhållande till konventionell hantering av gödsel visade systemstudien miljöfördelar för central torrötningsanläggning som använder avvattnad gödsel som substrat vid biogasproduktion. Miljönyttan var dels i händelse av att den bildade biogasen uppgraderas till fordonsbränsle och används som substitut till fossila drivmedel, men också om hantering av vätskefasen kan förbättras. Avvattnad gödsel ger en vätskefas som vid spridning och lagring ger upphov till emissioner av växthusgaser (lustgas, metan och koldioxid) som har negativ påverkan på miljön. Att skapa lösning för hantering av vätskefasen som reducerar emissioner innebär att biogassystem med avvattnad gödsel som substrat kan vara fördelaktigt ur ett miljöperspektiv jämfört med våtrötning av flytgödsel. Systemstudien inkluderade även en osäkerhetsanalys som visade att resultatet varierade beroende på vilket antagande som valdes för systemets parametrar. Den parameter som påverkade resultatet i störst utsträckning var antaganden kring metankonverteringsfaktorn (MCF). Sammanfattningsvis visade systemmodellen att det saknas tillräckligt underlag för att avgöra vilken rötningsteknik som är mest gynnsam vid produktion av biogas från avvattnad gödsel, varför fler studier är att rekommendera.

This study has examined if importation of waste for energy recovery can reduce the climate impacts of Waste Management Systems.Using Systems Analysis this study will try to examine the complex waste systems in a systematical and strictly logical way to see how these systems interact and affect each other. Specifically examining the climate impact of waste management systems in England.The traditional way of handling waste in England is through Landfills. Land filling leads to emissions of the greenhouse gas Methane. The EU has put in place a landfill directive that is supposed to lead the member states away from land filling as a method of waste management.Today in Sweden there is a competition for the waste available for incineration. The worsening economical situation together with less product packaging and an increase in source separation leads to a lack of waste available for incineration. These factors combined could lead to a situation where exporting waste from England to Sweden might be imminent.A Systems Analysis has therefore been made to examine the climate impact from such an export.The study shows that the end results are directly dependent on the system boundaries and calculation methods used. The basic case in the study shows however, that the climate impact would be reduced by 382,2 kg CO2/ton, if the waste was exported for incineration with efficient energy recovery in Sweden as opposed to traditional land filling in England. / En undersökning om import av avfall för energiutvinning kan minska avfallshanteringen klimatpåverkan har genomförts. Utredningen har använt systemanalys som metod för detta.En systemanalys är ett metodverktyg som har förmågan att på ett systematiskt och strikt logiskt sätt undersöka komplexa system och hur dessa integrerar och påverkar varandra. I den här utredningen har en systemanalys använts för att undersöka klimatpåverkan från en avfallsimport i fallet England.Bakgrunden är att England traditionellt sätt har använt sig av deponering som huvudsaklig hantering av avfall. Deponeringen leder till stora utsläpp av växthusgasen metan. EU har fastställt ett deponeringsdirektiv som ska leda medlemsländerna bort från deponering som avfallshantering.I Sverige råder i dagens läge konkurrens om avfall för förbränning. Den vikande konjunkturen tillsammans med mindre förpackningar och en ökad källsortering ger ytterligare brist på avfall för förbränning. Allt detta sammantaget leder till att det kan bli aktuellt att importera avfall till Sverige från England.En systemanalys har därför utförts för att undersöka hur klimatpåverkan av en sådan import skulle bli.Undersökningen visar att slutresultatet är direkt beroende av de systemgränser och beräkningsmetoder som används. Grundfallet i undersökningen visar dock på en klimatvinst med 382,2 kg CO2/ton avfall som importeras för förbränning med effektiv energiutvinning i Sverige istället för deponering i England.

Metan, en gas som är vida studerad i klimatsammanhang på grund av dess egenskaper som växthusgas och energikälla, har i denna studie fått uppmärksamhet i annan kontext i form av potentiell riskfaktor för tsunamin. I en samlad brittisk rapport från år 2009 har ett flertal studier pekat på möjliga faktorer som kan bidra till instabila sjö- och havsbottnar vilka har resulterat i undervattensskred med tsunami som följd. En av faktorerna anses bero på ett ökat gasflöde i sedimenten varför metan med sin stora reservoar i sediment fått ett ökat fokus i forskarvärlden. Alboránsjöns sediment vittnar om historiska massrörelser och med befolkade kuststräckor som ligger i riskzonen för att drabbas av inkommande vattenmassor är undersökning i detta område relevant för utveckling av vidare riskhantering. Syftet med studien var att utifrån mängd uppmätt organiskt kol i sediment modellera potentiell metanproduktion med nuvarande förutsättningar men även kopplat till klimatförändringar. Studien är en del av ett större projekt som bedrivs i samarbete mellan Linnéuniversitetet i Kalmar och Sorbonne universitetet i Paris.   Sediment från södra delen av Alboránsjön analyserades genom att använda glödningsförlust som metod i samband mätning av organiskt material samt Van Bemmelns faktor för omräkning till organiskt kol. För modellering av potentiell metanproduktion användes mjukvaran BioGeoChem. Metanhalten jämfördes med uppmätta sulfatvärden från platsen. Resultaten visade på andel organiskt kol mellan 4,6 – 5,7% i de översta sedimentlagren med en över lag nedåtgående trend i samband med djup. Modelleringen visade på ett samband mellan organiskt kol metanproduktion, med en högre andel metan i provpunkter med högre andel organiskt kol. Vid en modellerad ökning av vattentemperatur kopplat till klimatförändringar visade resultatet en minskning av metanproduktionen, vilket skulle betyda att en ökning med 4oCi detta sammanhang inte skulle innebära någon ökad risk för instabil botten. Organiskt kol är inte den enda parametern som styr metanproduktionen i sediment och därför behöver fler faktorer undersökas samtidigt för att få en komplett helhetsbild om och i så fall på vilket sätt metan skulle kunna vara en bidragande orsak till undervattensskred och tsunami. / Methane, a gas that is widely studied in the climate context due to its properties as a greenhouse gas and as an energy source, has in this study received attention in another context in the form of potential risk factor for tsunami. In a british report from 2009, several studies have pointed out factors that can contribute to unstable sediments in the deep sea and wish have resulted in underwater landslides and tsunami. One of the factors is thought to be due to an increased gas flow in the sediments, which is why methane with its large reservoir in sediments has gained an increased focus in the research community. The sediments of the Alborán Sea testify to historical mass movements and with populated stretches of coastline that are at risk of being hit by incoming water masses, exploration in this area is relevant for the development of further risk management. The purpose of the study was to model potential methane production with current conditions, but also linked to climate change, based on the amount of measured organic carbon in sediments. The study is a part of a larger project conducted in collaboration between Linnaeus University in Kalmar and Sorbonne University in Paris.   Sediments from the southern part of the Alborán Sea were analyzed by using loss on ignition as a method to measure the content of organic matter as well as Van Bemmeln's factor for the conversion to organic carbon. For modeling potential methane production, the Software BioGeoChem was used. The methane content was even compared with measured sulphate values from the site. The results showed the proportion of organic carbon between 4.6 – 5.7% in the upper sediment layers with an overall downward trend associated with depth. The modeling showed a correlation between organic carbon and methane production, with a higher proportion of methane in sample points with a higher proportion of organic carbon. At a modeled increase in water temperature linked to climate change, the results showed a decrease in methane production, which would mean that an increase of 4oC in this context would not pose any increased risk of unstable sediment. Organic carbon is not the only parameter that controls methane production in sediments and therefore more factors need to be investigated at the same time to get a complete overall picture of whether methane could be a contributing cause of submarine landslides and tsunami.

Freshwater bodies such as lakes release the greenhouse gas methane (CH4) into the atmosphere. Global emissions from lakes are estimated to emit more CH4 than oceans, despite that lakes occupies a much smaller global land area. Lakes are therefore significant components for global budgets of CH4. Accurate global estimations of lakes are troublesome, partly because of the spatial and temporal variability of CH4 fluxes, making regional and global assessments filled with uncertainties. Yet, few studies consider the spatial and temporal variability of CH4 fluxes. Therefore, this study investigates the spatial and temporal variability of CH4 fluxes in lakes at different scales. Measurements were made during two field campaigns in lake Venasjön and Parsen, located in the municipality of Söderköping, Sweden. We used the commonly used floating chamber (FC) method for CH4 flux measurements. In order to investigate the small-scale flux variability, we redeveloped the FC-method by constructing two grids consisting of seven FCs distributed approximately 1m apart from each other. One grid was placed at the shallow zone at the inflow of each lake and the other at the lakes deepest zone. By sampling the grid several times every field campaign, spatial and temporal variability of fluxes at different scales could be measured. Overall, we found a significant difference of CH4 fluxes in both lakes depending on field campaign and grid location. Our results also indicate that there is a small-scale variability of CH4 fluxes in lakes. Our hope is that these findings can illustrate the importance of investigating lake fluxes at small spatial and temporal scales. / Sjöar släpper ut växthusgasen metan (CH4) i atmosfären. Globala utsläpp från sjöar beräknas avge mer CH4 än havet, trots att sjöar har en mycket mindre global areal. Sjöar är därför viktiga komponenter för globala budgetar av CH4. Dessvärre är noggranna globala uppskattningar av sjöar svårt att göra, delvis på grund av den spatial och temporala variationen av CH4, vilket gör regionala och globala bedömningar fyllda med osäkerheter. Trots detta undersöker få studier metanflödets spatiala och temporala variabilitet. Denna studie undersöker den spatiala och temporala variabiliteten av CH4-flöden från sjöar i olika skalor. Mätningar genomfördes under två fältkampanjer i sjöarna Venasjön och Parsen som ligger i Söderköpings kommun, Sverige. För att undersöka variabiliteten i en liten skala utvecklade vi den redan använda floating chamber (FC) metoden för flödesmätningar genom att bygga två grids med sju FCs, ungefär 1m mellan varje kammare. En grid placerades vid den grunda delen vid inflödet av varje sjö och den andra vid respektive sjös djupaste del. Genom att mäta griden flera gånger varje fältkampanj kunde den spatiala och temporala variationen av flöden i olika skalor undersökas. Sammantaget fann vi signifikanta skillnader i båda sjöarnas CH4-flöden mellan fältkampanjer och grids. Våra resultat tyder också på småskaliga variationer av CH4-flöden i sjöar. Vårt hopp är att dessa resultat kan ytterligare bekräfta betydelsen av att undersöka sjöflödena i små spatiala och temporära skalor

Worldwide, peatlands cover an area of 4.106 km2 . Plant primary production dominated over organic matter decomposition and enabled organic matter to accumulate during the last 11 000 years. Peatlands represent a reservoir of atmospheric carbon and they are a useful scientific tool for reconstructions of historical atmospheric pollution. The first part of the thesis focuses on peatlands as a dynamic carbon reservoir under predicted climate change that would influence carbon cycling and emissions of greenhouse gases into the atmosphere. Three methodological approaches were used - a mesocosm laboratory incubation, a transplant experiment and in situ gas flux measurements. The laboratory incubation studied the response of peat samples from temperate (Velké Dářko, Czech Republic) and boreal (Stor Åmyran, Sweden) zone to a temperature increase, water table decrease and their combination. Today, the warmer site exhibits ~14 times higher CH4 production potential than the colder site (28 mg m-2 hr-1 at VD, and 2 mg m-2 hr-1 at SA). Both sites respond differently to temperature increases. Changes in methane production were up to 9 fold due to different temperatures. A gradual decrease of water table level from 2 to 14 cm below the peat surface had a much stronger effect, VD exhibited a decrease in methane...

In nature, organic matter is degraded by microorganisms. During the degradation gases formedincludes methane, carbon dioxide, hydrogen sulfide, and small amounts of other gases such asVOCs. This has been utilized with help of anaerobic digesters, where environments have beencreated, in which these organisms thrive. In these chambers the gases are collected together intosomething called biogas.Biogas is a renewable energy source where the methane gas natural affinity for combustion inoxygen-containing environments is being used. By separating the methane from the other gases, theenergy value becomes closer to that of natural gas. The upgraded biogas can thus act as a substitutefor natural gas and be used as a fuel for vehicles, a need that has increased during the last years.This is preferred since natural gas is a fossil fuel.A technique used for upgrading biogas is water scrubbers. By using the gases different tendency todissolve into the water, carbon dioxide and hydrogen sulfide can be removed. During this process asmall amount methane and VOC becomes absorbed as well. The upgraded biogas obtains a methanecontent of approximately 98 % and can then be used as a fuel for vehicles. The removed gases are atthe same time released from the water to the effluent air leaving the upgrading plant. This has beendeemed inappropriate since the hydrogen sulfide is a corrosive and highly toxic gas. The methaneand VOCs that leaves with the effluent air provides negative effects to the greenhouse effect andglobal environment.This study has examined the issue of how to treat the gases that are emitted by the effluent air.Using measurements to find the percentage amounts of the different gases in the effluent air and inthe raw biogas, annual quantities of emissions could be calculated. From these, various treatmentmethods have been analyzed where the author finally concluded that a reduction of hydrogensulfide should be achieved with help of iron in a filter. Methane has instead been proposed to betreated with a compost filter. / I naturen bryts organiska ämnen ned med hjälp av mikroorganismer. Under nedbrytningen bildasbland annat metan, koldioxid, svavelväte samt flera andra gaser så som VOC. Detta har utnyttjats dåman med hjälp av anaeroba rötkammare skapat miljöer där dessa mikroorganismer trivs. I dessakammare samlas gaserna ihop till någonting som kallas för biogas.Biogas är en förnyelsebar energikälla där man utnyttjar metangasens naturliga förutsättningar till attförbrännas i syrehaltiga miljöer. Genom att separera metangasen från de övriga gaserna, kanenergivärden nära naturgas fås. Den uppgraderade gasen kan på så vis agera som ett substitut tillnaturgas och därmed användas som drivmedel till fordon, ett behov som ökat under de senaste åren.Detta är att föredra då naturgas är ett fossilt bränsle.En teknik som används för separeringen av gaserna är vattenskrubbrar. Genom att utnyttja gasernasolika benägenhet att lösa sig i vatten så kan koldioxiden och svavelvätet tas bort. Under dennaprocess absorberas även mindre mängder metan och VOC. Den uppgraderade biogasen får genomprocessen cirka 98 % metanhalt och kan därefter användas för att driva fordon. De borttagnagaserna frigörs samtidigt från vattnet och släpps istället ut från uppgraderingsanläggningen medhjälp av en luftström. Detta har bedömts vara olämpligt då svavelvätet är korrosivt och en mycketgiftig gas. Metanen och VOCn som följer med den utgående luften har negativa egenskaper förväxthuseffekten och den globala miljön.Denna studie har undersökt hur de gaser som normalt släpps ut med det utgående luftflödet skallbehandla. Med hjälp av mätningar av de procentuella gasmängderna i den utgående luften samt iden råa biogasen har kvantiteter på årliga emissionerna kunnat uppskattas. Utifrån dessa har olikareningsmetoder analyserats där slutsatsen är att reducera svavelvätet med hjälp av Järn i ett filter.Metangasen har istället föreslagits bli renad i ett kompost filter.

The aim of this study was to understand the link beween greenhouse gasses emissions (CH4 and N2O) microbial activity and nutrient content in soil from different types of soil in Svalbard. Warming can cause release of large amounts of carbon and nitrogen in form of greenhouse gasses from soil into the atmosphere. This might strengthen the greenhouse effect and thus global climate change. We measured release of greenhouse gases from soil. At the same time, soil sampling was conducted at five different localities in August in the years 2014 and 2015. Soils were found to have low nutrient content and unfavourable C/N ratio to support vegetation growth. Areas were not a significant source of emissions of greenhouse gasses from soil to the atmosphere.