I denna rapport undersöks hur mängden organiskt kol, TOC (Totalt organiskt kol), varierar i tid och rum i Mälarens avrinningsområde, samt vad det är som styr TOC-halten i Mälaren. Det är viktigt att förstå dynamiken hos TOC i Mälaren och i dess avrinningsområde eftersom ökat TOC i vattnet påverkar vattenkvaliteten och orsakar problem vid beredning av dricksvatten. TOC kan bland annat reagera med klor/UV-ljus och bilda cancerframkallande ämnen. Det kan också öka antal mikrober i vattnets distributionssystem. Arbetet omfattar analys av samband mellan elementen, transportberäkningar per ytenhet av elementen till Mälaren och en modelleringsansats för ett av avrinningsområdena. Rapporten innehåller även en jämförelse mellan de olika vattenföringsmodellerna samt uppmätt vattenföring för analys av eventuella systematiska skillnader mellan dessa som påverkar beräkningen av TOC och de andra elementens transport till Mälaren. Analysen av sambanden mellan variablerna TOC (mg/l), kaliumpermanganat förbrukning (KMnO4, mg/l), absorbans_F (F=filtrerad), järn (mg/l), mangan (mg/l) och SO4_IC (sulfat mätt med hjälp av jonkromatografi, mg/l), visade att vissa av dessa variabler är korrelerade med varandra. TOC mot KMnO4 och TOC mot absorbans_F hade de bästa anpassningarna med respektive R2- värden 0,65 och 0,59 och p-värden <0,001. Årsnederbörd är positivt korrelerad med TOC per ytenhet för Kolbäcksån med R2-värde 0,63 och p-värde <0,01, vilket innebär att sambandet är signifikant. Ökad årsnederbörd leder till ökad tillförsel av TOC till Mälaren. Det finns däremot inget signifikant samband mellan TOC-transport per ytenhet och årsmedeltemperatur. Arealflödesberäkningar tyder på att den största tillförseln av TOC- transport per ytenhet kommer från den nordöstra delen av Mälaren. Fyrisån står för den största tillförseln av TOC. Hydrologiska, kemiska och meteorologiska data inkluderades i modeller för att kunna skatta TOC-halten i Mälaren. Temperatur-, evapotranspirations- och nederbördsdata användes i en hydrologisk modell, HBV- modellen, för att simulera vattenföringen från avrinningsområdet. Sedan användes en processbaserad modell, INCA- C, som drivs av hydrologisk data och beräknade grundvattenbildning och markfuktighet för att simulera tidsmässiga mönster i TOC. Invariablerna till INCA-modellen, markfuktigheten och HER (grundvattenbildning), simulerades med hjälp av HBV- modellen. Dessa modeller tillämpades i Kolbäcksån (ett av Mälarens största avrinningsområden). Modelleringen av Kolbäcksåns TOC- halt resulterade i en modell som anpassade dynamiken mellan 1996 och 2009, men missar den mellan 2009 och juni 2010, med bäst anpassning mellan 2006 och 2008. R2- och NS värden som erhölls för modellen var 0,086 och -0,059. / In this report, it has been investigated how the amount of organic carbon, TOC, varies in time and space in the basin of Mälaren, and what controls the TOC content in the lake. It is important to understand the dynamics of the TOC in the lake and its catchment because increased TOC in the water affects water quality and causes problems in the preparation of drinking water. Particularly, it can react with chlorine / UV- light and form carcinogenic substances. It can also increase the number of microbes in water distribution systems. In addition the work includes analysis of the relation between water chemistry variables, annual fluxes calculations (g/m2/year) of element flows to the lake and a modeling approach to a watershed. Annual fluxes calculations (g/m2/year) indicate that the largest supply of TOC to the lake comes from the northeast of the lake. Fyrisån accounts for the largest input of TOC to the lake. The high TOC-flux is due to a small proportion of open water in the catchment. Hydrological, chemical and meteorological data have been included in models to estimate the TOC content in the Mälaren. Input data processing, especially precipitation data, has been an important part of the work as it affects the whole model. Temperature, evapotranspiration and precipitation data were used in a hydrological model, HBV model, to simulate the flow from the catchment area. Then a process-based model, INCA-C, operated by the hydrological data and soil moisture, has been used to simulate the temporal patterns in TOC. The input variables to INCA-C- model, soil moisture and HER (Hydrological effective rainfall), have been simulated using the HBV- model. Those models were applied in Kolbäcksån, one of the lake's largest catchments. The modeling of Kolbäcksån resulted in a model that captured the dynamics of a few periods of the whole time series. The modeling of Kolbäcksån TOC-concentration resulted in a model that captured the dynamics between 1996 and 2009, but misses it between 2009 and June 2010. R2 and NS values obtained for the model were 0.086 and -0.059, respectively.

Näringsämnena har en stor betydelse för sötvattnets organismer och ekosystem, varav de vanligaste näringsämnena som även är de viktigaste är fosfor (P), kväve (N) samt kol (C). Näringsämnena kommer inte enbart till sjön via nedfall och fixering utav mycket av näringsämnena kommer in till en sjö via vattendrag som till exempel älvar där Klarälven räknas in som en av Sveriges älvar. Syftet med denna studie är att ta fram en tidstrend mellan åren 1996 och 2013 för näringsämnena totalfosfor, totalkväve och TOC (totalt organiskt kol) för tio lokaler i norra Vänern för att kunna avgöra om de är lika, om det är något år som sticker ut, om det finns någon påverkan av Klarälven för de sjölokaler som tas upp och se om värdena av näringshalter kan kopplas till fiskförekomsten. Data samlades in och plottades i diagram för att kunna jämföras med varandra. Med sjölokalernas näringsvärde gjordes korrelationstester med älvarnas näringshalter för att se samband och därefter gjorde korrelation med sjölokalernas näringsvärden med andelen skördad fisk i samma lokaler. Resultatet visade att Ölman och Ölmeviken är väldigt eutrofierade medan resterande lokaler hade oligotrofa eller mesotrofa vatten och översvämningen i Karlstad 2000 visade avtryck i tidstrenden. Klarälvens påverkan på sjölokalerna visade sig inte vara så stor utan samband upptäcktes enbart mellan Kaplansådran och Hammarösjön för totalkvävet och för TOC upptäcktes samband mellan Hammarösjön och Sätterholmsfjärden med Kaplansådran. / The nutrient is very important for fresh water organisms and ecosystems, of which the most common nutrients also is the most important is phosphorus (P), nitrogen (N) and carbon (C). The nutrients will not only come into a lake through deposition and fixation, much of the nutrients is coming into the lake through rivers such as Klarälven in Sweden. The purpose of this study is to develop a temporal and spatial trend during 1996-2013 for the nutrients total phosphorus, total nitrogen and TOC (total organic carbon) for ten premises in northern Lake Vänern to determine if they are equal, if it is a year that stands out from the rest, if there is any influence of Klarälven for the lake premises and see if the values of the nutrient concentrations can be linked to the presence of fish. Data were collected and plotted in graphs to be compared with each other. Correlation test was made with the lake premises nutrient values and rivers nutrient value to see if there was a connection between the locations, same correlation was also made between the lake premises nutrient values and the percentage of fish harvested in the same premises. The result showed that Ölman and Ölmeviken is very eutrophic, while the remaining premises hade oligotrophic or mesotrophic water and the flooding in Karlstad in 2000 showed imprint in the time trend. The impact of Klarälven on the lake premises proved to not be so great, but the context was detected only between Kaplansådran and Hammarösjön for the total nitrogen and correlation for TOC between Hammarösjön and Sätterholmsfjärden with Kaplansådran was also detected.

I Fredriksdalsvikens naturreservat i Kristianstads kommun skedde omfattande metalläckage efter en översvämning sommaren 2007 som orsakade skador på djur- och växtliv. De kraftiga metalläckagen misstänks härledas till sura sulfatjordar. Sura sulfatjordar tillhör de miljöskadligaste jordarna i världen på grund av de kraftiga metalläckagen och försurningen som jordarna orsakar till omgivningen. Mot bakgrund till humusämnens centrala roll för metalltransport i naturliga miljöer, syftade denna studie till att kartlägga hur organiskt kol är fördelat, sprids samt hur det kan förklaras i ett område nära det drabbade naturreservatet. Studien är en del av ett pågående forskningsprojekt i området som bedrivs på Linnéuniversitetet. I studiens undersökningsområde dominerar jordbruksmark som dräneras av ett dikessystem från norr till söder. Vattnet som avleds i dikessystemet pumpas slutligen till en våtmark i Fredriksdalsvikens naturreservat. I studien analyserades jord från åkermark, dikessediment, porvatten och dikesvatten från området på totalt organiskt kol med metoderna glödförlust och kyvett-test. Totalhalterna jämfördes med pH och grundvattennivå i åkermark. Resultat och slutsatser av studien är att högst halter löst organiskt kol uppmättes i dikesvattnet uppströms i dikessystemet och beror troligtvis på bottenfauna som inte växer i andra delar av systemet. I dikessediment ökar den organiska halten nedströms i dikessystemet och kan förklaras genom tillförsel av organiskt kol från två diken som dränerar åkermark rik på organiskt kol. De högsta halterna organiskt kol i jord beror på ett tunt torvlager. I åkermark visar inte resultaten någon tydlig statistisk korrelation mellan pH och totalt organiskt kol, men kraftig pH-sänkning tillsammans med höga totalhalter organiskt kol i torvjord beror troligtvis snarare på humusämnen än på sur sulfatjord. I åkermark väster om dikessystemet ökar den organiska halten med djupet under grundvattenytan. I samma åkermark ökar halterna av totalt organiskt kol lateralt mot dikessystemet, parallellt med att pH sjunker som troligen påverkas av starkare bindningsmekanismer till mineral, lägre mikrobiell aktivitet och minskad urlakning av löst organiskt kol. Men fler undersökningar i området krävs då markanvändning, erosion, jordarternas textur och sammansättning samt vattnets spridningsvägar också är avgörande faktorer för fördelning och spridning av organiskt kol i naturliga miljöer. / In the nature reserve Fredriksdalsviken in Kristianstad municipality, extensive metal leakage occurred after a flood in the summer of 2007 that caused damage to wildlife and plant life. The heavy metal leaks are suspected to be derived from acid sulphate soils in the area. Acid sulphate soils are among the most environmentally harmful soils in the world due to its extensive acidification and leaching of metals to the environment. In the light of humic substances key role for metal transport in natural environments, this study aimed to investigate how organic carbon is distributed, spread and how it can be explained in an area near the affected nature reserve. The study is part of an ongoing research project in the area conducted at Linnaeus University. The study area is dominated by agriculture land which is drained by a ditch system from north to south. The drained water in the ditch system is finally pumped to a wetland in the Fredriksdalsviken nature reserve. In the area, total organic carbon was analysed on soil from arable land, ditch sediment, pore water and ditch water with the methods loss of ignition and cuvette-test. Total levels were compared with pH and the groundwater level in arable land. The results and conclusions of the study are that the highest content of dissolved organic carbon in the ditch water upstream the ditch system is probably due to benthic fauna that doesn’t grow in other parts of the system. In the ditch sediment, the organic content increases downstream in the ditch system and can be explained by the supply of organic carbon from two ditches that drain arable land rich in organic carbon. In arable land are the highest levels of organic carbon due to a thin peat layer. The results does not show a clear statistical correlation between pH and total organic carbon in soil, but a sharp decrease in pH together with high total levels of organic carbon in peat soil is probably due to humic substances rather than to acid sulphate soil. In the western arable land of the ditch system, levels of total organic carbon increase laterally towards the ditch system at the same time as the pH decreases, which is probably affected by stronger binding mechanisms to minerals, lower microbial activity and reduced leaching of dissolved organic carbon. However, more research is required in the study area, since land use, erosion, soil texture and constitution together with the flow paths of water also are crucial factors for the distribution and pathways of organic carbon in natural environments.

Societies are facing great challenges with obtaining a good quality and quantity of drinking water in the context of climate change. Increases in natural organic matter (NOM) and per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) have been observed in lakes and drinking water the past years, which is of great concern for water treatment plants in Sweden. It is therefore vital to increase the knowledge regarding the distribution of these substances in the environment. The main objective of this project was therefore to further develop a hydrodynamic model for lake Ekoln by including transportation and degradation of NOM. This was to be done by calibrating the model in terms of total organic carbon (TOC) and Water colour (Colour). A second objective was to investigate the requirements to successfully model PFAS in Ekoln for future studies. The study was done using the model MIKE 3 FM, developed by the Danish Hydraulic Institute (DHI) The two variables TOC and Colour, were calibrated separately for the period of February 2017 to September 2018. For TOC the within-lake processes were decay and sedimentation. These were described using a reference decay constant for 20 °C (k0), that was scaled using the Arrhenius temperature coefficient (θ), and sedimentation was represented by a settling velocity (vsm). For Colour the included process was photooxidation. This process was described using a maximum photooxidation rate (kphoto) that was scaled using the Monod relation including parameters for minimum photosynthetically active radiation (PAR) necessary for photooxidation to occur (Imin) and a PAR half saturation constant (I1/2). The calibration of TOC resulted in the following best fit parameters for k0  of 0.001 d-1, θ of 1.07 and vsm of 0.001 md-1. The calibration of Colour resulted in the following best fit parameters for kphoto of 0.0125 d-1, Imin of 0 µmol photons m-2s-1 and I1/2 of 4 µmol photons m-2s-1. Overall it can be concluded that the chosen processes managed to capture the seasonal variations of TOC and Colour, and the calibrated parameter values are in line with similar studies. The assumption of not including autochthonous input proved to be the biggest source of error in the calibration of TOC but proved to have a minor influence on the calibration of Colour. To achieve a more realistic representation of photooxidation in the vertical profile, for the simulation of Colour, more processes should be considered to be added in the model in future studies. The results presented in this study contributes with increased knowledge of carbon budgets in lakes and can be used to predict water quality hazards connected to climate change and extreme events. The limited access to PFAS data for Ekoln, constrained the study of PFAS and only two sources could therefore be studied: The sewage treatment plant Kungsängsverket and precipitation. The results showed that the simulated concentrations of PFAS in Ekoln only accounted for 40 % of the observed concentrations. It could further be concluded that the contribution from precipitation is negligible. For future studies it is judged to be vital to include Fyrisån as a PFAS source, and to look into processes that influence PFAS distribution, such as sedimentation and adsorption to organic matter. / Samhällen står idag inför stora utmaningar vad gäller att tillhandahålla god kvalitet och kvantitet av dricksvatten under rådande klimatförändringar. De senaste åren har det observerats ökande halter av naturligt organiskt material (NOM) och per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS) i sjöar och dricksvatten, vilket är bekymmersamt för Sveriges vattenreningsverk. Det är därför av största vikt att öka kunskapen om dessa ämnens distribution i miljön. Huvudsyftet med denna studie var därför att vidareutveckla en hydrodynamisk modell för sjön Ekoln så att den även inkluderar transporten och nedbrytningen av NOM. Detta utfördes genom att kalibrera modellen för totalt organisk kol (TOC) och Vattenfärg (Färg). Ett andra syfte var att undersöka vilka förutsättningar som krävs för att kunna modellera PFAS på ett korrekt sätt i Ekoln. Studien utfördes i modellverktyget MIKE 3 FM, utvecklat av DHI.  De två variablerna TOC och Färg kalibrerades separat för perioden februari 2017 – september 2018. Processerna som valdes att påverka TOC var nedbrytning och sedimentation. Dessa processer beskrevs med hjälp av en referens-nedbrytningskonstant för 20 °C (k0), vilken anpassades med hjälp av Arrhenius temperaturkoefficient (θ) och sedimentation beskrevs med hjälp av en sedimentationshastighet (vsm). Färg påverkades endast av processen fotooxidation vilken beskrevs med en maximal hastighet för fotooxidation  (kphoto) som anpassades med hjälp av Monods relation. Anpassningen skedde med hjälp av parametern för minimal fotosyntetiskt aktivt ljus (PAR) för att fotooxidation ska ske (Imin) samt en PAR halv mättnads konstant (I1/2) .  Kalibreringen resulterade i värden för k0 av 0.001 d-1, θ av 1.07 och vsm av 0.001 md-1. Kalibreringen för Färg resulterade i värden för kphoto av 0.0125 d-1, Imin av 0 µmol fotoner m-2s-1 och I1/2 av 4 µmol fotoner m-2s-1. Det kan konstateras att de valda processerna lyckas med att beskriva säsongsvariationerna av både TOC och Färg och att de kalibrerade parametervärdena stämmer överens med litteraturen. Antagandet om att inte inkludera autoktont tillförsel av organiskt material (NOM från ytvatten), visade sig vara den största felkällan i simulering av TOC, men visade sig ha en mycket liten påverkan på simuleringen av Färg. För en mer realistisk bild av fotooxidations spridning i djupled, för simuleringen av Färg, bör fler processer övervägas att inkluderas i modellen för framtida studier.  Studien av PFAS var begränsad av tillgången till data, vilket medförde att endast två källor av PFAS till Ekoln analyserades: reningsverket Kungsängsverket och nederbörd. Resultaten visade att den simulerade koncentrationen av PFAS endast motsvarade 40 % av den observerade. Vidare kunde det konstateras att tillförsel av PFAS från regn kan antas vara försumbar. För framtida studier av PFAS i Ekoln bedöms det vara avgörande att inkludera Fyrisån som en källa, samt att vidare undersöka processer som påverkar transporten av PFAS så som sedimentation och adsorption till organiskt material.