<p>During the past few years a vast amount of research has been done to increase the understanding of the complex ecosystem of the Baltic Sea. Modelling and simulations are important tools to increase knowledge of the system. A suitable model must be simple to use and the parameters and variables needed in the model must be easy to access.</p><p>In this paper a dynamical mass-balance model, CoastMab, which is validated for smaller coastal areas, has been used to predict concentrations and transports of phosphorus in three large coastal areas - the Gulf of Finland, the Gulf of Gdansk and the Gulf of Riga. CoastMab uses ordinary differential equations to regulate inflow, outflow and internal flows. To reflect seasonal variations in temperature and different types of flows the model has a temporal resolution of a month. The main purposes of this paper have been to evaluate CoastMab, predict the concentrations and the transports of phosphorus in each coastal area and to analyse how much and why the results differ from empirical data.</p><p>The performed simulations show the importance of a correct calculation of the wave base. This is due to its influence on the division between surface and deep water as well as the division of areas of accumulation and areas of erosion and transport. The retention times of surface and deep water calculated by the model also is of great importance because of their direct influence on the flow of water between the study area and the sea outside the area. This together with the concentration of phosphorus determines the flow of phosphorus in and out of the study area.</p><p>The dynamical mass-balance model is considered to work well in the three studied areas even though the areas are outside the model domain in several respects. Even if the predictions of the phosphorus concentration in the gulf of Riga was less accurate than in the other study areas, the prediction was inside the interval of standard deviation that has been calculated from empirical data. The major flow of phosphorus in the model was in the cross section between the Baltic proper and the modelled coastal area.</p><p>Since the model is easy to use and requires only a small number of obligatory input variables it would be appealing to continue development of the model to handle coastal areas of the same size and larger than the study areas in this paper.</p> / <p>Under senare år har mycket forskning utförts för att öka förståelsen av det komplexa ekosystem Östersjön utgör. Viktiga redskap för att öka förståelsen för systemet är modellering och simulering. För att en modell ska vara lämplig att använda är det viktigt att den inte är för komplicerad och att de parametrar och variabler som används i modellen är lättillgängliga.</p><p>I detta arbete har en dynamisk massbalansmodell, CoastMab, som är validerad för mindre kustområden använts för att modellera fosforkoncentrationer och fosforflöden i tre större kustområden - Finska viken, Gdanskbukten och Rigabukten. CoastMab reglerar genom ordinära differentialekvationer inflöden, utflöden och interna flöden. För att kunna hantera säsongsvariationer i temperatur och olika typer av flöden har modellen en temporär upplösning på en månad. Syftet med arbetet har främst varit att se hur väl CoastMab predikterar fosforkoncentrationen och fosforflöden inom respektive område, samt att analysera hur mycket och varför prediktionerna skiljer sig från empiriska data.</p><p>De simuleringar som utfördes visade att djupet på den teoretiska vågbasen, som modellen beräknar, är av stor betydelse eftersom den i sin tur bestämmer fördelningen yt- och djupvatten samt fördelningen av ackumulationsbottnar och erosions- och transportbottnar. De utbytestider för yt- och djupvatten som modellen beräknar är också av största vikt eftersom de har en direkt inverkan på vattenflödet mellan studerat område och havet utanför, vilket i sin tur tillsammans med fosforkoncentrationen bestämmer fosforflöden in och ut ur det studerade området.</p><p>Den dynamiska massbalansmodellen kan anses fungera väl för samtliga tre studerade områden, trots att de ligger utanför modellens domän i flera avseenden. Även om prediktionen av fosforkoncentrationen i Rigabukten blev sämre än för de två övriga områdena, låg prediktionen inom det intervall för standardavvikelsen som beräknats utifrån empiriska data. De största fosforflödena i modellen förekom för samtliga områden i gränssnittet mellan egentliga Östersjön och det modellerade kustområdet.</p><p>Enkelheten i att använda modellen och det låga antalet obligatoriska drivvariabler gör att den är väl värd att utveckla för att hantera områden av samma eller större storlek än de nu studerade områdena.</p>

<p>Naturvårdsverket rankar övergödningen som det allvarligaste hotet mot Östersjön. Strategin för att bekämpa övergödningen i Östersjön har varit att reducera antropogena utsläpp av fosfor och kväve från punktkällor och diffusa källor. Många forskare anser att primärproduktionen i egentliga Östersjön huvudsakligen är begränsad av kväve varför Sverige har infört ett ambitiöst och kostsamt program för avancerad kväverening på reningsverk. Andra experter hävdar istället att reducerade kväveutsläpp är meningslösa eller rent av skadliga.</p><p>I ljuset av dessa fundamentalt olika åsikter och de helt motsatta strategier de innebär syftar denna studie till att försöka klargöra vilka åtgärder som borde vidtas för att minska övergödningen genom att undersöka området Himmerfjärden som ofta används som ett exempel på lyckad kväverening. Området har också studerats intensivt sedan 1970-talet.</p><p>Detta arbete har använt en processbaserad dynamisk massbalansmodell för salt för att beräkna vattenutbytestider i Himmerfjärden. Flöden av vatten och näringsämnen till och från fjärden har beräknats och det har visats att bidraget av kväve och fosfor till Himmerfjärden från reningsverket är mycket marginellt jämfört med bidraget från Östersjön.</p><p>Denna studie har också genom att granska litteratur och mätdata från Himmerfjärden visat att det finns goda skäl att ifrågasätta hypotesen om att primärproduktionen i Himmerfjärden skulle vara långsiktigt begränsad av kväve. Resultaten av denna studie kommer att användas i framtida massbalansmodelleringar av fosfor, kväve och cyanobakterier i Himmerfjärden.</p> / <p>The Swedish Environmental Protection Agency has ranked eutrophication as the most severe threat to the Baltic Sea. The strategy to combat the eutrophication in the Baltic has been to reduce antrophogenous emissions of phosphorus and nitrogen from point and diffuse sources. Many scientists argue that the primary production in the Baltic proper is primarily limited by nitrogen which is why Sweden and other countries have implemented an ambitious and expensive program of advanced nitrogen removal in sewage treatment plants. Other experts argue that reduced nitrogen load to the Baltic Sea is either pointless or even harmful.</p><p>In the light of these fundamentally different views and the very opposite management strategies they imply, this study aims to more bring clarity to which measures should be taken to reduce eutrophiction by investigating the area of Himmerfjärden. Himmerfjärden is often used as an example of successful removal of nitrogen and the area has been intensively monitored since the 1970’s.</p><p>This work used a process-based dynamic mass balance model for salt to calculate water retention times in Himmerfjärden. Water and nutrient flows to and from the bay have been calculated. It was shown that the contribution of nutrients to Himmerfjärden from the treatment plant is small compared to the contribution from the Baltic Sea.</p><p>This study showed by reviewing literature on Himmerfjärden that there are good reasons to question the hypothesis of Himmerfjärden being nitrogen limited in the long-run. The findings of this study will be used in future mass balance modelling of phosphorus, nitrogen and cyanobacteria in Himmerfjärden.</p>

<p>This work is about finding an appropriate modelling complexity for a mass-balance model for phosphorus in Lake Vänern, Sweden. A statistical analysis of 30 years of water quality data shows that epilimnion and hypolimnion have different water quality and should be treated separately in a model. Further vertical division is not motivated. Horizontally, the lake should be divided into the two main basins Värmlandssjön and Dalbosjön. Shallow near shore ares, bays and areas close to point sources have to be considered as specific sub-basins if they are to be modelled correctly.</p><p>These results leads to the use of a model based on ordinary differential equations. The model applied is named LEEDS (Lake Eutrophication Effect Dose Sensitivity) and considers phosphorus and suspended particles. Several modifications were made for the application of the model to Lake Vänern. The two major ones are a revision of the equations governing the outflow of phosphorus and suspended particle through the outflow river, and the inclusion of chemical oxygen demand (COD) into the model, in order to model emissions from pulp and paper mills. The model has also been modified to handle several sub-basins.</p><p>The LEEDS model has been compared to three other eutrophication models applied to Lake Vänern. Two were simple models developed as parts of catchment area models and the third was a lake model with higher resolution than the LEEDS model. The models showed a good fit to calibration and validation data, and were compared in two nutrient emission scenarios and a scenario with increased temperature, corresponding to the green house effect.</p>

This work is about finding an appropriate modelling complexity for a mass-balance model for phosphorus in Lake Vänern, Sweden. A statistical analysis of 30 years of water quality data shows that epilimnion and hypolimnion have different water quality and should be treated separately in a model. Further vertical division is not motivated. Horizontally, the lake should be divided into the two main basins Värmlandssjön and Dalbosjön. Shallow near shore ares, bays and areas close to point sources have to be considered as specific sub-basins if they are to be modelled correctly. These results leads to the use of a model based on ordinary differential equations. The model applied is named LEEDS (Lake Eutrophication Effect Dose Sensitivity) and considers phosphorus and suspended particles. Several modifications were made for the application of the model to Lake Vänern. The two major ones are a revision of the equations governing the outflow of phosphorus and suspended particle through the outflow river, and the inclusion of chemical oxygen demand (COD) into the model, in order to model emissions from pulp and paper mills. The model has also been modified to handle several sub-basins. The LEEDS model has been compared to three other eutrophication models applied to Lake Vänern. Two were simple models developed as parts of catchment area models and the third was a lake model with higher resolution than the LEEDS model. The models showed a good fit to calibration and validation data, and were compared in two nutrient emission scenarios and a scenario with increased temperature, corresponding to the green house effect.

Naturvårdsverket rankar övergödningen som det allvarligaste hotet mot Östersjön. Strategin för att bekämpa övergödningen i Östersjön har varit att reducera antropogena utsläpp av fosfor och kväve från punktkällor och diffusa källor. Många forskare anser att primärproduktionen i egentliga Östersjön huvudsakligen är begränsad av kväve varför Sverige har infört ett ambitiöst och kostsamt program för avancerad kväverening på reningsverk. Andra experter hävdar istället att reducerade kväveutsläpp är meningslösa eller rent av skadliga. I ljuset av dessa fundamentalt olika åsikter och de helt motsatta strategier de innebär syftar denna studie till att försöka klargöra vilka åtgärder som borde vidtas för att minska övergödningen genom att undersöka området Himmerfjärden som ofta används som ett exempel på lyckad kväverening. Området har också studerats intensivt sedan 1970-talet. Detta arbete har använt en processbaserad dynamisk massbalansmodell för salt för att beräkna vattenutbytestider i Himmerfjärden. Flöden av vatten och näringsämnen till och från fjärden har beräknats och det har visats att bidraget av kväve och fosfor till Himmerfjärden från reningsverket är mycket marginellt jämfört med bidraget från Östersjön. Denna studie har också genom att granska litteratur och mätdata från Himmerfjärden visat att det finns goda skäl att ifrågasätta hypotesen om att primärproduktionen i Himmerfjärden skulle vara långsiktigt begränsad av kväve. Resultaten av denna studie kommer att användas i framtida massbalansmodelleringar av fosfor, kväve och cyanobakterier i Himmerfjärden. / The Swedish Environmental Protection Agency has ranked eutrophication as the most severe threat to the Baltic Sea. The strategy to combat the eutrophication in the Baltic has been to reduce antrophogenous emissions of phosphorus and nitrogen from point and diffuse sources. Many scientists argue that the primary production in the Baltic proper is primarily limited by nitrogen which is why Sweden and other countries have implemented an ambitious and expensive program of advanced nitrogen removal in sewage treatment plants. Other experts argue that reduced nitrogen load to the Baltic Sea is either pointless or even harmful. In the light of these fundamentally different views and the very opposite management strategies they imply, this study aims to more bring clarity to which measures should be taken to reduce eutrophiction by investigating the area of Himmerfjärden. Himmerfjärden is often used as an example of successful removal of nitrogen and the area has been intensively monitored since the 1970’s. This work used a process-based dynamic mass balance model for salt to calculate water retention times in Himmerfjärden. Water and nutrient flows to and from the bay have been calculated. It was shown that the contribution of nutrients to Himmerfjärden from the treatment plant is small compared to the contribution from the Baltic Sea. This study showed by reviewing literature on Himmerfjärden that there are good reasons to question the hypothesis of Himmerfjärden being nitrogen limited in the long-run. The findings of this study will be used in future mass balance modelling of phosphorus, nitrogen and cyanobacteria in Himmerfjärden.

Baltic archipelago areas have high nature values despite being polluted from various antrophogenic activities within the Baltic Sea catchment area and from long-range transport of airborne substances. The discovery of environmental problems in the Baltic Sea in the 1960s led to countermeasures that gradually gave results in reducing the toxic pollution, e.g. from PCBs. Today, much of the environmental management is focused on reducing the effects of eutrophication. There is a demand from society on science to develop strategies that can direct remedial actions so that the cost-effectiveness is maximised. This work focuses on how mass-balance models can be used to understand how coastal ecosystems are controlled by abiotic processes and to predict the response to changes in loading of different substances. Advection, sedimentation and burial are examples of general transport processes that are regulated by morphometrical characteristics, e.g. size, form, effective fetch and topographical openness. This is why different coastal areas have different sensitivity to loading of pollutants. A comparison of six phosphorus and chlorophyll models of different complexity showed that the model performance was not improved with more state variables of total phosphorus (TP) than two water and two sediment compartments. Modelling chlorophyll as a separate state variable did not improve the results for individual values compared to a simple regression against total phosphorus in surface water. Field investigations of the phosphorus content in accumulation sediments along the coast of Svealand showed a distribution pattern that probably is related to differences in the redox status. The average content of mobile phosphorus was much higher than previously found in offshore Baltic sediments indicating that sediments may play an important role for the phosphorus turnover in Baltic archipelago areas. A one-year field study to measure the levels of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD/Fs) in water, sediments and fish during different seasons was carried out in Kallrigafjärden Bay. The collected data set was used to test a mass-balance model for PCCD/F-turnover. It was possible to reproduce the concentrations of different PCDD/F-congeners with high accuracy using a general model approach, including one water compartment and two sediment compartments, indicating that the applied model has the necessary qualifications for successful predictions of PCDD/F-turnover in Baltic coastal areas. / Felaktigt tryckt som Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology 736

Detta examensarbete syftade till att ta fram ett underlag för en regional åtgärdsplan avseende dibenso-p-dioxiner och dibensofuraner, gemensamt benämnda som PCDD/F eller dioxiner, i Gävleborgs län. Länet har historiskt varit ett av de mest utsatta områdena i Sverige beträffande dessa föroreningar och höga koncentrationer i bland annat strömming har medfört att denna inte får saluföras i övriga EU.   I arbetet har resultaten från den rådande forskningen på området studerats för att få kunskap om nuvarande källor och möjliga förklaringar till de fortsatt förhöjda koncentrationerna av dioxiner. Därefter har data från tidigare undersökningar av dioxinkoncentrationer i Gävleborgs län samlats in, sammanställts och använts för att studera hur koncentrationerna varierar geografiskt inom länet. Principalkomponentanalys (PCA) av specifika dioxinkongeners koncentrationer har sedan använts för att försöka identifiera verksamhetstyper som potentiellt kan ha bidragit till föroreningarna på olika platser - en analys som dock är behäftad med stora osäkerheter. De insamlade provresultaten har även använts för att genom massbalansmodellering undersöka återhämtningen i två känt förorenade fjärdar i länet; Norrsundet och Gårdsfjärden. Utifrån resultaten av ovanstående analyser diskuterades även nyttan av att genomföra eventuella åtgärder för att reducera halterna i kraftigt förorenade områden.   Proverna som sammanställts visade klara geografiska skillnader i sedimentkoncentration, och till viss del även i koncentration i muskel från abborre, vilket visar på en stark betydelse av lokala källor i vissa områden. Bland strömmingsproverna kunde inget liknande samband ses. Detta kan förklaras av att det migrerande beteendet hos strömming gör att fisken under sin livstid exponeras för varierande föroreningsnivåer i olika områden, medan abborren är mer stationär även som vuxen. Principalkomponentanalysen gav, för vissa prover, indikationer kring vilken typ av verksamhet som bidragit till de uppmätta koncentrationerna. Dessa resultat är dock mycket osäkra och bör inte på egen hand användas som underlag för att fastställa föroreningskällor. Massbalansmodelleringen visade att PCDD/F-koncentrationen i sediment inte har någon betydelse för koncentrationen i vattenmassan utan att inflödet från omgivande hav dominerar även i avgränsade fjärdar. De modellerade jämviktskoncentrationerna mellan sediment och vattenmassa indikerade även att koncentrationerna i sediment kommer fortsätta överskrida somliga gränsvärden tills koncentrationen i vattenmassan reducerats, vilket även stöds av att dessa gränsvärden överskreds i majoriteten av de sammanställda proverna.   Baserat på samtliga ovannämnda resultat drogs slutsatsen att lokala saneringsåtgärder sannolikt inte ger någon effekt på PCDD/F-koncentrationerna i strömming, samt att de inte är tillräckliga för att erhålla sedimentkoncentrationer under samtliga gränsvärden. De kan däremot effektivt minska den exponering som mer stationära organismer som abborre utsätts för i områden med kraftigt förorenade sediment, och kan även ha positiva effekter på förekomsten av andra miljöfarliga ämnen i området. För- och nackdelar måste således övervägas i varje enskilt fall. / The aim of this Master’s Thesis was to provide a basis for a regional plan of action regarding dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans, commonly referred to as PCDD/F or dioxins, in Gävle-borg County. This region has historically been one of the Swedish areas most affected by these pollutants, and high concentrations in for example Atlantic herring (Clupea harengus) have resulted in restrictions where some fish species cannot be sold in other EU countries.   In this work, results of current research on the subject were studied in order to gain knowledge about current sources and possible explanations to the continued high concentrations of dioxins. Thereafter, data from earlier investigations of dioxin levels in Gävleborg County have been gathered, compiled and used to study the regional geographic variation of the concentrations. Principal component analysis (PCA) was then used on the concentrations of specific congeners in an attempt to identify source types that might have contributed to the contamination in various sites; this analysis is however marred by uncertainties. The gathered data have also been used to investigate the recovery in two bays with known contaminations, Norrsundet and Gårdsfjärden, using mass balance modelling. The benefits of implementing measures to reduce the PCDD/F-concentrations in highly polluted areas were then discussed based on the results of the above-mentioned analyses.   The measured sediment concentrations, and partly also the concentrations in European perch (Perca fluviatilis), of the compiled samples showed distinct geographic differences, which indicates a strong influence from local sources in some areas. Among the herring samples, no such connection could be seen. This could be explained by the migrating behaviour of adult herring, resulting in an exposure to various levels of contamination in different areas as they migrate, while adult perch has a more stationary behaviour. For some samples, the principal component analysis gave indications on source types that might have contributed to the local contamination levels. These results are however very uncertain and they should not be used as the sole basis when determining emission sources. The mass balance modelling showed that the PCDD/F-concentrations in sediments have no influence on the concentrations in the water body; the inflow from the surrounding sea is predominant also in enclosed bays. The modelled equilibrium concentrations between sediments and water body also indicated that the sediment concentrations will continue to exceed the guideline values until the water concentrations have decreased. This is also supported by the fact that the majority of the samples showed concentrations exceeding these guideline values.   Based on all of the abovementioned results it was concluded that local remediation measures would most likely not affect the PCDD/F-concentrations in herring. It was also concluded that such measures would not suffice to obtain sediment concentrations that fall below all guideline values. They can however be used to lessen the exposure that stationary organisms are subjected to in areas with highly contaminated sediments, and can also have positive effects on the levels of other hazardous substances in the area. Thus, the benefits and disadvantages need to be considered in each specific case.

During the past few years a vast amount of research has been done to increase the understanding of the complex ecosystem of the Baltic Sea. Modelling and simulations are important tools to increase knowledge of the system. A suitable model must be simple to use and the parameters and variables needed in the model must be easy to access. In this paper a dynamical mass-balance model, CoastMab, which is validated for smaller coastal areas, has been used to predict concentrations and transports of phosphorus in three large coastal areas - the Gulf of Finland, the Gulf of Gdansk and the Gulf of Riga. CoastMab uses ordinary differential equations to regulate inflow, outflow and internal flows. To reflect seasonal variations in temperature and different types of flows the model has a temporal resolution of a month. The main purposes of this paper have been to evaluate CoastMab, predict the concentrations and the transports of phosphorus in each coastal area and to analyse how much and why the results differ from empirical data. The performed simulations show the importance of a correct calculation of the wave base. This is due to its influence on the division between surface and deep water as well as the division of areas of accumulation and areas of erosion and transport. The retention times of surface and deep water calculated by the model also is of great importance because of their direct influence on the flow of water between the study area and the sea outside the area. This together with the concentration of phosphorus determines the flow of phosphorus in and out of the study area. The dynamical mass-balance model is considered to work well in the three studied areas even though the areas are outside the model domain in several respects. Even if the predictions of the phosphorus concentration in the gulf of Riga was less accurate than in the other study areas, the prediction was inside the interval of standard deviation that has been calculated from empirical data. The major flow of phosphorus in the model was in the cross section between the Baltic proper and the modelled coastal area. Since the model is easy to use and requires only a small number of obligatory input variables it would be appealing to continue development of the model to handle coastal areas of the same size and larger than the study areas in this paper. / Under senare år har mycket forskning utförts för att öka förståelsen av det komplexa ekosystem Östersjön utgör. Viktiga redskap för att öka förståelsen för systemet är modellering och simulering. För att en modell ska vara lämplig att använda är det viktigt att den inte är för komplicerad och att de parametrar och variabler som används i modellen är lättillgängliga. I detta arbete har en dynamisk massbalansmodell, CoastMab, som är validerad för mindre kustområden använts för att modellera fosforkoncentrationer och fosforflöden i tre större kustområden - Finska viken, Gdanskbukten och Rigabukten. CoastMab reglerar genom ordinära differentialekvationer inflöden, utflöden och interna flöden. För att kunna hantera säsongsvariationer i temperatur och olika typer av flöden har modellen en temporär upplösning på en månad. Syftet med arbetet har främst varit att se hur väl CoastMab predikterar fosforkoncentrationen och fosforflöden inom respektive område, samt att analysera hur mycket och varför prediktionerna skiljer sig från empiriska data. De simuleringar som utfördes visade att djupet på den teoretiska vågbasen, som modellen beräknar, är av stor betydelse eftersom den i sin tur bestämmer fördelningen yt- och djupvatten samt fördelningen av ackumulationsbottnar och erosions- och transportbottnar. De utbytestider för yt- och djupvatten som modellen beräknar är också av största vikt eftersom de har en direkt inverkan på vattenflödet mellan studerat område och havet utanför, vilket i sin tur tillsammans med fosforkoncentrationen bestämmer fosforflöden in och ut ur det studerade området. Den dynamiska massbalansmodellen kan anses fungera väl för samtliga tre studerade områden, trots att de ligger utanför modellens domän i flera avseenden. Även om prediktionen av fosforkoncentrationen i Rigabukten blev sämre än för de två övriga områdena, låg prediktionen inom det intervall för standardavvikelsen som beräknats utifrån empiriska data. De största fosforflödena i modellen förekom för samtliga områden i gränssnittet mellan egentliga Östersjön och det modellerade kustområdet. Enkelheten i att använda modellen och det låga antalet obligatoriska drivvariabler gör att den är väl värd att utveckla för att hantera områden av samma eller större storlek än de nu studerade områdena.

Östersjön är idag det system med störst utbredning av syrefattiga eller syrefria bottnar i hela världen. Problemet har uppstått som följd av den massiva näringsbelastning från de kringliggande länderna som pågått sedan industrialiseringen intensifierades på 1900-talet. I och med omställningen till förnybar energi planeras framtida vindkraftsparker att byggas i Östersjön. Överflödig energi planeras att användas till havsbaserad vätgasproduktion som sedan forslas in till land med rör. Vid storskalig vätgasproduktion produceras som biprodukt enorma mängder syrgas vilket ger helt nya förutsättningar för artificiell syresättning av Östersjöns syrefria bottnar. Tre övergripande tekniker för att artificiellt syresätta bottenvatten med syrgas har identifierats på 21 platser runt om i världen: Downflow Bubble Contact System (DBCS), Side Stream Pumping System (SSPS) och Direct Oxygen Injection System (DOIS). Alla tre tekniker har med goda resultat förhöjt syrgaskoncentrationen i bottenvatten från hypoxiskt (&lt; 2 mg/l) till oxiskt (&gt; 2 mg/l). I flera fall har syresättningen bidragit till reduktion av näringsämnen och/eller utökat habitat för fiskar och bottendjur. En pilotanläggning i fjärden Slätbaken skulle ge bättre förståelse för hur ett system skulle kunna utformas i andra delar av Östersjön. En massbalansmodell konstruerades över Slätbaken och resultatet var att pilotanläggningen bör ha en kapacitet på 8 ton O2/dygn för att med säkerhet kunna höja syrgaskoncentrationen till &gt; 4 mg/l. Detta skulle ge en lämplig säkerhetsmarginal för den lokala bottennära eller bottenlevande faunan med avseende på syrgashalt. / As of today, the Baltic Sea is the system with the globally largest expansion of hypoxic or anoxic bottom waters, so-called “dead zones”. It is a consequence of the massive load of nutrients from the surrounding countries that started with the intensified industrialization in the start of the 20th century. With the transformation towards renewable energy, wind parks are planned to be built in the Baltic Sea on a substantial scale. Thereby, superfluous energy is planned to be used for sea-based production of hydrogen gas that can be piped to land. Large scale hydrogen gas production would generate enormous amounts of oxygen gas as a byproduct, which gives a theoretical opportunity to artificially oxygenate the dead zones of the Baltic Sea. Three main techniques to artificially oxygenate bottom waters were identified in 21 freshwater systems around the world: Downflow Bubble Contact System (DBCS), Side Stream Pumping System (SSPS) and Direct Oxygen Injection System (DOIS). All three techniques have successfully raised the concentration of dissolved oxygen from hypoxic (&lt; 2 mg/l) to oxic (&gt; 2 mg/l). In many cases, the oxygenation contributed to reduction of dissolved nutrients in the waters and/or enlarged habitats for fish and benthic fauna. A pilot plant for oxygenation in the bay Slätbaken would contribute to better understanding of how a future oxygenation system could be constructed in other parts of the Baltic Sea. A mass balance model was constructed, representing oxygen content and transport in Slätbaken. Results indicated that establishing a pilot plant would need a capacity of 8 tons O2/day to guarantee a dissolved oxygen concentration of &gt; 4 mg/l, which would provide local fauna with a suitable safety margin regarding dissolved oxygen concentrations.

A regional survey of environmentally harmful substances in fish in autumn 2013 revealed elevated levels of polychlorinated biphenyls (PCBs) in perch from Lake Oxundasjön, north of Upplands Väsby in Stockholm County. Follow-up studies have shown that the quantity of PCBs contained in the lake is unique of its kind in Sweden, and that the area of influence also includes downstream Rosersbergsviken, a bay of Lake Mälaren. The elevated concentrations in fish exceed today's market limits and environmental quality standards for PCBs, as of this, responsible authorities discourage from consumption of fish from Lake Oxundasjön and Rosersbergsviken. The aim has been to use statistical analyses and mass-balance modelling to study the current state of the lake system and how it may evolve in the future under different circumstances. There is a statistically significant correlation between PCB levels in sediment and perch from 21 different sites in the Stockholm-Mälaren region, including Lake Oxundasjön and Rosersbergsviken, this was demonstrated with a linear regression model. With the multivariate analysis method principal component analysis (PCA), it was illustrated how the contaminant levels in fish from Lake Oxundasjön and Rosersbergsviken differed on contaminant levels in fish from other sites. The difference mainly concerned the size and composition of PCBs. Mass-balance modelling of quantities and flows of PCBs in Lake Oxundasjön and Rosersbergsviken was made in the simulation program STELLA®. The modelling indicated that the system currently serves as a secondary distribution source of PCBs to the environment. The recovery of PCB levels is slow in the system, it will take more than 25 years for concentrations in fish to reach today’s market limits and environmental quality standards for PCBs. The model was used to evaluate three different treatment methods for Lake Oxundasjön: dredging, capping and activated carbon treatment. Simulations of these treatments led to a substantial improvement of the PCB situation in Lake Oxundasjön. Moreover, they also had a positive impact on the recovery process in the downstream Rosersbergsviken. Future climate changes, with warmer temperatures and higher run off, led to a slightly faster recovery progress of PCBs in the system.