<p>This report is commissioned by the Water and Sewage Agency in The City of Mariehamn, Åland. The basic aim is to investigate positive or negative effects of a relocation of the sewage pipe from a wastewater treatment plant, Lotsbroverket. The environmental licence of Lotsbroverket is to be revised and The Environmental Appeal Board at Åland’s Government and Administrative Board has made demands that several possible locations in an outer water area should be examined. The present location of the sewage pipe is in Svibyviken, which has been classified as an “inner water area”.</p><p>The objective of this work is to study to which extent the nutrient loading from Lotsbroverket influence the environmental conditions in Svibyviken, and to investigate the suitability of different locations of the wastewater pipe from Lotsbroverket.</p><p>The way a coastal area looks, i.e., its morphometry, determines to a large extent its ecological characteristics. The investigated coastal area was digitalized from a nautical chart. The software used for this was Roots 3.3 and the GIS-tool ArcGIS 8.3. The localization of the coastal boundaries for the entire coastal area and for investigated sub-areas was determined according to the topographical bottleneck method, i.e., the boundary lines were drawn where the exposure of the coast to the open sea is minimized.</p><p>A process-based dynamic mass-balance model for total phosphorous has been used in this study. Using this model, one can estimate and quantify the effects of different nutrient sources in coastal areas. All the fluxes of phosphorous to, from and within the defined areas were studied and ranked. Model simulations have shown how changes in any of the phosphorous fluxes influence the mean monthly concentrations of total phosphorous. The situation for total nitrogen was determined with a statistical/empirical regression model between phosphorous and nitrogen concentrations. To estimate the expected ecological effects from a change in the nutrient loading from Lotsbroverket, statistical/empirical correlations between modelled nutrient concentrations and ecological effect variables have been used. Standard effect variables for the study of eutrophication effects in coastal areas are, e.g., the chlorophyll concentration, Secchi depth and oxygen saturation in deep water. These variables have also been used in this study.</p><p>It has been shown that (1) the nutrient concentrations of the Baltic Sea controls the concentration of nutrients in the studied areas to a very large extent, (2) that the nutrient fluxes from Lotsbroverket are small compared to the nutrient fluxes from the Baltic Sea and hence also of minor importance for the nutrient state of the receiving water system, (3) that the influence of the nutrient emissions from Lotsbroverket are most noticeable in the present inner recipient, Svibyviken, and (4) that the impact logically decreases with distance between the location of the sewage pipe and boundary line to the open sea. The overall conclusion is that no major improvement of the conditions in Svibyviken can be expected by a reduction or a relocation of the nutrient emissions from Lotsbroverket.</p> / <p>Detta examensarbete är ett uppdrag av VA-verket vid Mariehamns stad, Åland, med syfte att utreda effekter av en eventuell flyttning av avloppsreningsverket Lotsbroverkets utloppsledning. Inför en revidering av Lotsbroverkets miljötillstånd har Miljöprövningsnämnden vid Ålands landskapsregering ställt villkor på att tillståndshavaren skall utreda möjligheter till att avleda det renade avloppsvattnet till ett yttre vattenområde. Utloppsledningen mynnar i dagsläget i Svibyviken, vilken har klassificerats som ett inre vattenområde.</p><p>Målsättningen med detta arbete är att belysa vilka ekologiska effekter näringsämnesutsläppet från Lotsbroverket har på primärrecipienten Svibyviken samt att undersöka några andra områdens lämplighet som mottagare av avloppsvattnet. Ett kustområdes utseende och form, det vill säga dess morfometri, avgör i stor utsträckning dess ekologiska förhållanden. För att få en god bild av det undersökta områdets morfometri digitaliserades området utifrån ett sjökort i digitaliseringsprogrammet Roots 3.3, varefter data bearbetades med GIS-verktyget ArcGIS 8.3. Avgränsning av kustområdet som helhet och av undersökta delområden gjordes enligt den topografiska flaskhalsmetoden, det vill säga så att kustens öppenhet mot utanförliggande hav eller vattenområde minimeras (Håkanson et al., 1984; Pilesjö et al., 1991).</p><p>För arbetet har en processbaserad, dynamisk massbalansmodell för totalfosfor använts. Modellen har tagits fram för att eutrofieringseffekter i kustområden skall kunna studeras (Håkanson & Karlsson, 2001). Vid användandet av modellen kan effekter av olika näringsämneskällor uppskattas och kvantifieras. Samtliga totalfosforflöden till, från och inom olika avgränsade områden har studerats och rangordnats. Modellsimuleringar har visat hur förändringar i något av fosfortillflödena inverkar på recipientens månadsmedelkoncentration av totalfosfor. Situationen för kväve har undersökts med hjälp av en statistisk/empirisk regressionsmodell mellan fosfor- och kvävehalt. För att belysa de ekologiska effekter som kan förväntas efter en förändring av Lotsbroverkets fosfor- och kväveutsläpp har statistiska/empiriska kopplingar gjorts mellan näringsämneskoncentrationer och ekologiska effektvariabler. Bra effektvariabler vid undersökning av eutrofieringseffekter är exempelvis klorofyllhalt, siktdjup samt syrgashalt i bottenvattnet. Dessa variabler har också använts i detta arbete.</p><p>Resultaten visar att (1) närsaltskoncentrationerna i de studerade områdena i hög grad styrs av den allmänna eutrofieringsnivån i Östersjön, (2) att utsläppet av näringsämnen från Lotsbroverket inte inverkar på recipientens näringsstatus i någon stor utsträckning, (3) att Lotsbroverkets påverkan är störst på nuvarande recipient, Svibyviken, (4) och att påverkan sedan successivt minskar ju längre ut mot öppna havet utloppsledningen lokaliseras. Slutsatsen av utredningen är att en reduktion av Lotsbroverkets utsläpp eller nylokalisering av utloppsledningen inte kan förväntas ge någon omfattande förbättring av tillståndet i Svibyviken.</p>

This report is commissioned by the Water and Sewage Agency in The City of Mariehamn, Åland. The basic aim is to investigate positive or negative effects of a relocation of the sewage pipe from a wastewater treatment plant, Lotsbroverket. The environmental licence of Lotsbroverket is to be revised and The Environmental Appeal Board at Åland’s Government and Administrative Board has made demands that several possible locations in an outer water area should be examined. The present location of the sewage pipe is in Svibyviken, which has been classified as an “inner water area”. The objective of this work is to study to which extent the nutrient loading from Lotsbroverket influence the environmental conditions in Svibyviken, and to investigate the suitability of different locations of the wastewater pipe from Lotsbroverket. The way a coastal area looks, i.e., its morphometry, determines to a large extent its ecological characteristics. The investigated coastal area was digitalized from a nautical chart. The software used for this was Roots 3.3 and the GIS-tool ArcGIS 8.3. The localization of the coastal boundaries for the entire coastal area and for investigated sub-areas was determined according to the topographical bottleneck method, i.e., the boundary lines were drawn where the exposure of the coast to the open sea is minimized. A process-based dynamic mass-balance model for total phosphorous has been used in this study. Using this model, one can estimate and quantify the effects of different nutrient sources in coastal areas. All the fluxes of phosphorous to, from and within the defined areas were studied and ranked. Model simulations have shown how changes in any of the phosphorous fluxes influence the mean monthly concentrations of total phosphorous. The situation for total nitrogen was determined with a statistical/empirical regression model between phosphorous and nitrogen concentrations. To estimate the expected ecological effects from a change in the nutrient loading from Lotsbroverket, statistical/empirical correlations between modelled nutrient concentrations and ecological effect variables have been used. Standard effect variables for the study of eutrophication effects in coastal areas are, e.g., the chlorophyll concentration, Secchi depth and oxygen saturation in deep water. These variables have also been used in this study. It has been shown that (1) the nutrient concentrations of the Baltic Sea controls the concentration of nutrients in the studied areas to a very large extent, (2) that the nutrient fluxes from Lotsbroverket are small compared to the nutrient fluxes from the Baltic Sea and hence also of minor importance for the nutrient state of the receiving water system, (3) that the influence of the nutrient emissions from Lotsbroverket are most noticeable in the present inner recipient, Svibyviken, and (4) that the impact logically decreases with distance between the location of the sewage pipe and boundary line to the open sea. The overall conclusion is that no major improvement of the conditions in Svibyviken can be expected by a reduction or a relocation of the nutrient emissions from Lotsbroverket. / Detta examensarbete är ett uppdrag av VA-verket vid Mariehamns stad, Åland, med syfte att utreda effekter av en eventuell flyttning av avloppsreningsverket Lotsbroverkets utloppsledning. Inför en revidering av Lotsbroverkets miljötillstånd har Miljöprövningsnämnden vid Ålands landskapsregering ställt villkor på att tillståndshavaren skall utreda möjligheter till att avleda det renade avloppsvattnet till ett yttre vattenområde. Utloppsledningen mynnar i dagsläget i Svibyviken, vilken har klassificerats som ett inre vattenområde. Målsättningen med detta arbete är att belysa vilka ekologiska effekter näringsämnesutsläppet från Lotsbroverket har på primärrecipienten Svibyviken samt att undersöka några andra områdens lämplighet som mottagare av avloppsvattnet. Ett kustområdes utseende och form, det vill säga dess morfometri, avgör i stor utsträckning dess ekologiska förhållanden. För att få en god bild av det undersökta områdets morfometri digitaliserades området utifrån ett sjökort i digitaliseringsprogrammet Roots 3.3, varefter data bearbetades med GIS-verktyget ArcGIS 8.3. Avgränsning av kustområdet som helhet och av undersökta delområden gjordes enligt den topografiska flaskhalsmetoden, det vill säga så att kustens öppenhet mot utanförliggande hav eller vattenområde minimeras (Håkanson et al., 1984; Pilesjö et al., 1991). För arbetet har en processbaserad, dynamisk massbalansmodell för totalfosfor använts. Modellen har tagits fram för att eutrofieringseffekter i kustområden skall kunna studeras (Håkanson &amp; Karlsson, 2001). Vid användandet av modellen kan effekter av olika näringsämneskällor uppskattas och kvantifieras. Samtliga totalfosforflöden till, från och inom olika avgränsade områden har studerats och rangordnats. Modellsimuleringar har visat hur förändringar i något av fosfortillflödena inverkar på recipientens månadsmedelkoncentration av totalfosfor. Situationen för kväve har undersökts med hjälp av en statistisk/empirisk regressionsmodell mellan fosfor- och kvävehalt. För att belysa de ekologiska effekter som kan förväntas efter en förändring av Lotsbroverkets fosfor- och kväveutsläpp har statistiska/empiriska kopplingar gjorts mellan näringsämneskoncentrationer och ekologiska effektvariabler. Bra effektvariabler vid undersökning av eutrofieringseffekter är exempelvis klorofyllhalt, siktdjup samt syrgashalt i bottenvattnet. Dessa variabler har också använts i detta arbete. Resultaten visar att (1) närsaltskoncentrationerna i de studerade områdena i hög grad styrs av den allmänna eutrofieringsnivån i Östersjön, (2) att utsläppet av näringsämnen från Lotsbroverket inte inverkar på recipientens näringsstatus i någon stor utsträckning, (3) att Lotsbroverkets påverkan är störst på nuvarande recipient, Svibyviken, (4) och att påverkan sedan successivt minskar ju längre ut mot öppna havet utloppsledningen lokaliseras. Slutsatsen av utredningen är att en reduktion av Lotsbroverkets utsläpp eller nylokalisering av utloppsledningen inte kan förväntas ge någon omfattande förbättring av tillståndet i Svibyviken.