Föroreningar av metaller är ett problem längs med kusterna, vilket har en negativ inverkan på vattenlevande organismer och miljön. Orsaken till detta beror till stor del på pågående utsläpp från tätorter, hamnar, industrier och på ”gamla synder (då det inte fanns några detaljerade miljölagar som reglerade spridningen av föroreningar från exempelvis industriprocesser)”. Utsläpp av föroreningar behöver inte bara komma lokalt utan kan också transporteras via avrinningsområdena och via atmosfäriskt nedfall. Idag arbetar länsstyrelsen med att invertera och sanera förorenade områden, men för att kunna ta reda på hur det ligger till med kusterna och hamnarna är sedimentprovtagningar ett måste. Att analysera data från sedimentprover kan vara speciellt utmanande eftersom det finns många olika faktorer som kan ha betydelse när data skall analyseras. Det kan vara faktorer som bottentyper, utspädning, kornstorlekar mm i en miljö som är speciellt utsatt för omrörningar. Syftet med detta arbete är att identifiera åtgärder som kan bidra till att förbättra analysen av föroreningar från sedimentundersökningar då det finns faktorer som kan påverka föroreningssignalen. Till detta arbete har data från Sveriges Geologiska Undersökning (SGU) använts. Provtagningarna genomfördes längs med kusten i Kalmarsund under åren 1998, 2003 och 2008. Dessa data har tidigare studerats med fokus på metallkoncentrationer. I detta arbete ligger fokus istället på att göra fördjupande jämförelser genom att studera morän, organiskt material, samt tillämpningen av normaliseringar och elementförhållanden. Även data från Structor Miljö Göteborg AB som tagit prover i Oskarshamns hamn under 2011 med hjälp av sedimentfällor har använts. Syftet är att göra en jämförelse med SGU:s provtagningar, samt att undersöka miljögiftsbelastningen och sedimentationshastigheten i Oskarshamns hamn och ytterområde. Resultatet visar att spridningen av metaller kan förbättras genom att studera koncentrationerna tillsammans med organiskt material, normalisering mot organiskt material och naturliga utsläpp av metaller ifrån morän. Resultatet visar också att sedimentfällor är ett utmärkt komplement till vanliga sedimentprovtagare.

Då naturlig mark görs om till hårdgjord yta i samband med bygge av vägar och bostadsområden ökar flödesbelastningen till närliggande sjöar och vattendrag. Vattenmassorna tar med sig de föroreningar som bland annat finns inbyggda i byggnadsmaterialet, som kommer från trafiken eller från verksamheter som till exempel industrier eller djurhållning. För att förhindra att föroreningarna sprids till de naturliga vattendragen kan åtgärder sättas in för att rena vattnet innan utsläpp till recipienten. Detta kan åstadkommas med hjälp av till exempel så kallade dagvattendammar.   Den främsta processen för rening i dagvattendammar är sedimentation. In till dammarna kommer vanligtvis stora mängder partiklar och suspenderat material till vilka föroreningar, som till exempel näringsämnen och metaller, kan fästa. Dagvattendammarnas dämmande funktion ser till att vattnet har tillräckligt lång uppehållstid i dammen för att det suspenderade materialet ska hinna sedimentera och föroreningarna avskiljs på så sätt till dammarnas bottensediment.   Två stycken dammar på Lidingö, en dagvattendamm och en kombinerad dag- och lakvattendamm, har valts ut för undersökningar och provtagningar har gjorts av föroreningshalterna i inkommande och utgående vatten och jämförts mot provtagningar av föroreningshalterna i dammarnas sediment. Vid provtagning av sedimentet har en uppsamlingsanordning använts så att så gott som möjligt endast det material som sedimenterat under den tidsperiod vattenproverna har tagits har undersökts, vilket betyder att vatten- och sedimentproverna är jämförbara mot varandra. För att jämföra värdena har beräkningar gjorts av det inkommande flödet till dammen och av sedimentens volym i dammarna.   Resultaten av sedimentets beräknade massa visade att fanns stora skillnader mellan beräkningarna baserade på sedimentprovtagningarna och från den uppskattade sedimentavskiljningen som beräknats baserat på vattenproverna, vilket visade på att metoden innehöll många osäkerheter. Att det ändå fanns en massa av varje förorening i sedimenten visade dock på att de hade skett en avskiljning i dammen, vilket inte alltid visades av vattenproverna. Det var dock mycket svårt att säga hur stor andel av de inkommande föroreningarna som hade avskilts i dammarna eftersom både flödesberäkningarna och volymsberäkningarna var mycket osäkra. Resultaten av vattenproverna visade att halterna av det suspenderade materialet var högre i utgående vatten än inkommande, vilket skulle kunna vara ett tecken på att reningen i dammarna inte fungerade tillräckligt väl, men skulle också kunna vara ett väntat resultat med tanke på årstiden. Dammarna kan troligtvis vara fyllda med sediment, vilket minskar den tillgängliga volymen och försämrar reningsfunktionen. Sedimenten måste därför troligast tömmas för att upprätthålla en tillräcklig reningsfunktion.

Det vatten som avrinner från hårdgjorda ytor, så kallat dagvatten, innehåller ofta en mängd olika föroreningar, så som tungmetaller och näringsämnen, som kan göra stor skada om vattnet inte renas innan det når recipienten. Ett vanligt sätt att rena detta vatten är genom öppna system, som dammar och våtmarker, eftersom de fungerar både som flödesutjämnare och som sedimentationsmagasin. I Steningedalen, Märsta, finns en dagvattenanläggning med dammar och översilningsytor, vars syfte är att rena dagvatten från ett avrinningsområde på ca 7200 ha. Vattnet leds till dammarna via en dagvattentunnel vars primära syfte var att leda vattnet förbi Märsta centrum. Tunneln är ca 3100 m lång, sprängd och delvis i betong, och har ett skibord installerat i tunnelmynningen med syfte att skapa ett sedimentationsmagasin samt att vid höga flöden leda vattnet förbi dammarna direkt till Märstaån. I denna studie har reningseffekten av denna dagvattentunnel utretts. Detta har gjorts genom provtagning av vattnet i två punkter i tunneln, den ena belägen ca 1 km uppströms tunnelmynningen och den andra i tunnelmynningen. Analyser med avseende på tungmetallerna bly, kadmium, krom, koppar, nickel och zink samt näringsämnet fosfor har därefter genomförts. Även halten suspenderat material och vattnets partikelstorleksfördelning har undersökts. För att komplettera vattenanalyserna har även tungmetall- och fosforhalten i sedimenten vid provpunkterna analyserats och sedimentmäktigheten mätts. Resultaten av vatten- och sedimentprovtagningen visar bland annat att halterna av tungmetaller i vattnet generellt är relativt höga. Speciellt zink återfinns i höga halter både i vattnet och i sedimenten och överskrider det av Naturvårdsverket uppsatta gränsvärdet för lösta halter i vatten. Vidare är fosforhalterna, enligt Naturvårdsverkets klassning för sjöar och vattendrag, extremt höga vid högt flöde och höga vid lågt flöde i tunneln.  Resultaten av filtreringsanalyserna visar på att partikelstorleken i vattnet är generellt mycket liten, vilket innebär att andelen partiklar som är stora nog att sedimentera också är mycket liten. Sedimentmäktigheten är dock högre i slutet av tunneln, vilket visar att sedimentationen ökar med ett minskat avstånd till tunnelmynningen. Detta beror sannolikt på att det installerade dämmet leder till en minskad vattenhastighet genom en ökning i tvärsnittsarea, vilket i sin tur leder till förbättrade förutsättningar för sedimentation. Resultaten visar vidare att halterna av tungmetaller och fosfor i dagvattnet inte skiljer sig avsevärt mellan provpunkterna vid lågt flöde i tunneln. Vid högt flöde är halten av tungmetaller och fosfor dock lägre vid tunnelmynningen jämfört med den övre provtagningspunkten, vilket tyder på att det sker en viss avskiljning i tunneln, sannolikt genom sedimentation av partikelbundna föroreningar. Därmed dras slutsatsen att tunnelns senare del uppvisar en god avskiljning av föroreningar vid ett relativt högt flöde, men att avskiljningseffekten minskar vid lägre flöden, vilket kan förklaras genom att partiklarna i vattnet generellt är mycket små men att både mängden partiklar och partikelstorleksfördelningen ökar vid högre flöden. / Stormwater often contains a variety of pollutants such as heavy metals and nutrients that can cause great damage if the water is not treated before it reaches the recipient. A common way to decontaminate this water is through open systems such as ponds and wetlands since they both act as a sedimentation tank and also create a more steady flow. In Steningedalen, Märsta, there is a constructed wetland system designed to clean stormwater from a catchment of about 7200 ha. The water is channeled to the ponds via a stormwater tunnel whose primary purpose was to carry water past the center of Märsta village. The tunnel is about 3100 m long, partially in concrete, and has a weir installed in the end of the tunnel. The purpose of the weir is partly to create a sedimentation basin and partly to channel water past the wetland system when high flows occur. In this study, the treatment effect of this stormwater tunnel is investigated. This has been carried out by sampling the water at two points, one about 1 km away from the end of the tunnel, and the other at the end of the tunnel, with subsequent analysis for the heavy metals lead, copper, cadmium, chrome, nickel and zinc as well as the nutrient phosphorus. Also, the concentration of suspended matter and the particle size distribution of the stormwater has been investigated. To supplement the water analysis, heavy metals and phosphorus in the sediments were analysed and thickness of the sediment was also measured. The result of the water and sediment sampling shows that the levels of heavy metals in the water are generally relatively high. Zinc in particular, is found at high concentrations both in water and in sediments and exceeds the Environmental Protection Agency’s limit. Phosphorus levels are also, according to the Environmental Protection Agency's classification of lakes and streams, extremely high at high flow rates and high at low flow rates in the tunnel. The results also show that the concentrations of heavy metals and phosphorus in surface waters do not differ significantly between the sampling points at low flow rates in the tunnel. At high flow rates, however, a reduced level of both heavy metals and phosphorus was detected in the end of the tunnel, which indicates that the level of these pollutants decreases with distance from the inlet due to sedimentation in the tunnel. Sediment thickness is greater at the end of the tunnel, which indicates that sedimentation increases towards the outlet of the tunnel which most likely is due to fact that the installed weir slows down the flow rates and creates a sedimentation basin. However, the results of the particle size distribution analysis show that the fraction of particles large enough to settle is very small. Thus it is concluded that the later part of the tunnel shows a relatively good separation capability at high flow rates, but the separation effect is reduced at lower flow rates, which can be explained by the small size of the particles in the water.

Syfte: I dagens läge byggs nya dagvattendammar för att magasinera dagvatten som överbelastar dagvattenledningssystemen och de befintliga dagvattendammarna förblir utan översyn. Eftersom klimatförändringar bidrar till att femårsregn kommer i en högre frekvens ökar flödet av dagvatten och orsakar att allt fler dagvattendammar kommer att bli underdimensionerade. För att bevara samhällsfunktioner utreds en generell arbetsprocess hur kommuner kan undersöka och bevara befintliga dagvattendammar. Metod: Metoderna som används är intervju, fallstudie och litteraturstudie. Intervju bidrar till att lösningar och förslag av undersökningsmetoder och åtgärdsförslag samlas in. Fallstudien utfördes på tre olika dagvattendammar och undersöker vilka undersökningsmetoder som kan användas. Att samla empiri i ett praktiskt fall bör bidra till att utredningens trovärdighet förstärks. De metoderna som användes i fallstudien är beräkningar, sedimentprovtagning och dokumentanalys från underlag av befintliga dagvattendammar. Med hjälp av litteraturstudie analyseras utredningens empiri med andra källor för att kontrollera empirins tillförlitlighet. Resultat: Ett flertal undersökningsmetoder och åtgärdsförslag analyserades. Tre undersökningsmetoder som passade en generell arbetsprocess var: flödesproportionell provtagning, sedimentprovtagning och dagvattenberäkningar med dagvattenmodellen Stormtac. Åtgärdsförslag som passade var: byggnation av en vall runt dammen för att utöka magasineringen, plantering av växter som tar upp näringsämnen och tungmetaller bundna i dagvattnet, utnyttja dagvattendammens form där dagvattendammens hydrauliska effektivitet utnyttjas maximalt samt anlägga fördamm med en makadamvall med vattenlevande växter. Konsekvenser: Flödesproportionell provtagning var tillförlitlig undersökningsmetod enligt intervju och litteraturstudie. Sedimentprovtagning av sediment i botten av inoch utlopp går att nyttjas i en generell arbetsprocess, men vissa föroreningshalter kan vara missvisande beroende på hur detaljerat sedimentprovtagningen görs. Dagvattenmodellen Stormtac och dess beräkningar kan nyttjas i en generell arbetsprocess eftersom Svenskt Vatten P110 (2016) bekräftar modellens beräkningar. Åtgärdsförslagen testades inte i verkliga fall, men effekten bekräftades i intervjun och litteraturstudien. Ett förslag på generell arbetsprocess kunde sammanställas. Stickprovstagning passar sämre in i en generell arbetsprocess. Begränsningar: Fallstudien har begränsats genom att utreda två metoder, varav den ena är dagvattenmodellen Stormtac och den andra är sedimentprovtagning. Utvalda föroreningar som tungmetaller, olja, kväve och fosfor analyseras. Studien avgränsas från att analysera hur recipienter påverkas av de befintliga dagvattendammar som studerats. / Purpose: At present are new stormwater ponds constructed to store stormwater which overloads stormwater pipe systems while existing stormwater ponds remains without overhaul. Since climate changes contributes to five-year rain in a higher frequency, which increases the flow of stormwater and causing more stormwater ponds to be undersized. In order to preserve social functions, are a general work process investigated of how municipalities can investigate and preserve their existing stormwater ponds. Method: The methods that are used are interviews, case study and literature study. The interviews contribute to solutions and proposals of investigation methods and proposals for action. The case study were performed in three stormwater ponds and examines the investigation methods that can be used. Collecting empirical data in a practical case, should increase the investigation’s credibility. The methods used in the case study are calculations, sediment sampling and document analysis of the basis of existing stormwater. Using literature study are the empirical data of the investigation analyzed with other sources to check the reliability of the empirical data. Findings: Several methods of investigations and action proposals were analyzed. Three investigation methods which fit a general work process were: flow proportional sampling, sediment sampling and stormwater calculations through the stormwater model Stormtac. The proposals for action which suited a general work process were: construction of a trench around the pond to expand the storage area, planting plants that take up nutrients and heavy metals tied up in stormwater, exploit the stormwater ponds shape where the hydraulic efficiency are exploited flat out by placing the inlet and outlet on opposite ends, and building trenches with a gravel embankment with aquatic plants. Implications: Flow proportional sampling were a reliable investigation method according to interview and literature study. Sediment sampling of sediment in bottom of in- and outlet can be used in a general work process, but certain contamination levels can be misleading depending on how detailed sediment samplings are done. Stormwater model Stormtac and its calculations can be used in a general workprocess because publication Svenskt Vatten P110 (2016) are confirming the models calculations. The proposals for action were not tested in real cases, but the effect was confirmed in the interview and literature study. Limitations: The case study was limited by investigating two methods, one of which is stormwater model Stormtac and sediment sampling. Selected contaminants such as heavy metals, oil, nitrogen and phosphorus are analysed. The study is delimitated by analyzing how recipients are affected by the studied existing stormwater ponds.

Dagvattnet från Märsta är belastat med bland annat tungmetaller och näringsämnen. Vattnet hamnar i Märstaån och transporteras vidare ut till Mälaren. Steningedalens våtmark är ett dammsystem som renar och fördröjer en del av Märstaåns flöde före transport ut mot Mälaren.   Syftet med detta självständiga arbete på kandidatnivå har varit att undersöka anläggningens reningsfunktion med hjälp av sedimentprovtagning. Sedimentprover har tagits vid in- och utloppet och en kemisk analys av dessa har utförts i ett ackrediterat laboratorium. Resultaten från in- och utloppet har jämförts för att se om det sker en minskning av föroreningar genom systemet. Fem sedimentfällor har placerats ut i delar av dammsystemet för att undersöka sedimentfördelningen och muddringsbehovet i anläggningen. Resultatet av studien visade att dammsystemet har en god vattenreningsfunktion med avseende på tungmetallerna bly, nickel, kadmium, krom, koppar och zink samt näringsämnet fosfor. Anläggningen har bedömts att vara i behov av muddring. / In Märsta, the storm water is contaminated with heavy metals and nutrients (nitrogen and phosphorus) among other pollutants. The water emits to the river Märstaån and further to the lake Mälaren. The wetland of Steningedalen is a pond system that delays part of the stream in Märstaån and purifies the water on its way through the system. This independent project is based on investigation of the purification functioning at Steningedalen wetland. The investigation has been done by sediment sampling and analysis. The samples were taken from the inlet and the outlet of the pond system. Chemical analysis has been made on these samples in an accredited laboratory. The results were compared in order to see if there is a trend through the system. Five sediment traps were placed in parts of the system to study the distribution of the sediment and the need of dredging. The results of the study have concluded that the stormwater pond system has a good water purification function with regard to heavy metals lead, nickel, cadmium, chromium, copper and and zinc aswell as the nutrient phosphorous. The study has also shown that the system is in need of dredging.

<p>Stormwater run-off from surfaces such as roads or rooftops is often polluted with heavy metals and nutrients. Many of these substances can cause great damage in biota if they end up in the recipient. In Sweden constructed wetlands and ponds for treatment of stormwater are frequently used, since research has shown that these treatment ponds are reducing stormwater pollution considerably to a low cost. The knowledge of these pollutant removal mechanisms and how follow-up and assessment of the ponds should be performed is still limited.</p><p>To determine the pollutant removal efficiency of the stormwater ponds it is recommended that flow-weighted water samples are collected from both the inflow and the outflow of the pond. This method demands considerable resources of time and money for installations and analysis. Alternative methods for assessing pollutant removal are requested, methods with lower costs but relevant results. This thesis is investigating whether sediment sampling could be such an alternative.</p><p>Sediment core samples were taken in four stormwater ponds where flow-weighted water sampling has been performed as well. This makes it possible to compare the two methods. A method of sampling recently sedimented material was also tried out by constructing and placing sediment traps on the pond floor. Analysis of concentration of six heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn) and phosphorus were carried out.</p><p>The results show i.e. that the concentrations of heavy metals and phosphorus in the pond sediments decrease as the distance from the pond inlet increase. Comparing the two methods shows that the results from the sediment sampling are in the same order of magnitude as the results from the water sampling. Consequently, the conclusion states that a well executed sediment sampling may be an alternative to flow-weighted water sampling.</p> / NOS dagvatten

Stormwater run-off from surfaces such as roads or rooftops is often polluted with heavy metals and nutrients. Many of these substances can cause great damage in biota if they end up in the recipient. In Sweden constructed wetlands and ponds for treatment of stormwater are frequently used, since research has shown that these treatment ponds are reducing stormwater pollution considerably to a low cost. The knowledge of these pollutant removal mechanisms and how follow-up and assessment of the ponds should be performed is still limited. To determine the pollutant removal efficiency of the stormwater ponds it is recommended that flow-weighted water samples are collected from both the inflow and the outflow of the pond. This method demands considerable resources of time and money for installations and analysis. Alternative methods for assessing pollutant removal are requested, methods with lower costs but relevant results. This thesis is investigating whether sediment sampling could be such an alternative. Sediment core samples were taken in four stormwater ponds where flow-weighted water sampling has been performed as well. This makes it possible to compare the two methods. A method of sampling recently sedimented material was also tried out by constructing and placing sediment traps on the pond floor. Analysis of concentration of six heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn) and phosphorus were carried out. The results show i.e. that the concentrations of heavy metals and phosphorus in the pond sediments decrease as the distance from the pond inlet increase. Comparing the two methods shows that the results from the sediment sampling are in the same order of magnitude as the results from the water sampling. Consequently, the conclusion states that a well executed sediment sampling may be an alternative to flow-weighted water sampling. / NOS dagvatten

Syftet med denna rapport var att utreda hur föroreningsmängder och föroreningskoncentrationer i dagvattendammars sediment påverkas av markanvändningen i avrinningsområdet. Sedimentprovtagning skedde under april 2019 i tre dagvattendammar i Gävle, med olika markanvändningar: industri, villaområde samt två avrinningsområden innehållande trafik. Markanvändningen ”trafik vid Västerbacken” hade en trafikintensitet på cirka 2000 bilar/dygn och ”trafik vid Hamnleden” en intensitet på 7000 bilar/dygn. Provtagningen utfördes med rysskannborr och sedimentdjup mättes för att kvantifiera sedimentvolymen i dagvattendammarna. Proverna skickades till laboratorie för analys av metaller, fosfor, alifater, aromater samt polycykliska aromatiska kolväten [PAH]. Dagvattendammen med markanvändning industriområde hade sedimentet med högst föroreningskoncentrationer, följt av villaområde – trafik vid Hamnleden – trafik vid Västerbacken. Resultaten för denna studie visar att inga markanta skillnader kan ses vid jämförelse av föroreningskoncentrationer i sedimentet, utifrån omgivande markanvändning. Markanvändningarna visade liknande koncentrationsmönster i de grafiska figurer som jämfördes. Resultatet kan bero på att dagvattendammarna ligger geografiskt nära och därmed kan bli påverkade av samma atmosfäriska nedfall och bakgrundshalter. Det förväntades inte att föroreningskoncentrationerna i villaområdets sediment skulle vara näst högst. En förklaring kan vara den högre halten organiskt material i villaområdets sediment, vissa föroreningar tenderar att binda starkt till organiskt material. Däremot sågs stora skillnader mellan dagvattendammarnas föroreningsmängder i sedimentet (jämförelsetalet ”fastlagd förorening per år”), vilket återspeglades av sedimentvolymen. Störst mängd föroreningar och störst sedimentvolym sågs i dagvattendammen med markanvändning industriområde. I fallande skala följde trafik vid Hamnleden – trafik vid Västerbacken – villaområde. Resultatet kan bero på skillnader i andel partikulära fraktioner i dagvattnet från respektive markanvändning, där industriområdet i så fall har störst andel partikulära fraktioner enligt resultatet i denna studie. Beräkningar utfördes i StormTac för teoretisk föroreningstransport i inkommande dagvatten till dagvattendammarna. Beräkningarna genererade i totalmängder (lösta och partikulära fraktioner). När föroreningstransporten jämfördes med ”fastlagd förorening per år” för villaområde sågs att föroreningstransportens mängder var markant större, vilket delvis kan förklaras med att totalmängder jämfördes med partikulära mängder. En slutsats som dras är att omgivande markanvändning påverkar föroreningsmängderna i sedimentet och sedimentvolymen, snarare än koncentrationerna. / This thesis addresses how human activities in the catchment area could influence the contaminant concentrations and amounts of contaminants in the sediments of stormwater ponds. Sediment sampling was done in April 2019. The storm water ponds had different land uses: industrial, residential (detached area) and two land uses of traffic with different intensities; “traffic by Hamnleden” (7000 cars/day) and “traffic by Västerbacken” (2000 cars/day). Samples were taken with a Russian corer and sediment depth was measured to quantify sediment volume. Samples were sent to laboratory for analysis of metals, phosphorus, aliphatics, aromatics and polycyclic aromatic hydrocarbons [PAH]. The stormwater pond with industry as land use had the highest concentration of contaminants in the sediment, followed by residential area – traffic by Hamnleden – traffic by Västerbacken. The results of this study showed that the land use concentrations of contaminants were all similar, and the patterns of concentration in the graphic figures were similar. The results could be explained by the narrow geographic area in which the three storm water ponds are situated. They could be affected by the same atmospheric downfall which could even out the concentrations. It was not expected that the residential area would have one of the highest concentrations in the sediment. This could be explained by the high content of organic matter, as some contaminants create strong chemical bonding with organic matter. Bigger differences were seen for the amounts of contaminants in the sediments and the comparative figure “fixated amount of contaminant per year”. The land use industry had the highest amount of contaminants followed by traffic by Hamnleden – traffic by Västerbacken – residential area. This is probably due to differences in particle quota in the storm water coming from the land uses. Calculations were done for the amount of transported contaminants in stormwater, via the watershed management tool and model StormTac. The calculated transportation of contaminants resulted in total amounts of contaminants, meaning both dissolved and particulate fractions. The calculations from StormTac were compared with the comparative figure “fixated amount of contaminant per year” for the land use residential area, and the amounts were significantly higher for the calculated transportation. This could partly be explained by comparing total amounts with particulate amounts. A conclusion of this report is that land use affects the amounts of contaminants and sediment volume in the studied storm water ponds, rather than the concentrations.