Människan står inför stora utmaningar med att bekämpa olika typer av miljöproblem. Många av dessa problem är orsakade av människan men det finns också de problem som orsakats av föroreningar som uppstår naturligt. En av dessa naturliga föroreningar är sura sulfatjordar. Sura sulfatjordar lakar ur förorenande metaller och riskerar således att skada omgivningen, speciellt närliggande vattendrag. Karteringen av dessa jordar har historiskt både varit kostsamma i tid och pengar. Sveriges Geologiska Undersökning (SGU) har utvecklat en modell som via ett script utför maskininlärning för att förutspå förekomsten av sura sulfatjordar på landskapsnivå. Detta förväntas att både spara tid och pengar. Hur väl modellen presterar i områden med begränsad eller helt utan fältdata är dock ej undersökt. I denna studie görs en ansats till att verifiera om modellen förutspår förekomsten av sura sulfatjordar korrekt även på större avstånd från områden med fältobservationer. Studieområdet för modellen är Mälardalen. Området är präglat av jordbruk, vilket kan påverka hur väl modellen presterar. Inom studien undersöktes även en utvecklingsmöjlighet för att lära modellen att inte peka ut områden i vatten som sur sulfatjord, vilket delvis lyckades. Verifieringen av modellens kartering skedde i två steg, den första via GIS-analys där tidigare kända indikatorers spatiala utbredning för sura sulfatjordar granskades, indikatorerna är spårämnen i rotsystemen på bäckvattenväxter. Olika spårämnesförhållanden, Ni (nickel)/Pb (bly), Y (yttrium)/Pb och Cu (koppar)/Pb, jämfördes sedan med modellens kartering. Ytterligare verifiering gjordes via fältstudie. Studien pekar på att modellens kartering går att verifiera på generell landskapsnivå. Studien pekar även på att modellen i visa fall är för konservativ, då platser som modellen pekar ut som icke aktiv sur sulfatjord har höga indikatorvärden samt vid en plats i fält där aktiv sur sulfatjord identifierades. Det kan möjligtvis åtgärdas med utökade indata eller annan utveckling av modellen.

Acid sulphate soils cover all around the world an area of approximately 170 000 km2. The soils can cause huge acidification problems for streams and lakes due to increasing concentration of hydrogen ions which will increasing the mobilization of heavy metals. This can result in huge complications for species living in the polluted water. The aim with this study was to see what kind of impact the ditching activity in a catchment area affected by sulfide soils have when it comes to the leaching of heavy metals and Al. This was studied by investigate the distribution of 27 different elements (such as heavy metals, trace metals, nutrient etc) and LOI in a 2,14 m long marine sediment core from a bay situated in the county of Västerbotten. The catchment area from the stream which has it outflow at the bay are predicted to be affected by the acid sulphate soils in a high extent. Furthermore the spatial distribution of the elements in the bay was studied, this was made by compare the results from two sediments samples taken by a HTH corer from two different locations. The results made it clear that some element highly correlated to each other followed a trend similar to the ones of Sulphur and LOI. The concentration for the elements (As, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb och Zn) was also compared by the Canadian guidelines which indicate that As and Fe had concentration that can cause severe negative effects for biota in the water. The conclusion made from this study indicate that the majority of the elements are affected by the LOI fluctuations due to the high positive or negative correlation to LOI. Therefore the highest concentration of elements such as Al, Co, Cu Mn, Ni and Zn which will be leached by acid sulphate soils are in this situation instead caused by LOI. However there occur some trends when the ratio between S/LOI and other heavy metals sharply  increase, this could be seen as a sign of an effect caused by acid sulphate as a results of ditching activity.

Global environmental concerns arise when marine deposits with fine-grained iron sulfide-rich sediments (FeS and FeS2), now situated above sea level, oxidize from anthropogenic lowering of the groundwater table. The oxidation of iron sulfides decreases the soil pH and the acidic environment of these Acid Sulfate Soils (AS) soils increase weathering and mobilization of metals into adjacent watercourses, lakes and estuaries. Low pH and enhanced concentrations of metals are known to influence water quality negatively, causing fish kills and reduced aquatic diversity. Sulfide rich sediments were deposited in the Baltic Sea after the last glaciation and are now abundantly found along the coasts of for example the Bothnian Bay as a result of isostatic rebound. Recent studies from Finland have stated associations between leached (AS) soils and increased concentrations of metals in estuary sediments, thus the effects are likely to be similar in Sweden. With financial support from the Interreg Nord project “Ecological restoration in coastal river basins in the Bothnian Bay” in cooperation with the Geological Survey of Sweden (SGU), sediments from three lakes and two estuarine sites in the Rosån catchment in Norrbotten county, northern Sweden, were sampled and analyzed with fpXRF, ICP-MS and LOI methods. Elemental concentrations and organic contents were compared to establish accumulation trends over time and relationships between metal concentrations in recently deposited sediments and potential influence from previously sampled (AS) soils. Correlations in time, to anthropogenic activity, such as ditching were also considered. A primary allover trend with increasing concentrations of Aluminum (Al), Arsenic (As), Cadmium (Cd), Cobalt (Co), Cupper (Cu), Iron (Fe), Manganese (Mn), Nickel (Ni), Lead (Pb), Rare Earth Elements (REE) and Zinc (Zn), was noticed in a majority of the lake and estuary sediment samples. With some site variation, also two discrete peaks at different depth, were found in the upper 20 to 30 cm of the sampled sediments. Significant correlations to organic matter were also found for a considerable amount of the elements. Soil samples from (AS) soils in areas related to Rosån show pH values as low as 2.62 and oxidation depths down to 170 cm. Substantial elemental depletion in the oxidized zone suggest increased weathering, leaching and mobilization of Al, Cd, Co, Mn, Ni, REE, Zn and to some extent As, Cu, Fe and Pb from the soil, as a consequence of the acidic environment. A relationship between (AS) soils and increased metal concentrations is therefore likely. The sedimentation rate of roughly 0.2 cm/year was calculated from the separation age of the lakes and the sediment depth to an interpreted transition from more marine environment to lake settings. Consequently the distinct peaks of increased metal concentrations are thus suggested to be related to anthropogenic activities as for example improved drainage methods after the Second World War, but proper dating of the sediments is needed to establish any certain correlations. / På senare tid har man uppmärksammat de miljöproblem som uppstår när finkorniga sediment, innehållande järnsulfider, oxiderar på grund av mänsklig påverkan, t ex. dikning, eller annan typ av aktivitet som sänker grundvattennivån. När järnsulfiderna oxiderar bildas svavelsyra som gör att pH- värdet i marken blir väldigt lågt. Den sura miljön i dessa så kallade sura sulfatjordar, gör i sin tur att mineraler i marken vittrar fortare med påföljden att både surt vatten och ökade mängder metaller, sprids till närliggande vattendrag, sjöar och hav. Lågt pH och höga halter av metaller i vatten påverkar även vattenkvalitén negativt och har rapporterats orsaka fiskdöd och minskad akvatisk mångfald. Sura sulfatjordar är globalt förekommande och återfinns bland annat längs Bottenvikens kuster. De har kunnat bildas genom att sulfidhaltiga sediment, som avsattes i Östersjön efter den senaste istiden, nu befinner sig ovan havsnivån på grund av landhöjningen. I Finland har man i flera studier sett ett samband mellan sura sulfatjordar och ökade metallhalter i nyligen avsatta kustsediment och man kan anta att liknande förhållande gäller även i Sverige. Med finansiellt stöd från EU-projektet “Kustmynnande Vattendrag i Bottenviken-Metodutveckling och Ekologisk Restaurering” (Interreg Nord) genom Sveriges geologiska undersökning (SGU) och i samarbete med Länsstyrelsen i Norrbotten, har bottensediment från tre sjöar och två fjärdar i Rosåns avrinningsområde i Norrbotten provtagits och analyserats. För att fastställa hur koncentrationerna har förändrats över tiden har metallhalterna i de nyligen avsatta sedimenten jämförts med koncentrationerna i äldre sediment. Även jordprofiler från sura sulfatjordar i området har studerats för att kunna utvärdera ett ev. samband mellan urlakade ämnen i jordarna och ökade halter i sedimenten. Granskning av hur långt metallerna transporteras i systemet har gjorts, liksom försök att hitta kopplingar i tiden till mänsklig påverkan som t.ex. dikning. I de översta sedimenten kan man, förutom en generellt ökande trend av aluminium (Al), arsenik (As), kadmium (Cd), kobolt (Co), koppar (Cu), järn (Fe), mangan (Mn), nickel, (Ni) bly (Pb), sällsynta jordartsmetaller (REE) och zink (Zn), också se tydliga toppar med ökade halter av dessa ämnen på minst två specifika djup. De sura sulfatjordarna, som uppmätte pH-värden ner till 2,62, visade tecken på urlakning av Al, Cd, Co, Ni, Mn, REE, Zn och till viss del också As, Cu, Fe och Pb, varpå en trolig relation mellan sura sulfatjordar och ökade metallhalter i nyligen avsatta sediment kan fastställas. En uppskattning av ackumulationshastigheten, som gjordes utifrån när de provtagna sjöarna skiljdes från havet, och sedimentdjupet som visar övergången från hav till sjö, visar att de observerade topparna av ökade metallkoncentrationer i sedimenten skulle kunna vara förknippade med dikning i början av 1900-talet och efter andra världskriget. För en säker bestämning av sambandet till specifika händelser behövs dock en riktig datering.

Acid sulphate soils is a wide spread problem along the northern coast of Sweden. This is causing great damage through low pH and leaching of metals out into the streams. These soils are estimated to be found in several places in Sweden but also in many other areas in the world. One of these areas in Sweden that are believed to contain these sediments is Mälardalen. The purpose of this study is to evaluate the extension of the acid sulphate soils in this area. This has been accomplished through measurements of pH in the field as well as laboratorial work such as measuring the organic substance in the soil. The soils sulphur content was also analysed in a number of the samples. A total of 29 places has been visited in the area. The examination has been done as a pilot survey for the SGU. The study wanted to confirm if the acid sulphate soils are a problem in Mälardalen and if there is a connection between the soils that has a high organic matter and by what time they were deposited, and that those attributes would be a link to a low pH. The results is indicating that there is some correlation, mainly when it comes to soils with high organic content that has been deposited around 1000 years ago. With these quality’s the probability is going to be higher to find a soil that has a low pH. When examining diagrams showing these relations, we get an R-square value for the trend lines from both cases showing a correlation of 30%. This give us the indication that there are also other factors which will affect the pH. In this study the pH has been used as an indicator to where acid sulphate soils could be located. One cannot say that a high pH will exclude the possibility for a soil to become an acid sulphate soil, in the cases where the oxidized zone is small or absent. To ensure this fact, the soil will need to be oxidized as well as analysed to establish the sulphur content in the sample. This thesis has not shown any difference when it comes to the potential of acidification caused by these soils and the event of different kinds of sulphur compounds in Norrland and Mälardalen. According to our fulfilled literature studies the main difference are supposed to lay in the variation of the grain size in the different kinds of sediments. Air diffuse slower into a soil with a high content of clay compared to a soil with more silt. Clay may also have a bigger buffer system though high CaCo3 content or a high cation exchange capacity. The samples from the sites of Brantshammar, Kungsängen and Hova got time to oxidize as well as going through a sulphur analysis. Though these examinations as well as evaluations in the field, these sites could be confirmed to be acid sulphate soils. The number of parameters that was analysed for the other sites in this study are said to be too few, and gave inadequate results, and not the amount of information needed to be able to confirm the soils as acid sulphate soils. However, the correlation and the probability did increase with the number of consistent variables. The area would need another survey when there have been findings of acid sulphate soils as well as potential acid sulphate soils in this area. Further investigations can supplement the results from this current study and give a more apparent picture of the area, due to the fact that only a smaller amount of places could be reached within the time range of this survey. / Sura sulfatjordar är ett utbrett problem längs Sveriges nordligaste kust och orsakar skada genom låga pH och urlakning av metaller ut i vattendrag. Ett av dessa områden i Sverige tros vara Mälardalen och syftet med det här arbetet var att undersöka utbredningen utav sura sulfatjordar där. Genom att mäta pH på olika djup ute i fält, analysera organisk halt i labb samt svavelhalt i ett antal prover, så har 29 olika platser i området undersökts. Arbetet utfördes som en pilotstudie åt SGU. Målet var att se om sura sulfatjordar utgör ett problem i Mälardalen, och huruvida det finns ett samband mellan jordar med högt organiskt innehåll, vid vilken tidpunkt då avsättningen bildats och om dessa egenskaper sammanfaller med låga pH. Resultaten tyder på att ett visst samband finns, främst när det gäller högre organisk halt i jorden och områden som torrlagts genom landhöjning under de senaste 1000 åren. Sammanfaller dessa parametrar ökar sannolikheteten för att jorden kommer ha låga pH. I diagram över dessa samband visar R-kvadratvärdet för trendlinjen i båda fallen en korrelation på ca 30 % vilket antyder att det även finns andra faktorer som pH är beroende av. Det ska dock tilläggas att pH i den här undersökningen har använts som en indikator på om en jord kan klassificeras som en sur sulfatjord. På en del platser där pH i nuläget är högt skulle sura sulfatjordar kunna bildas om grundvattenytan sänktes. För att säkerställa detta skulle jorden behöva oxideras och pH mätas igen för att sedan analyseras för att ta reda på svavelhalten. Studien har inte visat någon skillnad gällande försurningspotential till följd av olika sulfidföreningar i Norrland gentemot Mälardalen. Enligt utförda litteraturstudier skall skillnaden i stället främst ligga i kornstorleken hos de olika jordarterna. Luft har svårare att tränga ned i en jord med hög lerhalt än i en siltigare jord. Lera kan också ofta ha en större buffrande effekt genom hög katjonutbyteskapacitet. Tidigare undersökningar visar även att Mälardalens gyttjeleror kan ha ett högre CaCO3- innehåll än normalt, vilket även verkar buffrande. Från platserna Brantshammar, Kungsängen och Hova togs prover som fick oxidera och genomgå svavelanalys. Genom dessa undersökningar, samt bedömning i fält, kunde jordarna med säkerhet fastställas som sura sulfatjordar. Antalet parametrar som analyserats på de övriga platserna i undersökning gav inte tillräckligt underlag för att kunna klassificera jordarna som sur sulfatjord, däremot ökade sannolikheten med antal överensstämmande parametrar. Området skulle behöva undersökas grundligare då det har hittats sura sulfatjordar med låga pH, samt områden som potentiellt skulle kunna bli det i framtiden. Vidare undersökningar kan komplettera resultaten från denna undersökning och ge en tydligare bild över området då endast en mindre mängd platser hann undersökas i denna studie.

Sura sulfatjordar (SSJ) bildas på tidigare havsbottnar med sulfidhaltiga sediment som med landhöjningen har lyfts upp ur havet och genom grundvattensänkande aktiviteter  exponerats för syre. Vörå å är ett vattendrag  i västra Finland som är kraftigt SSJ-påverkat. Närings-, trafik- och miljöcentralen i Österbotten har gjort vattenmätningar i Vörå å i flera decennier och syftet med detta arbete var att strukturera, beskriva och tolka tidigare obehandlade data från vattenmätningar som gjorts mellan 1969 och 2017 och därmed synliggöra årstidsvariationer och förändringar i vattnets kemiska sammansättning över tid. Vattenkvaliteten i Vörå å var allra sämst under höst och vår: pH <5, höga sulfathalter och konduktivitet om 25–100 mS/m.  Suspenderat material och turbiditet var som högst i april medan pH, konduktivitet, järnhalt och COD var som högst under sommaren. Variationerna i vattnets kemiska sammansättning var minst under våren och störst under sommaren då flera variabler uppvisade en mycket stor spridning. I slutet av mätperioden uppvisade många variabler en liten bättring och vad denna beror på är oklart. I och med klimatförändringar har årsmedeltemperaturerna i Finland stigit vilket skulle kunna tänkas påverka tiden för högflöden. Det finns tecken i datan som tyder på sådana förändringar sedan 1970-talet. Metallmätningar som gjorts under 2000-talet jämfördes mot bakgrundsvärden, vissa uppvisade förhöjda värden. / Acid sulphate soils (ASS) form in sulphide bearing marine sediments that have been exposed to atmospheric oxygen caused by eustatic uplift and draining of cultivated fields. The river Vörå å, in western Finland, is a small stream that is severely affected by ASS. Finnish authorities have during decades sampled and analysed the water, but the data has not been interpreted. The objective of this study was to structure, describe and interpret previously untreated analyses data of the water samples from the years 1969 to 2017. Wa-ter quality was in general very bad and the worst situations occurred during springs and late autumns with pH <5, high sulphate concentrations and EC between 25–100 mS/m. Suspended solids and turbidity peaked in April while pH, EC, iron concentration and COD were highest during the summer. The variations in the chemical composition of the water were lowest during the spring and most widespread during the summer. At the end of the measurement period, many variables showed a slight improvement, the reason for this is unclear. Due to climate change the mean temperatures in Finland have increased, this may possibly affect the timing for snow melt in the spring and the time for flooding during the autumn. There are signs in the data indicating such changes. Metal concentra-tions from samples collected since 2005/2010 were compared with regional background values. Some metals demonstrated high concentrations.