Forestry has been found to increase the accumulation of methyl mercury (MeHg), a highly neurotoxic compound, in forest soils. However, little is known about how forestry influences catchment processes that governs the mercury (Hg) methylation process. Logging residues are used in harvested catchments in stick roads to reduce soil disturbances caused by forestry machinery. Logging residues left on site after harvest have been suggested to act as a source of high-quality organic matter that stimulates the activity of the microorganisms that carry out the methylation of Hg. In addition, logging residues might influence the activity and abundance of methylating bacteria by reducing the temperature fluctuations in soils below residues and by increasing the soil moisture content. To evaluate the impact of logging residues on the accumulation of MeHg, an experimental field study was carried out in three sites, one in Uppland and two in Västerbotten. The concentration of MeHg was compared between soils covered with residues and soils without residues, and between the lower and upper parts residue piles. Logging residues were not found to influence the levels of MeHg in soils. However, an increased accumulation of MeHg was found in the lower part of residue piles. The accumulation of MeHg in the lower parts was accompanied by a reduced temperature amplitude and an increased water content compared to the upper part of the piles. The increased formation of MeHg might have been mediated by an increased water content in the lower part of the residue piles, possibly by increasing the abundance and activity of Hgmethylating microorganisms due to suboxic/anoxic conditions within biofilms around decomposing needles. The dissolved organic matter composition in soil water differed in soils below residues compared to without residues, but the organic matter signature in soil water under residues was not found to be compliant with an elevated mercury methylation rate. As MeHg accumulated in the lower part of residue piles could become mobilized and transferred to surface water, the suitability of using logging residues in stick roads depends on the location within the catchment. The removal of logging residues could prevent the potential mobilization of MeHg from residue piles. Though, as soil disturbances may cause an increased Hg methylation rate and mediate MeHg export to surface waters, other form of protection, e.g. logging mats, should be used if logging residues are not used to protect soils. / Mänsklig aktivitet har lett till förhöjda halter av kvicksilver (Hg) i atmosfären. Genom långväga transport och deposition har detta orsakat förhöjda halter i svensk natur. Den huvudsakliga exponeringsvägen av Hg för människan sker genom konsumtion av fisk. Halterna av Hg i svensk insjöfisk överstiger EU:s gränsvärden för god kemisk status samt Världshälsoorganisationens riktlinjer för konsumtion i majoriteten av svenska vatten. Ackumuleringen av Hg i biota sker främst i form av metylkvicksilver (MeHg) som är starkt neurotoxiskt. Avverkning av skog tros bidra till en ökad bildning av MeHg i skogsmark genom att skapa miljöer som gynnar etableringen och aktiviteten av de mikroorganismer som omvandlar icke-organiskt kvicksilver (Hg(II)) till organiskt kvicksilver (MeHg). Dessutom kan skogsbruk bidra till en ökad export av MeHg till följd av ändrade hydrologiska förhållanden samt markskador. En ökad bildning av MeHg är oönskad då mobilisering sedermera kan ske till vattendrag där MeHg kan ackumuleras i akvatisk biota. Dock är kunskapen om hur skogsbruk påverkar specifika processer som är av betydelse för metyleringen av Hg begränsad. Inom skogsbruk används avverkningsrester, bestående av till exempel grenar och toppar, i rishögar för att skydda marken mot körskador. Avverkningsrester som lämnas kvar på området efter avverkning tros bidra till en ökad metylering genom att utgöra en källa av högkvalitativt organiskt material vilket kan stimulera bakteriell aktivitet. Dessutom kan avverkningsrester bidra till en ökad metylering av Hg genom att minska temperaturfluktuationerna i mark täckt med ris samt öka markens vattenhalt, vilket kan bidra till en ökad etablering samt att stimulera aktiviteten av Hg-metylerande mikroorganismer. För att utvärdera effekten av avverkningsrester på ackumuleringen av MeHg genomfördes en experimentell fältstudie där koncentrationen av MeHg jämfördes i mark täckt med ris och mark utan ris. Dessutom undersöktes huruvida en ökad metylering kan ske i den nedre delen av riset, vilket skulle kunna möjliggöras av bakterier i biofilmer kring ris under nedbrytning. Koncentrationen MeHg var högre i den nedre delen av rishögarna jämfört med den övre delen. I den nedre delen av riset var temperaturfluktuationerna lägre och vattenhalten högre än i den övre delen av riset. Ackumuleringen av MeHg kan ha skett via biofilmer i de nedre delarna av riset, där tillgången till hög kvalitativt organiskt material samt mer syrefria förhållanden kan ha gynnat etableringen och aktiviteten av de bakterier som utför metyleringen av Hg. Däremot hade typen av marktäcke, dvs mark täckt med ris och mark utan ris, inte någon påverkan på metyleringen av Hg. Karaktären av organiskt material i markvatten skiljde sig mellan typ av marktäcke, men visar inte på att avverkningsrester utgör en källa av högkvalitativt organiskt material. Vattenhalten i mark under rishögar skiljde sig inte jämfört med mark utan ris, men temperaturen var lägre med mindre variation i mark under rishögar. Därmed visar resultatet på att avverkningsrester kan bidra till en ökad bildning av MeHg. En potentiell mobilisering av MeHg som bildats i rishögarna skulle därför kunna bidra till en ökad export av MeHg från avverkade områden. Användningen av avverkningsrester, för att skydda marken vid körning med skogsmaskiner, anses ändå vara fördelaktig för att minimera utläckage av MeHg. Körskador kan skapa stående vattensamlingar där MeHg kan bildas samt kompaktera mark och skapa snabba ytliga flödesvägar i området. Däremot tyder resultatet på att användningen bör ske med hänsyn till att förhindra eventuell transport av MeHg till vattendrag. Ifall avverkningsrester inte används för att motverka markskador bör ett substitut användas, exempelvis stock-mattor, då körskador kan bidra till en ökad metylering och mobilisering av MeHg. Dock saknas kunskap om eventuell mobilisering av MeHg från rishögar till vattendrag och detta bör utvärderas i framtida studier.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-234263 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Blomgren, Axel |
| Publisher | KTH, Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ABE-MBT ; 18445 |
Page generated in 0.0034 seconds