When stormwater flows from hard surfaces in urban areas it contributes with pollutants to nearby watercourses. Also runoff from rural areas dominated by agriculture and forestry can contribute with nutrients and pollutants to watercourses. How maximum concentrations and annual loads of pollutants are transported yearly to lakes and seas is crucial information for an adequate management of our natural waters. Several metals, like lead, copper, cadmium and zinc are harmful to humans, animals and plants. Estimates of concentrations and transports of metals is today often based upon manually collected samples, flow proportional samples or modeling in programs calculated from standards. All of these methods contains a lot of uncertainties. The yearly transports in watercourses is calculated through linear interpolation between samples. Uncertainties in the calculated yearly transports tend to increase with lower sampling frequencies, since changes in metal concentration is often overlooked. This study is based on samples from Hågaån, a stream located in the proximity of Uppsala, Sweden. The stream has influences from both stormwater and runoff from agricultural lands. The purpose of the study was to investigate in what ways turbidity can be used as an indirect measurement of metals. The relationship between turbidity and different metals were analyzed through linear regression. The results shows that a high frequency measurements with a turbidity sensor can be used in several different ways depending on the strenght in the relationship between turbidity and metal. If the obtained relationship is strong, as is the case for lead, a turbidity sensor could be used as an indirect measurement in the watercourse. In those cases when the relationship does not have the same credibility, a turbidity sensor could instead be used to model the metal concentrations between samples. It might be possible to apply a relationship between turbidity and metals also for stormwater for some metals, but further studies are inquired. Since the quality and flow of stormwater are highly variant, high frequency measurements with a turbidity sensor could provide a more complete picture of how the concentrations of pollutants vary over time. The relationship between turbidity and metals is dependant of the metal content in particles, optical properties but also the concentration of dissolved metals, which vary between watercourses and over time. It is therefore necessary to measure turbidity and metal concentrations in the watercourse of interest under different hydrological conditions. The more complex the relatinship is, the more measurements are required. This limit the usage of sensors to monitor metals. / Dagvatten som rinner av från hårdgjorda ytor i bebyggda områden bidrar med föroreningar till närliggande vattendrag. Även naturlig avrinning från icke-hårdgjorda ytor, som odlingsmark och skogsmark, kan bidra med näringsämnen och föroreningar till vattendrag. Hur höga halter som förekommer, samt vilka mängder av föroreningar som årligen transporteras ut i sjöar och hav är viktigt att veta för att kunna följa upp Sveriges miljömål Giftfri miljö och vattenförvaltningens krav på god status. Många metaller som exempelvis bly, koppar, kadmium och zink är skadliga för människor, djur och växter. Uppskattningar av totalhalter och metalltransporter görs idag ofta baserade på relativt glest uttagna stickprover, flödesproportionell provtagning eller modelleringar i dataprogram beräknade från schablonhalter. Alla dessa metoder innehåller stora osäkerheter. Årstransporter i vattendrag beräknas genom linjär interpolering mellan uttagna stickprover. Osäkerheterna i de beräknade årstransporterna ökar vid lägre provtagningsfrekvens, eftersom det är lätt att förändringar i metallhalten förbises. Denna studie baseras på mätningar från Hågaån utanför Uppsala, ett vattendrag som är påverkat av både dagvatten och avrinning från jordbruksmark. Syftet med studien var att undersöka på vilka sätt turbiditet kan användas för indirekt mätning av metaller. Samband mellan turbiditet och metaller undersöktes genom linjär regression. Resultatet från mätningarna i Hågaån visade att högfrekventa mätningar med en turbiditetssensor kan användas på flera sätt beroende på styrkan i sambandet mellan turbiditet och metall. Om sambandet som erhålls är starkt, vilket är fallet för bly, skulle en turbiditetssensor kunna användas som en indirekt mätning i vattendrag. I de fall då sambandet inte är lika starkt, kan en turbiditetssensor istället användas för att fylla i data mellan stickproverna vid transportberäkningar. Detta minskar behovet av tät provtagning vilket kan ge en kostnadsbesparing. Samband mellan turbiditet och metaller borde kunna upprättas och appliceras även på dagvatten för vissa metaller, men vidare studier med längre mätserier krävs. Eftersom dagvattnets kvalitet och flöde är så varierande skulle en turbiditetssensor kunna ge en bättre bild av hur föroreningshalterna varierar över tid för metaller som är bundna till partiklar. Det finns överlag stora utmaningar kopplade till att mäta i dagvatten och en sensor kan i vissa fall utgöra ett bra komplement till andra metoder. Sambandet mellan turbiditet och metallhalt beror av partiklarnas metallinnehåll, optiska egenskaper och även halten lösta metaller, vilket varierar mellan vattendrag och även över tid. Det är därför nödvändigt med mätningar av turbiditet och metallhalter i varje enskilt vattendrag och under olika hydrologiska förhållanden. Ju mer komplext sambandet är desto fler mätningar behövs. Det begränsar användningen av sensorer för att övervaka metaller.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-415547 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Jonsson, Jennifer |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | UPTEC W, 1401-5765 ; 20029 |
Page generated in 0.0021 seconds