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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-325213 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Lindström, Carola |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, 1650-6553 ; 400 |
Page generated in 0.0028 seconds