Algblomningar är ett problem i många svenska sjöar, speciellt när cyanobakterier blommar och producerar cyanotoxiner. En förutsättning för algblomningar är en tillräckligt hög fosforhalt, då fosfor ofta är det begränsande näringsämnet för cyanobakterier. För att minska halten fosfor i en sjö och därmed förebygga algblomningar måste fosfordynamiken i sjön undersökas. Fosfordynamik beskriver hur fosfor flödar in och ut ur sjön, hur fosforn fastläggs kemiskt och biologiskt och hur det sedimenterar och resuspenderar. För att förstå fosfordynamiken i fjärdarna Stora och Lilla Ullfjärden, på gränsen mellan Uppsalas och Stockholms län, modellerades fjärdarna och deras avrinningsområden i HYPE. Först sammanställdes mätdata från fjärdarna, dels för att undersöka hur vattentemperatur, fosforhalt och mängd alger har ändrats över tid i fjärdarna, dels för att kunna kalibrera modellen så de beräknade variablerna blev så lika verkligheten som möjligt. Temperaturprofilerna visade att båda fjärdarna var skiktade under sommarhalvåret och att totalfosforhalterna i bottenvattnet periodvis var högre än resten av profilerna. Modellens temperaturstyrande parametrar kalibrerades för att den modellerade medeltemperaturen i fjärdarna skulle följa mätvärdena, vilket gav ett tillfredsställande resultat. Det fanns endast ett halvår med fosforprofilmätningar för vardera fjärden som kunde användas för kalibrering av totalfosforhalterna. Modellens totalfosforhalter kunde inte öka och minska på samma sätt som de uppmätta fosforhalterna, utan svängde mycket senare, oavsett hur parametrarna ändrades. En grafisk kalibrering användes för att modellen skulle ha lika stora toppar och dalar som mätdatan, även om de inte inträffade vid rätt tidpunkt. Utifrån modellerade vattenflöden och fosforhalter kunde inflödet av fosfor till fjärdarna beräknas. Ett platsbesök gjordes vid tre vattendrag och två sund i Stora Ullfjärdens avrinningsområde där vattenflöden uppskattades och vattenprover togs för att beräkna fosforflöden till och mellan fjärdarna. De uppmäta och modellerade värdena stämde inte så väl överens, men då endast ett mättillfälle fanns kunde inga slutsatser dras från detta. Uppskattade klorofyllkoncentrationer som baserades på satellitbilder erhölls och jämfördes med modellerade mängden alger. Satellitdatan visade två återkommande toppar för alger per år, en i april-maj och den andra i oktober. Modellen hade bara en topp per år under juli-augusti. Genom att ändra vissa faktorer i modellen kunde de styrande faktorerna för respektive fjärds fosforhalt bestämmas. Faktorerna som ändrades var temperatur, nederbörd, internbelastning och markanvändning. För Stora Ullfjärden gav alla faktorer en inverkan på fosforhalten, i synnerhet nederbörd. För Lilla Ullfjärden gav endast internbelastning en signifikant påverkan på fosforhalten. För att bättre förstå fosfordynamiken och algblomningar i Ullfjärdarna är det nödvändigt att fortsätta ta profilmätningar i fjärdarna, vilket SLU gör i Stora Ullfjärden under våren 2022. Fler mätningar i Lilla Ullfjärden på olika platser med olika djup vore också nödvändigt för att förstå hur internbelastningen ser ut i olika delar av fjärden. Med mer information kan ett informerat beslut tas för att välja eventuella åtgärder för att säkerställa en god vattenkvalitet framöver. / Algae blooms cause issues in many Swedish lakes, especially blooms of cyanobacteria that produce cyanotoxins. A high phosphorus concentration is a prerequisite for algal blooms, as phosphorus is often the limiting nutrient for cyanobacteria. To reduce the phosphorus concentration in a lake and thereby prevent algal blooms, there must be an understanding of its phosphorus dynamics. A lakes phosphorus dynamic describes how phosphorus flows in and out of the lake, how phosphorus is assimilated chemically and biologically and how it settles as sediments and resuspends. To understand the phosphorus dynamics in the lakes Stora Ullfjärden and Lilla Ullfjärden, on the border between Uppsala County and Stockholm County, the lakes and their catchment areas were modelled using HYPE. Firstly, data of measurements from the lakes were compiled to create an understanding of how water temperature and phosphorus and algae concentrations have changed in the lakes over time. The data was also used to calibrate the model so that the variable values would be like the measurements. The temperature profiles showed that both lakes were stratified during the summer and that the phosphorus concentrations at the bottom were periodically higher than the rest of the profiles. The model parameters that control water temperature were calibrated so that the modeled average temperature would be like the measured values, which gave a satisfactory result. There was only half a year of monthly phosphorus profiles for each lake to use for the calibration. The modelled phosphorus concentration could not sync up with the measured phosphorus, it increased and decreased much later, regardless of how the parameters were changed. A graphical calibration was used so that the modeled phosphorus would have the same peaks and lows as measured values, even if model was out of sync. The influx of phosphorus to the lakes was calculated using the modelled discharge and phosphorus concentrations. Measurements of waterflow and water samples were taken in field at three streams and two passes in the catchment area of lake Stora Ullfjärden. This was used to calculate the flow of phosphorus into and between the lakes. The measured and modeled values did not coincide well, but since only one measurement was made nothing was concluded from this. Chlorophyl concentrations in the lakes based on satellite images were obtained and compared with modeled algae contents. The satellite images showed two recurring peaks in for algaes, in April-May and in October. The model on the other hand only had one peak per year, in July-August. By changing some selected factors in the model, the controlling factors for the phosphorus concentrations could be determined. These factors where air temperature, precipitation, internal loading, and land use. For lake Stora Ullfjärden all the factors hade significant effect on the phosphorus concentration, especially precipitation. For lake Lilla Ullfjärden, only the internal loading hade a significant effect. To better understand the phosphorus dynamics and algae blooms of these lakes it is necessary to continue the measurements of phosphorus profiles, which is what SLU is doing in lake Stora Ullfjärden during the spring of 2022. To understand the internal loading in lake Lilla Ullfjärden it would be necessary to perform more sampling at different locations with different depths in the lake. More information would be useful to make an informed decision regarding any restoration measures to secure a good water quality in the future. / DiCyano
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-486441 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Cassel, Walter |
| Publisher | Uppsala universitet, Luft-, vatten- och landskapslära |
| 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 ; 22031 |
Page generated in 0.0043 seconds