During the last three decades, a number of studies based on national environmental monitoring data have found increased concentrations of total organic carbon (TOC) in surface waters in much of the northern hemisphere including Sweden. There are many hypothesis of what has been the main cause of this trend, including changes in land use, decreased atmospheric deposition of acidifying compounds and climate change. Different hypothesis may have different implications for quantifying pre-industrial levels and for future predictions of TOC concentrations, which in turn will have different implications for water classification according to the European Water Framework Directive, water management and drinking water treatment. To analyse the long term effects of industrialisation and climate change on TOC in surface waters there is a need for long term time series of data. Since environmental monitoring data in Sweden only extends back to the mid-1980s, other techniques must be used in order to reconstruct data. In this study, sediment cores from 17 lakes along a climatic and deposition gradient in Sweden were collected and analysed with visible near infrared spectroscopy (VNIRS), an analytical technique that makes it possible to reconstruct historic surface water concentrations of TOC to pre-industrial conditions. A previous study with VNIRS showed that TOC concentrations declined in response to sulfate deposition until peak sulfur deposition in 1980, and thereafter increased as a result of sharp reductions of sulfate emissions. It was noted that the rate of increase of TOC after 1980 was faster than the rate of decrease due to sulfate deposition before 1980. The purpose of this study was therefore to explore the hypothesis that increasing TOC concentrations have not only been due to recovery from acidification, but also due to changes in climate. It was possible to analyse the long term effects of industrialisation and climate change on surface water TOC by analysing the reconstructed TOC data together with climate data from the beginning of the 1900s, modelled data of atmospheric sulfate deposition and environmental monitoring data, with uni- and multivariate analysis methods. It was found that the recent increase in TOC concentrations could be explained by both decreases in acidifying atmospheric deposition and increased precipitation, while temperature may have a decreasing effect on TOC. It was also found that the rate of increase of TOC-concentrations has been faster in the colder northern parts of Sweden and slower in the warmer south. The results imply that TOC concentrations will continue to rise to unpreceded levels and should be of concern for drinking water treatment plants that will need to adapt their treatment processes in the future. / Under de senaste tre årtiondena har ett flertal studier baserade på data från nationella miljöövervakningsprogram rapporterat ökande koncentrationer av organiskt kol (TOC) i ytvatten på norra halvklotet inklusive Sverige. Det finns många hypoteser om vad som ligger bakom trenden, till exempel förändringar i markanvändning, minskad atmosfärisk deposition av försurande ämnen och klimatförändringar. Olika förklaringar till vad som ligger bakom den ökande trenden ger konsekvenser vid kvantifiering av förindustriella nivåer och för förutsägelser om framtida koncentrationer, vilket i sin tur ger konsekvenser för vattenklassificering enligt Ramvattendirektivet, vattenförvaltning och dricksvattenberedning. För att kunna analysera de långsiktiga effekterna av industrialisering och klimatförändringar på TOC i ytvatten behövs långa tidsserier av data. Då den svenska miljöövervakningen endast sträcker sig tillbaka till mitten av 1980-talet måste andra tekniker användas för att rekonstruera data. I den här studien har sedimentproppar från 17 sjöar längs en klimat- och depositionsgradient analyserats med visible near infrared spektroskopi (VNIRS), en analysteknik som gör det möjligt att rekonstruera TOC-koncentrationer i ytvatten till förindustriell tid. En tidigare studie med VNIRS visade att TOC-koncentrationer sjönk till följd av försurande nedfall fram till 1980 då nedfallet kraftigt minskade, varefter koncentrationer av TOC började öka. Det noterades i studien att ökningen av TOC efter 1980 varit snabbare än vad minskningen var före 1980 på grund av försurande nedfall. Syftet med den här studien var därför att undersöka hypotesen att den senaste tidens ökning av TOC inte bara berott på minskat nedfall av försurande ämnen, utan även på grund av klimatförändringar. Det var möjligt att undersöka de långsiktiga effekterna av industrialisering och klimatförändringar på TOC i ytvatten genom att analysera rekonstruerad TOC data, klimatdata från början av 1900-talet, modellerad sulfatdepositionsdata och miljöövervakningsdata med uni- och multivariata analysmetoder. Resultaten visade att den senaste tidens ökning av TOC kunde förklaras med både en minskande deposition av försurande ämnen och en ökad nederbörd, medan ökande temperaturer kan ha haft en minskande effekt på TOC. Resultaten visade även att förändringshastigheten av TOC-koncentrationer varit snabbare i de norra, kalla delarna av Sverige och långsammare i de varmare södra. Resultaten indikerar att koncentrationer av TOC kommer att öka till nivåer som aldrig tidigare skådats, vilket är något vattenreningsverk kommer att behöva anpassa sina reningsmetoder till i framtiden.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-264516 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Lovell, Jessica |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper, Department of Aquatic Science and Assessment at the Swedish University of Agricultural Sciences, SLU. |
| 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 | UPTEC W, 1401-5765 ; 15029 |
Page generated in 0.003 seconds