Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Long term organic carbon dynamics in 17 Swedish lakes: The impact of acid deposition and climate change
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences. Department of Aquatic Science and Assessment at the Swedish University of Agricultural Sciences, SLU..
2015 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Förändringar i koncentrationer av organiskt kol i 17 Svenska sjöar : Påverkan av försurande nedfall och klimatförändringar (Swedish)
Abstract [en]

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.

Abstract [sv]

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.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 54 p.
Series
UPTEC W, ISSN 1401-5765 ; 15029
Keyword [en]
environmental monitoring, climate change, sulfate deposition, total organic carbon (TOC), VNIRS, trend analysis, multivariate data analysis, PLS
Keyword [sv]
miljöövervakning, klimatförändringar, sulfat deposition, organiskt kol, TOC, VNIRS, trendanalys, multivariat data analys, PLS
National Category
Other Natural Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-264516OAI: oai:DiVA.org:uu-264516DiVA: diva2:860796
Educational program
Master Programme in Environmental and Water Engineering
Presentation
2015-06-12, 21:27 (Swedish)
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-11-17 Created: 2015-10-13 Last updated: 2015-11-17Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2247 kB)55 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2247 kBChecksum SHA-512
e5e0d8408f2916dd3077255fa1357fd92d255d041e9e0a2603b6e83caa4d29cb93c2d0b5afb38c0a98effb10155725164aa6387bfe1264577a5dc0a4ee3d3ea9
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Lovell, Jessica
By organisation
Department of Earth Sciences
Other Natural Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 55 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 235 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link