Abstract [sv]
Kvaliteten på jordens vattenresurser har försämrats på grund av mänsklig påverkan. En viktig vetenskaplig utmaning är att förstå, kvantifiera och förutsäga den vattenburna spridningen av föroreningar, på skalor som är relevanta för vattenresursförvaltning och åtgärdsprogram. De underliggande, naturliga processer som styr storskalig hydrologisk föroreningstransport kan dock maskeras av att de flesta stora floders flöden är reglerade med hjälp av dammar och reservoarer. Målet med den här avhandlingen är att öka kunskapen kring hydrologisk storskalig spridning av metaller. Detta görs genom att studera nettoeffekter av gruvverksamhet (en viktig källa till globala metallföroreningar) på metallers spridning i vattensystemet, samt att undersöka våtmarkers möjligheter att rena förorenade flöden i landskapet. Avhandlingens huvudstudieområde är Bajkalsjön och dess tillrinningsområde (i Ryssland och Mongoliet), vilket inkluderar den oreglerade Selengafloden och dess delta-våtmarksområden. Även en grupp av globala våtmarksområden har studerats. Flera metoder användes i de fyra studierna som ingår i denna avhandling, inklusive fältmätningar, datasyntes, massflödes- och flödesvägskvantifieringar, och geokemisk modellering. Resultaten visar att gruvdrift i uppströms-delar av Bajkalsjöns tillrinningsområde bidrar betydligt till förhöjda halter av flera metaller i flodsystemen. Massflödenena ökade en storleksordning över gruvområdet. Den observerade metall-specieringen mellan lösta (mer biotillgängliga) och partikulära (mindre biotillgängliga) faser kunde modelleras väl för vissa metaller (Fe, V, Pb och Zn) med en geokemisk jämviktsmodell. Modellen lyckades dock inte reproducera specieringen av andra metaller (Cr, Cu, Mn och Mo). I dessa fall kan icke-jämviktsprocesser behöva beaktas, och adsorptions-databaser kan behöva utvecklas för att förbättra prediktionerna. Resultaten visar också att koncentrationen av upplöst organiskt kol, som uppvisar stora årstidsvariationer samt långsiktigt ökande trender på grund av klimatpåverkan i Arktis, kan ha stor inverkan på metallföroreningars transport. Observationer visade att enskilda våtmarker i Selengafloden lokalt kunde minska inkommande massflöden av metaller med 77 till 99 %.  En systematisk genomgång av aktuellt kunskapsläge visade dock att storskaliga nettoeffekter kan skilja sig mycket från de funktioner som observeras vid enskilda våtmarker på mindre skalor. Längs storskaliga flödesvägar, genom vilka flera våtmarker är kopplade till varandra och till det större landskapet, kan viktiga processer ske, vilket avsevärt kan bidra till sådana skal-skillnader i funktion. En genomgång av aktuell våtmarksforskning visade att relativt få studier beaktade dessa större skalor där föroreningsspridning och vattenkvalitetsförändringar sker. Denna avhandling belyser behovet av ökat forskningsfokus på storskaliga våtmarkssystem. Detta kan hjälpa till att förstå föroreningars nettoeffekter på landskapsskalor, vilket underlättar vid bedömning av hur och när våtmarkssystem fungerar som storskaliga, så kallade naturbaserade lösningar. 

Disputation

2017-11-28, De Geersalen, Geovetenskapens hus, Svante Arrhenius väg 14, Stockholm, 13:00 (Engelska)

Opponent
Schirmer, Mario, Associate Professor
Centre for Hydrogeology, University of Neuchâtel, Switzerland and Dept Water Resources & Drinking Water, Eawag, Switzerland.

Handledare

Jarsjö, Jerker, Associate Professor
Institutionen för naturgeografi, Stockholms universitet.

Direktlänk till posten