Mobilisering av metaller og sirkulasjonsforhold i meromiktiske vegnære innsjøer

Abstract

Forurensning fra veg er vist i flere studier å påvirke innsjøer ved å tilføre tungmetaller og vegsalt. Tilførsel av metaller kan ha potensielle toksiske effekter på biota, og vegsalt kan føre til endrede sirkulasjonsforhold i veinære innsjøer. Flere veinære innsjøer i Norge og andre land har fått forhøyede konsentrasjoner av vegrelaterte metaller som kobber, kadmium og bly. Søndre Brutjern er en innsjø i Østfold som ligger tett på E18 og FV128 og har i en lang periode vært utsatt for veiavrenning. I denne oppgaven har det vært forsøkt å finne ut om det er tilførsel av metaller fra E18 og om metaller kan mobiliseres på grunn av de meromiktiske forholdene skapt som følge av saltbrukt. Ved å bruke loggere som målte kontinuerlig konduktivitet og temperatur fra februar til august ble det undersøkt om det var tilførsel av salt fra E18 og undersøkt hvordan konduktivitet og temperatur varierte. Det ble valgt ut et punkt i den sørlige delen av Søndre Brutjern for å undersøke eventuelle tilførsler og hvordan sirkulasjonsforholdene var. Feltarbeidet ble utført fra april til august hvor det ble tatt 7 vannprøver annenhver uke fra 0,5-11,5 meters dyp. Prøvene ble undersøkt for metaller, farge, DOC og anioner. Det ble målt oksygenkonsentrasjon, temperatur og konduktivitet in situ under feltarbeid ved alle dyp. PCA analyse ble gjort for å undersøke korrelasjonen og variasjonen mellom de ulike variablene og t-test ble utført for å undersøke ulikhetene. Resultatene fra feltarbeidet viste at innsjøen var meromiktisk med påfølgende oksygensvinn under hele perioden som følge av saltsjiktning. Konsentrasjonen av de ulike vegrelaterte metallene som kobber, kadmium og bly var relativt lave, men det var økte konsentrasjoner i monimolimnion. Det var tilførsel av kobber og kadmium tidlig på våren, noe som antyder korrelasjon med snøsmelting. Resultatene viste også at det var tilførsel av vegsalt tidlig på våren, selv om vegen var blitt flyttet for å unngå dette problemet. Enkelte metaller ble holdt i løsning og konsentrasjonen av disse metallene økte utover sommeren. Kobolt, mangan og bly var i høyere konsentrasjoner i øvre vannlag enn i bunn utover sesongen. Selv om innsjøen er meromiktisk er det noe kontakt mellom mixolimnion og monimolimnion som kan føre til delvis utveksling av metaller og salt. Det var relativt lave konsentrasjoner av metaller og ingen metaller hadde konsentrasjoner som oversteg tilstandsklasse 2. Toksisiteten av disse metallene er derfor ansett å være lave og ikke et stort problem for biota.

Road runoff have been shown in several studies to affect lakes by being a source of heavy metals and road salt. Input of metals can have potential toxic effects on biota and road salt can lead to a change in the circulation pattern in lakes adjacent to roads. Several lakes in Norway and other countries close to roads have increased concentration of metals associated to roads like copper, cadmium and lead. Søndre Brutjern, a lake in Østfold, lies in close proximity to E18 and FV128 and have for a long time been exposed to runoff from roads. This thesis has tried to investigate if there is runoff of metals from E18 and if metals can be mobilized because of the meromictic conditions as a result of salt usage. Measurements by continuous logging that measured conductivity and temperature from February until August were used to investigate if there is a supply of salt from E18 and to see how temperature and conductivity varied. A point in the south end of Søndre Brutjern were selected to investigate the possibility of a supply of metals and how the circulation patterns were. The field work was conducted between April and August, were 7 water samples between 0,5- 11 m depth were taken every time. The samples were analyzed for metals, color, DOC and anions. Oxygen concentration, temperature and conductivity were also measured in situ at every depth. A PCA analysis was performed to estimate the correlation and variation in the dataset and a t-test was performed to find significant differences. The results from the field work showed that the lake was meromictic and had anoxic conditions during the whole period as a result of salt stratification. The concentration of road related metals like copper, cadmium and lead was relatively low, however there were higher concentrations in monimolimnion. There were a supply of copper and cadmium during spring, which indicates correlation with snow melting. The results also showed a supply of road salt to the lake during spring, even though the road previously was moved to prevent this problem. Some metals stayed dissolved and the concentrations of these increased during summer and were found in higher concentrations at low depths. Cobolt, manganese and lead were found in higher concentrations in the top part and middle part than the lower part late in the season. Even though the lake is meromictic there is some contact between mixolimnion and monimolimnion which can lead to an exchange of metals and salt between these two zones. The concentrations of metals were generally low and none of the metals were in concentrations that exceeded class 2 according to an Environmental index system. The toxicity of these metals is therefore considered low and not a problem for biota.