Kan oppblomstringer av Gonyostomum semen føre til utslipp av metaller fra innsjøsedimenter?

Abstract

I løpet av de siste tiårene har det blitt observert en økning i forekomsten av algeoppblomstringer. Dette fenomenet kan påvirke økosystemet i innsjøer ved å forårsake endringer i de kjemiske, fysiske og biologiske forholdene. Gonyostomum semen er en encellet nåleflagellat som har en rekke egenskaper som gjør den i stand til å danne omfattende oppblomstringer. I denne oppgaven undersøkes det om oppblomstringene fra Gonyostomum semen er i stand til å påvirke de abiotiske forholdene i en innsjø så mye at tidligere sedimenterte metaller mobiliseres. Dette innebærer at algeoppblomstringen fører til endringer i blant annet redokspotensialet og vannets pH-verdi.

I dette studiet ble det gjennomført et feltforsøk over perioden 23. mai til 22. september 2022 der en rekke parametere ble målt in situ, deriblant redokspotensiale, pH, oksygenkonsentrasjon og lysintensitet. Det ble tatt vannprøver som ble analysert for metaller, næringsstoffer, mengden av Gonyostomum Semen (estimert ved å bruke pigmentet Heteroxanthin som biomarkør) og andre pigmenter. Prøvetakingen ble gjennomført i Glennetjern i Nordre Follo kommune, hvor det tidligere år har blitt påvist gjentagende oppblomstringer av Gonyostomum semen. Det ble funnet en oppblomstring av Gonyostomum semen i Glennetjern som varte fra 10. juni til 2. september. Det inntraff også tidlig en temperatursjiktning i innsjøen, noe som trolig har vært en fordel for Gonyostomum semen på grunn av algens evne til å drive døgnvandringer og miksotrofi. I løpet av oppblomstringen ble det observert endringer i pH-verdi, redokspotensialet og oksygenkonsentrasjon, og det antas at dette delvis skyldes aktiviteten til Gonyostomum semen. Resultatene viste tydelige forskjeller mellom epilimnion og hypolimnion for disse parameterne. Det ble registrert varierende konsentrasjoner av de fem undersøkte metallene bly, kobber, jern, mangan og kadmium. Dette skyldes trolig at de anoksiske forholdene i hypolimnion har påvirket oksidasjonstilstanden til metallene.

Konsentrasjonene av fire av de undersøkte metallene ble vurdert til å ha lavt potensiale for toksiske effekter. For jern ble det funnet verdier som overskrider anbefalt grenseverdi. Dog er det mye usikkerhet knyttet til potensialet for toksiske effekter. Dette er på grunn av det komplekse samspillet mellom ulike faktorer som kan påvirke oksidasjonstilstanden.

During the last decades there has been observed an increase in the occurrence of algal blooms. This phenomenon can affect the ecosystem of lakes by altering the chemical, physical and biological conditions. Gonyostomum semen is a unicellular Raphidophyte that possesses several characteristics that enable extensive blooms. In this thesis, the aim is to investigate whether the blooms of Gonyotomum Semen can influence the abiotic conditions in a lake to the extent that previously sedimented metals are mobilized. This implies that the algal blooms results in changes in, among other things, the redox potential and pH of the water.

In this thesis there was conducted a field study from May 23 to September 22, 2022. Several parameters were measured in situ, including redox potential, pH, oxygen concentration and light intensity. Water samples were also collected and analyzed for metals, nutrients, the abundance of Gonyostomum semen (estimated using the pigment Heteroxanthin as a biomarker), and other pigments. The sampling took place in Glennetjern in Nordre Follo municipality, where recurring blooms of Gonyostomum semen have been observed in previous years. A bloom of Gonyostomum semen was found in Glennetjern in this study, lasting from June 10 to September 2. An early thermal stratification occurred in the lake, which likely favored Gonyostomum semen due to the algae’s ability to undergo diel vertical migration and mixotrophy. During the bloom, changes in pH, redox potential and oxygen concentration were observed. It is assumed that this is partly due to the activity of Gonyostomum semen. The results showed distinct differences between the epilimnion and hypolimnion for these parameters. Varying concentrations of the five investigated metals; led, copper, iron, manganese and cadmium were recorded. This is likely due to the anoxic conditions in the hypolimnion affecting the oxidation state of the metals.

The concentrations of four of the examined metals were assessed to have low potential for toxic effects. However, iron was found exceed the recommended threshold value. Nevertheless, there is considerable uncertainty regarding the potential for toxic effects. This is because of the complex interplay of various factors that can influence the oxidation state of metals.