Løselighet og biotilgjengelighet av fosfor bundet til brepartikler i Gudbrandsdalslågens nedbørsfelt, og mulig betydning for algevekst i Mjøsa

Abstract

Mjøsa er en viktig ferskvannsressurs, både mht. biodiversitet, rekreasjon og som råvannskilde til ca. 250 000 innbyggere. Vannkvaliteten i Mjøsa er sterk påvirket av Gudbrandsdalslågen, som innehar det største delnedbørsfeltet. I dette delnedbørsfeltet er det flere isbreer, hvor de fleste er lokalisert rundt Jotunheimen. Fra isbreene kommer det store mengder partikler, og disse inneholder fosfor. Fosfor blir sett på som det begrensende næringsstoffet i Mjøsa, noe som er tilfelle for de fleste innsjøer, dermed kan fosfor som er assosiert med brepartikler påvirke primærproduksjonen. Løseligheten og tilgjengeligheten av partikkelbundet fosfor i dette delnedbørsfeltet er det lite kunnskap om. Det er viktig med et kunnskapsgrunnlag om dette for å sikre en bærekraftig forvaltning av vannforekomster i brepåvirkede områder.

Mastergradsoppgaven ser nærmere på løseligheten og biotilgjengeligheten til fosforet som forbindes med brepartikler i Gudbrandsdalslågens nedbørsfelt. Oppgaven omfatter undersøkelser av sedimenter og brepartikler i vannsøylen i nedbørsfeltet. Dette ble gjennomført ved hjelp av Induktivt Koblet Plasma Optisk Emisjon Spektroskopi (ICP-OES) analyse, søyleforsøk (utlekking fra sedimenter), analyse av vannprøver, og ved analyser av annen relevant data innhentet fra databaser. Oppgaven besvarer fire hovedspørsmål: Lekker det ut fosfat fra brepartikler i vannsøylen og fra sedimentene? Hvordan varierer konsentrasjon og utlekking av fosfat fra brepartikler og sedimenter nedover i Lågens nedbørsfelt, samt i Mjøsa? Påvirker brepartikler Mjøsa sin primærproduksjon? Hvordan vil det se ut i fremtiden?

Resultatene viser en høy konsentrasjon fosfor i sedimentene nærmest Jotunheimen (Gjende, nedre- og øvre Sjodalsvann). Den relative utlekkingen var <2‰ etter 9 dager utlekking, noe som tyder på at fosforet i disse områdene er sterk bundet til sedimentene, noe som trolig kommer av de høye jern- og aluminiums konsentrasjonene. Nedover i Lågen er det en høyere relativ utlekking, men disse områdene har trolig mindre mengder brepartikler i sedimentene, da det ser ut til at disse sedimenterer lengre oppe i nedbørsfeltet. I Mjøsa er det en høyere relativ utlekking nærmere utløpet til Lågen, noe som trolig kommer av en noe grovere kornstørrelse sammenlignet med prøvene lengre ut fra Lågen. De grovere partiklene vil ikke holde like lett på fosfat grunnet færre bindingsseter. Det er spesielt i flomperioder Mjøsa kan bli mer påvirket av partikler fra Lågen, da flom vil resuspendere partikler. I fremtiden vil trolig mindre isbreer og mindre brearmer bli veldig små, eller forsvinne helt. En høyere temperatur og mer nedbør som følge av klimaendringer vil trolig føre til mer tilførsel av brepartikler. Dette kan føre til en økt tilgang på løst reaktivt fosfor i vannmassene, samtidig som det kan føre til økt turbiditet, med effekter på lystilgang for Mjøsas primærprodusenter.

Mjøsa is an important freshwater resource, in terms of biodiversity, recreation and as a source of raw water for approx. 250,000 inhabitants. The water quality in Mjøsa is strongly influenced by Gudbrandsdalslågen, which holds the largest sub catchment area for Mjøsa. In this sub catchment area there are several glaciers, most of which are located around Jotunheimen. Large quantities of particles come from the glaciers, and these contain phosphorus. Phosphorus is seen as the limiting nutrient in Mjøsa, which is the case for most lakes, thus phosphorus that is associated with glacier particles can affect primary production. Little is known about the solubility and availability of particle-bound phosphorus in this part of the sub catchment. It is important to have a knowledge base on this to ensure the sustainable management of water bodies in areas affected by glaciers.

The Master thesis takes a closer look at the solubility and bioavailability of the phosphorus associated with glacier particles in Gudbrandsdalslågen's catchment. The assignment includes investigations of sediments and glacial particles in the water column in the catchment. This was carried out using Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES) analysis, column tests (leaching from sediments), analysis of water samples, and by analyzing other relevant data obtained from databases. The assignment answers four main questions: Does phosphate leach out from glacier particles in the water column and from the sediments? How does the concentration and leaching of phosphate from glacier particles and sediments vary downward in Lågen's catchment, as well as in Mjøsa? Do glacier particles affect Mjøsa's primary production? What will it look like in the future?

The results show a high concentration of phosphorus in the sediments closest to Jotunheimen (Gjende, lower and upper Sjodalsvann). The relative leaching was <2‰ after 9 days of leaching, which suggests that the phosphorus in these areas is strongly bound to the sediments, which probably comes from the high iron and aluminum concentrations. Down in Lågen, there is a higher relative leakage. Though these areas probably have smaller amounts of glacier particles in the sediments, as it seems that these sediments settle further up in the catchment. In Mjøsa, there is a higher relative leaching closer to the outlet to Lågen, which probably comes from a somewhat coarser grain size compared to the samples further out from Lågen. The coarser particles will not hold phosphate as easily due to fewer binding sites. It is especially during flood periods that Mjøsa can be more affected by particles from Lågen, as floods will resuspend particles. In the future, smaller glaciers and smaller glacier arms will probably become very small or disappear altogether. A higher temperature and more precipitation because of climate change will probably lead to a higher supply of glacier particles. This can lead to an increased supply of dissolved reactive phosphorus, while at the same time it can lead to increased turbidity, with effects on light access for Mjøsa's primary producers.