Stockholms universitet

Ärvda föroreningar styr vattenkvaliteten

För att kunna förbättra vattenkvaliteten i grundvatten, insjöar och kustområden är det viktigt att lokalisera var gamla föroreningar, som läckt ut tidigare från exempelvis jordbruk eller avfallsdeponier, finns nu. I flera forskningsprojekt vid Institutionen för naturgeografi pågår forskning om hur sådana ärvda föroreningar kan hanteras och nya metoder används för att hitta så kallade ”hotspots”.

Gia Destouni
Gia Destouni, professor vid Institutionen för naturgeografi. Foto: Annika Hallman


– Det gula här är Askrikefjärden utanför Lidingö och det grålila runtomkring visar fjärdens tillrinningsområde, säger Gia Destouni och pekar på en karta på datorskärmen framför sig på skrivbordet.
Hon är professor i hydrologi, hydrogeologi och vattenresurser vid Institutionen för naturgeografi och hennes rum ligger längst bort i en av korridorerna på tredje planet i Geohuset. Här är fortfarande tyst och stilla trots att restriktionerna om hemarbete och distansundervisning just har lättat.
– Det tar väl några veckor tills det blir mer liv och rörelse här igen, jag ser fram emot det, säger Gia Destouni.
Hon klickar fram fler kartbilder på datorn som visar mätpunkter för bland annat kvävehalter och vattenflöden i och runt Askrikefjärden samt tidsserier över när mätningarna är gjorda. Bilderna är en del av ett nystartat samverkansprojekt med Lidingö stad som kommer att pågå till 2023.
– Vi bidrar med vår forskning om hur fjärden och kustområdet kan få bättre vattenkvalitet. Förhoppningsvis kan forskningen användas i kommunens åtgärdsprogram för att minska föroreningarna i vattnet och på sikt även användas på nationell nivå, säger Gia Destouni.
 

Askrikefjärden
Vid Askrikefjärden utanför Lidingö pågår ett samverkansprojekt med Lidingö stad om hur vattnet i fjärden kan få bättre kvalitet. Foto: Annika Hallman

Forskargruppen utgår från digitala kartor och de data och tidsserier som finns för mätningar av vattenkvaliteten i området. I Askrikefjärden finns bland annat problem med för höga kvävehalter och övergödning liksom andra föroreningar från exempelvis förorenad mark i omgivningen. Genom att kombinera data från mätningar av olika ämneshalter och vattenflöden kan forskarna modellera och analysera hur vattenkvaliteten kan utvecklas framåt i tiden.
– För oss är det viktigt att ha mätningar av både halter och vattenflöden på en plats. Dessa två variabler behövs för att se hur mycket föroreningar sprids vidare därifrån – och när man förstår hur de variablerna förhåller sig till varandra går det också att beräkna hur det kan bli i framtiden. Problemet är att ofta görs inte dessa mätningar på samma ställen. SLU mäter halter av kväve och andra ämnen i vatten, medan SMHI mäter vattenflöden på andra ställen och mätningarna har oftast inte gjorts lika länge, säger Gia Destouni.

 

Lokaliserar ”ärvda” kvävekällor

I en ny studie har hon tillsammans med en internationell forskargrupp undersökt hur man kan lokalisera var just gamla, ”ärvda” kvävekällor från tidigare jordbruksverksamhet finns nu, och se hur de påverkar vattenkvaliteten i förhållande till nya, aktiva kvävekällor.
– Vi kom fram till att gamla föroreningar, ”ärvda källor” som har ackumulerats i mark, sediment och långsamt strömmande grundvatten under lång tid, är ett stort problem som ofta förbises. Det kan vara kväve från övergödning i jordbruk, som den här nya studien fokuserar på, eller till exempel metaller från gruvavfall. Sådana ärvda källor byggs upp medan föroreningar också läcker tillbaka ut från dem under lång tid, till grundvattnet som i sin tur sprider ämnena vidare till vattendrag, sjöar och kuster.
 
I studien ”Managing nitrogen legacies to accelerate water quality improvement” som är publicerad i den vetenskapliga tidskriften Nature Geoscience lyfter forskarna fram att de ärvda källorna ofta är dominerande för vattenkvaliteten. De presenterar också åtgärder som kan sättas in på kort och på lång sikt för att hindra föroreningar från de ärvda källorna att fortsätta spridas vidare.
– Det är oerhört viktigt att ta reda på var de dominerande ärvda källor finns, först då går det att bedöma vilken åtgärd som kan användas för att hindra fortsatt föroreningsspridning från dem, säger Gia Destouni.
Hon berättar att rätt placerade våtmarker kan fungera bra för att fånga upp föroreningar – om en betydande andel förorenat vatten rinner genom dem. I andra fall kan det vara bättre att skapa så kallade ”reaktiva barriärer” med olika typer av material (till exempel experimenteras med tyg och nötskal för detta) som nedgrävt på lämpliga platser i relation till flödesriktningen av förorenat grundvatten kan bidra till att fastlägga och förhindra vidare föroreningsspridning med vattnet.
 

Gia Destouni ritar upp på whiteboarden hur en så kallad reaktiv barriär kan se ut, i det här fallet hur nanopartiklar av järn kan kapsla in föroreningar. Foto: Annika Hallman


Gia Destouni hittar en fungerande penna vid whiteboarden bakom skrivbordet och ritar upp hur sådana reaktiva barriärer kan se ut. Hon visar att man också kan tillföra ämnen, som små nanopartiklar av järn, i grundvattnet som rör genom en ärvd föroreningskälla, som kan reagera med, fastlägga och förhindra spridningen av föroreningar från källan.
– Jerker Jarsjö och Feifei Cao i vår forskargrupp testar detta i en pågående fältstudie i Småland tillsammans med bland andra SLU. Där finns det arsenik i marken och de undersöker just om användning av nanojärn i grundvattnet kan fungera som en rörlig barriär som kan hindra arseniken från att spridas vidare. 
 
Som forskare på vatten och vattenkvalitet har hon alltid flera parallella projekt på gång, men just forskningen om ärvda föroreningars påverkan på grundvattnet och genom det också på ytvattnet tycker hon är viktigt att lyfta fram.
– Problemet med grundvattnet är att det inte syns som ytvattnet gör. Det är lätt att det blir ”out of sight, out of mind”. Men just för att man inte ser eller tänker på det medan det samtidigt är så betydelsefullt tycker jag att det är extra angeläget att forska om, säger Gia Destouni.

 

Mer information

Artikeln “Managing nitrogen legacies to accelerate water quality improvement” är publicerad i den vetenskapliga tidskriften Nature Geoscience. Forskargruppen bakom studien är från Kanada, USA, Danmark, Portugal och från Sverige medverkar Gia Destouni och Jerker Jarsjö vid Institutionen för naturgeografi. 
 
Se filmen ”Gia Destouni säkrar framtidens vattenkvalitet genom samverkan”