Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Since the 1980s, many lakes and rivers have become browner in color. This phenomenon is called browning and is due to an increase in organic carbon, or humus, in the water. The main reason for this is thought to be a recovery from the acidification that occurred in the latter part of the 20th century.
In the following report, the aim was to investigate whether the concentration of organic carbon has changed over a long period of time and the reasons for this. Soil water data over a 30-year period (1986 - 2023) were obtained from Krondroppsnätet with sample plots scattered throughout Sweden, as well as three sites from the Integrated Monitoring (IM) programme. Since the organic carbon in surface water comes from the soil, it is important to study the factors controlling its solubility there. Measured and calculated variables from the data sources focused on in the results were pH, sulphate concentration, total organic carbon (TOC) concentration, alkalinity, net charge of soil water ions and charge density (net charge/TOC) of humus molecules.
In the results, time series showed that pH increased and sulphate ion concentration decreased throughout the period, which is due to the recovery from acidification. Time series for TOC show that the concentration is high before 2000, then it is lower between 2000 - 2010 before increasing again after 2010. Correlation plots of the variables were divided into soil types due to different TOC and pH contents. The correlation plots for TOC and pH and net charge and pH both showed a negative correlation for the podzols while the histosols had a positive correlation. A clear positive correlation was found between net charge and TOC. The charge density seemed to increase with increasing pH, especially for the IM areas. For Krondroppsnätet, there was a positive correlation between net charge and sulphate content.
The fact that the TOC time series did not show a constant increase was surprising given the browning observed in several other studies. It was also surprising that TOC concentrations decreased with increasing pH for podzols in particular, since recovery from acidification contributes to increased pH and would, according to that theory, contribute to increased TOC concentrations. What distinguishes this report from others is that the data analysed is from a long period of time, which gives a better overall picture of the changes than if it had been a shorter period.

Sedan 1980-talet har många sjöar och vattendrag fått en brunare färg. Fenomenet kallas för brunifiering och beror på att halten organiskt kol, eller humus, ökar i vattnet. Den främsta orsaken till detta tror man beror på att det sker en återhämtning från den försurning som rådde under den senare delen av 1900-talet.
I följande rapport var syftet att undersöka om det organiska kolets koncentration har ändrats över en lång tid och orsakerna till det. Markvattendata över en 30-årsperiod (1986 – 2023) erhölls från Krondroppsnätet med provytor utspridda över hela Sverige, samt tre områden från miljöövervakningsprogrammet IM (Integrated Monitoring). Eftersom det organiska kolet i ytvatten kommer från marken är det viktigt att studera faktorerna som kontrollerar dess löslighet där. Uppmätta och beräknade variabler från datakällorna som fokuserades på i resultatet var pH, sulfatkoncentration, TOC-koncentration (total organic carbon), alkalinitet, nettoladdning hos markvattnets joner och laddningsdensitet (nettoladdning/TOC) hos humusmolekylerna.
I resultatet visade tidsserier att pH ökat och koncentrationen av sulfatjoner minskat under hela perioden som beror på återhämtningen från försurningen. Tidsserier för TOC visar att koncentrationen är hög innan år 2000, därefter är den lägre mellan 2000 - 2010 innan den ökar igen efter 2010. Sambandsdiagram på variablerna delades upp i jordmåner på grund av olika halt TOC och pH. Sambandsdiagrammen för TOC och pH samt nettoladdning och pH visade båda ett negativt samband för podsolerna medan histosolerna hade ett positivt samband. Ett tydligt positivt samband visade sig mellan nettoladdning och TOC. Laddningsdensiteten verkade speciellt för IM-områdena öka med ökat pH. För Krondroppsnätet fanns det ett positivt samband mellan nettoladdning och sulfathalt.
Att TOC-tidsserierna inte visade konstant ökning var förvånande med tanke på den brunifiering som flera andra studier sett. Det var även förvånande att TOC-koncentrationerna minskade med ökat pH för framför allt podsoler eftersom återhämtningen från försurningen bidrar till ökat pH och skulle enligt den teorin bidra till ökad koncentration TOC. Det som särskiljer denna rapport från andra är att den analyserade datan är från en lång tidsperiod som ger en bättre helhetsbild av förändringarna än om det varit en kortare period.