Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Sedan 1980-talet har utsläppen av svavel i Europa minskat kraftigt, vilket har bidragit till en gradvis återhämtning från försurning i mark- och ytvatten. Samtidigt har många sjöar och vattendrag blivit brunare till följd av ökade halter av löst organiskt kol (DOC). Sambandet mellan återhämtning från försurning och ökade halter av DOC är dock inte alltid tydligt, särskilt i markvatten.
Syftet med denna studie var att undersöka långsiktiga förändringar i DOC, pH och sulfat i markvatten och bäckvatten från avrinningsområdet F1 i Gårdsjön, samt analysera samband mellan dessa variabler. Studien fokuserade särskilt på hur utvecklingen av DOC i markvattnet förhåller sig till förändringar i bäckvattnet under återhämtningen från försurning.
Data från två lysimeterprofiler (LY1 och LY2) och bäckvatten analyserades för perioden 1996–2023. Tidsserier, Seasonal Kendall-test och sambandsdiagram användes för att undersöka långsiktiga trender och samband mellan DOC, pH och sulfat i olika jorddjup och i bäckvattnet.
Resultaten visade att sulfathalterna generellt minskade över tid i både markvatten och bäckvatten, samtidigt som pH ökade, vilket tyder på en återhämtning från försurning. De tydligaste förändringarna observerades för sulfat där flera trender uppvisade signifikanta minskningar. DOC uppvisade däremot få signifikanta förändringar i markvattnet trots de förändringar som observerades för pH och sulfat. I bäckvattnet observerades däremot en signifikant ökande trend för DOC över tid. Sambandsdiagrammen visade generellt svaga och varierande samband mellan DOC, pH och sulfat, och sambanden skiljde sig mellan olika jorddjup och mellan markvatten och bäckvatten.
Skillnaderna mellan markvatten och bäckvatten visar att utvecklingen av DOC inte kan förklaras av enbart förändringar i sulfat och pH. Studien visar även att sambandet mellan markvatten och bäckvatten är mer komplext än vad som först kunde förväntas. Hydrologiska processer och olika flödesvägar verkar sannolikt ha stor betydelse för transport av DOC i boreala skogslandskap. Studien visar därmed att återhämtning från försurning inte automatiskt leder till ökade halter DOC i markvatten och att sambandet mellan försurning, hydrologi och transport av DOC är komplext.

Since the 1980s, sulfur emissions in Europe have decreased substantially, contributing to the recovery of soils and surface waters from acidification. At the same time, many lakes and streams have become increasingly brown due to rising concentrations of dissolved organic carbon (DOC). However, the relationship between recovery from acidification and increasing DOC concentrations is not always clear, particularly in soil water.
The aim of this study was to investigate long-term changes in DOC, pH and sulfate concentrations in soil water and stream water from the F1 catchment in Gårdsjön, Sweden, and to examine relationships among these variables. Special focus was placed on how DOC dynamics in soil water relate to changes observed in stream water during recovery from acidification.
Data from two lysimeter profiles (LY1 and LY2) and stream water were analyzed for the period 1996–2023. Time-series analyses, Seasonal Kendall tests, and correlation diagrams were used to examine long-term trends and relationships between DOC, pH, and sulfate concentrations at different soil depths and in stream water.
The results showed that sulfate concentrations generally decreased over time in both soil water and stream water, while pH increased, indicating recovery from acidification. The clearest trends were observed for sulfate, with several significant decreases over time. In contrast, DOC showed few significant trends in soil water despite the observed changes in sulfate and pH. Stream water, however, exhibited a significant increase in DOC over time. Correlation analyses revealed generally weak and variable relationships between DOC, pH and sulfate, with patterns differing among soil depths and between soil water and stream water.
The differences observed between soil water and stream water indicate that DOC dynamics cannot be explained solely by changes in sulfate concentrations and pH. The study also suggests that the relationship between soil water and stream water is more complex than initially expected. Hydrological processes and flow pathways likely play an important role in controlling DOC transport in boreal forest landscapes. These findings demonstrate that recovery from acidification does not necessarily lead to increased DOC concentrations in soil water and that the relationship between acidification recovery, hydrology and DOC transport is complex.