2270 FLISA

Vannprosjekt 2001 - 3 KJ Åsnes videregående skole

Har du gjort ditt for at jorda skal se ut som du vil ha den?

Blå himmel, grønne skoger og den friske dagen.

Reine elver med fiskesprett,

Klare skyer tett i tett.

Menneskeglede fra nord til sør,

Fin natur uten sur nedbør.

Rein luft og frisk vind,

Blåser så lett på ditt bare kinn.

Har du gjort ditt.

Sissel Bekkevold -96

Siden 1992 har Åsnes Videregående skole flere ganger gjennomført undersøkelser av forskjellige vann i Solør, i alt 55 sjøer. Vannene skulle ikke være påvirket av lokal menneskelig aktivitet. Disse undersøkelsene er utført på oppfordring fra Fylkesmannens miljøvernavdeling og miljøvernlederne i Grue, Åsnes og Våler.

Denne undersøkelsen er kommet i stand med økonomisk støtte fra Fylkesmannens miljøvernavdeling ved Tore Qvenild.

Tredjeklasse og kjemilærer (3KJ) har vært med på dette prosjektet.

Denne rapporten er en oppdatert/redigert utgave av tilsvarende rapport fra 1998.

Takk til Reidar Lilleåsen for opplåsing av bom ved Lauksjøen.

Til slutt vil vi rette en takk til Per Helgesen som har vært behjelpelig med å hente vannprøver gjennom alle år, Glommen og Laagens brukeierforening behjelpelig med avrenningsdata og kjemilærer Einar Widerøe for velvillig hjelp.

Flisa 01.10.2001

Emil Rundberget Øystein Wormdal Jakob Jung

Nina Blomquist Astrid K. Maliberg Einar Widerøe

Forord

3 KJ-elever og to av lærerne ved Åsnes Videregående skole hentet ca 1. oktober vannprøver fra 55 vann i Solør. Disse ble analysert for pH, fargetall, alkalitet, ledningsevne og kalsium.

I 2001 har det vært en nedgang i pH-verdiene i vannene sammenlignet med tidligere år. Gjennomsnittet var 5,63. Dette regnes som svakt surt. Jordbrutjernet er det sureste vannet i Solør med en pH-verdi på 4,26, mens Rogsjøen har den høyeste pH-verdien : 6,59.

Det gjennomsnittlige fargetallet i 2001 var 138 mg Pt/L. Morttjernet med fargetall 16 er det lavest målte fargetallet, og Malitjernet har høyest med 287, i Solør i år.

Vannets evne til å nøytralisere sterke syrer kommer an på baseinnholdet i vannet. Baseinnholdet blir målt i alkalitet. I 2001 er alkaliteten 49 m g/L, den samme som i 1998. Tallene viser at Mellomtjernet har høyest alkalitet med 165. 9 vann har 0 som alkalitet.

Vannets ledningsevne øker med saltinnholdet. Ledningsevnen har gått litt ned siden 1998. I forhold til den høye kalsium konsentrasjonen i 1993-94 har den de siste årene sunket, og er i 2001 like høy som i 1997 (1,6 mg Ca/l). Sæteråstjernet har høyest kalsiuminnhold , 4,1 mg/L Hesteskotjernet har lavest, 0,6 mg /L

I 1998 vurderte man følgende hypoteser til hvorfor pH var lavere og fargetallet høyere enn tidligere år:

1. Økt sur nedbør!/ Surere nedbør!
2. Mer regn/ nedbør i år enn tidligere!
3. Økt avrenning! / Økt vannføring!

Disse påstandene er nå i 2001 vurdert på nytt , og man har kommet fram til følgende:

1. Økt mengde sur nedbør! Surere nedbør!

pH-verdien i vannene i år er lavere enn tidligere. Men grunnen til dette er trolig ikke sur nedbør, fordi det ikke finnes noen sammenheng mellom pH-verdien i nedbøren og pH-verdien i vannene. Derfor kan vi ikke si at de sure vannene er et resultat av sur nedbør.

2. Mer regn/nedbør enn tidligere!

Målinger viser at det har kommet en del regn i år, men ikke mye sammenlignet med tidligere år. Så derfor kan denne teorien bare stemme til en viss grad.

3. Økt avrenning! / Økt vannføring!

Når vannet renner gjennom jorda, fører det med seg sure humusstoffer ut i vannene. Disse sure stoffene gjør at pH-verdien i vannene synker. Det er høy avrenning de tre siste månedene som har ført til at pH-verdien i vannene har sunket.

Gjennom de siste årene har det vært foretatt undersøkelse av vassdrag i Solør. I år ønsket skolen å undersøke 55 vannforekomster som er upåvirket av lokal virksomhet, jordbruk/industri/husholdning, men som er belastet med langtransportert luftforurensning (sur nedbør). Vannene har vært undersøkt tidligere, og siden nedbøren de siste år er blitt mindre forurenset (30%), ville man undersøke om dette også vistes i vannforekomstene.

Det ble tatt vannprøver fra 55 vann som tidligere er undersøkt i årene 1992-1998. Dette foregikk i slutten av september 2001. Vannprøvene ble analysert, og vi fant verdien for pH, alkalitet, fargetall, ledningsevne og kalsium. Disse verdiene ble sammenlignet med tidligere år.

I 1998 etter at de hadde sett på tallene, dannet de seg disse problemformuleringene:

• Hva er sur nedbør?
• Grunnen til sur nedbør.
• Tiltak for å forbedre vannkvaliteten.
• Hva er pH, alkalitet, fargetall, ledningsevne og kalsium?
• Hvordan påvirker sur nedbør vannkvaliteten i Solør?
• Hva påvirker vannkvaliteten bortsett fra sur nedbør?
• Sammenligne tall for å finne ut sammenhenger mellom pH, alkalitet, fargetall, ledningsevne, pH i nedbør, nedbørmengde og avrenning.

Etter at de i 1998 hadde sett på tallene fant de ut at det var en god sammenheng mellom:

• avrenning og gulfarge:

Fargetall = 0,826*avrenning + 55 R² = 0,9865

• pH og avrenning

pH = 0,0033*avrenning + 5,99 R² = 0,8466

Dette skulle vi undersøke om fortsatt stemte.

I dag er Norge hardt preget av den sure nedbøren som faller ned over oss. Sør Norge er landsdelen som får "smake på" den mest. På grunn av svovelutslipp, og utslipp av andre giftige stoffer i de Europeiske landene, er Norge preget av sur nedbør.

De giftige gassene som slippes ut, går sakte, men sikkert opp i lufta, og blir "fraktet" over Norge der det faller ned.

Sur nedbør gjør at vi får sure vassdrag, og fiskene får ikke lenger rent vann, derfor må Norge ut med massevis av penger til kalking av vann. (Det er et eget kapittel om kalking i denne rapporten)

De stoffene det er mest av i sur nedbør, er: svoveldioksid (SO2) og nitrogenoksider (NOx). Dette er sure stoffer som forurenser regnet. Surheten måles i pH-enheter. Desto lavere pH-verdi, desto større surhet. Vi regner at pH-verdier under 5,6 er sure.

Mer enn 90% av den sure nedbøren som faller ned over Norge, kommer fra andre land. Her er noen av de landene: (Disse tallene var prosent av totalt svovelnedfall i perioden 1985-1993.)

• Storbritannia 24%
• Tyskland 19%
• Polen og tidligere Tsjekkoslovakia 11%
• Tidligere Sovjetunionen 11%
• Uidentifiserte land 9%

Men utslippene har blitt mindre. Europas svovelutslipp har blitt redusert med over 40% fra 1980 til 1993. Norges utslipp har i samme periode blitt redusert med 70%.

Oppsummering:

Sur nedbør er forurenset luft som fraktes med vær og vind fra en kilde i et land og rammer miljø og mennesker i et annet land. Sur nedbør med svært lav pH skader natur og miljø. Ved hjelp av kalk, nøytraliseres den sure nedbøren i vann.

Kalking av innsjøer og elver har fått stor betydning på grunn av forsuring av vassdrag i Sør- og Vest-Norge. Ved å tilsette kalk i ulike former nøytraliseres syren i vannet. Det er imidlertidig sjelden syren i seg selv forårsaker den høye dødligheten; kun ved pH-verdi under 5,0 vil fisk og andre ferskvannorganismer dø på grunn av syren. De aller fleste sure vassdrag her i landet har pH-verdier mellom 5,0 og 6,0.

Den viktigste dødlighetsfaktoren i sure vann er monomert aluminium, og konsentrasjonen av dette øker ofte ettersom pH-verdien i vannet synker. Dødelighet kan inntreffe ved forholdsvis høye pH-verdier dersom aluminium forekommer i høye konsentrasjoner. Ulike fiskearter har ulike toleranse både for aluminium og syre.

Tilsetningen av kalk hever ofte pH-verdien til godt over 6,0, noe som også fører til at aluminium mister sin giftighet. Kalking bidrar dermed til å bevare det biologiske mangfoldet i norske ferskvann, og samtidig sikrer det et fisketilbud til grunneiere og sportsfiskere.

Det brukes helst kalsiumkarbonat i finmalt form (kalksteinmjøl) eller oppløst i dispergeringsmiddel (kalkslurry). Kalksteinmjøl spres enten manuelt eller ved bruk av spesiallagde spredebåter eller med helikopter. Kalking av rennende vann skjer ved bruk av enkle kalkbrønner fylt med skjellsand, eller ved mer avanserte doseringsanlegg som doserer kalksteinmjøl eller kalkslurry. Dersom det er store mengder kalk som skal doseres blir slike doseringsanlegg styrt etter for eksempel vannføringen i elva eller pH i elvevannet.

Audna i Vest Agder var det første større kalkdoseringsanlegg i Norge. Det doseres årlig kalk for over 1 million kroner, og etter at kalkingen startet er laksen tilbake i elva.

Stortinget bevilger årlig midler direkte til kalking av vann og vassdrag. Midlene administreres av direktoratet og naturforvaltningen, og fordeles gjennom fylkesmennenes miljøvernavdelinger. De siste årene er det bevilget over 100 millioner kroner årlig til kalking eller utredningsarbeid om kalking og forsuring.

Gjennomsnittsresultater for årene 1992-2001

pH er et mål på vannets surhetsgrad. Altså et mål på hvor mange H⁺ ioner det er i vannet. pH 7 er nøytralitetspunktet, og det inneholder en lik konsentrasjon av H⁺ og OH^- ioner. Vi definerer vannet som surt når det har et overskudd av H⁺ ioner og pH-verdien er under 7. Når pH-verdien er over 7 sier vi vannet er basisk. Vannet har da et overskudd av OH^- ioner.

Sjøer med en pH verdi mellom 6,0 og 7,0 regnes som svakt sure sjøer. 4,0 og 5,0 er middels sure sjøer. For å øke pH-verdien kan vannet kalkes.

pH-meter blir benyttet som måleinstrument for måling av pH.

Figur 1: Vi ser her at pH-verdien har økt gradvis fra 1992 til 1997, men i 1998 ble vannene betydelig surere. pH i 2001 ligger på samme nivå som i 1998, altså ingen forandring.

Fargetall er et mål for vannets egenfarge, eller innhold av løselige humusstoffer, "gule stoffer".

Høyt fargetall vil si at siktedypet reduseres og at vannet får en gulbrun farge. Fargetallet (gulfargen) til vann fra myrer og barskog er gjerne høyt. Ved nedbryting av organisk materiale som bark og halm dannes det en del ikke-nedbrytbare stoffer; humusstoffer. De vannløselige humusstoffene kan inndeles i humussyrer og fulvosyrer. Humussyrene er løselige ved moderate pH-verdier, men felles (danner fast stoff) i sure løsninger. Fulvosyrer derimot er også løselige ved lavere pH-verdier. Syrene må betegnes som svake organiske syrer, men de kan ha varierende styrke.

Videre kan de løselige humusstoffene også ha en viss evne til å ta opp protoner, d.v.s. de virker som svake baser. Humusstoffene kan dermed gi et alkalitetsbidrag.

Fargetallet måles ved hjelp av et spektrofotometer.

Figur 2: Fargetallet sank svakt fra 1993 til 1997, men i 1998 økte det betraktelig til 150 mgPt/l. Fargetallet i 2001 ligger litt lavere enn i 1998.

Alkalitet er et mål for baseinnhold i vannet. Det er vannets evne til å nøytralisere sterke syrer, f.eks: sur nedbør. Vannets alkalitet skyldes basiske komponenter i vannet og hydrogenkarbonat. Hydrogenkarbonat (HCO₃^- ) er den dominerende ved normal pH-verdier. Derfor er alkaliteten et mål på konsentrasjonen av hydrogenkarbonat. Alkalitet er også et mål for vannets evne til å tåle syre tilførsel.

Alkaliteten bør ikke være lavere enn 50 m mol/l, men høy alkalitet gjør ingenting. pH-verdien blir da høyere, og så lenge ikke vannet blir direkte basisk, vil ikke høy alkalitet true livet der. Den bedrer bare evnen til å nøytralisere H⁺.

Figur 3: Alkaliteten har ikke blitt målt i alle de siste årene, men i 1993 og 1994 lå den rundt 55 umol/l. I 1997 gikk den opp og i 1998 gikk den betraktelig ned, til det samme nivået den ligger på i 2001.

Ledningsevne vil fortelle oss hvor mye salter som finnes i vannet. Denne evnen oppgis som milli Siemens per meter (mS/m) ved 25° C.

Innholdet av saltioner er avhengig av jordsmonn og berggrunn. Vannets ledningsevne øker med økt saltinnhold. Hvis det er mye salter i et vann, er sjøen lite utsatt for forurensning. Hvis det er lavt saltinnhold i et vann, betyr det at fisk og andre organismer i vannet er mer følsomme for lav pH og høye aluminiumkonsentrasjoner enn i vann med høyt saltinnhold. Ved lave pH-verdier (mindre enn 5,5), vil den økte H⁺-konsentrasjonen gi et betydelig bidrag til ledningsevnen som vil være høy selv om saltinnholdet er lavt.

Ellers er ledningsevnen et mål for ioneinnholdet i vannet. Vannets evne til å lede elektrisk strøm er proporsjonal med innholdet av saltioner i vannet.

Vannets ledningsevne er temperaturavhengig, og vi må derfor også måle temperaturen på vannet. Ledningsevnen måles med en ledningsevnemåler eller et konduktometer som det også kalles.

Figur 4: Her ser vi at ledningsevnen har ligget rundt 2,3 mS/m, men i 1994 var den noe høyere. Fra 1998 til 2001 er det en betraktelig nedgang.

Kalsiumtilførsel til vannet skjer først og fremst ved forvitring av bergarter. Hvis sjøen har store mengder av kalsium, kan berggrunnen være innholdsrik på kalsium. Videre kan høyt innhold skyldes landbruksvirksomhet. Innsjøen vil dermed sannsynligvis også dermed ha et høyt innhold av plantenæringsstoffer, som fosfat og nitrat.

Kalsium har en sammenheng med ledningsevnen. Høy ledningsevne er vanligvis et tegn på høyt kalsiuminnhold. Konsentrasjonen av hydrogenkarbonat er da stor.

Økt kalsiummengde kan føre til økt plantevekst og en større mengde av snegler, igler og flimmermarker. Ved kalsiummengde mindre enn 1 mg/l vil antall arter snegler og musling være svært lav.

Figur 5: Kalsium konsentrasjonen var høy i 1993 og 1994, i 1997 gikk konsentrasjonen ned markant. Fra 1997 til 1998 gikk den noe opp, men har sunket noe frem til 2001.

Ut i fra tabellen ser vi at vannene med lav pH-verdi har høyt fargetall dvs. mye humus i vannet gjør vannet surt. Alkaliteten er veldig liten når pH-verdien er lav.

Her ser vi at fargetallet er betydelig lavere når pH-verdien er høy. Alkaliteten er et mål for baseinnholdet i vannet, og pH-verdien vil derfor være høy når alkaliteten er høy.

Som tidligere nevnt blir fargetallet lavt når pH-verdien er høy.

Her ser vi at fargetallet i vannet er høyt når pH-verdien er lav.

Det er flere faktorer som spiller inn på pH-verdien i sjøene enn nedbøren. Et bevis på at andre faktorer spiller mer inn, er det faktum at pH-verdien i nedbøren i gjennomsnitt lå på ca. 4,80 i 1998, mens pH-verdien i det sureste vannet lå på 4,15. Altså må det være noe annet enn sur nedbør som er årsaken til at vannene i år er surere enn i foregående år.

Det er flere årsaker til vannforurensing og det er flere mekanismer som fører til forsuringen. Bare 5-7% av nedbøren faller direkte over vann og vassdrag. Resten fordamper eller går til avrenning. Avrenningen vil i noen områder med surt jordsmonn frakte surt vann ut i vassdragene. Grunnen til at vannene blir sure, skal vi nå se litt nærmere på.

Vi har også sett på sammenhengen mellom fargetall og pH-verdi, pH-verdi og alkalitet og alkalitet og ledningsevne.

(Når det her skrives om fargetall, ledningsevne, alkalitet og pH-verdi, viser vi til det som tidligere er forklart om disse begrepene)

Nedbørsmålingene i perioden 1992 - 1998 er utført av elever ved Åsnes videregående skole i samarbeid med avisen Glåmdalen. Avrenningen/vannføringen i Flisaelva , ved Knappum vannmerke, er utført av Glommen- og Laagens brukseierforening.

I diagrammene på de neste sidene har vi brukt en lineær trendlinje i diagrammene. Den skal vise oss hvordan sammenhengen er mellom de forskjellige faktorene i diagrammet. Det er disse likningene som vi kan bruke til å regne ut forskjellige størrelser. Vi kan for eksempel finne fargetallet for et år hvis vi har opplysninger om vannavrenningen det samme året.

R² viser oss hvor nøyaktig punktene i diagrammet ligger i forhold til trendlinja. Hvis R² = 1 er det helt nøyaktig og punktene ligger etter linja. Det vil si at desto nærmere R²-verdien er 1, desto mer nøyaktig er den.

Tidligere har man funnet ut at sammenhengen mellom avrenning og gulfarge i vannet ut fra ligningen:

og sammenhengen mellom pH og avrenning ut i fra ligningen:

pH= - 0,0033*avrenning + 5,99 R²= 0,8466

var meget gode sammenhenger.

I 2001 var avrenningen 124mm.

Forventet fargetall dersom utviklingen hadde fortsatt som før: 0,826*124+55 = 157 mg Pt/l Fargetallet ble målt til 138 mg Pt/l.

Grunner til at fargetallet ble lavere enn forventet, kan være:

• at fargetallet i Gråbergstjernet har sunket med 364 mg Pt/l i stedet for å gå litt opp. Dette slår i alt ut med 6,6 mg Pt/l.
• At det har vært en fuktig sommer. Derfor har vannmettingen i myrene vært stor. Det kan ha medført til lavere produksjon og nedbryting, og dermed mindre gule stoffer.

Forventet pH dersom utviklingen hadde fortsatt som før: -0,0033*124 + 5,99 = 5,58

pH ble målt til 5,63.

En grunn til at pH-verdien er høyere enn forventet, kan være at vanntemperaturen har vært på ca 10^oC, noe som er høyere enn tidligere. Det betyr at det er mindre CO₂ i vannet, altså ikke så surt som forventet.

Sammenhengene fra 1998 er nå oppdatert i diagrammene under.

Figur 6

Diagrammet viser at det er en meget god sammenheng mellom fargetall og pH i vann. R² = 0,89. Når fargetallet stiger, synker pH-verdien. Fargetallet er et mål på hvor mye humusstoffer det er i vannet. Humusstoffene er sure, og når det blir mer sure stoffer i vannet, synker pH-verdien.

Denne figuren viser at det er en meget god sammenheng mellom pH i vann og alkalitet. R² = 0,98. Når alkaliteten øker, øker også innholdet av hydrogenkarbonat. Hydrogenkarbonat er en base, og alkaliteten er et mål for baseinnholdet i vannet. Det vil si, at når vannet har høy alkalitet, stiger også pH.

.

Vi har ingen nye tall for pH-verdi i nedbør for 2001, men pH-verdien skal fortsatt ligge høyt i Norge. Man kan se ut i fra diagrammet at det er veldig liten eller ingen sammenheng mellom pH-verdiene i vannene og pH-verdien i nedbøren. R² = 0,0044. Derfor kan ikke sur nedbør forklare hvorfor vannene er surere nå enn tidligere.

Diagrammet viser at det er en rimelig god sammenheng mellom nedbørsmengder og pH-verdiene i vannene. Grafen viser at pH-verdiene synker når nedbøren øker. Dette skyldes ikke at nedbøren er surere, men at avrenningen som oftest øker når nedbørsmengden øker.

Diagrammet ovenfor viser sammenhengen mellom avrenning og pH i vann.

Denne sammenhengen er meget god. Når avrenningen øker, synker pH-verdien. Vannet tar med seg humusstoffer fra jorda som er sure, noe som gjør vannet surere.

Denne grafen viser en meget god sammenheng mellom avrenningen og fargetallet.

Fargetallet øker når avrenningen øker. Dette er fordi vannet renner gjennom jorda, og tar med seg humusstoffer ut i vassdragene.

Mange tror sur nedbør er årsaken til at årets pH-verdier er lavere enn tidligere. Vi har ikke funnet noen sammenheng mellom pH-verdien i nedbøren og pH-verdien i vannene. (Data fra seks år) Derfor kan ikke sur nedbør være hovedårsaken til at vannene i år er surere enn tidligere.

Det er kun 5-7% av nedbøren som faller direkte over vann og vassdrag. Resten fordamper eller går til avrenning. Her i Solør består naturen av mye myr og barskog, og i slike områder inneholder jorda mye humusstoffer. Når avrenningen er høy, fører vannet humusstoffer (gule stoffer) ut i vannene, og farger vannet gult. Høyere avrenning fører derfor til et høyere fargetall, en sammenheng som stemmer godt. Humusstoffene er sure stoffer, dermed synker pH-verdien. Høyere avrenning fører derfor også til lavere pH i vannet.

Man kan derfor si at lavere pH-verdier skyldes økt utvasking av sure humusstoffer fra myr og barskog, dvs. en naturlig forsurning.

Aschehoug og Gyldendals Aschehoug og Gyldendals store norske leksikon

Bind 13,1995

Aschehoug og Gyldendals Aschehoug og Gyldendals store norske leksikon

Bind 4,1995

Bertmark Norge A/S Studia, universet og naturen

Fiskekart fra Solør-Odal regionen

Gyldendals Norske forlag Revita, naturfag 5-timerskurs, grunnbok 1994

"mennesket og naturmiljøet, luftforurensning, sur

nedbør" og "kjemiske reaksjoner, pH-verdier"

Jule Magne Informasjon fra Norges jeger og fiskerforbund

Hedmark, avdeling Elverum

Miljøverndepartementet Sur nedbør, 1995

Statens forurensningstilsyn Forurensning i Norge, 1992

Statens forurensningstilsyn Klassifisering av miljøkvalitet i ferskvann

Teknisk Etat, Våler i Solør

Rapport Eutrofiering overgjødsling av vassdrag i Solør

(ÅVS 96/97)

Rapport Surhetsundersøkelse av 54 vann i Solør høsten 1997

(ÅVS -97)

Rapport Kalkede vann i Solør 1997

Overvåking av vannkvalitet (ÅVS -97)

Einar Widerøe Muntlig informasjon

Glommen- og Laagen

Brukseierforening Vannføringsdata, Knappum vannmerke, Flisa