Betydningen av organisk materiale for den historiske utviklingen av kvikksølv (Hg) i en humøs innsjø

Dette studiet undersøker faktorer som kan forklare den historiske utviklingen av kvikksølv (Hg) i innsjøen Lundebyvann. Målet med studiet var å undersøke om (1) perioder med økt avsetning av organisk materiale (OM) gir økt avsetning av kvikksølv, (2) langtransportert kvikksølv er den viktigste forurensningskilden for kvikksølv, (3) endret arealbruk i innsjøens nedbørfelt har påvirket konsentrasjonen av kvikksølv grunnet endret avrenning av løst organisk materiale (DOM). Hypotese (1), (2) og (3) ble besvart ved bruk av en paleolimnologisk undersøkelse. Den paleolimnologiske undersøkelsen ble utført i august 2020 ved å samle inn en sedimentsøyle fra Lundebyvann med en Uwitec sedimenthenter. Sedimentsøylen ble delt inn i 59 sedimentprøver som ble analysert for tungmetallene kvikksølv (Hg), bly (Pb) og kadmium (Cd), samt grunnstoffet svovel (S). En tilsvarende paleolimnologisk undersøkelse fra 2017 undersøkte Lundebyvannets sedimenter for innhold av organisk karbon (OC), og sedimentlagenes alder ved å kvantifisere sedimentsøylens innhold av radioaktivt cesium (Ce-137), americium (Am-241) og bly (Pb-201). Sammenligning av sedimentsøylen fra 2020 og 2017 viste to relativt like sedimentprofiler med hensyn på sedimenteringshastighet. Dateringen av sedimentlagene og sedimentenes innhold av organisk materiale, fra sedimentundersøkelsen utført i 2017, ble derfor benyttet i dette studiet. For å evaluere sammenhengen mellom kvikksølvkonsentrasjon og mulige drivere for endret kvikksølvkonsentrasjon i innsjøen ble det konstruert generaliserte additive modeller (GAMs), samt utført en principal component analysis (PCA-analyse). Resultatene fra GAM-modellene og PCA-analysen viste at både svovel, organisk karbon, temperatur og nedbør er variabler som til sammen kan forklare historisk utvikling av kvikksølv i innsjøsedimentene. Konsentrasjonen av svovel og organisk karbon, samt verdier for årlig gjennomsnittlig middeltemperatur og nedbør forklarer, ifølge GAM-modellene, henholdsvis 88,9 %, 38,8 %, 35,2 % og 32,7 % av kvikksølvkonsentrasjonen i innsjøsedimentene. Beregnet avsetningshastighet viste videre samme avsetningsmønster for Hg og OC, og perioder med økt sedimentavsetning av OC ga økt sedimentavsetning av Hg. Følgelig er OM vurdert som en viktig transportvektor for Hg i Lundebyvann. Avsetningshastigheten til Hg og OC var relativt konstant og flat i perioden før 1915. I perioden etter 1915 var avsetningshastigheten preget av store svingninger, spesielt i perioden 1915-1985. Kvikksølvkonsentrasjon i sediment avsatt før 1915 anses som naturlig bakgrunnsnivå. I perioden etter 1915 endret arealbruken i innsjøens nedbørfelt seg. Jordbruket ble mer intensivt, det ble praktisert uttak av torv og skogvolumet økte. Disse arealendringene førte trolig til perioder med økt avrenning av DOM, noe som kan forklare de store svingningene i avsetningsmønsteret til Hg og OC i perioden 1915-1985. Videre viste resultatene at forholdet mellom kvikksølv og organisk karbon (Hg/OC), og svovel og organisk karbon (S/OC) i innsjøens sedimenter økte fra rundt 1900 til en topp i 1961, hvilket er i takt med fremvoksende industrivirksomhet i Europa. Følgelig er langtransportert Hg fra Europa trolig den viktigste forurensningskilden for kvikksølv til Lundebyvann og tilhørende nedbørfelt i perioden 1915-1985. I perioden etter 1985 økte avsetningshastigheten til OC og Hg i innsjøsedimentene, til tross for redusert atmosfærisk avsetning av langtransporterte forurensninger. Økt sedimentavsetning av Hg i denne perioden skyldes trolig økt transport av organisk bundet Hg fra nedbørfeltet til innsjøen. Den økte mobiliseringen av Hg etter 1985 knyttes til økt avrenning av DOM, trolig som følge av nedgang i sur nedbør, økt skogvekst, samt økt temperatur og nedbør. På den måten er det varierende avsetningsmønsteret til Hg i Lundebyvann trolig et resultat av samspillet mellom endret arealbruk, nedgang i sur nedbør, økt skogvekst, samt økt temperatur og nedbør, hvilket er drivere for Hg-vektoren organisk materiale som har variert i styrke med tiden