Nedbrytning av organiskt material och förekomst av svamp- och bakteriesamhällen i Uppsalaåsen

In Sweden, drinking water is easy to access and often taken for granted. The drinking water systems have to be maintained in order to keep the high quality. The Uppsala esker, which is a part of the Uppsala municipality’s water system, provides a large number of the municipality’s population with drinking water. The Uppsala esker has been used to produce drinking water since 1956 by infiltrating water from the Fyris river into the esker. This reduces the amount of organic material in the water. A reduction is desirable since the organic material is causing odorous water and binds to substances that may harm people’s health. The reduction of organic material has been assumed to depend on degradation carried out by microorganisms above the esker’s groundwater table, dilution with additional groundwater and attachment of organic material to the esker’s material. However, recent studies have shown that only 10-15 % of the organic material is degraded above the groundwater table. The aim with this master thesis was to examine if the mineralization of the organic material in the anaerobic part of the Uppsala esker is greater than previously assumed. The size of the fungal and bacterial communities have also been examined as well as how microorganisms and the degradation of organic material relates to different chemical and physical factors in the soil. To get an understanding of the organic material’s degradability, soil was incubated and the aerobic respiration with gas chromatograph was measured. The bacteria and fungi were quantified using quantitative real-rime PCR. Various chemical and physical factors, such as the content of organic carbon and amount of aluminium, were already available. Pearson’s product-moment correlation coefficient (Pearson's r) was used to examine the the linear correlation between two variables. Wilcoxon’s rank score test was used to determine which of the differences between different sampling areas that were significant. The results showed that bacteria dominate in the Uppsala esker and the infiltration basins. Complex binding by iron- and aluminium compounds do not affect the degradation of organic matter, nor decrease the presence of fungi and bacteria in the esker and the infiltration basins. It seems as if the degradation rate’s sensitivity decreases with the depth. The amount of bacteria and fungi decreased with the distance to the infiltration basin, but not the quality of the organic material, if measured by the respiration rate divided by the amount of organic carbon. I Sverige är tillgången på dricksvatten god. Det ses ofta som en självklarhet och för att detta synsätt ska kunna fortsätta krävs att dricksvattensystemen underhålls på ett bra sätt. Uppsalaåsen, som är en del av Uppsalas dricksvattensystem, förser stora delar av kommunens befolkning med dricksvatten. Uppsalaåsen har använts för konstgjord grundvattenbildning för att framställa dricksvatten sedan 1956. Detta innebär att vatten från Fyrisån filtreras genom åsen. På så sätt minskas halten organiskt material i vattnet. Anledningen till att en minskning eftersträvas är att det organiska materialet orsakar illaluktande vatten samtidigt som hälsoskadliga ämnen kan binda till det. Reduceringen av organiskt material i det infiltrerade vattnet har antagits bero på mikroorganismers nedbrytning av organiskt material ovan grundvattenytan, utspädning med övrigt grundvatten och fastläggning av organiskt material på åsmaterialet. Tidigare studier av liknande system för artificiell grundvattenbildning har dock visat att bara 10-15 % av det organiska materialet bryts ned ovan grundvattenytan. Examensarbetets syfte har varit att undersöka om nedbrrytningen av det organiska materialet under grundvattenytan i Uppsalaåsen är större än vad som tidigare antagits. Det har även undersökts om svampar eller bakterier dominerar liksom hur materialets kvalitet och mikrobsamhället påverkas av kemiska och fysiska faktorer i marken. Undersökningarna utfördes genom att inkubera jordprov där den aeroba respirationen mättes med gaskromatograf för att få en uppfattning om kolets nedbrytbarhet. qPCR användes för kvantifiering av bakterier och svampar. Mätvärden för olika kemiska och fysiska faktorer, såsom halten organiskt kol och mängden aluminium, erhölls från tidigare utförda analyser. Pearsons korrelationskoefficient (Pearson’s r) beräknades för att undersöka hur olika variabler samvarierade med varandra. Ett Wilcoxon rank score test användes för att undersöka vilka av skillnaderna mellan olika provtagningsplatser som var signifikanta. Resultaten visade att det finns fler bakterier än svampar i Uppsalaåsen och i filtreringsbassängerna. Komplexbindning av organiskt material av järn och aluminiumföreningar verkar inte hindra dess nedbrytning, eller minska förekomsten av svampar och bakterier i filtersanden och åsmaterialet. Respirationshastighetens temperaturkänslighet tycks minska något med djupet. Mängden bakterier och svampar avtar med avståndet från infiltrationspunkterna men kvaliteten på det organiska materialet, uppskattad som respirationshastigheten uttryckt per gram organiskt kol, avtar inte.