Variationer av THg och MeHg koncentrationer i vattendrag och dess relation till organiskt material

Mercury (Hg) which originates from global emissions to the atmosphere can deposit far away from the source. There is often a weak correlation between Hg deposition and concentrations in runoff, therefore catchment specific parameters might be of importance in controlling the amount of Hg ending up in watercourses and fish. Total mercury (THg) and methylmercury (MeHg) concentrations in watercourses are correlated to organic matter (OM), and in this study total organic carbon (TOC) is used as a proxy for OM. This study covers data from 125 watercourses in Sweden, and investigates the impact of e.g. Topographic Wetness Index (TWI), forest type, soil and bedrock types, deforestation and catchment size on the THg and MeHg concentrations as well as on the residuals from the regression between THg and TOC. Previous studies have found strong correlations between THg and OM as well as MeHg and OM but few previous studies have studied influences of catchment specific factors on THg and MeHg runoff concentrations with data of this large spatial and temporal scale. The catchment characteristics were extracted through ArcMap and projection to latent structures (PLS) models were created to evaluate what characteristics had the strongest influence on the variation in THg and MeHg concentrations as well as on the THg/TOC residuals. A strong correlation was found between THg and TOC, but a weaker one between MeHg and TOC. The MeHg concentrations were found to be dependent on variables which co-vary with TOC, as well as on latitude. The negative impact of latitude on MeHg concentrations could be due to methylation being temperature dependent or reflecting a spatial variation in Hg deposition from north to south of Sweden. Amount of deforestation was found to have an impact on the THg concentrations, indicating that deforestation leads to larger THg fluxes from soil to stream. The fact that variables measuring OM content in the streams were strongly influencing THg and MeHg concentrations, and the fact that few catchment characteristics were of importance, indicate the high importance of OM in explaining THg and MeHg also at this large spatial and temporal scale. Studien sammanfattar hur halter av kvicksilver, och dess relation till organiskt material, i vattendrag påverkas av olika landskapsvariabler. Få tidigare studier har studerat hur kvicksilverhalten i vattendrag varierar beroende på avrinningsområdets karaktär i så stor skala, vad gäller antal områden och antal mätvärden, som i denna studie. Kvicksilver (Hg) är ett skadligt ämne för människor och natur, eftersom det i sin biotillgängliga form, metylkvicksilver (MeHg), är ett nervgift som kan orsaka stor skada på centrala nervsystemet. I de flesta vattendrag i Sverige är den uppmätta kvicksilverhalten i fisk högre än världshälsoorganisationens rekommenderade gränsvärden för fisk som föda. Kvicksilver härstammar från globala utsläpp till atmosfären som kan falla ned långt ifrån utsläppskällan. Då det ofta inte finns något rakt samband mellan kvicksilvernedfallet och de koncentrationer som återfinns i avrinnande vatten så kan områdesfaktorer och aktiviteter i de lokala avrinningsområdena ha stor betydelse för hur mycket kvicksilver som hamnar i våra ytvatten och sedan i fisken. Ett starkt samband har påvisats mellan mängden organiskt material i vattendrag och koncentrationen av totalkvicksilver (THg). I denna studie testas om sambandet mellan kvicksilver och organiskt material, mätt som total organiskt kol (TOC), kvarstår över lång tid (upp till 17 år) och hög rumslig upplösning (125 avrinningsområden). Eftersom ett relativt starkt samband återfanns fokuserade den här studien på att vidare utreda hur sambandet mellan THg och TOC, samt koncentrationer av MeHg, påverkas av områdesfaktorer i de olika avrinningsområdena. Det undersöktes hur skogstyp, jordarts- och bergartstyper, skogsavverkning, avrinningsområdets storlek samt Topographic Wetness Index (TWI, ett mått på hur topografi och markfuktighet är fördelat inom ett avrinningsområde), påverkar koncentrationer av total- och metylkvicksilver samt relationen mellan totalkvicksilver och organiskt material. Information om avrinningsområdena togs fram i GIS och statistiska modeller för hur områdesfaktorer påverkar kvicksilverkoncentrationer skapades genom PLS analyser (Projection to Latent Structures). Latitud visade sig ha en negativ påverkan på MeHg koncentrationerna; desto högre latitud desto mindre MeHg, vilket kan bero på att metylering är temperaturdriven process och/eller att reflektera en variation i Hg deposition från norra till södra Sverige. Studien kan sammanfattningsvis säga att inget samband hittades mellan de övriga landskaps-variablerna som undersökts i studien och kvicksilver koncentrationer.