Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Potential of cerium anomaly as a water quality probe in boreonemoral headwater streams
Luleå University of Technology, Department of Civil, Environmental and Natural Resources Engineering, Geosciences and Environmental Engineering.
2018 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Clear-cutting is today the principal driver of large-scale forest disturbances in Sweden. In production forests, it is vital to protect sensitive headwater streams as they play many roles in the landscape, and changes in their chemistry can be traced downstream as far as to the sea. When applying whole tree harvest (WTH) in forestry, it is important to recycle the nutrients and acid neutralizing base cations that are lost with the deported treetops and branches. The Swedish Forest Agency suggests wood ash application (WAA) as part of this regenerative phase. However, spreading of ash in clear-cut areas includes a risk of negatively affecting the forested small streams through increased contribution of salt and other harmful components present in the ash. Therefore, it is important to know where WTH combined with WAA can be a suitable approach. A promising tool to identify these areas is the Ce-anomaly in forested headwater streams. Findings from previous research show correlations between variability in the amplitude of negative Ce-anomaly and landscape topography. Data from 104 sampled forested boreonemoral headwater streams in SE Sweden was used to gain more knowledge on the relationship of several parameters and element concentrations with the development of negative Ce-anomaly. The streams were sampled three times under the course of eight months and unfiltered samples were analysed with an ICP-SFMS. The Ce-anomaly in the samples ranges from 0 to -0.8, with more negative equalling larger anomaly, and the extent of developed Ce-anomaly increases linearly with the steepness of catchment slope. Correlations between the Ce-anomaly and examined elements and parameters, excluding catchment slope, reveal a clear shift in geochemical conditions at the Ce-anomaly of -0.3, interpreted as caused by Ce-anomalies developing to various extents in different subsurface water flow paths feeding boreonemoral headwater streams. Small Ce-anomalies, less negative than -0.3, develops in both anoxic deeper groundwater and soil water flowing through the organic-rich riparian zone, with organic content and pH levels differentiating the two flow paths. Large Ce-anomalies, more negative than -0.3, develops in organic-poor and oxic shallow groundwater. As the amplitude of negative Ce-anomaly increases with steepness of catchment slope, it is interpreted that the contribution of shallow groundwater increases with steepness of slope.

Abstract [sv]

Kalhuggning är idag den största orsaken till storskaliga störningar i svenska skogar. I produktionsskogar är det viktigt att skydda känsliga bäckar eftersom de uppfyller många roller i landskapet, och förändringar i deras kemi är spårbara nedströms så långt som till havet. Om groten (grenar och trädtoppar) tas ut vid skogsavverkning är det viktigt att återinföra de näringsämnen och syraneutraliserande baskatjoner som då förloras. Skogsstyrelsen föreslår spridning av aska, men den riskerar att negativt påverka de små skogsbäckarna genom ökad tillförsel av salt och andra skadliga ämnen som kan finnas i askan. Därför är det viktigt att veta var grot-uttag kombinerat med askspridning med liten risk kan tillämpas i skogslandskapet. En lovande parameter att mäta för att identifiera dessa områden är Ce-anomalin i små skogsbäckar. Resultat från tidigare forskning visar på korrelationer mellan amplituden negativ Ce-anomali och topografin i landskapet. Data från 104 provtagna boreonemoral bäckar i sydöstra Sverige studerades för att samla mer kunskap om hur ett antal parametrar påverkar utvecklingen av Ce-anomalin. Bäckarna provtogs tre gånger inom åtta månader och ofiltrerade prover analyserades med ICP-SFMS. Den resulterande Ce-anomalin varierade från 0 till -0.8 i proverna, där mer negativ innebär större Ce-anomali. Amplituden av negativ Ce-anomali ökar linjärt med brantare sluttningar inom bäckens avrinningsområde. Korrelationer mellan Ce-anomalin och undersökta parametrar, exklusive sluttning, visar på en tydlig förändring i geokemiska förhållanden då Ce-anomalin är kring -0,3. Detta indikerar att Ce-anomalin utvecklas till varierande grad i olika bäcktillflödesvägar. Liten Ce-anomali, mindre negativ än -0,3, utvecklas i både anoxiskt djupare grundvatten och markvatten som strömmar genom bäcknära sediment med hög halt organiskt material, där halten organiskt material samt pH-nivåer skiljer hos de två flödesvägarna. Stor Ce-anomali, mer negative än -0,3, utvecklas i oxiskt ytligt grundvatten med låg halt organiskt material. I avrinningsområden med branta sluttningar ses ytligt grundvatten som den dominerande tillströmningskällan till bäcken.

Place, publisher, year, edition, pages
2018.
Keyword [en]
cerium anomaly, Ce-anomaly, headwater stream, wood ash application, whole tree harvest, subsurface flow path, slope, topography, riparian zone
National Category
Geochemistry
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-67618OAI: oai:DiVA.org:ltu-67618DiVA, id: diva2:1182234
Subject / course
Student thesis, at least 30 credits
Educational program
Natural Resources Engineering, master's
Presentation
2018-01-12, F436, Luleå Tekniska Universitet, Luleå, 10:40 (English)
Supervisors
Examiners
Projects
Bio4Energy
Available from: 2018-04-20 Created: 2018-02-12 Last updated: 2018-04-20Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Search in DiVA

By author/editor
Hägglund, Cajsa
By organisation
Geosciences and Environmental Engineering
Geochemistry

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 23 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf