Hoppa till huvudinnehåll


Bild: Pixabay

Göta älv – en resa med vattnets kemi från källa till hav

Stina Drakare och Lars Sonesten, SLU. Publicerad: 2019-05-30

Hur ändrar vattnets kemi sin karaktär på resan från källa till hav? Vi får här följa Sveriges största och längsta älv, där 24 provtagningsstationer valts ut längs vägen för att ge en ögonblicksbild av hur vattnet påverkas av det omgivande landskapet.

Göta älvs resa börjar med små bäckar i Härjedalen och går via Norge, där namnet är Trysilelva. När den rinner in i Sverige igen kallas den Klarälven. Härifrån fortsätter vattnet vidare ut i Vänern och bildar sedan den del av sträckningen som har namnet Göta älv. Uppströms Göteborg, vid Kungälv, delar älven sig och en mindre del rinner ut norr om ön Hisingen som Nordre älv. Det mesta av vattnet fortsätter dock söderut, via Göteborg, och vidare ut i skärgården utanför. En del av Göta älvs vatten har sitt ursprung i områden med bördiga jordar på slätten öster om Vänern. Därför följer vi även ån Lidan, som mynnar i Vänern vid Lidköping.

Göta älvs olika delar

Göta älv är Sveriges vattenrikaste älv och avvattnar en tiondel av Sveriges yta. Älven bär med sig och avlämnar olika ämnen på sin väg ut i havet. Några av älvvattnets användningområden är som dricksvatten, transportled och kraftkälla.

Källsjöar och bäckar

Källan till Göta älv är fjällbäckar i Sverige som rinner ned i Rogens sjösystem, där tre av de mindre sjöarna runt Rogen provtagits vattenkemiskt med helikopter inom ramen för nationell miljöövervakning. Sjöarna runt Rogen syns som ljusblå staplar i diagrammen med kemiska egenskaper längre ned i artikeln.

Rogen ligger 758 meter över havet och fjälltopparna omkring är cirka 1200 meter över havet som mest. Dessa vatten är grunda och flikiga och ligger i stenig terräng som inlandsisen format. Vattnen här är bara i liten grad påverkade av mänsklig aktivitet vilket gör att den dominerande påverkan är genom nedfall som ofta är långväga transporterat som svaveloxider som har en försurande effekt.

Norska delarna

Efter Rogens sjösystem rinner älven 16 mil genom Norge, bland annat via sjön Femunden som är Norges tredje största sjö. Den syns som en mörkblå stapel i diagrammen längre ned i artikeln. Rogen är 203 kvadratkilometer stor, 132 meter djup och ligger 662 meter över havet. I Norge heter älven Trysilelva.

Klarälven

När Trysilelva kommer tillbaka in i Sverige byter den namn till Klarälven, markerade med gröna staplar i diagrammen längre ned i artikeln. Ganska snart når älven det stora kraftverksmagasinet Höljessjön där nivån genom reglering kan variera med över 40 meter i höjdled. Efter kraftverksdammen finns en 3,9 kilometer lång torrfåra. Vattenkemiska prover tas 7 kilometer nedströms dammen, där vattnet som passerat turbinen åter kommit ut i älven.

När älven kommit så här långt rinner den fram på 220 meters höjd över havet. Påverkan av vattenkraftsdammar är tydliga på fiskar som hindras i sin vandring av dammar. Det finns en hel del publicerat om denna problematik som återkommer vid flera kraftverk i Klarälven.

I nationell miljöövervakning följs Klarälven vattenkemiskt vid Edsforsen och Almar, som markeras med röda staplar i diagrammen längre ned i artikeln. Dessutom tas prover där älven rinner ut genom Karlstad och bildar ett delta med flera huvudarmar ut i Vänern. Här ligger vattnets nivå på 44 meter över havet.

Klarälvens avrinningsområde domineras av skog. I de övre delarna är älvfåran relativt rak med hög lutning och grovt bottenmaterial med grus och sten. I den nedre delen är älvfåran bredare och slingrar sig framåt i landskapet med kraftig så kallad meandring i fint bottenmaterial som sand och mo.

Karta av Göta älvs avrinningsområde med 24 utvalda stationer utmarkerade Bild: Stina Drakare, SLU.
Bild: Stina Drakare, SLU.

Göta älvs avrinningsområde. De 24 stationer som finns utsatta på kartan har valts ut för att visa på hur vattnets kemiska egenskaper förändras på vägen från källa till hav. Karta: Stina Drakare, SLU.

Lidan

Vänern har många tillflöden där Lidan, som avvattnar Varaslätten, är ett exempel på tillflöde med stor andel odlad mark. Stationerna längs Lidan markeras med ljusgrå staplar i diagrammeni längre ned i artikeln.

I andra delar av Lidans avrinningsområde ligger den fågelrika Hornborgasjön och våtmarker i form av stora mossmarkskomplex till exempel Mönarpa mossar. I Lidan följs vattenkemin vid fyra stationer och vattnet här har en helt annan karaktär än jämfört med Klarälven. I Lidans jordbruksrika avrinningsområde är till exempel halterna av kväve och fosfor mycket högre än i Klarälven. Halterna av organiskt kol och vattnets färg är också högre i Lidan vilket beror på att det också är mycket våtmarker i Lidans källområde.

Vänern

Vänern är Europas tredje största sjö med en yta på 5650 kvadratkilometer och ett maximalt djup om 106 meter. Storleken på sjön gör att det i genomsnitt tar 8-9 år för Vänerns vatten att bytas ut. Under den tiden hinner material som kommit med älv och åvatten till stor del sedimentera ned till sjöbottnen. Det gör att halterna av många ämnen är lägre i sjön än i tillrinnande vatten som i Klarälven och Lidan. Vänern har två större bassänger, med provtagningsstationerna Tärnan och Megrundet. Stationerna i Vänern markeras med röda staplar i diagrammen med kemiska egenskaper längre ned i artikeln.

Göta älv

Mellan Vänern och utloppet i havet heter älven Göta älv. En stor mängd vatten från det stora tillrinningsområdet som Vänern har passerar på relativt kort tid. Som mest stannar vattnet en vecka och vid högflöde passerar vattnet genom Göta älv på bara något dygn. Kort uppehållstid leder till att Vänern och Göta älv vattenkemiskt liknar varandra vilket man ser om man jämför de stationer som provtas mellan Vänerns utflöde vid Vargön och Trollhättan, ner till stationen Alelyckan som ligger precis innan Göteborg och i Nordre älv där en del av vattnet avdelas vid Kungälv. Stationerna i Göta älv markeras med gula staplar i diagrammen längre ned i artikeln.

Göteborgs skärgård och utsjö

När älvvattnet når havet möter det salthaltigt havsvatten. Det syns främst i att salthalten ökar. Salthalten i det område som ligger utanför mynningen till Göta älv är runt 20 PSU (Practical Salinity Unit). Det är nästan 10 000 gånger högre salthalt än i sötvatten. Området där Göta älv mynnar ut i havet kallas närmast land Rivö fjord, Dana fjord ligger lite längre ut och följt av utsjöområdet Norra Kattegatt. Stationerna i havet markeras med mörkblå staplar i diagrammen längre ned i artikeln.

Vattnets egenskaper ger inblick om landskapet

Vattnets egenskaper påverkas av vilket landskap som bidrar till vattnet i bäckar, sjöar och älvar. Vi har valt ut sju vanliga vattenkemiska parametrar som ger en bild av vad som händer på vägen från källa till hav.

Konduktivitet och salthalt

Konduktivitet är ett mått på ledningsförmåga, det vill säga hur lätt vattnet leder elektricitet. Ett vatten med mycket lösta joner (salter) leder elektricitet bättre och har hög konduktivitet. Alla vattenorganismer är också beroende av hur mycket lösta joner det finns i det omgivande vattnet, eftersom det påverkar osmosen och den saltbalans som de måste upprätthålla. Organismerna använder också många av de lösta jonerna som byggstenar i cellerna när de växer. Exempel på vanliga joner i vatten är: väte-, klorid-, karbonat-, hydroxid-, sulfat-, kalcium-, magnesium-, natrium- och kaliumjoner.

De lösta jonerna i ett vatten kommer ursprungligen från den omgivande marken. Låg konduktivitet indikerar att omgivande mark är svårvittrad och näringsfattig. Hög konduktivitet i ett vatten tyder i allmänhet på lättvittrade jordar i omgivningen eller annan typ av påverkan från omgivningen. Havsvatten har mycket högre konduktivitet än insjövatten. Näringsrika vatten har generellt sett högre konduktivitet än näringsfattiga vatten. Konduktiviteten anges i tusendels Siemens per meter, mS/m.

När vi går från källa till hav uppstår den största skillnaden i konduktivitet just när det söta vattnet i Göta älvs utlopp möter havets salta vatten, se diagrammet nedan. Inom miljöövervakningen mäter vi även konduktivitet i havsvatten, men vi brukar göra om enheten till practical salinity unit (PSU) som liknar den gamla enheten promille, som står för mängden salt i gram per kilogram havsvatten.

Göta älvs källsjöar i fjällen har väldigt låg konduktivitet, under 1 mS/m, som sedan höjs på vägen mot Vänern i Klarälven till 2-3 mS/m vartefter fler och fler joner tvättas ur marken när vattnet fyller på i Klarälven. Det näringsrika vattnet från Lidans jordbruksmarker har en relativt hög konduktivitet på 30-35 mS/m. Olika bidragande tillflöden ger tillsammans Vänern en konduktivitet på cirka 8 mS/m, som vattnet behåller när det fortsätter nedströms i Göta älv. När älven sedan möter havet blir konduktiviteten 10 000 gånger högre något som organismer som lever i flodmynningar förstås behöver ha anpassningar för att klara av.

Diagram som visar konduktiviteten vid olika stationer i Göta älv. Bild: Stina Drakare, SLU.
Bild: Stina Drakare, SLU.

Vattnets konduktivitet förändras kraftigt på vägen från källa till hav i Göta älvs avrinningsområde. Nära källflödena är konduktiviteten låg på grund av svårvittrade näringsfattiga jordar (blå staplar). I jordbruksåarna är konduktiviteten mer än 30 gånger högre, eftersom de avvattnar bördiga näringsrika jordar (gröna staplar). När Göta älv möter havet tar konduktiviteten ett jättesprång uppåt. Data från webbportalerna för vattenkemiska data för sjöar och vattendrag (Miljödata-MVM, SLU) och kust och hav (Sharkweb, SMHI). I havet utanför Göteborg är salthalten cirka 19-23 PSU, vilket på ett ungefär motsvarar konduktiviteten 83 000-100 000 mS/m. Skalan på y-axeln har därför ritats med en ökning om tio enheter för varje steg, i logaritmisk skala.

Vattnets surhet och alkalinitet

Ett vattens surhet mäts som pH, där pH 7 anger neutrala förhållanden. Hela värdeskalan går från 0 till 14, från mycket sura förhållanden till mycket basiska.

I näringsfattiga skogssjöar och vattendrag är det normalt med pH 6, medan insjövatten i områden med kalkrik berggrund, som Skåne, Uppland och Gotland, kan ha pH-värden över 8. Försurade sjöar kan däremot ha pH-värden så låga som 4. Surhetsgraden är svår att mäta och varierar under dygnet för att den påverkas av kolsyrasystemet. När växterna i vattnet i samband med fotosyntesen tar upp koldioxid under dagen ökar vattnets pH-värde. Under natten sker ingen fotosyntes, men cellandningen fortsätter att avge koldioxid vilket sänker vattnets pH.

Så kallat jonsvaga vatten, som källvatten, är ofta försurningskänsliga eftersom de inte har så mycket joner som kan buffra mot surt regn. Tidigare har flera av Klarälvens källflöden kalkats både i Norge och Sverige som åtgärd mot försurning. Kalkningsbehovet har dock minskat och i dag ligger pH-värdena i de tre källsjöarna över 6. Lidan har högst pH vilket beror på att marken Lidan avvattnar är mycket kalkrik och välbuffrad. Vilket pH-värde vattnet i Göta älv får när det kommer ut i havet finns det inga mätdata för i våra databaser. Gissningsvis ligger det mellan 7,5 och 8,4, vilket är vanliga pH-värden i marina vatten.

Diagram som visar surhetsgraden vid olika stationer längs Göta älv. Bild: Stina Drakare, SLU.
Bild: Stina Drakare, SLU.

Vattnet i Göta älvs avrinningsområde går från surt till basiskt på vägen från källa till hav. Surhetsgraden speglar till stor del vilken typ av jordar som vattnet rinner igenom. I källområdena är de svårvittrade jordarna känsliga för surt regn (blå staplar). I kontrast ger kalkrika och välbuffrade jordar i jordbruksåarna öster om Vänern ett basiskt vatten (gröna staplar). Surhetsgraden i vattnet utanför Göta älvs mynning är okänd, men ligger gissningsvis mellan pH 7,5 och 8,4. Källa: Data från webbportalerna för vattenkemiska data för sjöar och vattendrag (Miljödata-MVM, SLU) och kust och hav (Sharkweb, SMHI).

Alkalinitet är ett mått på ett vattens förmåga att neutralisera syror, vattnets buffertkapacitet. Det är oftast jonerna i kolsyra och borsyrasystemet som bidrar till alkalinitet. Alkalinitet anges i enheten milliekvivalenter per liter (mekv/l ) vilket motsvarar antalet millimol laddningar per liter.

Naturligt är det en gradient från källa till hav med låg alkalinitet i källflöden om de ligger i svårvittrade marker som ökar när flöden från mer kalkrika områden ansluter.

I Göta alv är alkaliniteten låg i källflödena, de har i flera fall kalkats för att klara tidigare stor påverkan av surt regn. I sjön Femunden ansluter ett vattendrag med högre alkalinitet som höjer värdet från 0,03 till 0,13 mekv/liter. Denna nivå består sedan tills vattnet når Vänern och bland annat blandas upp med vatten från andra, ännu mer kalkrika biflöden. Lidan är ett exempel på tillflöde som har riktigt höga alkalinitetsvärden.

Diagram som visar alkaliniteten vid olika stationer i Göta älv Bild: Stina Drakare, SLU.
Bild: Stina Drakare, SLU.

Alkaliniteten berättar om hur känsligt ett vatten är för ytterligare försurning. Allra känsligast är vattnen i sjöarna nära källflödena (blå staplar). Stationerna i Klarälven har tillräckligt höga värden och anses inte försurningskänsliga. Den höga alkaliniteten i jordbruksåarna (gröna staplar) visar att de omgivande markerna är kalkrika med mycket hög buffertkapacitet mot försurning. Totalt sett stiger alkaliniteten på väg från källa till hav. Källa: Data från webbportalerna för vattenkemiska data för sjöar och vattendrag (Miljödata-MVM, SLU) och kust och hav (Sharkweb, SMHI).

Näringsämnen

Två näringsämnen vi följer noga i vatten är fosfor och kväve. Det beror på att det oftast är något av dem som begränsar tillväxten av biomassa i vattenekosystem. I sjöar och vattendrag är oftast fosfor det tillväxtbegränsande ämnet medan kväve har den rollen i havet.

I källsjöarna är halterna av fosfor riktigt låga och ligger på något enstaka mikrogram per liter (µg/l, gröna staplar). Fosforhalten ökar sedan sakta på vägen ned i Klarälven från 6 till 13 µg/l (orange staplar). Fosfor kommer dels naturligt från marken när fosforrika mineral eroderas som kommer ut i vattnet och dels från mänsklig aktivitet i form av skogsbruk, jordbruk och från reningsverk. I Klarälven dominerar skogsbrukets påverkan då befolkningen är relativt liten och jordbruket likaså. Punktpåverkan kommer dock från lokala avloppsreningsverk utmed älven. I Vänern sjunker sedan fosforhalterna till strax över 6 µg/l (röda staplar). Det beror på att näringsämnen hinner byggas in i växter och djur eller sedimentera till botten under tiden det tar för vattnet att passera sjön.  Sedan höjs halterna under passagen i Göta älv från 10 till 17 µg/l (lila staplar) här dominerar påverkan från erosion och punktutsläpp från avloppsreningsverk. I havet utanför har halterna av fosfor ökat lite till och ligger runt 20 µg/l (blå staplar).

I tillflödet Lidans källvatten, som utgår från stora våtmarker, är fosforhalterna 25 µg/l (gröna staplar). Fosforhalterna höjs betydligt, till 60 µg/l, när ån rinner genom den jordbruksrika Vara-slätten. Ute i Vänern syns dock Lidans tillflöde med näringsrikt vatten inte så tydligt. Det beror på att fosforn delvis försvinner från vattnet genom sedimentation och dessutom späds Lidans vatten ut med mindre näringsrikt vatten från andra tillflöden.

Diagram som visar halten av totalfosfor vid olika stationer längs med Göta älv Bild: Stina Drakare, SLU.
Bild: Stina Drakare, SLU.

Fosforvärdena speglar landskapet och hur vi brukar det. Fosforhalterna är riktigt låga vid källflödena (blå staplar) i fjällen, men stiger på vägen. Vid källflödet till Lidan, som omges av näringsrika marker, är fosforhalterna betydligt högre, och stiger ytterligare på sin väg ned mot Vänern, bland annat på grund av omfattande jordbruk (gröna staplar). Punktkällor från städer utmed älven påverkar också fosforhalterna. Källa: Data från webbportalerna för vattenkemiska data för sjöar och vattendrag (Miljödata-MVM, SLU) och kust och hav (Sharkweb, SMHI). 

Halten av totalkväve varierar på liknande sätt från källsjöarna och via Klarälven som för fosfor. En skillnad är att kvävehalterna inte sjunker när de når Vänern, de höjs snarare något.

Inte heller här verkar de höga halterna av kväve från tillflödet Lidan påverka halterna i Vänern eller Göta älv särskilt mycket. Kvävehalterna i kust och utsjö är lägre än de Göta älv, även det är en skillnad jämfört med hur det ser ut för fosfor. Ute i havet råder kvävebrist och här sjunker därför halterna snabbt på grund av olika biologiska processer.

Diagram som visar halten av totalkväve vid olika stationer längs med Göta älv. Bild: Stina Drakare, SLU.
Bild: Stina Drakare, SLU.

Kvävehalten speglar landskapet och hur vi brukar det. Kvävehalterna i vattnet höjs långsamt med vattnets resa från källa till hav. I älven är inte kväve det näringsämne som begränsar den biologiska produktionen. När vattnet når havet sjunker kvävehalterna och de är lägst i utsjön. Det speglar att kväve är det ämne som begränsar tillväxten för alger i utsjön. Källa: Data från webbportalerna för vattenkemiska data för sjöar och vattendrag (Miljödata-MVM, SLU) och kust och hav (Sharkweb, SMHI). 

Brunhet och totalt organiskt kol

Vissa sjöar och bäckar har riktigt brunfärgat vatten från humusämnen och järnföreningar i avrinningsområdet. Brunt vatten är vanligt vatten som omgivs av våtmarker och skog. Halten organiskt kol visar hur mycket organiskt material ett vatten har, det organiska materialet kan antingen vara brunfärgade humusämnen som är relativt svårnedbrytbara eller mindre färgade lättnedbrytbara ämnen från organismerna i vattnet som olika sockerarter. Halten organiskt kol har blivit en viktig parameter för att få kunskap om vattnens roll i den globala kolcykeln där man särskilt vill veta hur mycket koldioxid och metan som bildas och hur mycket organiskt kol som fastläggs i sedimenten. Att man mäter brunhet beror på att humusämnena påverkar ljusklimatet i vattnet så att fotosyntes bara kan ske i det allra ytligaste skiktet. Det ger värdefull information om förutsättningar för växtplankton och andra undervattensväxter.

Klarälvens källvatten i fjällen har relativt låg brunhet och låg halt av organiskt kol, man brukar ju prata om klara fjällvatten. Källsjöarna är dock ganska olika mycket bruna vilket beror på varje sjös lokala närmiljö med olika mycket våtmarker kring stränderna. Lidans källvatten är starkt brunfärgat på grund av sina våtmarksrika källflöden. Vänern bidrar till en minskning av halterna genom de nedbrytnings- och sedimentationsprocesser som hinner verka. Brunheten sjunker mer än halten organiskt kol i Vänern för att bruna humusämnen bryts ner medan halten organiskt kol hålls uppe lite genom bidrag av organiskt kol från växtplankton i sjön. Vänern har ungefär lika lite brunt vatten som källsjöarna i fjällen. Halten organiskt kol i kustzonen är också tillbaka på lika låga halter som i älvens källsjöar i fjällen. Tyvärr har vi inga mätningar av havsvattnets brunhet att jämföra med i närheten av Göta älvs mynning.

Diagram som visar halten av totalt organiskt kol vid olika stationer längs med Göta älv Bild: Stina Drakare, SLU.
Bild: Stina Drakare, SLU.

Halten organiskt kol påverkas av humusämnen från våtmarker och skog samt vad växterna som lever i vattnet producerar. Kolhalten är låg både i fjällens källvatten och i havet. Högst halter av organiskt kol är det i Lidans källflöden som är omgivna av stora våtmarkskomplex. Källa: Data från webbportalerna för vattenkemiska data för sjöar och vattendrag (Miljödata-MVM, SLU) och kust och hav (Sharkweb, SMHI). 

Diagram som visar vattnet brunhet vid olika stationer längs med Göta älv Bild: Stina Drakare, SLU.
Bild: Stina Drakare, SLU.

Brunheten visar att våtmarker i Lidans våtmarksrika källflöden är bruna och att halterna sedan sjunker genom nedbrytningsprocesser. Källsjöarna i fjällen är både klara och bruna och Klarälven med inflöde från skogsrika marker har också relativt brunt vatten. I Vänern sjunker halterna markant på grund av nedbrytning och sedimentation till nivåer som liknar de i källsjöarna. Källa: Data från webbportalerna för vattenkemiska data för sjöar och vattendrag (Miljödata-MVM, SLU) och kust och hav (Sharkweb, SMHI). 

Många processer bidrar alltså till vattnets egenskaper och nu har du fått följa dessa i en ögonblicksbild från källa till hav. I den del av webbplatsen som heter "Vattentrender" kan du se hur halterna av flera av dessa ämnen istället varierat över tid vid en och samma provtagningsstation.