NOM – Oxiderbarhet och TOC

De tre parametrarna vattnets oxiderbarhet, färg och turbiditet har ofta ett nära samband. Oxiderbarhet är liksom vattnets färg och turbiditet en egenskap hos vattnet med stor betydelse för vattnets användbarhet som dricksvatten.

Läs mer i avsnitt Turbiditet

Läs mer i avsnitt Färg

När nederbördsvattnet infiltrerar genom markytan för att därefter perkolera ner genom markens övre delar tillförs organiska ämnen. Det är nedbrytningsprodukter från växt- och djurdelar, och det rör sig om mycket små till mycket stora molekyler som kan vara starkt färgade, till exempel humusämnen. Tillsammans brukar dessa naturliga organiska ämnen betecknas NOM (Natural Organic Matter). Eftersom många ämnens löslighet, förekomstform och rörlighet beror på vattnets innehåll av organiska ämnen är det en viktig faktor vid bedömning av grundvattnets kvalitet.

Oxiderbarhet är ett mått på organiska ämnen i grundvattnet. Analysmetoden bygger på att man låter det organiska materialet i vattnet oxideras med hjälp av permanganatjoner, och resultatet anges i hur mycket syre detta motsvarar – så kallad kemisk syreförbrukning. Oxiderbarheten anges i COD_Mn – Chemical Oxygen Demand – där ”Mn” står för att permanganatjoner använts vid oxidationen. Även vattnets färg ger en indikation på halten organiska ämnen (till exempel humussyror).

Vattnets faktiska innehåll av organiska ämnen kan bestämmas genom kolanalys (Total Organic Carbon – TOC). Detta är ett direkt och bättre mått på halten av organiska ämnen, än vattnets oxiderbarhet men har i Sverige hittills främst använts inom miljöövervakningen. Vid vattenanalyser för allmän och enskild dricksvattenförsörjning används av tradition analys av COD_Mn. I tabellen ges fördelningen av provpunkter i de olika typerna av provtagningsplatser men underlaget är för litet för att göra haltkartor. Klassindelningen för TOC har anpassats så att klassgränserna grovt överensstämmer med klasserna för COD_Mn.

Kartorna visar en generaliserad bild av grundvattenkvaliteten. I stora delar av Sverige är det ont om data, vilket ger större osäkerheter i kartbilden. Detta markeras på kartan med svagare färg. Områden som ligger inom tre kilometer från närmaste provtagningspunkt är markerade med starkare färg.

Läs mer på sidan Vad visar kartorna?

Bakgrundshalter

Vattnets oxiderbarhet (COD_Mn) och färg är viktiga egenskaper. Bägge beror huvudsakligen på innehållet av organiska ämnen. Organiska partiklar i vattnet kan bidra till vattnets oxiderbarhet.

Mycket ytligt grundvatten har vanligtvis högre halt av organiska ämnen och därmed högre COD_Mn än djupare grundvatten. Vid perkolationen genom marken minskar den organiska halten successivt när de organiska ämnena bryts ner eller läggs fast i marken. Markvattenprov uttagna strax ovanför rostjordslagret i ett podsolområde är vanligtvis mycket starkt brunfärgade medan ett prov några decimeter längre ner i marken kan vara alldeles klart. Grundvattnets oxiderbarhet, som ju beror på organiska ämnen, är normalt sett låg. Eftersom de organiska ämnena till stor del kan brytas ner i väl syresatta grundvattenmiljöer återfinns högre halter i grundvattnet främst under syrefattiga förhållanden där nedbrytningen går långsamt. Ett exempel är grundvatten i myrområden.

Påverkanskällor

Vattnets oxiderbarhet, det vill säga innehåll av organiska ämnen, kan liksom färg och grumlighet öka i samband med grävarbeten och annan verksamhet som stör markens struktur och filtrerande förmåga. Förändrade strömningsriktningar i grundvattnet till exempel i samband med vattenuttag kan ge vatten med större innehåll av organiska ämnen, till exempel humussyror. Dricksvattnets oxiderbarhet och färg ökar ofta på våren i samband med att snösmältningen leder till stigande grundvattennivåer, och ytligt vatten tränger in i bristfälligt konstruerade brunnar [1], [2]. Lakvatten från deponier med organiskt material, till exempel hushållsavfall eller upplag inom skogs- eller jordbruksverksamhet, kan ha hög organisk halt och därmed hög oxiderbarhet. Detsamma gäller avloppsvatten som kan tillföras grundvattnet genom infiltration eller läckande avloppsledningar. Eftersom oxidation (nedbrytning av organiskt material) kan leda till syrebrist och reducerande förhållanden kan höga halter av COD_Mn indikera ökad risk för att exempelvis järn, mangan och arsenik går i lösning. Infiltration av ytvatten för att förstärka grundvattentillgången vid större vattentäkter kan ge ökad halt organiska ämnen i grundvattnet.

Bedömning av tillstånd

Mätning av vattnets oxiderbarhet i form av kemisk syreförbrukning (COD_Mn) ger upplysning som är viktig för vattnets behandling i vattenverket. Den kemiska syreförbrukningen ger ett ungefärligt mått på vattnets halt av organiskt material men det finns olika faktorer som påverkar analysresultatet. Stabila organiska molekyler oxideras inte alltid fullständigt vilket ger för låga värden. Ett motsatt problem är att även till exempel järn och klorid i vattnet kan oxideras och på så sätt ingå i analysen, vilket ger för höga värden.

Analys av totalt organiskt kol (TOC) ger mer korrekt information om mängden organiska ämnen i vatten. Analys av TOC skulle till exempel ge ett bättre underlag för bedömning av påverkan av ytligt vatten och av möjligheten för metaller att finnas i lösning och transporteras som organiska komplex. Enligt Livsmedelsverkets tidigare föreskrifter om dricksvatten (SLVFS 2001:30) är det tillåtet att ersätta gränsvärdet för oxiderbarhet i dricksvatten med ett gränsvärde för TOC genom att mäta relationen mellan TOC och oxiderbarhet i det aktuella dricksvattnet under minst två år Enligt Livsmedelsverkets nya föreskrifter om dricksvatten (LIVSFS 2022:12) behöver inte oxiderbarheten (COD_Mn) längre mätas om TOC mäts.

Med tanke på den osäkerhet som gäller avseende brunifieringens orsaker och utveckling är det värdefullt att mäta såväl TOC som COD_Mn för att få ett bättre kunskapsunderlag. Mätning av COD_Mn behövs för att kunna följa utvecklingen över tid, eftersom denna parameter använts under lång tid. Mätning av TOC ger dock ett bättre mått av den faktiska halten av organiska ämnen i grundvattnet. Ibland så uttrycks kolhalten som DOC (Dissolved Organic Carbon) istället för TOC. Detta är egentligen en mer korrekt benämning än TOC om analysen utförs på prov som filtrerats.

Tidigare angavs oxiderbarheten som permanganatförbrukning (KMnO₄ mg/l) i stället för hur mycket syre (mg/l) som detta motsvarar. För att räkna om till COD_Mn divideras KMnO₄-värdet med 3,95. Grundvattnets tillstånd vad avser oxiderbarhet och TOC redovisas i fem klasser.

Grundvattnets COD_Mn -värde–indelning efter provtagningsplats och fördelning i procent

Resultatet baseras på data i SGU:s databaser 2023.

Grundvattnets TOC-halt – indelning efter provtagningsplats och fördelning i procent

Resultatet baseras på data i SGU:s databaser 2023.

Halter i dricksvatten

Stort innehåll av organiska ämnen i grundvattnet kan liksom stark färg eller grumlighet begränsa dess användbarhet som dricksvatten, främst på grund av tekniska och estetiska problem. Dricksvatten ska vara tilltalande. Innehåll av organiska ämnen i råvattnet kan även leda till att oönskade klororganiska ämnen bildas om desinficering med klor används i vattenverket.

I Livsmedelsverkets föreskrifter om dricksvatten (LIVSFS 2022:12) anges för oxiderbarhet att COD_Mn är en indikatorparameter med gränsvärdet 5 mg/l O₂ i dricksvattnet. För TOC anges enbart att värdet inte ska uppvisa någon onormal förändring och att TOC inte behöver mätas i mindre vattentäkter. För den enskilda vattenförsörjningen anges att nivåer över 8 mg O₂/l medför att vattnet betecknas som tjänligt med anmärkning [3].

Högre halt av organiska ämnen (höjt COD_Mn-värde) kan, liksom ökad turbiditet eller starkare färg, vara en indikation på att ytligt vatten tränger in i brunnen. Ökad halt av organiska ämnen indikerar också möjlighet till ökad transport och högre halter av metaller i vattnet, eftersom metaller kan bindas i organiska komplex eller till organiska partiklar vilket ökar rörligheten i mark- och grundvatten för många metaller. Detsamma gäller organiska mikroföroreningar.

Parametrarna hör ofta ihop med lukt och smak. Dessa aspekter behandlas inte vidare här, men en tydlig främmande lukt eller smak indikerar att vattnet är så förorenat att det inte bör användas som dricksvatten. Även svag lukt eller smak indikerar någon form av påverkan, vars orsak bör fastställas. Olika individer är olika känsliga för att uppfatta lukt och smak [4].

Påverkan på ytvatten

Det är oklart i hur stor utsträckning utflödet av grundvatten bidrar till de negativa effekter som uppstår i ytvattensystem vid hög halt av oxiderbara ämnen (COD_Mn). Om det finns gott om lätt nedbrytbart organiskt material, dvs. hög halt av oxiderbara ämnen, i grundvattnet kommer detta att kunna leda till syrebrist i sjöar och vattendrag när de organiska ämnena bryts ner, vilket ger betydande negativa konsekvenser för näringsbalans och ekosystem. Hög halt av organiska ämnen kan också medföra starkt grumligt eller färgat vatten, vilket minskar djupet dit solljus når. Detta kan minska primärproduktionen och minskar också sikten i vattnet. På dessa och många andra sätt kan akvatiska ekosystem förändras på grund av tillförsel av organiska ämnen.

I regel har grundvattnet lägre halt av organiska ämnen än ytvatten. Om grundvatten bidrar med organiska ämnen så är det förmodligen i huvudsak genom påverkan från ytligt grundvatten i utströmningsområden och grundvattenavrinning från myrområden [5]. Särskilt under torrperioder kan vattnet från myrområden vara mycket starkt färgat och ha en hög halt av organiska ämnen.

Under de senaste decennierna har det uppmärksammats att färgen, och innehållet av oxiderbara organiska ämnen (COD_Mn), ökar i många ytvatten [6]. Orsaken till denna så kallade brunifiering är inte helt klarlagd, men möjliga delförklaringar är att klimatförändringar ger ett varmare klimat som mobiliserar mer organiskt material och att högre grundvattennivåer och därmed ytligare grundvattenflöden transporterar ut mer organiska ämnen till ytvattnet. Det kan också tänkas att den minskade försurningen med en ändrad markkemi spelar in. Det kan bland annat vara i form av minskad jonstyrka och förändrad aluminiumkemi kopplat till de minskade sulfathalterna, men att effekterna är olika i organogena jordar och mineraljord. Förändringar i markanvändning kan också vara av betydelse, där särskilt ökningen av granskog i södra Sverige har förts fram som en orsak till brunifiering av ytvatten [7]–[12]. 

Data från SGU:s grundvattenövervakning och Vattentäktsarkiv visar att innehållet av organiska ämnen (mätt som TOC) minskar i fler fall än det ökar under det senaste decenniet. För perioden 2009–2018 finns trendberäkningar för 218 provtagningsplatser där 30 procent har en minskande trend och 13 procent har en ökande trend, för övriga saknas signifikant trend [13].