Emission of greenhouse gases from constructed wetlands : Nutrient status in relation to methane and nitrous oxide emission

Agricultural land releases large amounts of nitrogen and phosphorus to water bodies which causes eutrophication. Creating wetlands on agricultural land is one way to prevent this major issue. However, constructed wetlands are a large emission source of greenhouse gases. The aim of this study was to quantify the CH4 and N2O emissions in 21 constructed wetlands (CWs) around Mälardalen located in mid-Sweden and 19 CWs in the county of Halland along the south-west coast of Sweden and examine if there was any relation between the emissions and the nutrient status. Furthermore, the emission contributed by CH4 ebullition was evaluated. Synoptic water and gas sampling was done during early and late autumn. Floating chambers were deployed in six wetlands and measured CH4 ebullition over a 24-hour period. The diffusive CH4 emissions varied between 0.10–103 mg m-2 d-1 with a mean value of 13 mg m-2 d-1. The N2O emission varied between -0.086–7.8 mg m-2 d-1 with a mean of 1.4 mg m-2 d-1. Significant negative correlation between N2O emission and C:N ratio and a significant positive correlation between N2O emission and N:P ratio was found. No relation between the CH4 emission and total organic carbon (TOC) was found which other studies have been able to prove. Only a weak relation between the CH4 emission and the C:N ratio was found. The ebullition in the six wetlands varied between 0–62 mg m-2 d-1 and accounted for more than 85% of the total CH4 emission in most of the chambers. No significant difference in ebullition was found within the CWs but between the CWs there were found significant differences. The conclusion of this thesis is that CWs in agricultural areas represent a large source of CH4 and N2O emissions and that nutrient status has a major influence of the N2O emissions. Lastly, ebullition seems to be a major pathway for the CH4 emission.
Jordbruksmark släpper ut stora mängder kväve och fosfor till ytvatten vilket orsakarövergödning. Skapandet av våtmarker på jordbruksmark är ett sätt att förhindra detta problem.Dock är anlagda våtmarker stora utsläppskällor av växthusgaser. Målet för den här studien varatt kvantifiera utsläppen av CH4 och N2O från 21 anlagda våtmarker runt Mälardalen beläget imitten av Sverige och 19 anlagda våtmarker i Hallands län längs Sveriges sydvästra kust.Vidare var syftet att undersöka om det fanns någon relation mellan utsläppen ochnäringsstatusen. Fortsättningsvis, utsläppen av CH4 genom ebullition utvärderades. Synoptiskvatten- och gasprovtagning utfördes under tidig höst och senhöst. Flytande kamrar sattes ut isex våtmarker och mätte CH4 ebullition under en 24-timmars period. Utsläppen av CH4genom diffusion varierade mellan 0.10–103 mg m-2 d-1 med ett medelvärde på 13 mg m-2 d-1.Utsläppen av N2O varierade mellan -0.086–7.8 mg m-2 d-1 med ett medelvärde på 1.4 mg m-2d-1. Signifikant negativ korrelation mellan utsläpp av N2O och C:N-kvoten och en signifikantpositiv korrelation mellan utsläpp av N2O och N:P-kvoten hittades. Ingen relation mellanutsläppen av CH4 och totalt organiskt kol hittades vilket andra studier kunnat påvisa. Endasten svag relation mellan utsläppen av CH4 och C:N-kvoten hittades. Ebullitionen i de sexvåtmarkerna varierade mellan 0–62 mg m-2 d-1 och stod för mer än 85 % av det totala CH4utsläppen i de flesta kamrarna. Inga signifikanta skillnader i ebullition kunde hittas inom deanlagda våtmarkerna men dock mellan våtmarkerna. Slutsatsen av den här studien är attanlagda våtmarker på jordbruksmark representerar en stor källa av CH4 och N2O utsläpp ochatt näringsstatusen i anlagda våtmarker har en stor inverkan på utsläppen av N2O. Slutligen,ebullitionen verkar vara en betydande utsläppsväg för CH4.