Centrum för systemforskning om klimat och miljö vid Göteborgs. BOX-projektet. Reduktion av Östersjöns Övergödning genom Syresättning av Djupvattnet

Transkript

1 Tellu Centrum för ytemforkning om klimat och miljö vid Göteborg univeritet MUT09, 18 november 2009, Göteborg BOX-projektet Reduktion av Öterjön Övergödning genom Syreättning av Djupvattnet Ander Stigebrandt Intitutionen för geovetenkaper Göteborg univeritet

2 Tellu Centrum Centrum för för ytemforkning om om klimat klimat och och miljö miljö vid vid Göteborg Göteborg univeritet univeritet Öterjön övergödningymptom 1) Omfattande blomning av cyanobakterier ommartid pga. alltför mycket fofor i ytvattnet (kvävebrit) 2) Döda bottnar pga. alltför lite yrga i djupvattnet Syrgabrit i djupvattnet => minkad kvarhållning av fofor i edimenten => ökad koncentration av fofor i ytvattnet. Båda ymptomen borde kunna lindra genom yreättning av djupvattnet! Bevi: Symptomen förvann under några år på 1990-talet genom naturliga variationer då djupvattnet yreatte och Öterjön foforinnehåll nära halverade!

3 Omfattande blomningar varje ommar edan år 2000 men geografika tyngdpunkten varierar. Under ommaren 2005 var cyanobakterier extremt rikligt förekommande på venka idan av egentliga Öterjön

4 Höten 1995 bäta edan 1960 Höten 2008 ämta edan 1960 Källa SMHI

5 Anoxic bottom area (km 2 ) DIN (kton) TN (kton) Phophoru (kton) Näringämnen i egentliga Öterjön Winter content in Baltic proper 5 year moving average Vinterinnehållet av NO 3 och PO 4 och den biologika produktionen har nätan dubblat edan 1960-talet PO4 TP Mängden PO4 är kopplad till yrgakoncentrationen i djupvattnet när det är yre i djupvattnet binder edimenten mer PO4 Mängden P motvarar den externa tillföreln under 12 år medan mängden N motvarar den årliga tillföreln under endat 3 år. Kväveänkan (denitrifikation) är mycket effektivare än foforänkan (begravning i ediment) DIN TN

6 Tellu Centrum Centrum för för ytemforkning om om klimat klimat och och miljö miljö vid vid Göteborg Göteborg univeritet univeritet Naturliga variationer i tiden viar hur foforproblemet kan löa

7 Hög yrgakoncentration mellan 80 and 125 m djup under perioden ledde till låg P- koncentration i detta kikt pga depoition av P på yreatta bottnar. Ungefär 3 gp/m 2 bind momentant till järn (mangan) då yrefria ediment tillför yre. Variationer i DIP (mg m -3 ), althalt och yrga (g m -3 ) vid BY15 I ötra Gotlandbaängen. Från Stigebrandt & Gutafon (2007)

8 Tellu Centrum för ytemforkning om klimat och miljö vid Göteborg univeritet Normala tilltåndet Kattegatt Öterjön Sötvattentillförel 60 m - haloklin yrebrit

9 Tellu Centrum för ytemforkning om klimat och miljö vid Göteborg Djupare vindblandning och ökad ötvattentillförel univeritet Sötvattentillförel Kattegatt Öterjön Detta hände under 1990-talet Djupare haloklin => mindre djupvattenvolym => törre ytor av botten yreatta => mer P bundet till järn (mangan) => lägre P-koncentration i ytvattnet => mindre inteniv blomning av cyanobakterier yrebrit 90 m - haloklin

10 Tellu Centrum för ytemforkning om klimat och miljö vid Göteborg Syreättning av djupvattnet genom pumpning univeritet Vi har oberverat att när yrgafria bottnar i djupvattnet blir yreatta kan de genat binda 3 ton P km -2. Om bottnarna håll yreatta kan de förmodligen binda ytterligare ton P km -2 år -1 (långtidänka). Då tidigare yreatta bottnar blir anoxika frigör genat 3 ton P km -2 och bottnarna lutar binda P. Förlag (Stigebrandt & Gutafon, 2007) Sediment förmåga att binda fofor vid yreättning kan utnyttja för att minka P-innehållet i egentliga Öterjön (preci om kedde under perioden ). Syreättningen kan ke genom att pumpa yrerikt vatten från ca 50 m djup (åkallat vinterrvatten) till ca 125 m djup. Pumparna kan driva av vindnurror. OBS! Detta kall göra tillamman med införande av foforrening inte om ett ubtitut.

11 Om edimenten ner till 125 m håll yreatta kommer egentliga Öterjön att nabbt få en väentligt lägre koncentration av fofor än för närvarande. Tilltåndet kommer att likna det om gällde Stigebrandt & Gutafon (2007) beräknade att djupvattnet måte tillföra 100 kg yrga per ekund. Vintervattnet på 50 m djup innehåller mint 10 g O2 per kubikmeter. Det behöv alltå ett flöde av m 3-1. Kotnad: 100 vinddrivna pumpar (1 MW) à 40 miljoner kr = 4 miljarder kr Idén är bekriven i Stigebrandt & Gutafon, Ambio, Vol. XXXVI, No.2-3, , April 2007.

12 Tellu Cirkulationen i kiktet m i egentliga Öterjön nu (vänter) och efter Centrum införandet för av ytemforkning pumpning (höger). om Pumpningen klimat och medför miljö vid att Göteborg haloklinen dela upp i en övre och en undre och att de naturliga inflödena kommer att gå lite djupare univeritet (ej viat). Flöden i km 3 år -1

13 Tellu Centrum för ytemforkning om klimat och miljö vid Göteborg univeritet Sammantällning av ekologika effekter av yreättning av djupvattnet Reducerad foforkoncentration i ytkiktet reducerad biologik produktion (OBS! Reducerad fikproduktion) Reducerad blomning av cyanobakterier Reducerad utbredning av döda bottnar Ökat iktdjup Okända effekter på torkrekryteringen Inga långtideffekter på ytalthalten OBS! Efterom ett naturligt experiment redan har utfört kan man använda data från perioden för att underöka olika ekologika effekter.

14 Phophoru (kton) Tellu Centrum för ytemforkning om klimat och miljö vid Göteborg univeritet Oäkerhet Vad händer med foforretentionen på längre tidkalor i ediment om tidigare varit yrefria? Huvudfrågan i BOX! 5 year moving average Scenario ? 300?? Vinterinnehållet av fofor i egentliga Öterjön. De treckade linjerna viar olika cenarier om vattnet håll yreatt ner till 125 m djup. En tark ökning av foforinnehållet är inte acceptabel.

15 Tellu Centrum för ytemforkning om klimat och miljö vid Göteborg univeritet BOX projektet Finaniera av Forma & Naturvårdverket Aktiva deltagare: Oceanografi GU: Ander Stigebrandt (projektledare),bengt Liljebladh, Daniel Hanon, Lena Viktoron, Chritian Nohr, Ingemar Cato, Kemi GU: Per Hall, Ander Tengberg, Madeleine Nilon, Micha Kononet Tema LiU: Lar Rahm, Åa Danielon Sytemekologi SU: Sven Blomqvit, Nil Ekeroth Marine Monitoring AB: Åke Granmo, Marina Magnuon I tilläggprojekt om kväve-cykeln och metan deltar ockå: DMU Rokilde: Per Roo, Loreto de Brabandere IVM GU: Leif Klemedton

16 Tellu Centrum för ytemforkning om klimat och miljö vid Göteborg univeritet BOX - underökningar 1) Underökning av foforretentionen i Byfjorden och Kanholmfjärden med och utan artificiell yreättning. Utbytet av fofor mellan ediment och vatten kall underöka genom att använda både direkta (in itu) och indirekta (budget) metoder amt i laboratoriet. 2) Underökningar av ekologika effekter av yreättning. a) utläckage av toxiner från bottnar b) koloniering av bottnar, c) effekter på fikförekomt. 3) Underökning av pumpeffektivitet och pumpdeign (Byfjorden). Skall man pumpa uppåt eller neråt? Hur tor måte initialblandningen vara? Två eller flera trålar från en pump? Är exiterande modeller för blandning i trålar och plymer korrekta? Hur många pumpar kall man använda i egentliga Öterjön och var kall de lokaliera? 4) Underökningar av teknologika, ekologika och ocio-ekonomika riker med en fullkalig implementering av metoden i Öterjön delvi tillamman med PROPPEN.

17 Byfjorden topografi

18 Verkamheten måte anmäla till Läntyrelen. om kickar på remi till åtkilliga intaner.. för att i bäta fall få ett godkännande! Snabb handläggning på Lätyrelen Tack till Rolf Hanon på Läntyrelen i Vänerborg!!

19 Djup (m) 0 Salt, Temp. och Syre, Byfjorden O H 2 S -40 Salt Temp. Denitet Byfjorden hydrografi ml/l Språngkikt kring trökeldjupet (13.5 meter) Syrefritt under 20 m djup

20 mg/l Deg. S 32 Salthalt på 30m djup i Byfjorden Temperatur på 30m djup i Byfjorden Syrgahalt på 30m djup i Byfjorden Byfjorden är met Öterjöliknande (hydrografi biogeokemi) i Sverige!!

21 Bottenlandare för mätning av utbytet mellan ediment och vatten

22 SIM Byfjorden UMTS 3m ct 5m ctd 7m ct 9m ctd --11m RS-422 ADCP 12m ct 15m ctd Induktiv 18m ctd 20m ctd SIM induktivt modem UMTS 3G mobilnät ADCP trömmätare på trökeln, dz=0.5m 25m ctd 30m ct 35m ct 40m ctd --43m

23 Tellu Centrum för ytemforkning om klimat och miljö vid Göteborg univeritet Referener Gutafon, B.G. and Stigebrandt, A., 2007: Dynamic of nutrient and oxygen/hydrogen ulphide in the Baltic Sea deepwater. J. Geophy. Re. 112, G02023, doi: / 2006JG Stigebrandt, A. and Gutafon, B.G., 2007: Improvement of Baltic proper water quality uing large-cale ecological engineering. AMBIO, 36, Stigebrandt, A., Liljebladh, B., Hall, P., Rahm, L., Arneborg, L., Tengberg, A., Turner, D., 2008: BOX a pilot tudy to evaluate effect of poible Baltic deep water Oxygenation (Anökan till Naturvårdverket) Conley, D.J., Humborg, C., Rahm, L., Savchuk, O.P. and Wulff, F., 2002: Hypoxia in the Baltic Sea and bain-cale change in phophoru biogeochemitry. Environ. Sci. Technol., 36, Se ockå: amt

24 Tellu Centrum för ytemforkning om klimat och miljö vid Göteborg univeritet Tack för uppmärkamheten!