ÖVERGÖDNINGEN KVARSTÅR: KAN MAN PÅ KEMISK VÄG GREPPA FOSFOR OCH HANTERA FOSFORN BIOLOGISKT?

Transkript

1 INSTITUTIONEN FÖR BIOLOGI OCH MILJÖVETENSKAP ÖVERGÖDNINGEN KVARSTÅR: KAN MAN PÅ KEMISK VÄG GREPPA FOSFOR OCH HANTERA FOSFORN BIOLOGISKT? Adele Baran Mahmod Uppsats för avläggande av naturvetenskaplig kandidatexamen med huvudområdet biologi BIO602 Biologi: Examensarbete 15 Hp Grundnivå Termin/år: Ht 2018 Handledare: Johan Höjesjö och institution för biologi och miljövetenskap Examinator: Charlotta Kvarnemo institution för biologi och miljövetenskap

2 Förord Tack till Göteborgs universitet som givit mig möjlighet att skriva mitt kandidatexamens arbete i biologi. Ett stort tack till min handledare Johan Höjesjö som har tagit sig tid att gå igenom mina texter, svarat på mejl och telefonsamtal samt väglett mig under studiens gång. Stort tack till Brian Huser som har fått mig att förstå arbetets ämne och helheten i det. Stort tack Charlotta Kvarnemo som varit ett stort stöd, svarat på mejl samt givit mig ett bemötande som varit såväl positivt och givande. Tack Chatarina för lärorika obligatoriska träffar vilka har givit mig en bild av hur ett kandidatarbete skulle kunna se ut. Sist men inte minst vill jag tacka min underbara mor Nora Ahmed som har varit ett stort stöd ekonomiskt, trott på mig och uppmuntrat mig hela vägen. Jag vill dessutom tacka resterande familjen som har givit mig styrka att avsluta min utbildning. Framsidans bild: Lindström, H. (2015). Övergödning Östersjön Hanna. [Blogg] OVERGODNINGSUXX.BLOGG.SE. Tillgänglig på: [Hämtad 5 Mar. 2018].

3 Innehållsförteckning Abstract... 2 Sammanfattning Fosfor, en bakgrund till övergödnings problematiken Syfte Frågeställning Metod Teori Fosforns biologiska roll Extern fosforbelastning Externa fosforkällor Intern fosforbelastning Miljöeffekter Drabbade hav och sjöar Aluminium behandling Begränsningar i användningen av aluminium Resultat Kemisk åtgärd med aluminium Diskussion Slutsats Avgränsningar Referenser

4 Abstract Phosphorus is an important nutrient in both aquatic and terrestrial environments and acts as a limiting factor determining growth in fresh water. Phosphorus occurs and circulates naturally in soil and water but for decades excessive amounts of phosphorus have been added to the environment due to human activities. During aerobic conditions, phosphorus continuously adds and binds to the sediment at the bottoms of lakes and seas. During anoxic conditions phosphorous de-attach from the sediment and seeps into the water, causing further fertilization of the ecosystem which has proven to be detrimental for the aquatic environment The increasing amount of phosphorus in lakes and seas affects the natural environment and creates negative effects such as eutrophication. Algae blooms have sometimes taken over the sea surface in some regions where the water quality has deteriorated. Lack of oxygen in lake and sea beds is becoming increasingly common with dead bottoms as a posing risk. The phosphorus released from sediment mixes with the water mass, leading to extensive nutrient availability and biological disadvantages. Phytoplankton generally benefits from the nutrition and produces extensive algal blooms. When the algae die, they sink and decompose which requires oxygen and anoxic conditions can further add phosphorous to the system as an internal source. Chemically binding phosphorus in the sediment can be an effective method to limit and reduce this source of internal eutrophication. Phosphor-binding substances have been researched and tested and have proven to be successful. One such substance is aluminium, which does not have negative side effects and works well in oxygen-poor conditions. More research is necessary, and correct data collection is crucial for successful action. It is vital to govern the marine environment and gather the necessary information about the dynamics of the phosphorus cycle to calculate the scope of phosphorus retention in sediments, biota and water. The focus should be on reducing internal stress as phosphorus leaks from sediments. The present bachelor thesis discusses some methods that have been used to reduce the sediment s internal phosphorus load. It is essential to pay attention to internal phosphorus loading in order to address eutrophication and all its associated environmental issues. At the same time, it is important to continuously try to reduce the phosphorus supply to seas and lakes, i.e. the external phosphorus load from agriculture. Keywords: phosphorus, eutrophication, external phosphorus load, internal phosphorus load, aluminium. 2

5 Sammanfattning Fosfor är ett viktigt näringsämne i både akvatiska och terrestra miljöer och är ofta det som begränsar och styr tillväxten i sötvattensmiljöer. Fosfor förekommer och cirkulerar naturligt i mark och vatten, men har under decennier tillförts till havs- och sjömiljöerna i orimligt höga halter på grund av mänskliga aktiviteter. I decennier har fosfor sedimenterats men nu då bottnarna blir syrefria släpper det från sedimentet och läcker ut från sjö- och havssediment, en så kallad intern källa, som har visat sig skada akvatiska ekosystem och skapar negativa miljöeffekter såsom övergödning. Stora algblomningar har observerats i både havs- och sjömiljöer och vattenkvaliteten har försämrats. Brist på syre i havs- och sjöbottnar blir allt vanligare och döda bottnar förblir en risk. Fosfor som frigörs från sediment blandas med vattenmassan och näringstillgången blir omfattande, en del av arterna såsom vissa växtplankton gynnas och tillväxer. När algerna dör faller de ned och sedimenteras under nedbrytning, vilket kräver syre. Att kemiskt binda och fastlägga fosfor i sedimentet kan vara en effektiv metod att använda för att begränsa och minska övergödningen. Fosforbindande substanser har undersökts och testats och denna metod har visat sig framgångsrik. Ett av de ämnena är aluminium som inte ger några negativa sidoeffekter och fungerar väl i syrefattiga förhållanden. Mer forskning kring detta borde genomföras, rätt insamling av data är avgörande för en lyckad åtgärd. Det är viktigt att värna om den marina miljön och samla in nödvändig information och beräkna näringsämnets kretslopp och kvarhållningsförmåga i sediment, biologiska organismer och vattenmassan. Fokus bör ligga på att minska den interna belastningen eftersom fosfor läcker ifrån sediment. I detta arbete presenteras metoder som kan användas för att minska fosforläckaget från sedimentet. Det är viktigt att uppmärksamma och åtgärda intern fosforbelastning för att kunna hantera övergödningen och dess miljöproblem. För att övergödningen inte ska kvarstå krävs att sjöar och hav åtgärdas på plats, det vill säga att det behövs åtgärder för att minska den interna källan. Det är också viktigt att kontinuerligt försöka minska på fosfortillförseln till akvatiska miljöer, det vill säga den externa fosforbelastningen framför allt från jordbruket. Nyckelord: fosfor, övergödning, extern fosforbelastning, interfosforbelastning, aluminium. 3

6 1. Introduktion Denna uppsats är en litteraturstudie, som handlar om övergödning i helhet med fokus på intern belastning och den roll fosfor har i detta, samt vilken åtgärd som är mest effektiv för att minska fosforhalterna i havs- och sjömiljöer. 1.1 Fosfor, en bakgrund till övergödnings problematiken Stora delar av Sveriges hav och sjöar är drabbade av övergödning. Detta innebär ökad näring i vattenmiljöerna vilket kan förändra biologin och mångfalden i dessa miljöer. Näringsämnen som är vanligt förekommande i övergödningsfrågan vad gäller limniska system är framför allt höga halter av fosfor (Naturvårdsverket, 2003, Coliner et al., 2008). Bakgrunden till fosfors betydelse och dess biologiska roll styr kretsloppet mellan land och vatten (Karltropp, 2011). Fosfor är ett vanligt ämne i jordskorpan som är bundet till mineral och bergarter. Ämnet är nästan alltid bundet till syre som fosfat och förekommer inte som fritt grundämne. Fosfor är essentiellt för liv och tillväxt. Fosforcykeln kan förklaras som en sedimentär cykel; där mineralfosfor tillförs från land till hav och sjöar där det hamnar i sediment och sedan sedimenteras (Coliner et al., 2008, Pullin, 2002). Övergödning uppstår genom mänskliga aktiviteter. Människan gräver upp fosfor från berggrunden och använder det som gödsel i jordbruket vilket ger en bättre och snabbare tillväxt av växter (Persson et al., 2015). Överskottet av fosfor hamnar till slut i vattendrag vidare till sjöar och hav vilket kan ge upphov till eutrofiering (Havs och vatten myndigheten, 2014). Övergödning är ett stort miljöproblem, ett av näringsämnena som ansvarar för detta är fosfor (Pullin, 2002). När havsområden och sjöar utsätts för övergödning rubbas naturliga ekosystem. När en ökad mängd näringsämnen såsom fosfor hamnar i dessa områden försämras vattenkvaliteten (Blomqvist och Rydin, 2011). Miljön i sjö och hav kan på sikt bli ostabil om det tillförs mer näringsämnen till dem, detta kan förändra biologin dramatiskt och leda till att arter i dessa miljöer påverkas negativt såsom alger, bakterier och fiskar. Detta problem ansvarar för tillväxt av blå-grönalger (cyanobakterier) och orsakar så kallad algblomning. Tätheten av alger och dess påverkan på vattenkvaliteten beror också på faktorer såsom solljus och klimat. För att kontrollera algblomningen långsiktigt behövs åtgärdsarbete med näringsämnen (Cooke et al., 2005). En ökad biomassa kan påverka syreförhållandena i vattnet då mycket syre förbrukas under nedbrytningen (Pullin, 2002) av biologiskt material. De onaturligt stora mängderna av dött material som hamnar på bottnarna konsumerar mycket syre av de bakterier som arbetar för att bryta ner organiska materialet. Syrebrist kan uppstå och till följd av det dör även bottenlevande organismer. Syrefattiga förhållanden i havs- och sjöbottnar avgör sedimentens förmåga att binda fosfor, det försvagas och fosfor frisätts till vattnet; Fosforbindande ämnen finns naturligt i aeroba sediment som exempelvis aluminium (Al3+) och järn (Fe3+). Järn i sin reducerande form (Fe2+) har svårare att binda sig till fosfor i syrefattiga miljöer. Dock kan aluminium vara effektivt i syrefria miljöer (Balticsea2020, 2012). När fosfor frisätts kan det leda till en ökad mängd av fosfor i vattenmiljön, en så kallad intern källa. Den frisläppta fosforn blir lättillgänglig för algerna vilket resulterar i en ökad tillväxt. När algerna dör behöver de brytas ned för att sedimenteras och nedbrytningsprocessen blir omfattande och kräver syre för att fungera tillfredställande. Den interna fosforbelastningen det vill säga fosforläckaget från sediment, blir då ett stort problem (Blomqvist och Rydin, 2011). När algblomningen tar över täcker den vattenytan och leder till att vattnet blir grumligt, smutsigt och i fallet med cyanobakterier t.o.m. giftigt. Detta kan även 4

7 orsaka att solstrålningen inte når bottnarna och andra organismer som behöver sol överlever då inte (Naturvårdsverket, 2003). Fosformängden som kommer till hav och sjöar har fördubblats jämfört med det naturliga kretsloppet. Fosfortillförseln är ett problem både externt men även den interna källan vid syrefria förhållanden (Blomqvist & Rydin, 2011). Algblomningen kan stoppas om den interna belastningen åtgärdas samtidigt som mängden organiskt material som bryts ned och förbrukar syret vid bottnarna måste minskas (Blomqvist & Rydin, 2011). Östersjöns största och viktigaste miljöproblem är övergödning. Det finns nio länder runtom Östersjön och 80 % av näringsämnen från dessa länder rinner ut i havet (WWF, 2017). Den ökade tillförseln av döda alger till bottnarna förbrukar syre i Östersjöns bottnar och där råder det syrebrist på grund av nedbrytningsprocessen (Östersjöcentrum, 2014). Hela Östersjön visar tecken på övergödning, en del platser mer än andra (WWF, 2017). Sjöar är också drabbade; studier har visat att sjöar har tydlig intern belastning och kan åtgärdas (Huser et al., 2016). Studier har visat att substanser som aluminium kan binda fosfor effektivt vilket kan vara en lösning till den interna fosforbelastningen. Aluminium har rapporterats vara en framgångsrik åtgärdsmetod (Huser et al., 2015), det har konstaterats genom att sjöar har behandlats med aluminium exempelvis Ringsjöarna, Långsjö och Flaten. Hitills har heller inga negativa effekter uppkommit (Balticsea2020, 2012). Denna litteraturstudiestudie ger en överblick över hur arbetet kring övergödningsproblematiken kan förbättras. Jag har i detta arbete sammanställt undersökningar och gjort en analys av kunskapsläget kring framför allt internfosforbelastning och aluminiumbehandling som åtgärd. 1.2 Syfte Syftet med denna studie är att undersöka och uppmärksamma den interna fosforbelastning som ett av övergödningsproblemen. I arbetet förklaras de miljöeffekter som uppstår, främst algblomning och syrebrist. Studien går ut på att ge ett åtgärdsförslag som är effektivt i att minska det interna fosforläckaget från sediment. 1.3 Frågeställning Kan man på kemisk väg fastlägga den fosfor som läcker från sedimenten och är aluminiumbehandling en effektiv metod? 2. Metod Information samlades in och hämtades genom läroböcker, organisationers webbplatser (Naturvårdsverket, Havs- och vattenmyndigheten), universitets webbplatser (Göteborgs universitet, Stockholmsuniversitet och Sveriges lantbruksuniversitet) samt tidigare examensarbeten inom området övergödning. Information om aluminiumbehandling diskuterades även via mejl med hjälp av forskaren Brian Huser, som arbetar vid Sveriges lantbruksuniversitet och har uppdrag av Havs- och vattenmyndigheten att forska kring området intern fosforbelastning och aluminiumbehandling. Söktermer som använts är dessa (på svenska och engelska, för en bredare sökning): övergödning, eutrofiering, Östersjön, övergödningsproblematiken, jordbruket, 5

8 fosfortillförsel, fosfor läcker från sediment, fosforläckage, algblomning, cyanobakterier, fosforbindande substanser i hav/sjö, aluminiumfällning, fosforfastläggning. 3. Teori I detta kapitel redovisas relevant information om fosfor, extern- och intern fosforbelastning samt miljöeffekter såsom övergödning och drabbade hav och sjöar, slutligen om aluminiumbehandling. 3.1 Fosforns biologiska roll För att förstå fosfor och dess roll i naturen behöver vi titta närmare på dess biologiska roll och kretslopp. Fosforkretsloppet tar naturligt miljoner år från land till hav till sedimentation och senare till bildning av bergarter och upp igen på land (Karltropp, 2011). Fosforns kretslopp cirkulerar kring akvatiska och terrestra miljöer och mellan levande organismer (Figur 1). I mark och vatten uppträder fosfor som fosfater. En blandning av fosfater är tre olika varianter av fosfatjon (PO43 ), vätefosfatjon (HPO42 ) och divätefosfatjon (H2PO4-). Dessa tas upp av växter från marken och bildar organisk fosfor, exempelvis fosforlipider och nukleotider, vilka tas upp av djur som äter växterna. Djur dör och bryts ned och fosfor i form av fosfater hamnar i marken igen (Ehinger, 2018). Fosfor hamnar även i marina miljöer och sedimenteras genom nedbrytningsprocessen. Fosfater är svårlösliga och partiklar av fosfater binder till jordpartiklar och följer med avrinningen. Fosfor är det begränsande ämnet i sötvatten och kan styra produktionen i främst sjöar och vattendrag. När fosfor hamnar i de marina miljöerna kan det cirkulera länge mellan organismer och växter. Så småningom hamnar fosfor i bottnarna och sedimenteras. Efter långa perioder packas detta och nya bergarter kan bildas (Ehinger, 2018). Fosforatomen frigörs från sten och berg genom kemisk vittring och kan hamna i marken under långa perioder. Innan fosforn hamnar i djupet åker den runt i det fria vattnet där det sätter sig på organismer (Colin et al., 2008). Figur 1: Fosforkretslopp (Ehinger, 2018). Fosfor [P] är ett livsviktigt grundämne som återfinns i naturen och hos alla levande organismer. Fosfor förekommer i olika kemiska föreningar, beroende på delar av kretsloppet är det bundet till olika ämnen. Ämnet har livsviktiga funktioner, det förmedlar energilagring exempelvis ATP (adenosintrifosfat), formar DNA och RNA och förmedlar biologiskt ärftlig information. Fosfor är 6

9 en komponent i cellmembran som fosfolipider och kan uppträda som fosfatgrupper och ge negativa laddningar så att proteiner och enzymer förändrar egenskaper. Det modifierar egenskaper hos kolhydrater och kan även vara en komponent i skelett och tänder som hydroxidapatit (Ca5(PO4)3OH) hos ryggradsdjur och skal för kräftdjur och musslor. Fosfor ger liv, i form av fosfater som även ingår i fotosyntes, respiration och funktioner för nerver (hjärnoch nervsubstanser), muskler (muskelfibrer) och i blod (Nationalencyklopedin, 2018). Djur innehåller mycket fosfor, men hos växter råder det brist på fosfor vilket är anledningen till att fosfatgödsel (super-fosfat och rå-fosfat) används i jordbruket (Nationalencyklopedin, 2018). Genom fosforgödsling blir skördarna framgångsrika och näringsrik mat kan produceras i stora mängder för befolkningen (Karltropp, 2011). 3.2 Extern fosforbelastning Överskottet av fosfor som tillförs till sjöar och hav har resulterat i övergödning och detta har ansetts vara jordens vanligaste och svåraste vattenkvalitets problem (Cooke et al., 2005) Överskottet läcker ut i mark och vattenmiljöer som ligger nära till jordbruket (Karltropp, 2011). Fosformineralgödsel som används i Sveriges jordbruk innehåller olika koncentrationer av fosfor. Mineralgödsel kan innehålla endast fosfor så kallad Superfosfat (P20) eller fosfor och kalium (PK11-21) eller kväve, fosfor och kalium (NPK). Superfosfat har använts inom jordbruket sedan 1850-talet. Det sägs att Sveriges åkerjordar är rika på fosfor då Sveriges åkerjordar tillhör de bästa fosforklasserna med god växlighetsförmåga och näringsrika jordar (Karltropp, 2011). Enligt Karltropp (2011) har 90 % av den globala fosforn används inom jordbruket som gödselmedel och 10 % inom industrin. Tidigare var fosfortillförseln till vatten mycket högre, men tack vare teknisk utveckling och ökad insikt om problemen har utsläppen minskat. I tätbefolkade områden har ett vårdande samarbete kring fosfortillförsel utformats och effektiva reningsverk har byggts. Numera kan 98% av fosfor i avloppsvatten tas om hand på grund av väl fungerande reningsverk. Dock behöver avlopp från enskilda bebyggelser utvecklas och renas. 3.3 Externa fosforkällor Befolkningen har ökat, människan har odlat för att kunna överleva och ha tillgång till mat. Industrier har utvecklats för att kunna hantera tillverkningen och produktionen. Dessa aktiviteter påverkar vilken mängd fosfor som cirkulerar i miljön. I en studie har beräkningar gjorts på fosfortillförsel till vattenmiljöer och vilka mänskliga aktiviteter som har störst inverkan på mängden fosfor som hamnar i marina miljöer (Karltropp, 2011). Enligt figur 2 är jordbruket den största externa fosforkällan år I dagsläget är jordbruket fortfarande en framstående fosforkälla (Länsstyrelsen i Östra Götaland, 2018). 7

10 Figur 2: Fosforförluster till vatten genom mänsklig aktivitet i Sverige (antal ton av fosfor per år) (Karltropp, 2011) Globalt har extern fosfortillförsel minskat, men övergödningen kvarstår genom avrinning från jordbruk och skogsbruk (Cooke et al., 2005). Den externa belastningen är fortfarande ett miljöproblem som orsakar negativa miljöeffekter. Tonvis av fosfor tillförs Östersjön på grund av mänskliga aktiviteter, exempelvis jordbruket (Figur 3; Huser et al., 2016). Figur 3: Den totala fosforn som genom mänskliga aktiviteter hamnade i Östersjön år 2011 (Huser et al., 2016). Uppskattning av total fosforkoncentration i sjöar och hav kan vara användbart för att upptäcka om koncentrationen har ökat på grund av mänsklig aktivitet. Det kan även vara användbart för att avgöra hur mycket som bör reduceras för att få frisk och naturlig vattenkvalitet det vill säga begränsa den externa fosforbelastningen (Huser & Fölster, 2013). Transporten av fosfor och dess omfattning beror på olika faktorer: dels klimat (väderlek), markegenskaper och dess fosforstatus även odlingssystem och djurhållning. Det spelar stor roll hur vatten rör sig i och på marken. Exempelvis sker fosforläckaget från åkrar bundet till markpartiklar. Beroende på markens vattennivåer och lutning avgörs hur mycket fosfor som transporteras; även ytvatten och markens avrinning har en inverkan på detta. Det är viktigt att ta i beaktande att det krävs olika åtgärder för att minska läckaget från jordbruket (Vaxteko.nu, 2004). Extern fosforbelastningen från jordbruket inverkar på övergödningen, detta behöver uppmärksammas och belysas. Lämpliga åtgärder bör användas för att jordbruket inte ska släppa den mängd fosfor som det gör. Människor har ökat övergödningsprocessen. Med ökad koncentration av näringsämnen ökar även biomassan som sedan ökar sedimentation och kan påverka vattenmassans volym (Cooke et al., 2005). 8

11 3.4 Intern fosforbelastning Övergödningen är ett omfattande problem, läckaget av fosfor har påverkat sjöar i flera decennier. Mycket organiskt material har lagrats i sediment och med det har fosfor lagrats. I dagsläget läcker fosfor från sediment (Cook et al., 2005). Sediment är därmed en intern källa till fosforsedimentation (SLU, 2016). Fosfor som finns lagrat i bottensediment kan med andra ord läcka ut i vattnet och en internbelastning kan uppstå (Huser et al., 2016). Fosfor har ingen gasbildande fas i sitt kretslopp och påverkas inte av atmosfären, såsom exempelvis kväve gör. Därför kan fosforkoncentrationer minskas signifikant genom extern och intern hantering. Att åtgärda övergödningen internt är lika nödvändigt som att åtgärda den externa fosforbelastningen. Att minska fosforläckaget från syrefria sediment måste prioriteras, detta eftersom när fosfor läcker sker det en direkt spridning av orimliga mängder av näring i vattnet och sjön kommer inte att kunna verka som en fosforfälla, dvs reducera den mängd fosfor som kommer via avrinningen. Andra interna faktorer som omfattar näringsökningen är aktiviteten hos olika organismer, nedbrytningsprocessen och sedimentsuspension det vill säga att sedimentpartiklar från bottnarna omblandas med ovanliggande vatten, vilket sker naturligt av vågor och strömmar. Dessa olika faktorer kan belasta sjöar och hav med mer fosfor än det som kommer från land (Cooke et al., 2005). Enligt Cooke et al (2005) spelar vattenmiljöns karaktär en viktig roll i valet av åtgärder (Figur4). Till skillnad från djupa sjöar är grunda vattenmiljöer vanligare och många är eutrofierade och grumliga. Övergödning påverkar hela sjön i grunda miljöer, de är mindre känsliga för extern belastning och känsligare för intern belastning jämfört med skiktade djupa vattenmiljöer. Grunda miljöer kan ha läckage och höga halter av näringsämnen, hög ph på grund av ökad fotosyntesaktivitet och känslighet för klimat. Det kan vara svårt att beräkna direkt intern belastning i grunda sjöar då vattnet omblandas ofta under året. Dessutom räcker det inte att endast beräkna vattenkemidata för att erhålla signifikanta resultat, sedimentkemidata är också nödvändiga för att kunna beräkna och förutse intern fosforbelastning (Huser et al., 2014). 9

12 Figur 4: Djupa och grunda sjöar skiljer sig i processen gällande internbelastning (Huser & Kikuchi, 2017). Syrebrist uppstår när syrehalterna är låga och de biokemiska kretsloppen förändras och bunden fosfor frigörs från sediment och läcker ut i det fria vattnet upp till ytvattnet, vilket gynnar cyanobakterierna och algblomning blir ett faktum. Växtligheten dör så småningom och nedbrytningsprocessen fortgår, vilket resulterar till i att ännu mer syre försvinner från bottnarna. Detta skapar i sin tur en negativ feedbackloop med än mer syrefria förhållanden och svavelväte kan bildas, organismer dör och bottendelarna missfärgas genom utfällning av järnsulfid (Viklund et al., 2009). Det är relevant att ta prover på sediment och syrenivåerna i den ovanliggande vattenmassan för att förutse om det pågår intern belastning (Huser et al., 2016). Enligt Pilgrim et al. (2007) kan intern belastning bidra till att lättlöslig fosfor är en relevant faktor att undersöka. Det har visats att lättlöslig och järnbunden fosfor samt fosfor i porvatten är relaterade till fosforläckaget från sediment (Pilgrim et al., 2007). Fosforbudget, d.v.s. mätningar av fosfor som kommer in och ut ur systemet samt det som frisläpps från sediment, behövs för att få rätt beräkningar inför åtgärd (Carmen & Wullf, 1989). Information om den interna fosforbelastningen är viktig för att kunna hantera läckaget (Huser et al., 2016). Sjöar nära tätbefolkade områden har utmattats av hög extern fosforbelastning (Cooke et al., 2005). Syreförhållandena har försämrats och förmågan att binda fosfor har försvagats. Många studier beskriver vad som sker med järn och fosforkomplexet (fosfor och järn är bundna). När det är låga syrekoncentrationer i sedimentet reduceras Fe3 + till Fe2 + som resulterar i nedbrytning av Fe-fosfor komplexet och upplösning av fosfor (Nygrén et al., 2017). Mängden av fosfor som läcker ut varierar mellan områden. Internbelastningshastighet kan beräknas för att förutse hur mycket fosfor som läcker ut per dag och enheten i dessa avseenden är mg/m 2 /d (Huser & Kikuchi, 2017). Dessa beräkningar avgör om internbelastning råder och hur mycket det bör hanteras. I Norrviken utanför Stockholm läcker cirka 13 mg fosfor/m 2 per dygn 10

13 eller 700 kilo på ett år enligt data år 2012 (Arvidsson et al., 2013). I en annan studie beskrivs hur mycket fosfor som läcker per dag i olika sjöar (Tabell 1; Huser et al., 2014). Tabell 1: Andel fosfor som läcker i fem sjöar nära Växjö, Småland (Huser et al., 2014). Tabell 1 beskriver den möjliga interna fosforbelastningen med sedimentkemidata. Labil organisk fosfor är en bedömning av den interna belastningen. I studien har det antagits att all organisk fosfor bryts ned och ombildas till mobil fosfor. Södra Bergrundasjön och Växjösjön visar höga värden, vilket tyder på en hastighet som bekräftar internfosforbelastning. Barnsjön, Trummen och Norra Bergrundasjön visar låga och måttliga värden (Huser et al., 2014). Molkomsjön är ett annat exempel som visar en potentiell internbelastning där fosforhalterna är höga. Genom fosforfraktionering har den totala mängden av fosforformer bedömts, porvatten, - löst bunden- och järnbunden fosfor (mobil fosfor). Den mobila fosforn i sjön låg på 2,9 g/m 2 i de grunda delarna och 9,6 g/m 2 i de djupaste delarna. Beräknade värden som explicerar och bekräftar internbelastning är 6,6 mg/m 2 /d i grunda delar och 13,7 mg/m 2 /d i djupa delar av sjöar allmänt och medelvärdet är 10,6 mg/m2/d) (Huser & Kikuchi, 2017). 3.5 Miljöeffekter När näringsämnen ökar i vattenmiljön påverkas arterna negativt (Pullin, 2002). Övergödning är en sådan effekt, vilket uppstår genom ökning av näring, exempelvis ökad mängd av fosfor som förs från land till hav och sjöar, men också det som finns redan i sediment som läcker ut i vattnet (WWF, 2017). En ökad fosforkoncentration är mycket gynnsam för fintrådiga blågröna alger, så kallad cyanobakterier. Löst fosfor i vattnet är avgörande för tillväxten av cyanobakterierna (Karltropp, 2011), de växer och tar över vattenytorna vilket, i sin tur leder till algblomning (Havsutsikt, 2011). 11

14 Figur 5: Tecken på övergödning (Havet.nu, 2013). När intern fosfortillförsel till vattenmassan ökar ändrar det vegetationen (Karltropp, 2011). Växtligheten ger viktig information om miljöstatusen gällande näringsämnen samt artrikedomen (Viklund et.al., 2009). Algblomningens omfattning ser olika ut på sommaren och vintern. På sommaren inträffar algblomning som mest på grund av solen och fotosyntesen, vilket leder till att tillväxten ökar och stora mängder av algplankton och bakterier ofta ansamlas på samma punkt (Figur 5) (Havet.nu, 2013). De ökade mängderna orsakar konsekvenser som kan innebära fara för resterande arter som lever i samma miljö (Miljöportalen, 2006), t.ex. fiskdöd på grund av allvarlig syrebrist (Pullin, 2002). Orsaken till att ökad fosforkoncentration och algblomning leder till syrebrist i bottnarna är att behovet av syre ökar när algerna bryts ner. Nedbrytningsprocessen sker när algerna och bakterierna från algblomningen dör och faller till botten. Nedbrytningsmekanismerna kräver syre under processen och mycket syre förbrukas i vattenmiljöbottnarna, detta leder till syrefria bottnar i hav och sjöar (Karltropp, 2011). Vid höga koncentrationer kan annars ofarliga alger börja producera gift. De kan skapa allergiska reaktioner hos organismer (Naturvårdsverket, 2018) och är ett hot mot både människor och djur. Klimat och årstid påverkar extern och intern fosforbelastning, och indirekt syrehalt i vattnet. I torra perioder kan förhållandena i vattnet vara syrefattiga och i blöta perioder kan det vara syresatta förhållanden. Höst- och vår omblandning, samt strömmar påverkar omblandningen i vattenmassan. Nederbörden har även en inverkan på transport av näringsämnen, eftersom det är genom vattenföringen i vattendragen som näringsämnen rör sig från land till hav och sjöar (Viklund et al., 2009). 3.6 Drabbade hav och sjöar Det är många sjöar som misstänks ha problem med intern fosforbelastning, enligt Huser et al. (2016) omkring 78 sjöar inklusive Östersjön. Dock varierar fosforläckaget mellan dessa miljöer. Listan av drabbade sjöar är lång och är relevant för vidare undersökning. Fler av sjöarna nära Växjö som nämndes ovan, finns med på listan. Det läcker, som sagt, fosfor från dessa hård drabbade sjöar (Tabell 1). Potentiell internbelastning har undersökts i sjöarna genom att titta på vilka fosforfraktioner som förekommer och i vilken mängd de finns. Vattenkemidata och sedimentdata har varit viktiga i processen för att kunna bedöma den interna fosforbelastningen i sjöarna. Sjöarna Södra och Norra Bergundasjön, Tummen samt Växjösjön visar en tendens på minskning av fosforhalter naturligt, då de har minskat under de senaste 40 åren. Dock kommer det ta flera decennier tills det att sjöarna har en god hälsa (Huser et al., 2014). Därför behöver sjöarna åtgärdas. 12

15 Andra sjöar, som exempelvis Ringsjöarna och Finjasjön i Skåne, har problem med syrefria bottnar där fosfor frigörs från sediment och där algblomning uppstår (Figur 6, 7 och 8 Huser et al., 2016). Enligt Huser et al (2016) har Ringsjöarna intern fosforbelastning, trots externa åtgärder som minskat fosforbelastningen har det inte skett en minskning av algblomningen av cyanobakterier (Figur 6 och 7). Figur 6: Mängden växtplankton i Ringsjöarna, augusti månad (Huser et al., 2016). Figur 7: Den ekologiska gruppen beskriver om alger gynnas av en eutrof eller oligotrof miljö, eller om de inte påverkas av näringsstatus (indifferent). Grafen visar olika arter av alger i Ringsjöarna Mer än 50 % av arterna är eutrofa och främjas alltså av ökad näring i miljön (Cronberg & Gustafsson., 2015). Eutrofa arter är de arter som uppträder under näringsrika förhållanden, oligotrofa arter är de som uppträder i näringsfattiga miljöer. Mätningar visar att eutrofa arter är vanligt förekommande i Ringsjöarna (Figur 6; Cronberg & Gustafsson., 2015). Finjasjön har också synliga miljöeffekter som tyder på intern fosforbelastning (Huser et al., 2016). Mätningar i denna sjö visar att fosforhalterna ökar under vecka (d.v.s. under sommaren), framför allt i bottnarna (Figur 7; Huser et al. 2016). 13

16 Figur 8: Halten av fosfor, i Finjasjön (yt- och djupvatten) under år 2014 (Huser et al., 2016). Världens mest förorenade hav är Östersjön. Det är ett grunt hav med medeldjup på 55 meter. Det är starkt trafikerat och har få arter jämfört med andra hav på jorden. Havet har trånga inlopp i de danska sunden, och stora gränser, vilket gör att det kan ta många år tills vattnet byts ut (Tell, 2015). Östersjön är ett unikt hav med bräckt vatten, det vill säga att söt- och saltvatten möts och blandas. Östersjön har blivit näringsrikt och fosfatföreningar har blivit allt vanligare, vilket resulterar i att havet blir eutrofierat (Persson et al., 2015). När ökade halter av fosfor hamnar i havet rubbas ekosystemet. Djur och växter får svårigheter att anpassa sig till de stora och snabba förändringarna, en del arter dör och andra växer. Tillväxten av växtplankton påverkar havet negativt, miljön i vattnet blir förändrad, kvaliteten försämras, syrebrist råder och nedbrytningsprocessen blir omfattande (WWF, 2017). Det blir allt vanligare med syrefria bottnar i området. När syre inte finns bildas svavelväte, vilket skapar döda bottnar. Enligt tämligen färska uppgifter är 30 % av bottnarna i akut syrebrist och 15 % är helt döda (Persson et al., 2015). Ungefär 90 miljoner människor lever runt omkring Östersjön. Det som sker på land påverkar havet, då 80 % av föroreningar som hamnar i havet gör det genom vattendrag. Enligt Världsnaturfonden är det cirka ton fosfor per år som hamnar i Östersjön vilket tyder på att det har fördubblats genom åren. Den fosfor som hamnar i Östersjön kommer från olika källor såsom industrier, avlopp och jordbruk. Under regniga perioder förs fosfor lättare till havet (WWF, 2017). Syre är livsviktigt för organismer och miljön i havet, speciellt i de mest drabbade områdena. Till skillnad från djupvatten får ytvattnet syre från atmosfären samt med växternas fotosyntes (Havet.nu, 2017). När växter och djur från de ytligare delarna av Östersjön dör, sjunker de ofta ner till djupare delar. Samma sak gäller avföring. När sådant organiskt material sedan bryts ned i de djupa delarna av vattnet leder det till att ytterligare syre förbrukas. På grund av att Östersjöns djupvatten och ytvatten inte blandas, leder detta till att det blir syrebrist i de djupaste delarna av vattnet. Saltvatten är tyngre än sötvatten. Därför behövs det att syrerikt saltvatten från Nordsjön tillförs Östersjön för att syresätta vattnet på djupet. Detta sker väldigt sällan i området, vilket gör att fosfor från sediment kan läcka ut (Viklund et.al., 2009). Syrerikt vatten behöves för att syrehalten ska kunna stiga, detta blir svårt eftersom egentliga Östersjön består av djuphålor och i dessa djuphålor hamnar det salta vattnet. På grund av detta sker ingen blandning mellan söt och saltvattnet. När saltvatten och sötvatten inte blandas kan inte nytt syre tillsättas (Havet.nu, 2017). I syrefattiga förhållanden bildas svavelväte vilket kan vara giftigt för arterna som lever i djupvattnet och detta leder till att de arterna flyr eller dör. För att de arter som finns i djupvattnet ska överleva behövs syre (Viklund et al., 2009). Livsmiljöerna i havsområdet är drabbade och olämpliga för högre organismer. Arter som lever där är fiskar såsom torsk, strömming och skarpsill, lax, skrubbskädda, sandskädda, piggvar och ål (Havet.nu, 2017). Dessa är viktiga för den biologiska mångfalden och ekosystemet i miljön. 3.7 Aluminium behandling För att kunna binda fosfor i sediment och hindra läckage av fosfor samt förhindra ökade näringskoncentrationer i vattnet behöver fosforn fastläggas permanent i sedimentet. Det går att fastlägga fosfor i sedimentet på kemisk väg genom att använda ämnen som kan binda sig till fosfor. Aluminium, järn och kalcium är exempel på sådana ämnen, och dessa ämnen har även använts för att rengöra avloppsvatten och dricksvatten. Kalcium, järn och aluminium fungerar på 14

17 samma sätt men har olika effektivitet. Kalcium är känsligt för ph-förhållanden och kräver naturliga ph-nivåer. järn kräver syre för att kunna binda fosfor effektivt. Aluminium påverkas inte av syrehalter, och kräver inte syre för att kunna binda till fosfor. Aluminium har oftast använts för att minska den interna fosforbelastningen, vanligen görs det tillsammans med järn för bättre resultat. Kemiskt bildar dessa en fast form och fosfor kan fastläggas permanent i sediment (Huser & Kikuchi, 2017). Aluminiumfällning är en annan behandling, som görs med aluminiumlösning (aluminiumsulfat eller aluminiumsalter) som tillsätts i sediment. När lösningen tillsätts i bottenytan görs det mycket noggrant och i några omgångar (Figur 9). När aluminiumlösningen väl är på plats binder den snabbt fosforn både i sedimentet och det som läcker ut (Balticsea2020, 2017). Det finns två olika sätt att arbeta med aluminiumbehandling antingen genom att sprida aluminiumlösningen i vattenmassan på det översta skiktet i sedimentet (ytbehandling) eller injektera det direkt i sedimentet. Vilket som väljs beror på skadan i miljön samt även skillnader i djupa och grunda miljöer och hur omfattande fosforbelastningen är internt (Brian et al., 2016). Figur 9: Specialbyggd flatbottnad lastbåt kör långsamt och noggrant fram och tillbaka över bottendelen av sjön där den tillsätter aluminiumlösning i det översta sedimentskiktet (Balticsea2020, 2017). Sedimentprover i bottenområdena är relevanta för att uppskatta fosforförhållandet i sedimentet, och många prover ger bättre resultat. Sedimentprovtagningar bör innehålla mätningar på lägen i sjön, djupet, temperaturen, salthalten samt syret i bottenvattnet. För att kunna beräkna mängden aluminiumlösning som bör användas, behövs även prover på vattenkemin, där löst fosfor och totalfosfor samt ph-värdet uppskattas (Arvidsson et al., 2013). Det är viktigt att samla in rätt information för en fungerande aluminiumbehandling. Det finns ett samband mellan fosforhalterna i sjön (vattenmassa och sediment) och aluminiumbehandlingsdoserna. Studier har visat att ett överskott av aluminium behövs för att effektivt binda fosfor som finns i sedimentet. Dosen aluminium som behövs kan skattas genom att beräkna mängden löst respektive bundet fosfor i sedimentet. Även hastigheten av det interna läckaget kan beräknas genom att uppskatta massan av mobil fosfor i sediment som också är viktiga data att samla in inför behandling (Pilgrim et al., 2007). I vilka omständigheter metoden är som mest effektiv och mängden aluminium som bör användas har dock varit oklart (SLU, 2016). Det är nödvändigt att samla in data och göra modeller kring sjöar som är drabbade av intern belastning. Den totala interna fosforbelastningen i sjöar finns det information om, men vad som är naturliga nivåer saknas. Brist på information och data kan försvåra valet av åtgärder. Sediment- och vattenkemidata är användbar information för att kunna beräkna de naturliga nivåerna av interbelastningen i Sveriges olika sjöar. Det är relevant att ta sedimentprover under vår och höst, eftersom den mobila fosforn frisätts under sommar och vinter 15

18 och innan frisättning av den interna belastningen inleds. Det är vidare viktigt att ta prover en gång i månaden särskilt när vattnet har omblandats för att på så vis inte utvärdera den mobila fosforn i sediment och missa värden som orsakar internbelastning (Huser et al., 2016). En mät-modell kan innehålla: externa källor, (flöde, kemi, näringsämnen); sjöar (kemin i vattnet, näringsämnen, sjöprofil); interna källor (organiskmaterial och fraktioner av fosfor samt fisktäthet), samt väderlek, inflöde, utflöde, temperatur och vattennivåer i sjön (Huser et al., 2016). Andra åtgärdsmetoder finns för att kunna minska den interna belastningen, exempelvis muddring och syresättning men dessa åtgärder anses inte vara lika kostnadseffektiva som aluminiumbehandling (Huser et al., 2016). Ytterligare undersökningar krävs dock för att i fullo kunna förutse skillnader och effektivitet. 3.8 Begränsningar i användningen av aluminium En viktig faktor i åtgärdsarbetet är ph-värdet eftersom aluminium kan uppträda som toxiskt i låga och höga nivåer, speciellt i försurade vattenmiljöer (Huser et al., 2016). Nackdelar med aluminiumbehandling är att det kan bli giftigt beroende på ph-förhållandena. Det är viktigt att se över hur surt det är där det råder internbelastning och om det är relevant att använda aluminium för fastläggning av fosfor. Vid låg ph 5,5 eller mindre blir aluminium giftigt, men detta sker även under för höga ph-värden det vill säga nio och uppåt (Figur 10) (Huser et al., 2014, Vattenresurs, 2018). Ämnet aluminium har olika former beroende på miljö och förhållanden i sjöar, och ph-värdet i sjöar spelar en stor roll i hur aluminium agerar kemiskt. När aluminium är toxiskt och frisätts vid låga ph nivåer <5,5 och höga >10) uppträder aluminium i lös form (Al 3+ -jon). Mängden aluminium i icke försurade miljöer är liten och halterna av fritt aluminium är låga då det är bundet. Vid övergödning har oftast sjöar ett starkt motstånd för ph-förändringar och god buffertkapacitet, vilket kan användas som åtgärd i övergödda miljöer utan större risker (Vattenresurs, 2018). Figur 10: Aluminium förekomstformer i vattenmiljöer beroende på ph (Vattenresurs, 2018). 4. Resultat I resultatavsnittet redogörs effektiva åtgärder i arbetet att minska fosforläckaget från sediment. 16

19 Aluminium har använts för att reducera fosfor i sjöar runt om i världen under lång tid (Huser et al., 2015). Aluminiumbehandling har visats vara en framgångsrik metod och det har inte konstaterats några negativa effekter. Behandlingen har fungerat trots syrebrist och fosforhalterna har kunnat minskas (Balticsea2020, 2017). Detta har lett till positiva effekter på reducerad tillväxt av alger, speciellt i vattenområden där förhållandena inte är sura (Wisconsin dept. et al., 2013). 4.1 Kemisk åtgärd med aluminium Figur 11: Förhållandet mellan fosforläckage från sediment och mängden mobilfosfor i sediment. Kvadrat visar sediment innehållandes aluminium vid 21 grader och romberna visar vid 13 grader (Pilgrim et al., 2007). Frisättningen av fosfor från sediment i syrefattiga förhållanden visar ett linjärt samband med mobilfosfor som finns i sedimentet (Figur 11; Pilgrim et al., 2007). Förlust av mobilfosfor är korrelerad med aluminiumdos (Pilgrim et al., 2007). Läckagebenägenfosfor och den fria fosforn som finns i vattnet måste därför beräknas för att beskatta hur mycket aluminium (dos) som behöver användas i aluminiumbehandlingen (Pilgrim et al., 2007, Arvidsson et al., 2013). Omvandlingen av mobiltfosfor till aluminiumbunden fosfor är beroende av mängden aluminium som tillsätts. Huser och Pilgrim (2014) har skapat en modell genom att skatta hur mycket aluminium som måste tillsättas till en viss mängd fosfor (Figur 12). I Huser och Pilgrims studie (2014) undersöktes 20 sjöar och den modell som skapades är tänkt att vara användbar i det interna åtgärdsarbetet. Modellen, som kallas AlMobPa-modell, utvecklades för att kunna förutsäga bildandet av aluminiumfosfor baserat på mängden tillsatt aluminium. 17

20 Figur 12: Mängden av aluminium (Al) som måste tillsättas för att uppnå olika reduceringar i fosformängden beroende på den initiala mängden fosfor i sedimentet. Linjerna representerar förhållandena av tillsatt Al till Al-Pf (mobil P L ) efter tillsatt Al i sediment (a = b = 25, 50, 75, 100, 125, 150: 1) (Huser & Pilgrim, 2014) Miljöövervakningen utvecklas kontinuerligt för att kunna förbättra åtgärder mot fosforläckage. Nedan visas tabeller från en studie av internfosforbelastning gjord i Norrviken 2013, med avseende på läckagebenägen sedimentfosfor (Arvidsson et al., 2013). Tabell 2: Tabell visar halterna av läckagebenägenfosfor som extraherats ur sediment och analyserats i avseende på fosforfraktioner. Tabellen nedan beskriver läckagebenägenfosfor i sediment (Arvidsson et al., 2013). 18

21 Tabell 3: Tabellen visar beräkning av mängden aluminium för att kunna binda fosfor som kan läcka ut samt fosfor i vattenmassan (Arvidsson et al., 2013). Positiv effekt av aluminiumbehandling har visats i flera studier. I en studie som genomfördes i sjöarna Cedar, Harriet, Isles & Calhoun, i delstaten Minnesota, USA, undersöktes vattenkvalitet och sediment. Alla sjöarna visade en förbättring i näringsrelaterad vattenkvalitet, som resultat av utförd aluminiumbehandling (Figur 13; Huser et al., 2011). Figur 13: Spring Lake, som ligger i Minnesota, USA. Vänsterbilden visar sjön som övergödd och högerbilden sjön efter aluminiumbehandling (fastläggning av sediment med aluminiumfällning) (SLU, 2016). Svenska exempel på sjöar som har behandlats med aluminium och visat goda resultat är Flaten och Långsjön, likaså de kustnära områdena Säbyviken Björnöfjärden, samt Torsbyfjärden. Nedan visas de resultat och trender som uppnåddes efter behandling av dessa områden. 19

22 Figur 14: En tydlig minskning av den totala fosforhalten i sjön Flaten, , efter fosforbehandling som inleddes år 2000 (Länsstyrelsen Stockholm, 2016). Figur 15: Minskande trend på halten av klorofyll a i Flaten (Länsstyrelsen Stockholm, 2016). Sjön Flaten behandlades med aluminium för att kunna binda fosfor. Detta arbete inleddes år 2000 och redan år 2001 minskade fosforn i området och sjön återgick till ett näringsfattigt tillstånd (Figur 14). Fosforhalten påverkade klorofyllhalten signifikant i sjön under sommarperioden. Figur 15 visar en trend på minskad klorofyll, minskningen skedde fram till år 2015 (Länsstyrelsen Stockholm, 2016). Flatens vattenkvalitet visade sålunda positiva effekter efter aluminiumbehandling, och effekterna kvarstår (SLU, 2016). Långsjöns vatten har uppvisat måttliga nivåer av totalfosfor sedan tidigt 1980-tal, men dessa steg dramatiskt I maj 2016 behandlades Långsjö med aluminium i både vattenmassa och sediment, och även här minskade fosforhalterna radikalt (Figur 16). Direkta och tydligt positiva förändringar uppnåddes mellan år 2015 och Fosforhalterna år var µg/l och juli-augusti år 2016 var fosforhalterna nere på 12 µg/l (Lindqvist, 2017). 20

23 Figur 16: Långsjöns ytvatten under sommaren , mätningar av den totala fosforhalten (Lindqvist, 2017). Aluminiumbehandling har också använts i kustvattensområden i bland annat Säbyviken och Björnöfjärden. Fosforhalterna minskade dramatiskt med 90 % i vikarna (Balticsea2020, 2017). Sedimentet i områdena slutade frisläppa fosfor trots syrebrist och behandlingen visade sig vara lovande. Även algblomningen minskade jämfört med tidigare då algblomningen var omfattande under sommaren, och syreförhållandena förbättrades (SLU, 2016). Aluminium behandling är en kostnadseffektiv åtgärd jämfört med andra åtgärder som kan stoppa en intern fosforbelastning. Vattenmiljöns djup spelar dock en roll i kostnaden (Huser et al., 2016). Tabell 4: Tabellen visar åtgärdskostnader och förväntade levnadsår med aluminiumfällning i både djupa och grunda sjöar. Effekt står för minskning i procent för fosforläckaget. Uträkning uppdaterades juni 2016 (Huser et al., 2016). Tabell 5: Förväntade kostnader och livslängder för olika åtgärdsalternativ. ET =ej tillämpligt samt IT= inte tillgängligt (Huser et al., 2016). Aluminiumbehandling testades i 114 olika sjöar i olika delar av världen där det framgick att aluminiumbehandling är en framgångsrik metod, men även att sjömorfologin inverkar på behandlingens effektivitet. I studien utvärderades även faktorer för hur bestående effekten av åtgärden var under längre tid. Studien bekräftar att effekten är mest framgångsrik i djupa sjöar, samt att aluminiumdosen avgör effektiviteten (Huser et al., 2015). Aluminiumbehandling är en välstuderad metod för sötvattensmiljöer/sjöar, men begränsad i hav med bräckt vatten, dock har den testats i Östersjön (Torsbyfjärden i närheten av Lidingö) (Huser, 2014). Den interna belastningen i detta område låg på 0,83 mg till nästan 40 mg/m 2 per dag. Området behandlades med aluminium. Salthalt (0 8) och ph (7, 8 och 9) granskades, genom dessa variabler undersöktes effektiviteten av aluminiumbehandlingen (Huser, 2014). 21

24 Figur 17: Mobilfosfor omvandlad till aluminiumfosfor i procent beroende på ph (7, 8 samt 9) och skiftande salthalt (0 8) (Huser, 2014). Beroende på ph i sediment ändras mobil fosfor och inaktiveras det vill säga att det blir mindre läckagebenäget. Vid ph 7 och 8 visades små förändringar medan ph 9 gav en radikal minskning i läckagebenägenhet (mobil fosfor omvandlad till aluminiumfosfor, d.v.s. fastlagd fosfor) (Figur 17). Salthalten hade däremot en liten effekt på fosforbindning av aluminium med cirka 5 % (salthalt 0 8) jämfört med ph som hade % effekt på bindningen (Huser, 2014). Hur effektivt aluminium blir beroende på ph undersöktes av Huser (2014). Inför testet beräknades sedimentinnehållet (mobil fosfor) till 1,28 g/m 2 /cm. Aluminium som tillsattes var i förhållande till mobil fosfor. Proportion för tillsatt aluminium var upp till 100 (Huser, 2014). Studien visade en signifikant minskning av läckagebenägen fosfor med ökad aluminiumdos, och liksom i Torsbyfjärden påverkades resultatet drastiskt av ph-förhållanden (Figur 18; Huser, 2014). Sjön och dess karaktär och buffertkapacitet är alltså viktiga faktorer att ha i åtanke inför åtgärdsarbete med aluminium (Cooke et al., 2005). Figur 18: Den interna fosforbelastningen i förhållande till olika ph värden (Huser, 2014) 22

25 Diskussion Fosfor som läcker ut från sediment bidrar till att övergödning kvarstår, oavsett om den externa åtgärden har varit framgångsrik. Att fastlägga fosfor med aluminium har visat sig vara framgångsrikt för att fosforhalterna i vattnet, och därmed minska övergödning. Aluminiumbehandling påverkar inte vattenmiljöerna negativt utan tvärtom ger det en positiv effekt, så länge vattnet inte är försurat. Detta leder till att växtplankton och dess tillväxt minskar och då behöver inte nedbrytningsprocessen vara omfattande. Fosforhalterna i vattenmassan kan alltså minskas med aluminiumfällning som fångar och binder fosfor permanent. Detta framgår i ett stort antal studier. Aluminiumdosen är en viktig del i arbetet, därför är det viktigt med relevanta provtagningar och utförliga beräkningar både före och efter åtgärdsarbetet. Det finns en sammankoppling mellan dessa; ju mer mobil fosfor, desto högre halter aluminiumlösning behövs. Metoden är lämplig att använda där det läcker fosfor. Tid på året är viktig för provtagningarna när intern belastning studeras eftersom det kan påverka datainsamlingen. När proven tas bör syrgas, ph och temperatur studeras (veckovis och metervis). Vattenkemi, total fosfor samt fosfatfosfor bör studeras (månadsvis) i olika djup. Vidare bör den externa påverkan ses över (flödesförhållandena, totalfosfor och fosfat, temperatur, ph) och om möjligt jämföras med internbelastningen (Huser & Kikuchi, 2017). Människan har länge påverkat det naturliga systemet och fortsätter att göra det än i dag. Övergödningsprocessen har ökat, fosfor som sedimenterats under långt tid läcker och i dag tillförs även stora mängder fosfor från jordbruket till havs- och sjömiljöer. Detta kan orsaka att övergödningsproblematiken inte löses. Det innebär en förändrad biologi i ekosystemet och en ostabil biologisk mångfald. Snabba och lönsamma lösningar måste genomföras för att förhindra att naturen förstörs alltför mycket. Därför är det viktigt att se över vilka fosforkällor det finns och vad som kan hanteras med den kunskap och teknik som finns i dag. Åtgärder som har vidtagits kring den externa fosforbelastningen har förbättrats och fortsätter att underlätta minskningen av näringsämnen till vatten. Om läckaget av fosfor skulle minskas eller stoppas skulle en direkt förändring uppstå. Den fosfor som finns och läcker ut i vattnet är det som ger den största och snabbaste påverkan på algblomningen. Mycket har gjorts för att minska fosfortillförseln i vattnet, att övergödning kvarstår i flera miljöer med lite extern belastning tyder på att det är ett annat problem som avgör att övergödningen inte minskar. En av de relevanta orsakerna kan då vara fosforläckage från sediment. Att beräkna mobilfosfor och dess läckagehastighet är mycket relevant för att bedöma hur mycket fosfor som läcker ut och i vilken hastighet, på så sätt kan fördelaktig åtgärd införas. Jag anser att det är dags att använda aluminium i övergödda områden där syrebrist råder och alger växer. Man vet trots allt hur effektivt och kostnadseffektivt det har varit då områden har behandlats med det. Som tidigare nämnts behövs noggranna undersökningar för att kunna åtgärda problemet mest effektivt. En aspekt som dock inte tagits upp i denna uppsats är hur bottenlevande djur, såsom fiskar och evertebrater, påverkas av aluminiumbehandling, samt hur deras närvaro påverkar effektiviteten av behandlingen. Detta är frågor som är viktiga att ta hänsyn till i framtida studier. Vidare finns det alternativa metoder som använder kalk för att fastlägga fosfor vilket framförallt i försurade områden kan vara ett attraktivt alternativ. 23