Näringsbelastning på Östersjön och Västerhavet

Transkript

1 Efter den 1 juli 2011 ansvarar Havs- och vattenmyndigheten för denna publikation. Telefon publikationer@havochvatten.se Näringsbelastning på Östersjön och Västerhavet En sammanställning av beräkningar mellan åren rapport 5965 Juni 2009

2 Näringsbelastning på Östersjön och Västerhavet En sammanställning av beräkningar mellan åren 1985 och 2006 Avtal: , Maja Brandt, SMHI SMED på uppdrag av

3 Beställningar Ordertel: Orderfax: E-post: Postadress: CM Gruppen AB, Box , Bromma Internet: Naturvårdsverket Tel: , fax: E-post: Postadress: Naturvårdsverket, SE Stockholm Internet: ISBN ISSN Naturvårdsverket 2009 Tryck: CM Gruppen AB Omslag: Naturvårdsverket, bild: Bengt Rundqvist Form: Naturvårdsverket

4 Förord Naturvårdsverket har uppdragit åt SMED 1 (SvenskaMiljöEmissionsData) att sammanställa olika beräkningar av de vattenburna näringsbelastningarna från Sverige till omgivande hav, som är utförda från mitten av 1980-talet till Beräkningarna har bland annat använts för rapportering till HELCOM PLC4 och PLC5 (Pollution Load Compilation) och till de två första utvärderingarna av miljökvalitetsmålet Ingen övergödning. Beräkningarna är källfördelade med hjälp av olika typer av modeller och de mer omfattande beräkningarna från senare delen av 1980-talet och framåt är validerade mot mätdata. Metodiken har utvecklats under tiden och indata har förbättrats, vilket gör att belastningar för samma år, men utförda vid olika tidpunkter, kan skilja. Dessa förändringar i metodik och framtagning av indata redovisas i rapporten. Syftet med sammanställningen i denna rapport är att klargöra skillnader mellan olika belastningsberäkningar samt att underlätta jämförelser mellan olika belastningsuppgifter för kväve och fosfor. Stockholm maj 2009 Anders Johnson Vikarierande avdelningschef, Miljöanalysavdelningen Naturvårdsverket 1 SMED är ett konsortium bestående av SMHI, SCB, IVL och SLU. 3

5 4

6 Innehåll FÖRORD 3 INNEHÅLL 5 SAMMANFATTNING 7 SUMMARY 8 INLEDNING 9 BERÄKNINGSMETODIK 10 Termer och begrepp 10 Belastning, retention och källfördelning 11 Bruttobelastning 11 Retention 12 Nettobelastning och källfördelning 13 Naturlig och antropogen belastning 13 NATIONELLA BELASTNINGSBERÄKNINGAR 14 Beräkningar baserade på modeller 14 Beräkningar baserade på mätdata och extrapoleringar 16 BELASTNINGSBERÄKNINGAR 17 Tidsserien 1995, 2000 och Antropogen och bakgrundsbelastning för kväve 1995, 2000 och Antropogen och bakgrundsbelastning för fosfor 1995, 2000 och Källfördelade belastningsberäkningar från mitten av 1980-talet till Skillnader i underlagsdata mellan de olika belastningsberäkningarna 38 Jordbruksbelastning 42 REFERENSER 44 5

7 6

8 Sammanfattning Beräkningar av den vattenburna kväve- och fosforbelastningen från Sverige till omgivande hav har utförts i ett antal uppdrag från mitten av 1980-talet och framåt. Beräkningar rör dels tillförseln till haven för enskilda år baserade på mätdata och extrapolationer, dels källfördelade och flödesnormaliserade beräkningar baserade på modeller och validerade mot mätdata. Denna rapport redovisar resultat från olika källfördelningsberäkningar från mitten av 1980-talet till 2006, hur de är framtagna och vad som skiljer i metodik samt i förädling av indata. Den första stora källfördelningsberäkningen för hela Sverige (som underlag till Hav-90, Aktionsplan mot havsföroreningar ) utfördes av Löfgren och Olsson (1990), men då enbart som bruttobelastning, dvs. den belastning som tillförs från olika utsläpp och markläckage i området utan hänsyn till den avskiljning av näringsämnen som sker på vägen till havet. Denna beräkningsmetodik innebär en begränsad möjlighet att verifiera resultaten med mätdata. Beräkningsperiod var Beräkningarna baserades på arealförluster för olika markanvändningar samt utsläppsdata för Samtidigt gjorde de en beräkning av tillförseln till havet baserat på rena mätdata (Olsson och Löfgren, 1990). Dessa beräkningar följdes av projektet Kväve från land till hav (Naturvårdsverket, 1997) för södra Sverige, då en metod för retention (avskiljning) av kväve användes med validering mot mätdata (Arheimer m.fl., 1997). Belastningsdata var från åren och 1994, medan beräkningen var flödesnormaliserad för Därnäst kom projektet TRK (Brandt och Ejhed, 2002), som var ett underlag för HELCOM PLC4-rapporteringen. Belastningsdata i TRK var från år 2000 med flödesnormalisering för perioden En ny beräkning utfördes för år 1995 baserat på TRK-metodik (Ejhed, 2003), vilken låg till grund för en första miljömålsuppföljning (Naturvårdsverket, 2003). Erfarenheter från TRK ledde till ett stort antal utvecklingar både i metodik och i förädling av indata. Nästa stora beräkning var till HELCOM PLC5- rapporteringen för år 2006 med flödesnormalisering för perioden (Brandt m.fl., 2008 a). Innan den var helt genomförd, efterfrågade Naturvårdsverket underlag till en andra utvärdering av miljökvalitetsmålet Ingen övergödning och en förenklad beräkning gjordes för åren 1995 och 2005 (Naturvårdsverket, 2007). För alla dessa belastningsberäkningar finns skillnader både i metodik och i förädling av indata, vilket gör att det är svårt att direkt jämföra beräkningsresultaten och att analysera förändringar. Omräkningar av belastningar för år 1995 (Ejhed och Olshammar, 2008), 2000 och 2006 (Brandt m.fl., 2008 b) har därför gjorts. De är de belastningsberäkningar som säkrast kan användas för att bedöma förändringen mellan olika år då liknande metodik och indatainsamling samt flödesnormaliseringsperiod använts. 7

9 Summary The waterborne nitrogen and phosphorous loads to the sea basins around Sweden have been estimated in various projects over the years. The calculations include both the transport from land to sea for single years based on extrapolation of measurements, and also a model-based source apportionment of nutrient transport, normalised by runoff, and validated against observations. This report presents results from source apportionment calculations for the period of , and explains how these differ due to changes in methodology and in the pre-processing of data. The first nationwide nutrient source apportionment calculation was carried out by Löfgren and Olsson (1990), but only for the gross load, i.e., the sum of local inputs without considering retention processes between the sources and the sea. The calculation period was The calculations of different land leaching were based on export coefficients. At the same time, they estimated the transport of nutrients to the sea based on measurements (Olsson and Löfgren, 1990). These calculations were succeeded by the project Nitrogen from land to sea (Naturvårdsverket, 1997), in which a method for calculating the retention of nitrogen was used together with validation against observations. Local nitrogen loads for the years and 1994 were normalised by runoff for the period Next, the TRK project (Brandt and Ejhed, 2002) was carried out and used in the HELCOM PLC4 report. Local nutrient loads for the year 2000 were normalised by runoff for the period A new calculation, based on the TRK-methodology, was carried out for the year 1995 (Ejhed, 2003) and used in the first evaluation of the Swedish Environmental Objectives (Naturvårdsverket, 2003). Experiences from the TRK project led to improvements in the methodology and pre-processing of input data. Before the next nationwide calculation for HELCOM PLC5 for the year 2006 was accomplished, the Swedish Environmental Protection Agency (Naturvårdsverket) requested calculations for a second evaluation of the Swedish Environmental Objective no eutrophication, and a simplified calculation was carried out for the years 1995 and 2005 (Naturvårdsverket, 2007). Since all nutrient load calculations were carried out with different methodology and pre-processing of input data, it has been difficult to directly compare the results. For this reason, the Swedish Environmental Protection Agency ordered recalculations of the nutrient load for the years 1995 (Ejhed and Olshammar, 2008), 2000 and 2006 (Brandt et al., 2008 b) from SMED, using the same methodology, pre-processing and runoff normalisation period, which enables a more direct comparison between different years. 8

10 Inledning Under de senaste 20 åren har Naturvårdsverket låtit göra ett antal beräkningar av den vattenburna tillförseln (belastningen) av kväve och fosfor till Sveriges omgivande hav. Den första stora källfördelningsberäkningen utfördes till Hav-90, Aktionsplan mot havsföroreningar. Därefter gjordes nya beräkningar där ett av syftena var att följa upp det miljömål om en halvering av den mänskligt betingade växtnäringsbelastningen till Östersjön och Västerhavet, som Sveriges Riksdag antog i början av 1990-talet. Målet baserades på de beslut miljöministrarna tog inom Nordsjökonferensen och HELCOM 1987 respektive 1988 och gick ut på att minska växtnäringsutsläppen med 50 % fram till Varken Sverige eller flertalet av övriga länder kring Östersjön och Nordsjön nådde dock målen inom utsatt tid och tidsfristen förlängdes. Reduktionsmål har senare inkorporerats i modifierat skick, som två delmål inom det nationella miljökvalitetsmålet Ingen övergödning. Kvävemålet avser belastningen på havet söder om Ålands hav, medan fosformålet avser utsläpp till vatten för hela Sverige. Dessa delmål 2 har 1995 som bas och skall vara uppnådda Arbetet med att utveckla belastningsberäkningarna inriktades till en början på kväve. Naturvårdsverket fick genom regleringsbrevet 1994/95 uppdraget att utarbeta förslag till åtgärder för att nå 50 %-ig reduktion av kvävebelastningen på havet. Inom projektet Kväve från land till hav, som redovisade 1997, påbörjades utvecklingen av en beräkningsmetodik och en GIS-baserad presentationsmetodik för att beskriva källfördelad kvävebelastning i tillrinningsområden till havsbassängerna. Motsvarande metodik för fosfor utvecklade först senare i samband med de svenska beräkningarna för HELCOM:s belastningssammanställningar PLC4 och PLC5 avseende år 2000 respektive Belastningen av kväve och fosfor vid källan och havet har sålunda beräknats både som underlag för internationell rapportering och för uppföljning av nationella miljömål. Genom åren har metodiken för beräkningarna successivt utvecklats och det förekommer därför uppgifter som gäller för olika tidsperioder och som baseras på olika indata. Med denna rapport vill vi redovisa vilka nationellt modellberäknade och källfördelade belastningsberäkningar som har gjorts sedan mitten av 1980-talet, sammanställningar av beräkningarna samt vad som skiljer dem åt. 2 Delmål 1. Fram till år 2010 skall de svenska vattenburna utsläppen av fosforföreningar från mänsklig verksamhet till sjöar, vattendrag och kustvatten ha minskat med minst 20 % från 1995 års nivå. De största minskningarna skall ske i de känsligaste områdena. Delmål 2. Senast år 2010 skall de svenska vattenburna utsläppen av kväveföreningar från mänsklig verksamhet till haven söder om Ålands hav ha minskat med minst 30 % från 1995 års nivå. 9

11 Beräkningsmetodik Termer och begrepp I rapporten förekommer ett antal begrepp, som i detta arbete definieras på följande sätt: Avrinningsområde: Avrinningsområde är det område som dräneras till ett givet vattendrag uppströms en given punkt i detta. Belastning: Total mängd näringsämnen som når ett vattendrag, en sjö eller havet under en viss tidsperiod (i regel år). Med bruttobelastning avses den mängd som når rotzonen/vattendraget i avrinningsområdet. Nettobelastning är den mängd som via vattendraget når flodmynningen, dvs. efter avskiljning av näringsämnen i vattensystemet. Ordet transport används ibland synonymt med belastning, främst när vi diskuterar vattendragens transport av ämnen. Även begreppet tillförsel används, t.ex. tillförsel till havet. Ytterligare en belastningsterm är arealförlust, som anger belastning per area. Belastningen kan delas upp i mänskligt påverkad belastning (antropogen) och naturlig belastning (bakgrund). Markläckage: Läckage av näringsämnen från marken till vatten. Markanvändning: Olika markanvändningar, t.ex. skog, myr, jordbruksmark och tätort påverkar markläckaget. Det är därför viktigt att känna arealen för olika markanvändningar vid belastningsberäkningar. Läckagekoefficienter/läckagehalter: Läckagekoefficienter är typiska halter/mängder i vattnet från en markanvändning och framtagningen av dessa beskrivs i nästa avsnitt. Läckagekoefficienter kan anges både som arealförlust (kg/ha och år) eller som halt, men i föreliggande rapport används begreppet för halt (mg/l). Diffus belastning: Markläckage, dagvatten från tätorter samt deposition på sjöar, dvs. belastning som inte kan härledas till en geografisk punkt. Punktutsläpp: Utsläpp på en väl definierad plats, i regel genom en eller flera rörmynningar. Retention: Avskiljning av näringsämnen och andra substanser i vattensystem och i mark genom sedimentation (inkl. resuspension), biologiskt upptag, nedbrytning och för kväve även denitrifikation till kvävgas. Retention sker i mark och grundvatten samt i vattendrag och sjöar. Retention är skillnaden mellan bruttooch nettobelastning. Källfördelning: Fördelning av belastning på olika källor, diffusa och punktkällor, men även åtskillnad mellan antropogen (mänskligt orsakad) och naturlig bakgrundsbelastning. Flödesnormalisering: Belastningsberäkningar för ett specifikt år styrs kraftigt av avrinningen det året. Vill man jämföra belastningar mellan olika år använder man avrinningen från en lång följd av år, s.k. flödesnormalisering, för att jämna ut effekten av vädervariationer mellan åren. Normalläckage: Normalläckaget representerar läckaget från jordbruksmark för ett år med normaliserat klimat och motsvarande normaliserad skörd. 10

12 Belastning, retention och källfördelning Följande beskrivning bygger på PLC5 -rapporten (Brandt m.fl., 2008 a) samt TRK -rapporten (Brandt och Ejhed, 2002) och gäller för belastningsberäkningar från slutet av 1980-talet. Bruttobelastning Belastning av näringsämnen (kväve och fosfor) på vattendragen inom ett område kommer från punktutsläpp (reningsverk, industrier, enskilda avlopp), från markläckage, från dagvatten i tätorter och från deposition på sjöar. Atmosfärsdeposition på mark är inräknad i markläckaget. Fram till slutet av 1980-talet användes arealförlustskattningar för att beräkna markläckaget. Därefter har markläckaget för ett avrinningsområde beräknats genom att markarealen (km 2 ) multipliceras med en typhalt/läckagehalt för den aktuella markanvändningen (mg/l) och med avrinningen (l/s km 2 ). Det totala bruttomarkläckaget erhålls sedan genom summering av alla de olika markläckagens bidrag. Metodiken innebär att man tar fram läckagehalter (typhalter utifrån mätningar och modellberäkningar) för ett antal markanvändningar för olika regioner i Sverige, beräknar avrinning och tar fram arealer för de olika markanvändningarna för beräkningsområden. Läckagekoefficienter (läckagehalter) för jordbruksmark modellberäknas med hjälp av modeller: SOILNDB för kväve och ICECREAMDB respektive regressionsmodell för fosfor. SOILNDB och ICECREAMDB är verktyg för att fysikaliskt beräkna kväve- respektive fosforläckage från jordbruksmark (se t.ex. Johnsson m.fl., 2008). Regressionsmetoden, som togs fram för den nationella beräkningen TRK, bygger på ett samband mellan fosforförlust och djurtäthet, åkermarkens specifika yta samt förrådsfosfor i matjorden. Läckagehalter för övrig mark baseras på mätningar i små områden. Arealer för olika markanvändningar för avrinningsområden bestäms med hjälp av GIS-teknik på olika kartunderlag. Avrinningen beräknas med hjälp av HBV-modellen. Punktutsläppen beräknas utifrån direkta mätningar vid anläggningen (länsstyrelsernas databas EMIR, SMP m.fl.) eller via olika typer av beräkningar, som baseras på framtagna utsläppsschabloner och andra underlagsdata, t.ex. typ av reningsteknik i reningsverk eller för enskilda avlopp. Utsläppskoordinater anger punktutsläppens belägenhet och kopplas till avrinningsområden. Deposition av kväve på sjöar bygger på MATCH-modellens beräkningar (som inkluderar assimilation av mätdata), medan depositionen av fosfor bygger på medianvärdet av mätdata vid 19 mätstationer. Belastningarna avser ett specifikt år, men avrinningsberäkningen görs för en lång period (flödesnormalisering) för att minimera effekten av skillnader i klimat mellan olika år. Beräkningarna har utförts på avrinningsområden på land och för de senaste beräkningarna även för öar belägna i havsområden (i Hav-90 för tillrinningsområden till havsbassänger, i Kväve från land till hav för

13 områden i södra Sverige, i TRK för ca områden och i PLC5 för ca områden). Retention Summan av alla kväve- och fosforutsläpp, inklusive markläckage till ett vattendrag samt atmosfärsdeposition på vattenytor är normalt större än vad som rinner ut ur området. Skillnaden benämns retention eller avskiljning. Retentionen är ett samlat begrepp för effekten av ett flertal naturliga biogeokemiska processer som sker i vattendrag och sjöar. För kväve bidrar främst denitrifikation och sedimentation till den permanenta avskiljningen. Denitrifikation innebär att vattenburet kväve omvandlas till kvävgas av mikroorganismer. Fosfor påverkas av ad/desorption, biologiskt upptag, erosion samt sedimentation och resuspension. Retentionen varierar i tid och rum och den styrs främst av temperatur, vattenflöde samt vattnets och näringsämnenas uppehållstid. Retention är svår att mäta, men ett sätt är att använda beräkningsmodeller. I Kväve från land till hav - (Arheimer m.fl., 1997) och i TRK -projekten (Brandt och Ejhed, 2002) användes HBV-N-modellen (Brandt, 1990; Arheimer and Brandt, 1998), som sedan har vidareutvecklats med en modul för fosfor (Andersson et al., 2005; Pers, 2006). I modellen ingår en avrinningsdel (Lindström et al., 1997), som beskriver de hydrologiska processerna från det att nederbörden faller på marken till avrinning. Vattenflödet simuleras från delområde till delområde längs vattendraget tills vattnet når havet. HBV-modellen har använts sedan 1970-talet för hydrologiska prognoser till både kraftindustrin och nationella varningstjänsten. Beräkningarna utförs på daglig basis. I HBV-NP-modellen räknas utsläppen från samtliga punktkällor (omräknade till dygnsutsläpp) och diffusa läckage från området samman och deras transport simuleras vidare i åar, vattendrag och sjöar. Modellen simulerar kväve och fosfor uppdelade i fraktioner: oorganiskt kväve, organiskt kväve, löst reaktivt fosfor och partikulärt fosfor. Dessa fraktioner påverkas av olika tranformationsprocesser i vattnet under deras transport till avrinningsområdets utlopp. I vattendrag och sjöar kan en avskiljning ske av oorganiskt kväve och löst reaktivt fosfor (denitrifikation för kväve samt algupptag för kväve och fosfor). Organiskt kväve kan produceras biologiskt eller avskiljas (via mineralisering) i modellen, medan partikulärt fosfor och organiskt kväve kan avskiljas (sedimentation). Bottensediment kan också fungera som en fosforkälla genom att löst reaktivt fosfor eller partikulärt fosfor frigörs. Eftersom markläckaget av kväve från jordbruksmark är beräknat till rotzonen, simuleras även avskiljning av oorganiskt kväve i mark och grundvatten fram till vattendraget. Retentionens storlek bestäms i modellen av beräknad koncentration av kväve och fosfor i vattnet, temperatur, vattenvolym eller vattenarea framräknade med modellens hjälp på daglig basis samt modellparametrar, som används vid kalibreringen. Storlek och hastighet i processerna justeras (kalibreras) med de parametrarna för att anpassa modellens simulerade koncentrationer till mätdata i avrinningsområdena. Eftersom många vattendrag och avrinningsområden saknar mätserier att kalibrera koncentrationerna med, strävar man efter att hitta generella 12

14 parameteruppsättningar för större regioner baserat på de mätdata som finns i regionen. De valda värdena blir ofta en kompromiss mellan bättre överensstämmelse med mätserier i vissa punkter och sämre i andra punkter. Markretentionsparametern för kväve bestäms först för större regioner genom jämförelse av simulerade och uppmätta halter i mindre delområden utan sjöar och med stor andel jordbruksmark. Kalibreringen sker stegvis så att markretentionen låses innan retention i vattendrag och sjöar kalibreras. Även vattendragen och sjöarna kalibreras så att parametervärden gäller för regioner, eftersom mätningar inte finns för alla delområden. Ibland är samma parametervärden lämpliga för en hel älv, men ibland kan de variera mellan olika biflöden eller för enstaka sjöar. Oorganiskt kväve och löst reaktivt fosfor ställs in först och därefter kalibreras organiskt kväve och partikulärt fosfor (om mätserier finns för alla fraktioner annars sker kalibrering med hjälp av totalkväve och totalfosfor). Kalibreringarna valideras med hjälp av oberoende mätdata i vattendragen och vid flodmynningarna. Nettobelastning och källfördelning Nettobelastningen till havet beräknas i det tekniska beräkningssystemet (TBV) enligt formeln: Nettobelastning = Bruttobelastning * (1 Retentionsandel) Retentionsandel kan anta ett värde mellan 0 (ingen retention) och 1 (100 % retention). Beräkningssystemet beräknar även källfördelning, dvs. de olika källornas andel av brutto- respektive nettobelastningen. För kväve beräknas en markretention för jordbruksbelastningen och för enskilda avlopp, vilket gör att retentionsandelen varierar för olika källor. För fosfor är markretentionen för jordbruksmark redan inlagd i indata (i läckagekoefficienter). Naturlig och antropogen belastning Markläckaget inkluderar i sig en naturlig kväve- och fosforbelastning, s.k. bakgrundsbelastning. I HELCOM-manualen definieras naturlig bakgrund på följande sätt: Nitrogen and phosphorus losses that would occur from unpaved areas if they were unaffected by human activities (except anthropogenic atmospheric deposition) and if they were in the state of natural pristine land. När det gäller jordbruksmark är det inte möjligt att uppskatta det läckage som marken skulle ha haft om den aldrig varit odlad, utan bakgrundsläckaget i senare belastningsberäkningar beräknas som en obrukad gräsbevuxen mark. Alla punktkällor samt atmosfärsdeposition av kväve på sjöar har vi hänfört till antropogena belastningskällor. Av markläckagen har vi bedömt att fjäll, myr, skog och annan övrig öppen mark kan betraktas som naturlig bakgrundsbelastning samt även atmosfärdeposition av fosfor på sjöar. Belastningen från jordbruksmark, från hyggen och från dagvatten från tätorter består däremot både av en naturlig bakgrundsdel och av en antropogen del. 13

15 Nationella belastningsberäkningar Beräkningar baserade på modeller Den första källfördelade beräkningen av tillförseln av kväve och fosfor till vatten för hela Sverige utfördes av Löfgren och Olsson (1990). Studien gjordes som ett underlag till Naturvårdsverkets aktionsprogram mot havsföroreningar Hav-90. Löfgren och Olsson tog fram arealförluster från olika markanvändningar och multiplicerade dessa med markanvändningsarealer i de olika tillrinningsområdena till havsbassängerna. Beräkningarna baserades på uppgifter för åren och belastningen på vatten angavs som bruttobelastning, dvs. den belastning som härrör från lokala källor utan hänsyn till den avskiljning som sker under transporten genom sjöar och vattendrag till havet. Denna beräkning följdes av projektet Kväve från land till hav (Naturvårdsverket, 1997; Arheimer m.fl., 1997), där för första gången både en brutto- och nettobelastningsberäkning för kväve utfördes för hela södra Sverige. Belastningen baserades på indata för samt för 1994 och var flödesnormaliserad för perioden Baserad på resultat från detta projekt och skattade arealförluster för olika markläckage samt punktutsläpp för norra Sverige utförde Arheimer (2002) en beräkning av kvävebelastning på Östersjön för sent 1980-tal och Hon gjorde även en skattning av fosforbelastningen baserad på olika underlag. Detta var det svenska bidraget till HELCOMutvärderingen av implementeringen av 1988 års ministerdeklaration angående näringsämnesreduktion i Östersjön (Lääine et al., 2002). Belastningsberäkningen i Kväve från land till hav följdes av TRK - beräkningen (Brandt och Ejhed, 2002), där TRK står för Transport Retention Källfördelning. Kvävebelastningen redovisades i denna både som brutto- och nettobelastning, medan fosforbelastning enbart redovisades som bruttobelastning. Läckagekoefficienter för jordbruksmark beräknades med SOILNDB för kväve och arealförluster för fosfor med en regressionsmodell. TRK -data utgjorde underlag för Sveriges redovisning till HELCOM:s PLC4 (Pollution Load Compilation). Beräkningarna avsåg år 2000 och belastningen var flödesnormaliserad för perioden De siffror som redovisats till HELCOM PLC4 skiljer dock något från TRK -beräkningen. Vidare gjordes en ny beräkning för 1995 utförd med TRK-metodik (Ejhed, 2003) för att få en uppskattning av hur utsläpp och belastning hade förändrats under perioden Detta var ett viktigt underlag till Naturvårdsverkets första fördjupade utvärdering av miljökvalitetsmålet Ingen övergödning (Naturvårdsverket, 2003). Under de sex åren mellan PLC4 och PLC5-rapporteringarna utfördes ett antal utvecklingsprojekt utifrån erfarenheter från TRK -projektet. En sammanställning av indata för belastningsberäkningar (Rapp, 2003) gjordes och en kvalitetssäkring av framtagningen av dessa (Ejhed m.fl., 2005) utfördes. Dessutom utvecklades ett tekniskt beräkningssystem för vatten (TBV, se figur 1) inför PLC5 - beräkningarna (Rapp och Brandt, 2006). 14

16 Beräkningssystem Vatten, TBV Förädlade data Hydrologiska data, delavr.områden,huvudavr.o mråden, havsbassänger Geografiska data, markanvändning, indelningar, gränser Avrinning (HBV) Läckagekoefficienter (SOILNDB/ICECREAMDB) Typhalter övrigt Deposition Punktutsläpp I M P O R T Export/Import Visualisering och karttjänst Beräkningar - brutto/netto - bakgrund - antropogen - summeringar - källfördelning UTTAG Leverans till NV Retention HBV-NP Styrfiler triggar beräkningar Kalibrering och validering med recipient- och flodmynningsdata. Figur 1. Schematisk skiss över det beräkningssystem som använts för PLC5 -beräkningen och senare omräkningar. Andra stora utvecklingar var att ta fram en ny fosforbelastningsberäkning för jordbruksmark och en retentionsberäkning för fosfor. Det första innebar att utveckla ICECREAMDB-systemet 3 för att beräkna läckagekoefficienter för fosfor för olika läckageregioner, för olika grödor, jordarter och för jordbruksmark med olika lutningar samt fosforinnehåll i matjorden. Den andra delen innebar att koppla ICECREAMDB-läckagehalter till beräkningssystemet samt att utveckla en retentionsberäkning med hjälp av HBV-NP modellen. Dessa delar beskrivs i Johnsson m.fl. (2006). Ytterligare andra utvecklingsprojekt rörde förbättring av läckagehalter för norra Sverige från skog, myr och fjäll (Löfgren och Brandt, 2005) och för jordbruksläckage för kväve (Djodjic m.fl., 2004). Två workshops angående fosfor hölls i Naturvårdsverkets regi tillsammans med SMED, 14 april 2004 och 13 december 2005, samt ytterligare en arrangerad av KSLA 4 tillsammans med SMED,14-15 mars 2006, som främst rörde skogen och läckage från hyggen (Löfgren, 2007). En översyn gjordes rörande mindre punktutsläpp (Ekstrand m.fl., 2003; Ryegård m.fl., 2006) och ledde fram till förbättrade belastningsberäkningar för enskilda avlopp (Eriksson och Olshammar, 2006) och dagvatten från tätorter (Ryegård m.fl., 2007). En översyn av uppgifter om reningsverk och industrier och deras koppling till utsläppskoordinater utfördes likaså (Brånvall, 2006 a och b). 3 Ett beräkningssystem för fosforförluster från jordbruksmark, baserat på den amerikanska modellen ICECREAM som vidareutvecklats för nordiska förhållanden. 4 Kungliga Skogs- och Lantbruksakademien 15

17 För PLC5 rapporteringen beräknades belastningen för år 2006 och flödesnormaliserades för perioden (Brandt m.fl., 2008 a). Samtidigt kom dock ett önskemål från Naturvårdsverket om belastningsberäkningar för åren 1995 och 2005 till den andra fördjupade utvärderingen av miljökvalitetsmålet Ingen övergödning. Dessa beräknades med det tekniska beräkningssystemet för vatten TBV och baserades på retention hämtad från TRK (Ejhed m.fl., 2007). PLC5 - beräkningarna var påbörjade, men det var inte möjligt att tidsmässigt hinna slutföra dessa innan miljömålsuppföljning för åren 1995 och I miljömålsuppföljningen redovisade Naturvårdsverket (2007) de antropogena belastningarna hämtade från SMED-underlaget, men lade till belastning från skogsbruk (hämtad från TRK -beräkningarna). Samtidigt med PLC5 -beräkningen gjordes en omräkning för år 1995 med PLC5-teknik (Ejhed och Olshammar, 2008), och därefter även en omräkning för år 2000 och 2006 utan hyggesareor med PLC5-teknik (Brandt m.fl., 2008 b). I princip har belastningsberäkningarna utförts på liknande sätt, men det har skett förändringar i framtagning av indata. Beräkningarna är flödesnormaliserade på olika perioder, vilket gör att en bedömning av förändringar utifrån jämförelse mellan olika år kan bli osäker. Ytterligare beräkningar har gjorts vid Sveriges lantbruksuniversitet, SLU, av normalläckage från jordbruksmark för kväve från svensk åkermark för 1985 och 1994 (Johnsson and Hoffman, 1998), 1995 och 1999 (Johnsson och Mårtensson, 2002) samt för kväve och fosfor för åren 1995 och 2005 (Johnsson m.fl., 2008). Dessa normalläckageberäkningar är helt fristående beräkningar av bruttobelastningen från jordbruksmark och används inte i ovanstående nationella beräkningar. Beräkningar baserade på mätdata och extrapoleringar I samband med Hav-90 gjorde Olsson och Löfgren (1990) förutom en källfördelningsberäkning för bruttobelastningen även en beräkning av tillförseln av kväve och fosfor till havet utifrån flödesdata och uppmätta halter i flodmynningar. Den baserades på åren Årliga belastningsberäkningar utförs och rapporteras till HELCOM och OSPAR utifrån mätningar i 45 vattendrag. Beräkningarna baseras i regel på månadsvisa provtagningsresultat för vattenkemin och dygnsmedelvattenföring. Dygnshalter av kväve och fosfor beräknas med hjälp av linjär interpolering och multipliceras med dygns/veckovattenföring. I alla de stora vattendragen finns mätningar, men för några av de mindre vattendragen och kustområdena saknas mätdata och för dessa sker en uppskattning av belastningen med hjälp av arealspecifik belastning framtagen i närbelägna övervakade vattendrag (Sonesten m.fl., 2006). Mätningarna täcker ca 82 % av Sveriges totala yta och % av det totala vattenflödet från land. Dessutom rapporteras stora direktutsläpp till havet. Dessa beräkningar gäller i regel för ett specifikt år. Belastningsdata för enskilda år kan hämtas från (miljöövervakning) och (meddelande). Dessa årliga belastningsberäkningar redovisas inte i denna rapport. 16

18 Belastningsberäkningar Som framgår av ovan finns det ett antal belastningsberäkningar, som rör olika tidsperioder och också skillnader hur indata tagits fram. I föreliggande rapport redovisas först beräkningsresultat från en tidsserie för åren 1995, 2000 och 2006, där samma beräkningsmetodik använts och indata producerats på samma sätt, så långt det varit möjligt. Denna serie representerar den bästa uppskattningen av belastningen av kväve och fosfor på vatten och hav som vi kan göra i idag. Detta följs av en redovisning av samtliga beräkning från mitten av 1980-talet till 2006 samt en redovisning av skillnaderna i underlagsdata för dessa. Tidsserien 1995, 2000 och 2006 För att få jämförbara belastningsberäkningar har omräkningar utförts för åren 1995 (Ejhed och Olshammar, 2007) och 2000 (Brandt m.fl., 2008 b) med samma metodik och med så långt det var möjligt samma framtagning av indata som för 2006 ( PLC5, Brandt m fl a). De är framtagna med samma flödesnormaliseringsperiod ( ), samma retentionsandel, som är baserad på PLC5 -beräkningen, och med samma hydrologiska indelning, medan utsläppsoch läckagedata skiljer för de olika åren. Metodik för att ta fram jordbruksarealen skiljer dock mellan 1995 och de övriga två. För 1995 har jordbruksmarkens areal och grödofördelningen baserats på Lantbruksregistrets statistik på församlingsnivå, som omfördelats till delavrinningsområden, medan de för åren 2000 och 2006 bygger på jordbruksblock 5 och Jordbruksverkets IAKS-databaser infördes det s.k. gårdsstödet, vilket innebar att den registrerade jordbruksarealen steg med i snitt 9 % för hela Sverige mellan 2000 och 2006 års beräkning. Denna areal klassades för år 2000 i första hand som öppen mark. I dessa omräkningar har inte belastningsökningen från skogsbruk (hyggen) medtagits, eftersom skillnaderna i framtagningen av det statistiska underlaget för arealer av hyggen är för stora mellan år 1995 och Antropogen och bakgrundsbelastning för kväve 1995, 2000 och 2006 I tabell 1 redovisas den antropogena bruttobelastningen för Sverige för åren 1995, 2000 och 2006 uppdelad på olika källor. 5 Kartor över jordbruksmark som används när en jordbrukare söker EU-stöd. Ett jordbruksblock är ett sammanhängande markområde som har en relativt beständig indelning från år till år och omfattar en eller flera markägare. 6 IAKS = Databas baserad på jordbrukarnas årliga uppgifter om odlad areal av olika grödor 17

19 Tabell 1. Antropogen bruttobelastning för kväve för åren 1995, 2000 och 2006 avrundat till närmaste 100-tal ton/år. Alla beräkningar är flödesnormaliserade för perioden Källa/År Jordbruksläckage Reningsverk Industri Enskilda avlopp Dagvatten Deposition på vatten Summa På grund av svårigheten att få fram likvärdiga underlag för de tre åren har inte den antropogena belastningen från hygge beräknats. I PLC5 -beräkningen utfördes den dock för år 2006 och bruttobelastningen uppgick då till ton/år. Vår bedömning är att denna siffra kan användas även för 1995 och 2000 om man vill få med denna antropogena källa. I figur 2 och tabell 2 redovisas den antropogena kvävenettobelastningen till havet från hela Sverige uppdelad på olika källor för åren 1995, 2000 och ton/år Deposition på sjöar Dagvatten antropogent Enskilda avlopp Industri Reningsverk Jordbruk Figur 2. Antropogen nettobelastning för kväve i ton/år för åren 1995, 2000 och

20 Tabell 2. Antropogen nettobelastning för kväve (efter retention) för åren 1995, 2000 och 2006 avrundat till närmaste 100-tal ton/år. Alla beräkningar är flödesnormaliserade för perioden Källa/År Jordbruksläckage Reningsverk Industri Enskilda avlopp Dagvatten Deposition på vatten Summa Den största minskningen står reningsverksutsläpp för med ton/år mellan 1995 och Skillnader i framtagning av jordbruksarealer mellan 1995 och de senare två åren innebär en osäkerhet vid en jämförelse. Mellan år 2000 och 2006 har jordbrukets antropogena belastning minskat med ton/år samtidigt som den registrerade jordbruksarealen har ökat med i snitt 9 % för hela Sverige mellan år 2000 och 2006 främst på grund av en gårdsstödsreform Den antropogena netto jordbruksbelastningen per jordbruksarea har därmed minskat år 2006 med 16 % för hela Sverige räknat från år 2000 (Brandt m.fl., 2008 b). Enligt Johnsson m.fl. (2008) beror denna kväveminskning främst på förändringen från stubbträda till grönträda, fånggrödor i södra Sverige, förändrad grödofördelning och ökad N- effektivitet, dvs. att skörden blivit högre trots oförändrad gödsling. I PLC5 -beräkningen utfördes beräkning av belastning från hygge för år 2006 och nettobelastningen till havet uppgick då till ton/år (för fördelning på havsbassänger, se tabell 8). Vår bedömning är att denna siffra kan användas även för 1995 och 2000 om man vill få med denna antropogena källa. I tabellerna 3 och 4 redovisas havsbassängvis brutto- respektive nettobelastningen uppdelad på antropogen och bakgrundsbelastning för åren 1995, 2000 och I tabellerna 5-8 är belastningen uppdelad bassängvis för olika antropogena och bakgrundskällor. För år 2006 redovisas belastningen både med och utan antropogen hyggesbelastning. Belastningarna är avrundade till 100-tal ton/år, vilket innebär att belastningen är < 50 ton/år om det står 0 i tabellen. 19

21 Tabell 3. Antropogen, bakgrund och total bruttobelastning för kväve för åren 1995, 2000 och 2006 avrundat till närmaste 100-tal ton/år. Alla beräkningar är flödesnormaliserade för perioden Tillrinningsområde till Omräkning med PLC5-teknik Omräkning med PLC5-teknik PLC5 utan hyggen havsbassäng (Ejhed o Olshammar, 2008) (Brandt m.fl., 2008 b) (Brandt m.fl., 2008 a) Antropogent Bakgrund Brutto summa Antropogent Bakgrund Brutto summa Antropogent Bakgrund Brutto summa Bottenviken Bottenhavet Eg. Östersjön Öresund Kattegatt Skagerrak Hela Sverige Tabell 4. Antropogen, bakgrund och total nettobelastning för kväve för åren 1995, 2000 och 2006 avrundat till närmaste 100-tal ton/år. Tillrinningsområde till Omräkning med PLC5-teknik Omräkning med PLC5-teknik PLC5 utan hyggen havsbassäng (Ejhed o Olshammar, 2008) (Brandt m.fl., 2008 b) (Brandt m.fl., 2008 a) Antropogent Bakgrund Netto summa Antropogent Bakgrund Netto summa Antropogent Bakgrund Netto summa Bottenviken Bottenhavet Eg. Östersjön Öresund Kattegatt Skagerrak Hela Sverige

22 Tabell 5. Antropogen och bakgrunds nettobelastning för kväve för år 1995, avrundat till närmaste 100-tal ton/år. Tillrinningsområde till havsbassäng Antropogen nettobelastning, kväve (utan hygge) Bakgrund nettobelastning, kväve Summa jordbruksmarksläckage Totalt diffusa källor Jordbruk antropogent Deposition på vatten Industri Enskilda avlopp Jordbruk bakgrund Tätort bakgrund Övrigt markläckage Bottenviken Bottenhavet Eg. Östersjön Öresund Kattegatt Skagerrak Hela Sverige Tabell 6. Antropogen och bakgrunds nettobelastning för kväve för år 2000, avrundat till närmaste 100-tal ton/år. Dagvatten antropogent Reningsverk Tillrinningsområde till havsbassäng Jordbruk antropo gent Antropogen nettobelastning, kväve (utan hygge) Bakgrund nettobelastning, kväve Summa jordbruksmarksläckage Deposition på vatten Dagvatten antropogent Reningsverk Industri Enskilda avlopp Jordbruk bakgrund Tätort bakgrund Övrigt markläckage Bottenviken Bottenhavet Eg. Östersjön Öresund Kattegatt Skagerrak Hela Sverige Totalt diffusa källor 21

23 Tabell 7. Antropogen (utan antropogen hyggesbelastning) och bakgrunds nettobelastning för kväve för år 2006, avrundat till närmaste 100-tal ton/år Tillrinningsområde till havsbassäng Jordbruk antropogent Antropogen nettobelastning, kväve (utan hygge) Bakgrund nettobelastning, kväve Summa jordbruksmarksläckage Deposition på vatten Industri Enskilda avlopp Jordbruk bakgrund Tätort bakgrund Övrigt markläckage Bottenviken Bottenhavet Eg. Östersjön Öresund Kattegatt Skagerrak Hela Sverige Totalt diffusa källor Dagvatten antropogent Reningsverk Tabell 8. Antropogen (med antropogen hyggesbelastning) och bakgrunds nettobelastning för kväve för år 2006, avrundat till närmaste 100-tal ton/år Tillrinningsområde till havsbassäng Antropogen nettobelastning, kväve (med hygge) Bakgrund nettobelastning, kväve Summa jordbruksmarksläckage Totalt diffusa källor Jordbruk antropo gent Hygge antropogent Deposition på vatten Dagvatten antropogent Reningsverk Industri Enskilda avlopp Jordbruk bakgrund Tätort bakgrun d Övrigt markläckage Bottenviken Bottenhavet Eg. Östersjön Öresund Kattegatt Skagerrak Hela Sverige

24 I tabellerna 9-11 redovisas nettobelastningen för kväve för punktkällor för åren 1995, 2000 och 2006 för tillrinningsområdena till HELCOM:s havsbassänger och med uppdelning i inlands- och direktutsläpp. Industriutsläpp avser anläggningar med rening i egen regi. Tabell 9. Nettobelastning (efter retention) från punktkällor av kväve (ton/år) år 1995, avrundat till närmaste 100-tal ton/år. Flödesnormaliserat för perioden KARV = kommunala avloppsreningsverk. Tillrinningsområd e till havsbassäng Enskilda avlopp KARV Inland KARV direkta utsläpp Industri Inland Industri direkta utsläpp Totalt punktk ällor Bottenviken Bottenhavet Eg. Östersjön Öresund Kattegatt Skagerrak Hela Sverige Tabell 10. Nettobelastning (efter retention) från punktkällor av kväve (ton/år) år 2000, avrundat till närmaste 100-tal ton/år. Flödesnormaliserat för perioden KARV = kommunala avloppsreningsverk.arv Tillrinningsområd e till havsbassäng Enskilda avlopp KARV Inland KARV direkta utsläpp Industri Inland Industri direkta utsläpp Totalt punktk ällor Bottenviken Bottenhavet Eg. Östersjön Öresund Kattegatt Skagerrak Hela Sverige

25 Tabell 11. Nettobelastning (efter retention) från punktkällor av kväve (ton/år) år 2006, avrundat till närmaste 100-tal ton/år. Flödesnormaliserat för perioden KARV = kommunala avloppsreningsverk. Tillrinningsområd e till havsbassäng Enskilda avlopp KARV Inland KARV direkta utsläpp Industri Inland Industri direkta utsläpp Totalt punktk ällor Bottenviken Bottenhavet Eg. Östersjön Öresund Kattegatt Skagerrak Hela Sverige

26 Antropogen och bakgrundsbelastning för fosfor 1995, 2000 och 2006 I tabell 12 redovisas den antropogena bruttobelastningen för Sverige för åren 1995, 2000 och Tabell 12. Antropogen bruttobelastning för fosfor för åren 1995, 2000 och 2006 avrundat till närmaste 10-tal ton/år. Alla beräkningar är flödesnormaliserade för perioden Källa/År Jordbruksläckage Reningsverk Industri Enskilda avlopp Dagvatten Summa I PLC5 -beräkningen utfördes hyggesbelastningsberäkning för år 2006 och den antropogena bruttobelastningen uppgick då till drygt 20 ton/år. Vår bedömning är att denna siffra kan användas även för 1995 och 2000 om man vill få med denna antropogena källa. I figur 3 och tabell 13 redovisas den antropogena netto fosforbelastningen till havet från hela Sverige för åren 1995, 2000 och ton/år Dagvatten Enskilda avlopp Industri Reningsverk Jordbruk Figur 3. Antropogen nettobelastning för fosfor i ton/år för åren 1995, 2000 och

27 Tabell 13. Antropogen fosfor nettobelastning (efter retention) för åren 1995, 2000 och 2006 avrundat till närmaste 10-tal ton. Alla beräkningar är flödesnormaliserade för perioden Källa/År Jordbruksläckage Reningsverk Industri Enskilda avlopp Dagvatten Summa De största minskningarna står reningsverksutsläpp för med 90 ton/år och industriutsläpp med 80 ton/år mellan 1995 och Jordbrukets antropogena belastning har minskat med 50 ton/år, men observera att arealerna bygger på olika underlag 1995 och de övriga två åren, vilket ger en osäkerhet vid jämförelsen mellan åren. Den antropogena jordbruksbelastningen är i samma storleksordning för år 2000 och 2006, samtidigt som den registrerade jordbruksarean har ökat med i snitt 9 % för hela Sverige på grund av en gårdsstödsreform Räknar man om till antropogen nettojordbruksbelastning per jordbruksarea för respektive år har den i snitt för Sverige minskat med 6 % år 2006 jämfört med år 2000 (Brandt m.fl., 2008 b). Minskningen i jordbruksläckage för fosfor mellan 1995 och 2006 beror på förändringar av vad som odlas och ändrad gödsling (Johnsson m.fl., 2008). I första hand beror effekten av grödofördelningen på ökning av grönträdor på bekostnad av stubbträdor, men även vårbearbetning i stället för höstbearbetning samt odling av fånggrödor ingår i grödoförändringen. I PLC5 -beräkningen utfördes hyggesbelastningsberäkning för år 2006 och den antropogena nettobelastningen till havet uppgick då till knappt 20 ton/år (för fördelning på havsbassäng, se tabell 19). I tabellerna 14 och15 redovisas bassängvis brutto- respektive nettobelastningen uppdelad på antropogen och bakgrundsbelastning för åren 1995, 2000 och I tabellerna är belastningen uppdelad bassängvis för olika antropogena och bakgrundskällor. För år 2006 redovisas belastningen både med och utan antropogen hyggesbelastning. Belastningarna är avrundade till 10-tal ton/år, vilket innebär att belastningen är < 5 ton/år om det står 0 i tabellen. 26

28 Tabell 14. Antropogen, bakgrund och total bruttobelastning för fosfor för åren 1995, 2000 och 2006 avrundat till närmaste 10-tal ton/år. Alla beräkningar är flödesnormaliserade för perioden Tillrinningsområde till Omräkning med PLC5-teknik Omräkning med PLC5-teknik PLC5 utan hyggen havsbassäng (Ejhed o Olshammar, 2008) (Brandt m.fl., 2008 b) (Brandt m.fl., 2008 a) Antropogent Bakgrund Brutto summa Antropogent Bakgrund Brutto summa Antropogent Bakgrund Brutto summa Bottenviken Bottenhavet Eg. Östersjön Öresund Kattegatt Skagerrak Hela Sverige Tabell 15. Antropogen, bakgrund och total nettobelastning för fosfor för åren 1995, 2000 och 2006 avrundat till närmaste 10-tal ton/år. Alla beräkningar är flödesnormaliserade för perioden Tillrinningsområde till Omräkning med PLC5-teknik Omräkning med PLC5-teknik PLC5 utan hyggen havsbassäng (Ejhed o Olshammar, 2008) (Brandt m.fl., 2008 b) (Brandt m.fl., 2008 a) Antropogent Bakgrund Netto summa Antropogent Bakgrund Netto summa Antropogent Bakgrund Netto summa Bottenviken Bottenhavet Eg. Östersjön Öresund Kattegatt Skagerrak Hela Sverige

29 Tabell 16. Antropogen och bakgrunds nettobelastning för fosfor för år 1995, avrundat till närmaste 10-tal ton/år. Tillrinningsområde till havsbassäng Jordbruk antropogent Antropogen nettobelastning, fosfor Bakgrund nettobelastning, fosfor Summa jordbruksmarksläckage Dagvatten antropogent Reningsverk Industri Enskilda avlopp Jordbruk bakgrund Tätort bakgrund Depositio n på vatten Totalt diffusa källor Bottenviken Bottenhavet Eg. Östersjön Öresund Kattegatt Skagerrak Hela Sverige Tabell 17. Antropogen och bakgrunds nettobelastning för fosfor för år 2000, avrundat till närmaste 10-tal ton/år. Övrigt markläckage Tillrinningsområde till havsbassäng Jordbruk antropogent Antropogen nettobelastning, fosfor Bakgrund nettobelastning, fosfor Summa jordbruksmarksläckage Dagvatten antropogent Reningsverk Industri Enskilda avlopp Jordbruk bakgrund Tätort bakgrund Övrigt markläckage Depositio n på vatten Totalt diffusa källor Bottenviken Bottenhavet Eg. Östersjön Öresund Kattegatt Skagerrak Hela Sverige