Effekter av varierande kväveutsläpp från Himmerfjärdens avloppsreningsverk

Transkript

1 Ulf Larsson

2 Effekter av varierande kväveutsläpp från Himmerfjärdens avloppsreningsverk ett exempel på tillämpad adaptiv förvaltning Ulf Larsson Systemekologiska institutionen Stockholms universitet

3 Varför experimentera? Svårt att förutse hur ett komplext ekosystem svarar på belastningsändring Vi behöver DOS-RESPONS relationer Ett modernt sätt att förvalta kustområden Debatten om kvävereningens nytta/onytta Varför fokusera på kväve?

4 Effektiv fosforrening sedan länge, men Redfield: N/P~7 (vikt/vikt) Gav den bättre vattenkvalitet i Östersjön? Svar: Ja, om vi avser kustområdena N/P 3.4 ~ ton/år men Nej, om vi avser öppna egentliga Östersjön....men blev det tillräckligt bra i kusten?

5 Gula Havet Måttlig eller sämre status Hämtad från VISS

6 Experiment med kväve Sakta ökande kvävebelastning Snabbt minskande kvävebelastning genom ~9% kväverening Låg kvävebelastning med tillfälliga utsläppsökningar Slopad kväverening i två år Kväverening och utsläppspunkt flyttad från 25 till ca 1 m djup (Ett experiment med ökat utsläpp av fosfor gjordes 1984)

7 TN DIN ton/år TP DIP ton/år Utsläpp från Himmerfjärdsverket TN DIN 91 TP DIP

8 2,6 2,3 Areal i procent 9,9 Sjö Himmerfjärdsområdet 1,6 2,1 63,5 Skog Myr Åker Bebyggelse SYVAB

9 Fosfor ton/år Klorofyll a µg/l Kväve ton/år Klorofyll a µg/l Klorofyll och N-tillförsel från Hfj-verket TN from STP H4 Mar-Oct Klorofyll och P-tillförsel från Hfj-verket TP from STP H4 Mar-Oct

10 Växtplanktonbiomassa mm3/l Växtplanktonbiomassa vs kväve från ARV Växtplankton medelvärde juniaugusti y =.9x +.25 r 2 =.31, p< TN från ARV ton/år mm 3 L B1 GM MO H Sommarmedelbiomassa av växtplankton År Sommarmedelbiomassa av växtplankton vid B1 i referensområdet och H4 i Himmerfjärdens inre bassäng. Grön respektive röd linje visar gränsen mellan god/måttlig respektive måttlig/otillfreds-ställande enligt Vattendirektivets bedömningsgrunder

11 ökade kvävefixerande cyanobakterier Förekomst av den vanligaste kvävefixeraren Aphanizomenon sp. vid station H

12 Ingen tydlig koppling mellan N-utsläpp <4-5 ton/år och cyanobakterier Cyanobateriebiomassa mm3/l meter L Längd Aphanizomenon filament vs N-tillförsel från AVR Cyanobakterier vs DIN/DIP i ytvattnet -5m N-fix mm3/l Redfield N-tillförsel ton år DIN/DIP (vikt/vikt) Mängd kvävefixerande Aphanizomenon sp. vid olika kvävetillförsel från Himmerfjärdsverket. Vertikal linje anger kväveutsläpp vid 1 mg/l.

13 AphµgL Hög kväverening , BY31 B1 H2 H3 H4 H5 H6 Stn Medelbiomassa av Aphanizomenon sp juni-september Outliers Extremes AphµgL AphµgL Medelhög kväverening 21-22, BY31 H2 H4 H6 B1 H3 H BY31 B1 H2 Stn Avstängd kväverening H3 Stn H4 H5 H6 Median 25%-75% Non-Outlier Range Outliers Extremes Median 25%-75% Non-Outlier Range Outliers Extremes

14 Hur mycket har kvävereningen ökat cyanobakteriernas kvävefixering? Vad säger mätdata? Wallström 1988 från före N-reningen infördes Degerholm m. fl. 28 när N-reningen var som bäst 1 ton/år 9 ton/år Vad säger beräkningar? Data från Larsson et al 21 för öppna Östersjön Maxuppskattning med N-rening Maxuppskattning utan N-rening 26 ton/år 21 ton/år 5 ton/år att jämföras med 5-7 ton/år i minskade N-utsläpp

15 H 6 t o t a lk v ä v e - 1 m ju n i- a u g u s t i H 5 t o t a lk v ä v e - 1 m ju n i- a u g u s t T N µ g /L Totalkväve T N µ g /L , 1-2, , M e a n M e a n ± S E M e a n ± 2 * S D O u tlie r s E x tr e m e s sommar , 1-2, , M e a n M e a n ± S E M e a n ± 2 * S D O u tlie r s E x tr e m e s H 3 t o t a lk v ä v e - 1 m ju n i- a u g u s t i H 4 t o t a lk v ä v e - 1 m ju n i- a u g u s t i T N µ g /L T N µ g /L , 1-2, , M e a n M e a n ± S E M e a n ± 2 * S D O u tlie r s E x tr e m e s , 1-2, , M e a n M e a n ± S E M e a n ± 2 * S D O u tlie r s E x tr e m e s B 1 t o t a lk v ä v e - 2 m ju n i- a u g u s t i H 2 t o t a lk v ä v e - 1 m ju n i- a u g u s t i T N µ g /L T N µ g /L , 1-2, , M e a n M e a n ± S E M e a n ± 2 * S D O u tlie r s E x tr e m e s , 1-2, , M e a n M e a n ± S E M e a n ± 2 * S D O u tlie r s E x tr e m e s

16 % biom. av toxiska arter % toxiska cyanobakterier BY31 B1 H2 H3 H4 H5 H6 Utsjön-inre Himmerfjärden

17 SLUTSATSER Långtgående N-rening kan öka förekomsten av kvävefixerande cyanobakterier Trots mer cyanobakterier ger kväverening bättre vattenkvalitet Olyckligt för egentliga Östersjöns kustområden att fokus flyttats från N till P båda måste beaktas.

18 Bataljen över? Tack för att ni lyssnade

19 Skillnad Himmerfjärden referensområde µg/l Totalkväve medelkonc. juni-augusti B1-BY31 H2-B1 H3-B1 H4-B1 H5-B1 H6-B1 H6 p<,1 r 2 =,65 H5 p<,3 r 2 =,49 H4 p<,1 r 2 =,21 H3 p<,5 r 2 =, Tn från ARV ton/år

20 DIN ton/mån DIP ton/mån DIN ton/mån Tillförsel av fosfat till inre Himmerfjärden medelvärden (kumulativ) Återförsel från sediment SYVAB Tillförsel från Näslandsfjärden Landavrinning Tillförsel från Svärdsfjärden Tillförsel av löst oorganiskt kväve (DIN) till inre Himmerfjärden medelvärden (kumulativ) Nederbörd Återförsel från sediment SYVAB Tillförsel från Näslandsfjärden Landavrinning Tillförsel från Svärdsfjärden Tillförsel av löst oorganiskt kväve (DIN) till inre Himmerfjärden medelvärden (kumulativ) Nederbörd Återförsel från sediment SYVAB Tillförsel från Näslandsfjärden Landavrinning Tillförsel från Svärdsfjärden

21 Tabell 3.1. Nettoexport och import av kväve och fosfor till/från Östersjön samt procentuell andel av totala tillförseln till Himmerfjärdsområdet som beräknas exporteras. Totalkväve Oorg. kväve Totalfosfor Oorg. fosfor Export Import 22 Tillförsel land Atmosf. deposition 1 1 Proc. Exp. av tillförsel Tabell 3.2. Beräknad materialtransport (ton/år) med djup vattnet till varje delbassäng från den delbassäng som ligger söder därom, samt dess N/P-kvot. Till inre Himmerfjärden Till Näslandsfjärden Till Hallsfjärden TN DIN TP DIP TN/TP DIN/DIP