Ulf Larsson
Effekter av varierande kväveutsläpp från Himmerfjärdens avloppsreningsverk ett exempel på tillämpad adaptiv förvaltning Ulf Larsson Systemekologiska institutionen Stockholms universitet
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?
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 ~5 44-7 ton/år men Nej, om vi avser öppna egentliga Östersjön....men blev det tillräckligt bra i kusten?
Gula Havet Måttlig eller sämre status Hämtad från VISS 211-5-9
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)
TN DIN ton/år TP DIP ton/år Utsläpp från Himmerfjärdsverket TN DIN 91 TP DIP 13 12 78 11 65 1 9 52 8 7 39 6 5 26 4 3 13 2 1 197 198 199 2 21
2,6 2,3 Areal i procent 9,9 Sjö Himmerfjärdsområdet 1,6 2,1 63,5 Skog Myr Åker Bebyggelse SYVAB
Fosfor ton/år Klorofyll a µg/l Kväve ton/år Klorofyll a µg/l Klorofyll och N-tillförsel från Hfj-verket 1978-29 1 9 9 8 8 7 7 6 5 4 3 6 5 4 3 2 1 TN from STP H4 Mar-Oct 2 1 35 Klorofyll och P-tillförsel från Hfj-verket 1978-28 9 197 198 199 2 21 3 25 8 7 6 2 5 15 4 3 1 2 5 TP from STP H4 Mar-Oct 1 197 198 199 2 21
Växtplanktonbiomassa mm3/l 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1.8 Växtplanktonbiomassa vs kväve från ARV Växtplankton medelvärde juniaugusti.6.4.2 y =.9x +.25 r 2 =.31, p<.1 2 4 6 8 1 TN från ARV ton/år mm 3 L -1 2. 1.5 B1 GM MO H4 1..5 Sommarmedelbiomassa av växtplankton 1977-21. 1975 198 1985 199 1995 2 25 21 År Sommarmedelbiomassa av växtplankton 1977-21 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
ökade kvävefixerande cyanobakterier Förekomst av den vanligaste kvävefixeraren Aphanizomenon sp. vid station H4 1977-29.
Ingen tydlig koppling mellan N-utsläpp <4-5 ton/år och cyanobakterier Cyanobateriebiomassa mm3/l meter L -1 16 14 12 1 8 Längd Aphanizomenon filament vs N-tillförsel från AVR 26 24 2 1977-1996 1997-26 27-28.1.8.6 Cyanobakterier vs DIN/DIP i ytvattnet -5m N-fix mm3/l Redfield 6 4 2 23 1999 1998 22 21 25 1997 27 1984 28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 N-tillförsel ton år -1.4.2. 1 2 3 4 5 6 7 8 DIN/DIP (vikt/vikt) Mängd kvävefixerande Aphanizomenon sp. vid olika kvävetillförsel från Himmerfjärdsverket. Vertikal linje anger kväveutsläpp vid 1 mg/l.
AphµgL 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Hög kväverening 1998-2, 23-24 BY31 B1 H2 H3 H4 H5 H6 Stn Medelbiomassa av Aphanizomenon sp juni-september Outliers Extremes AphµgL AphµgL Medelhög kväverening 21-22, 25-26 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 BY31 H2 H4 H6 B1 H3 H5 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 BY31 B1 H2 Stn Avstängd kväverening 27-28 H3 Stn H4 H5 H6 Median 25%-75% Non-Outlier Range Outliers Extremes Median 25%-75% Non-Outlier Range Outliers Extremes
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
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 65 48 6 46 44 T N µ g /L 55 5 45 Totalkväve T N µ g /L 42 4 38 36 34 4 35 3 1 9 7 6-7 8 1 9 7 9-8 3 1 9 8 4-8 8 1 9 8 9-9 1 9 9 1-9 6 1 9 9 7, 1-2, 5-6 1 9 9 8 -, 3-4 27 28 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 32 3 28 26 24 1 9 7 6-7 8 1 9 7 9-8 3 1 9 8 4-8 8 1 9 8 9-9 1 9 9 1-9 6 1 9 9 7, 1-2, 5-6 1 9 9 8 -, 3-4 27 28 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 48 48 46 46 44 44 42 42 4 4 T N µ g /L 38 36 34 T N µ g /L 38 36 34 32 32 3 3 28 28 26 26 24 1 9 7 6-7 8 1 9 7 9-8 3 1 9 8 4-8 8 1 9 8 9-9 1 9 9 1-9 6 1 9 9 7, 1-2, 5-6 1 9 9 8 -, 3-4 27 28 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 24 1 9 7 6-7 8 1 9 7 9-8 3 1 9 8 4-8 8 1 9 8 9-9 1 9 9 1-9 6 1 9 9 7, 1-2, 5-6 1 9 9 8 -, 3-4 27 28 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 48 48 46 46 44 44 42 42 4 4 T N µ g /L 38 36 34 T N µ g /L 38 36 34 32 32 3 3 28 28 26 26 24 1 9 7 6-7 8 1 9 7 9-8 3 1 9 8 4-8 8 1 9 8 9-9 1 9 9 1-9 6 1 9 9 7, 1-2, 5-6 1 9 9 8 -, 3-4 27 28 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 24 1 9 7 6-7 8 1 9 7 9-8 3 1 9 8 4-8 8 1 9 8 9-9 1 9 9 1-9 6 1 9 9 7, 1-2, 5-6 1 9 9 8 -, 3-4 27 28 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
% biom. av toxiska arter 3 25 2 15 1 5 % toxiska cyanobakterier BY31 B1 H2 H3 H4 H5 H6 Utsjön-inre Himmerfjärden
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.
Bataljen över? Tack för att ni lyssnade
Skillnad Himmerfjärden referensområde µg/l 25 2 15 1 5 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 =,16-5 2 4 6 8 1 Tn från ARV ton/år
DIN ton/mån DIP ton/mån DIN ton/mån Tillförsel av fosfat till inre Himmerfjärden medelvärden 1997-29 (kumulativ) Återförsel från sediment SYVAB Tillförsel från Näslandsfjärden Landavrinning Tillförsel från Svärdsfjärden Tillförsel av löst oorganiskt kväve (DIN) till inre Himmerfjärden medelvärden 27-28 (kumulativ) Nederbörd Återförsel från sediment SYVAB Tillförsel från Näslandsfjärden Landavrinning Tillförsel från Svärdsfjärden Tillförsel av löst oorganiskt kväve (DIN) till inre Himmerfjärden medelvärden 23-24 (kumulativ) Nederbörd Återförsel från sediment SYVAB Tillförsel från Näslandsfjärden Landavrinning Tillförsel från Svärdsfjärden
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 78 28 6 Import 22 Tillförsel land 1311 42 Atmosf. deposition 1 1 Proc. Exp. av tillförsel 55 15 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 153 713 336 DIN 278 184 88 TP 135 56 26 DIP 93 29 13 TN/TP 11.1 12.7 12.9 DIN/DIP 3. 6.3 6.8