Kväve, människa och vatten i en hållbar framtid

Relevanta dokument
Försurning. Naturliga försurningsprocesser. Antropogen försurning. Så påverkar försurningen marken. Så påverkar försurningen sjöar

Hydrosfären. Miljöföreläsning 7: Hydrosfären. Försurning och övergödning

Ser du marken för skogen?

Naturliga försurningsprocesser. Försurning. Antropogen försurning. Så påverkar försurningen marken. Så påverkar försurningen sjöar

Ammoniakavgång från jordbruket. Johan Malgeryd Jordbruksverket, Linköping

Långtidsserier från. Husö biologiska station

Tillståndet i skogsmiljön i Värmland

Ansökningsobjekt: Livsmedelsvetenskaper

Framtidens växtodling i sydöstra Sverige

Ammonium - i skånska sjöar och vattendrag. Lars Collvin Länsstyrelsen i Skåne län

Är luftkvalitén i Lund bättre än i Teckomatorp?

Markens organiska substans är en blandning av delvis nedbrutna kolhaltiga ämnen som härstammar från växter, djur och mikrober och innehåller:

En låg temperatur är i de flesta fall det bästa för livet i ett vattendrag. I ett kallt vatten blir det mer syre.

Krondroppsnätet. Miljöövervakning, metodutveckling och forskning. Krondroppsnätet

Föreläsningsbilder i Miljöteknik M1 och TD2, Extra föreläsning. Sammanfattning. Översikt.

Växthuseffekt. Vad innebär det? Vilka ämnen påverkar växthuseffekten? Vilka är källorna till dessa ämnen?

Vattenkemi och transportberäkningar vid Hulta Golfklubb 2008

Luft- halter Mättes vid 21 ytor i Krondroppsnätet under 2007/08

Slam som fosforgödselmedel på åkermark

Vad har vi lärt oss om kvävet!

Atmosfär. Ekosystem. Extremväder. Fossil energi. Fotosyntes

4,3 6,4 9,5 11,9 13,3 12,8 9,2 8,9 4,8 5,8 8,3 5,2 7,5 10,0 12,4 15,0 14,9 9,8 9,1 5,2 7,5 8,1 4,6 6,6 9,9 11,8 13,4 13,4 9,3 8,1 4,8 6,3 8,4 7,1 9,2

Miljöpåverkan från avloppsrening

SÄTTERSVIKENS AVLOPPSRENINGSVERK. Hammarö kommun

Atmosfär. Cirkulär ekonomi. Delningsekonomi. Albedo. Corporate Social Responsibility (CSR)

Kvävegödsling i Gårdsjön efter 25 år: hur mycket tål skogen?

Skogsbrukseffekter på. Stefan Anderson

Diskussion. Nedfall och effekter av luftföroreningar Program 2007 för regional övervakning. Uppdelningen resultatrapport plus Temarapporter

Hur påverkar skogbruket vattnet? Johan Hagström Skogsstyrelsen

Förklaring av kemiska/fysikaliska parametrar inom vattenkontrollen i Saxån-Braån

Vatten och luft. Åk

Nedfall, markvattenkemi och lufthalter i Kronobergs län Reslutat för det hydrologiska året 2010/11

Kväve och miljömålen Hur går vi vidare efter SCARP

Försurning. Johan Ahlström

Hur påverkar enskilda avlopp vattenkvaliteten i Emån? Thomas Nydén Emåförbundet

Miljökunskap och miljöskydd Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för:

Resultat från Krondroppsnätet

Jordbrukets klimatpåverkan och det ekologiska jordbrukets utmaningar

CLEO -Klimatförändringen och miljömålen Sammanfattning och slutsatser. John Munthe IVL

FAKTABLAD. Så här producerar vi mat för att samtidigt hålla jorden, vattnet och luften frisk!

Förbättring av Östersjöns miljötillstånd genom kvävegödsling

Vattenprover. Innehåll: Inledning. Inledning. Mätvärden Dalsjön lilla fiskebryggan Bron Nedre+övre Bjärlången Utloppet nedre Bjärlången

3. Bara naturlig försurning

Läckage av vattenlösligt organiskt material (DOM) i skogsmark - Påverkan av platsens egenskaper, klimat och surt regn.

Det var en gång. Året var Fiskerikonsulenten Ulf Lundin i Uddevalla upptäckte att fisken dog i många västsvenska sjöar och vattendrag.

Stallgödseldag i Nässjö 11 nov 2008

Knowledge grows. Skogsgödsling

RENING AV KVÄVEHALTIGT GRUVVATTEN. Seth Mueller. VARIM 2014 (Jan-Eric Sundkvist, Paul Kruger)

Lustgas från mark jordbrukets stora utmaning. Hur fungerar det och vad kan vi göra?

Synergier och konflikter vid ett intensifierat skogsbruk

UNDERSÖKNING AV EN INSJÖ

FERMAWAY vattenreningssystem - i korthet -

Ekologi. Samspelet mellan organismerna och den omgivande miljön

10:40 11:50. Ekologi. Liv på olika villkor

Sammanställning av mätdata, status och utveckling

Klimat och Mat. Fil.dr. Åsa Kasimir Klemedtsson vik. Universitetslektor vid Inst. för Växt- och Miljövetenskaper, Göteborgs Universitet

Kol-14 - ett strålande spårämne! Några tillämpningar i medicin och klimatforskning.

Jorderosion, fosforupptag och mykorrhizasvampar som kolsänka. Håkan Wallander, Professor i Markbiologi, Biologiska Institutionen, Lunds Universitet

Användning av fungicider på golfgreener: vilka risker finns för miljön?

Tillståndet i skogsmiljön i Värmlands län

Terminsplanering i Kemi för 7P4 HT 2012

Krondroppsnätets roll i forskningen

Molekyler och molekylmodeller. En modell av strukturen hos is, fruset vatten

Kvävedynamik vid organisk gödsling

1. Viktiga egenskaper som potentiella (tänkbara) miljögifter har är att de är: 1) Främmande för ekosystemen. X) Är lättnedbrytbara. 2) Fettlösliga.

BIOLOGI - EKOLOGI VATTEN

Klimat och klimatgaser. Anna Hagerberg Jordbruksverket Greppa Näringen

Ekosystemets kretslopp och energiflöde

Odling av baljväxter för ett hållbart jordbruk


Växthuseffekten. Kortvågig solstrålning passerar genom glaset i växthuset (jordens atmosfär).

Miljöföreläsning 4: Marken

Potatisodling och dess påverkan på klimatet

Ekologi. Samspelet mellan organismerna och den omgivande miljön

05/12/2014. Övervakning av processen. Hur vet vi att vi har en optimal process eller risk för problem? Hämning av biogasprocessen

onsdag 9 oktober 13 Ekologi

Hur reningsverket fungerar

MILJÖMÅL: BARA NATURLIG FÖRSURNING. Stiftelsen Håll Sverige Rent E-post: Telefon: Webbplats:

Skogsbruk och vatten. Johan Hagström Skogsstyrelsen. Foto: J. Hagström

ÖVERGRIPANDE MÅL. Nationella miljömål. Miljökvalitetsnormer

ämnen omkring oss bildspel ny.notebook October 06, 2014 Ämnen omkring oss

Livsmedlens miljöpåverkan ur ett livscykelperspektiv. Christel Cederberg Svensk Mjölk Vattendagarna 21 nov 2006

FÖR DE NATURVETENSKAPLIGA ÄMNENA BIOLOGI LÄRAN OM LIVET FYSIK DEN MATERIELLA VÄRLDENS VETENSKAP KEMI

Välkommen på Utbildningsdag. Processer i avloppsreningsverk

Nedfall, markvattenkemi och lufthalter i Värmlands län Reslutat för det hydrologiska året 2009/10

Skogsbruket som praktisk klimatförvaltare

Föreläggande enligt miljöbalken, Björsbyn 8:3

RISKER MED SMÅSKALIGT SLAM bakterier, virus och läkemedelsrester. Annika Nordin

Fortsättningen av biologikursen.

Behöver de kväverelaterade miljökvalitetsmålen revideras? Vad visar resultaten från SCARP och annan forskning?

Försurande effekter av skörd av stamved, grot och stubbar i Sverige

Svenska kustvatten har God ekologisk status enligt definitionen i EG:s ramdirektiv

Styrkor och svagheter i jordbrukets klimatpåverkan

STOCKHOLMS LÄN 2100 VARMARE OCH BLÖTARE

Tillståndet i skogsmiljön i Blekinge län

Driftoptimering hur säkerställer vi att vi gör rätt? Upplägg. Förutsättningar för en bra gasproduktion. Vem är jag och vad sker på SLU?

Prov namn: Arbetsområdet sjön Provfråga 1) Skriv rätt nummer efter varje begrepp.

Tillsammans gör vi skillnad. Miljömål i korthet

Trender för vattenkvaliteten i länets vattendrag

Koldioxid Vattenånga Metan Dikväveoxid (lustgas) Ozon Freoner. Växthusgaser

Transkript:

Kväve, människa och vatten i en hållbar framtid Manneken Pis, Bryssel Inledande översikt Prof em Bengt Nihlgård Ekologiska inst., LU

Kväve är kemiskt mångformigt! Kvävgas (N 2 ) är mycket inert, men NH 3 (ammoniak) är flyktig vid ph>7, avdunstar lätt från urin i stallar och avloppsdammar och från gödslade åkrar. Det sprids även direkt som gödselmedel i Danmark Ammoniak reagerar snabbt med vatten till NH 4 + (ammoniumjoner) som ingår i mycket små partiklar i luften, vilka regnar ner i storleksordning 3-15 kg/ha/år, mest i SV Sverige och minst längst i norr NH 4+ absorberas lätt i marksystemet (används av växter, svampar, mikroorganismer) och utlakas sällan från skogsmark i större kvantiteter (dvs normalt inte över 0,1 mg/l i markvatten) NH 4 + kan, via bakterier och svampar, oxideras till NO 3 - (nitrat) under frigörande av 2 H + vilket försurar!

Kväve är kemiskt mångformigt (2) Kväveoxiderna NO och NO 2 bildas vid blixturladdningar och vid förbränning vid hög temperatur. Dessa gaser är flyktiga men relativt instabila, oxideras med tiden till NO 3- (nitrat) Nitratjoner regnar ner ungefär lika mycket som ammonium (3-15 kg/ha/år i Sverige) Nitratjonen är lättlöslig och ett viktigt växtnäringsämne. Den lakas dock lätt ut till grundvatten och vattendrag Vid syrebrist kan nitratjonen reduceras av bakterier till antingen N 2 O eller N 2

Kväve är kemiskt mångformigt (3) N 2 O (lustgas) är flyktig, mycket stabil och skadlig för ozonskiktet på 3-5 mils höjd. Den oxideras långsamt till NO 3- som bildar större partiklar och så småningom också regnar ner.

Kväve är kemiskt mångformigt (4) Våra vatten blir brunare av humusoch fulvosyror Växterna binder kvävet som NH 2 -grupper i aminosyror. Efter nedbrytning och vid utlakning av organiska ämnen till vatten finns kväve med i humussyror (svårlösliga i stark syra) och fulvosyror (lösliga i vatten och syra). Kunskap om dessa syraprodukter: - hur mycket, - i vilken kemisk form - och varifrån är dock dålig!

Nitrat och ammonium begränsar tillväxten Såväl NH 4 som NO 3 är de ämnen som oftast begränsar växternas tillväxt i såväl marksom vattenekosystem! Finns kväve i överskott (ofta i limniska system) så blir dock fosfat begränsande för tillväxten. I terrestra system kan även bor (B) vara begränsande. Inom jordbruket är gödslingseffekten av kväve välkänd, liksom utlakningsproblemen! (Boesch et al 2002)

Kvävet har således stor betydelse i biosfären, men finns i små men snabbt omsatta fraktioner av Ammoniak, ammonium (< 0,5 %) Kväveoxider, nitrat (< 0,5 %) Det mesta är bundet som aminosyror i organiskt material (> 99 %) Levande växter och djur, inkl. hav ca 20 Gt Organiskt material i mark (SOM) och sediment (omsättning ca 1% om året) ca 130 Gt

Kvävet i terrestra system tas upp främst från nedbrytningen av gammalt organiskt material (intern ekosystemcirkulation), men.. Nederbörden har de senaste 40 åren tillfört betydande mängder kväve till skogsmarkerna. Nederbördskvävet ackumuleras kontinuerligt i skogsekosystemen och höjer trädens tillväxt!

Människans påverkan har globalt mer än fördubblat N-flödena, regionalt mångdubblat dem! Sedan 1940-talet har kväve genererat av människan fördubblats på global nivå och uppgår idag till ca 210 miljoner ton (Mt) per år (= 0,21 Gt/år). Naturliga processer bidrar med ca 140 miljoner ton (Mt) per år (= 0,14 Gt/år).

Kväve släpps ut till atmosfären som ammoniak resp. kväveoxider, det mesta av antropogent ursprung (Vitousek et al 1997)

De antropogena kvävekällorna är av många olika slag, de naturliga domineras av N-fixering (Vitousek et al 1997) Globala N-flöden Mt/år 140 120 100 80 60 40 20 0 N-gödsling N-fixering leg. Fossil förbränning Vedförbränning Utdikningar Avskogning Naturliga källor

Främst har N- gödsling och fossil förbränning bidragit de senaste 40 åren! (modified from Vitousek et al 1993)

Kvävedepositionen bidrar till försurning på två sätt NH 4 -oxidation (nitrifikation) ger NO 3 och två vätejoner Kvävet höjer vegetationens tillväxt, varvid mineralupptaget ökar och vätejoner friges från rötterna (biologisk försurning) Kvävedepositionen ansvarar härigenom för en mycket stor del av försurningen

Kvävedepositionen höjer skogarnas allmänna kvävestatus Sporbildning av mikroskopisk algsvamp, Phytophthora quercina, som tar död på finrötterna hos ek Bladverket ökar, liksom N-halterna Obalans mellan mineralämnena uppstår Härigenom gynnas många patogena organismer, fr a algsvampar, svampar och insekter T ex algsvamparna gynnas av nitratkväve, fuktighet och värme Foto T. Jung

N återfinns således alltid i viss proportion till C i alla organismer (C/N > 30 < 180). Trädens ved håller ca 100. N finns också i marken i viss proportion till C (C/N > 6 < 40) Som ett snitt för ett skogsekosystems relation mellan C och N används här C/N 40. Kvävet [N] har genom aminosyrornas struktur en relativt fast relation till kol [C] C/N-kvoter i olika skogsfraktioner 120 100 80 60 40 20 0 Ved Blad Förna Mark Skogsekosystem

C/N-kvoten ger underlag för grov kalkyl N-flden Mt/r Totalt antropogent 210 Ber. till skog norra 20 halvklotet C-Upptag Mt/r Globalt till skog 150000 Ber.pga N-dep. 800 Tg = Mt = 10 12 g Av de antropogena N- flödena, beräknas ca 20 Mt/år nå skogsmark (antagligen är detta för lågt; torrdepositionen kan vara hög)! Dessa binder upp ca 40x mer C i skog och mark eller ca 800 Mt (0,8 Gt) C/år! Detta extra C-upptag pga N-depositionen kan förklara varför CO 2 inte ökat fullt så mycket som förväntat i atmosfären!

Kvävets ackumulation leder successivt till kvävemättnad med nitratutlakning (Aber et al 1998)

Indikationer på nitratutlakning från skogar Emmett 2002 till ytvatten Vid C/N-kvoter under 20 i markens övre mineraljord ökar risken för utlakning av nitrat till grund- och ytvatten! Ökade kvävehalter i vegetationen ger större utlakningsrisk Ökad nitrifikation i marken ökar risken för utlakning Halter >0,1 mg NO 3 -N/ L i markvattnet på 50cm djup är god indikator

Finns likhet mellan terrester och limnisk miljö: Ökade mängder NH4 och NO3 i terrester miljö bidrar till ökning av patogenangrepp på växter och gynnar sannolikt uppkomsten av mineralobalans hos djur med sjukdomar som följd. Sker detsamma i limniska miljöer? Med kräftor, fisk?

Transport av total-n till haven runt Atlanten i relation till nettotillförseln av N per km2 (Vitousek et al 1997)

Utsläppt N når till sist haven, med algblomning och toxiska effekter som följd! Algblomningsepisoder i haven runt USA före resp efter 1972 D. Anderson, 1998. "Expansion of HAB Problems in the U.S.

Några slutsatser om kväve Kväveutsläppen påverkas enormt av människans aktiviteter Kvävedepositionen försurar marken genom NH 4 -oxidation, ökad nitratutlakning och genom ökad biologisk tillväxt Nitratutlakning sker vid överskott av kväve då växttäcket är otillräckligt eller ett annat näringsämne (t ex PO 4, Mg eller B) är begränsande Organiska kväveföreningar, liksom humus- och fulvosyror, är ofta svårnedbrytbara i marken, vilket leder till kol- och kväveackumulation i marken Utlakningsfenomen av organiskt N kan förväntas öka Limniska sekundäreffekter av förhöjt kväve borde studeras

Det finns alltid mycket mer att forska över... och övervaka.. i luft, mark, vatten och organismer! Och N-utsläppen måste minska rejält i framtiden! Tack för din uppmärksamhet! Bengt Nihlgård Howarth et al 2004