Fakta 2014:21 Trender för vattenkvaliteten i länets vattendrag 1998 2012 Publiceringsdatum 2014-12-17 Reviderad 2015-01-04 med tillägg av bilaga med tabell över miljötillståndet Kontaktpersoner Jonas Hagström Enheten för miljöanalys Telefon: 010-223 10 00 jonas.hagstrom@lansstyrelsen.se Joakim Pansar Enheten för miljöanalys Telefon: 010-223 10 00 joakim.pansar@lansstyrelsen.se Alkaliniteten, som är ett mått på vattnets motståndskraft mot försurning, har ökat i de flesta av länets vattendrag under perioden 1998 2012 som ett resultat av minskat nedfall av försurande svavelföreningar. Samtidigt har vattnet blivit brunare i flera vattendrag. Halterna av näringsämnet kväve har minskat i merparten av länets vattendrag som ett resultat av åtgärder mot övergödning. Sammanfattning Långtidsserier med vattenkemiska data från 22 av Stockholms läns vattendrag har analyserats med avseende på trender. Trendanalysen omfattar 15- årsperioden 1998 2012 och avser haltutvecklingen av variabler av betydelse för vattenkvaliteten. Vattendragens avrinningsområden utgör tillsammans merparten av länets landareal. De viktigaste resultaten är: Alkaliniteten, dvs. vattnets motståndskraft mot försurning, har ökat generellt. Detta är effekten av ett minskat atmosfäriskt nedfall av försurande ämnen. Halterna av totalkväve samt nitrit- och nitratkväve har minskat överlag som ett resultat av lyckade åtgärder mot läckage av näringsämnen inom jordbruk och skogsmark. Halterna av fosfatfosfor har mestadels ökat. I många fall kan detta vara en effekt av ett förändrat klimat som medför ett ökat läckage av fosfater. Vattenfärgen, som är ett mått på vattnets innehåll av bruna humusämnen, har ökat i de flesta fall. Detta kan vara en återhämtningseffekt av minskat nedfall av försurande ämnen. Ökningen är dock endast statistiskt säkerställd för kvartal 2 (april juni). Totalhalten av organiskt kol (TOC) förefaller ha ökat i de flesta vattendragen, även om detta inte är statistiskt signifikant överlag. Bakgrund Syftet med denna studie är att bedöma i vilken utsträckning det finns övergripande trender i olika aspekter av vattenkvaliteten för hela länet. Data har analyserats från 22 tidsserievattendrag med provtagningar 4 12 gånger per år inom delprogram från den regionala, kommunala och nationella miljöövervakningen. Dessa vattendrag har avrinningsområden som sammanlagt täcker en stor andel av länets areal. Några av dessa vattendrag mynnar i Mälaren, medan övriga mynnar i Östersjön. Trosaån och Norrström (Mälarens utlopp i Östersjön), vars avrinningsområden till stor del ligger utanför Stockholms län, har inkluderats i denna analys eftersom dessa vattendrag har sin mynning inom länets gränser. Norrströms avrinningsområde inkluderar således även de mälarmynnande vattendragens avrinningsområden. Trenderna har analyserats med den icke-parametriska metoden seasonal Mann-Kendalltest, som är designad för att detektera monotona trender i tidsseriedata som inte är normalfördelade. 1
Resultat och diskussion Organiskt kol och vattenfärg Totalhalterna av organiskt kol (TOC) ökar med rimlig statistisk säkerhet (signifikant) i 8 av 19 vattendrag (Fig. 1). För endast två vattendrag, båda belägna inom Tumbaåns avrinningsområde, minskar halterna signifikant. Övriga vattendrag uppvisar ingen signifikant trend. Det finns heller ingen signifikant ökande trend (p = 0,085) för länet som helhet, vare sig på helårsbasis eller uppdelat på kvartal (Tabell 1). Vattenfärgen är ett mått på halten av bruna humusämnen och redovisas i Tabell 1 som absorbans vid 420 nm i filtrerat prov. Den ökar signifikant i 5 av 16 vattendrag med data. Övriga vattendrag uppvisar ingen signifikant trend. Det finns på helårsbasis ingen signifikant ökande gemensam trend (p = 0,065) för de 16 ingående vattendragen (Tabell 1). Däremot finns en signifikant ökande trend (p=0,024) för kvartal 2 i detta urval. Att vattenfärgen och i viss utsträckning även TOC ökar kan främst ses mot bakgrund av en minskad försurning av skogsmarken i avrinningsområdet som innebär en ökad transport av organiskt kol till sjöar och vattendrag. Ett högre ph i marken innebär att partikelbundna humusämnen lättare lakas ut till vattnet. Det kan även till viss del vara en effekt av pågående klimatförändringar eftersom högre temperaturer innebär snabbare ombildning av organiskt material till humusämnen medan ökad nederbörd innebär ökad utlakning av dessa ämnen. Alkalinitet och ph Alkaliniteten, som är ett mått på vattnets motståndskraft mot försurning, ökar signifikant i 9 av 19 vattendrag med data (Fig. 2). För länet som helhet sker en signifikant ökning på helårsbasis (p = 0,011) samt för kvartal 1 och kvartal 4 (Tabell 1). Den allmänna ökningen av alkalinitet avspeglar återhämtningen från det minskade nedfallet av sura svavelföreningar under denna tid. Ökningen av alkalinitet sker från redan välbuffrade förhållanden och därför finns heller ingen trend för ph i dessa vattendrag. Näringsämnen Halterna av totalkväve (Ntot) minskar signifikant i 6 av 22 vattendrag med data (Fig. 3). Endast i ett vattendrag ökar halterna signifikant. För länet som helhet sker en signifikant minskning (p = 0,014) på helårsbasis samt för kvartal 1 och kvartal 4 (Tabell 1). Halterna av nitrit- och nitratkväve (NO23-N) minskar signifikant i 9 av 20 vattendrag med data (Fig. 4). Övriga vattendrag uppvisar ingen signifikant förändring. För länet som helhet sker en signifikant minskning (p = 0,005) på helårsbasis samt för kvartal 1 och 4 (Tabell 1). Det finns ingen trend för länet som helhet (20 vattendrag med data) med avseende på halterna av ammoniumkväve (NH4-N), vare sig på helårsbasis (p = 0,53) eller uppdelat på kvartal. I två vattendrag sker en signifikant minskning. Endast i ett vattendrag sker en signifikant ökning. Övriga 17 vattendrag uppvisar ingen signifikant trend. 2
Minskningen av totalkväve och de oxiderade formerna av oorganiskt kväve avspeglar framför allt genomförda åtgärder mot läckage av näringsämnen från jordbruk och skogsmark. Minskningen av totalkväve i vattendragen står i kontrast till den lilla ökning av totalkväve som tycks föreligga hos länets insjöar (Se Länsstyrelsens rapport F2014:20) och som kan kopplas till ökningen av TOC och bruna humusämnen. Halterna av totalfosfor (Ptot) minskar signifikant i 3 av 22 vattendrag med data (Fig. 5). Det finns ingen trend för länet som helhet med avseende på halterna av totalfosfor, vare sig på helårsbasis (p = 0,27) eller uppdelat på kvartal. Halterna av fosfatfosfor (PO4-P) ökar signifikant i 6 av 20 vattendrag med data (Fig. 6). Endast ett vattendrag uppvisar en signifikant minskning. Övriga vattendrag uppvisar ingen signifikant förändring. För länet som helhet sker en signifikant ökning (p = 0,008) på helårsbasis samt för kvartal 3. Medan det på länsövergripande nivå tycks finnas en generell ökning av fosfatfosfor saknas således en motsvarande trend för totalfosfor. Att halterna av totalfosfor minskar signifikant i tre av länets vattendrag under denna period är ett synligt resultat av de åtgärder som genomförts mot näringsämnesbelastning och övergödning i sjöar och vattendrag. Att halterna av fosfatfosfor till skillnad från totalfosfor uppvisar en signifikant ökning trots pågående åtgärdsarbete kan ha ett samband med pågående klimatförändringar (högre temperaturer och ökad nederbörd) som innebär ökat läckage av fosfat från jordbruksmark. Tyresån, med liten andel jordbruksmark och stor andel urbana miljöer, är det enda vattendraget i länet som uppvisar signifikant minskande trender för både fosfatoch totalfosfor (Fig. 5 och 6). Konduktivitet och övriga variabler Konduktiviteten (vattnets elektriska ledningsförmåga), som är ett indirekt mått på koncentrationen av vattnets elektrolyter, minskar säkerställt i 5 av 19 vattendrag med data. Övriga vattendrag uppvisar ingen signifikant förändring. För länet som helhet sker ingen statistiskt säkerställd minskning på helårsbasis (p = 0,083). Däremot finns en signifikant minskande trend för kvartal 4 (Tabell 1). Konduktiviteten kan förväntas minska i takt med minskad atmosfärisk deposition av försurande svavelföreningar, vilket framför allt innebär att halterna av sulfat, kalcium och magnesium minskar. Övriga variabler som analyserats med avseende på tidstrender har betydligt sämre yttäckning än t.ex. näringsämnen vad gäller antalet vattendrag. Av dessa variabler har halterna av suspenderat material, kalcium (Ca), magnesium (Mg) och sulfat (SO 4 ) signifikant minskande trender inom detta mer begränsade urval. Det är dock vanskligt att dra slutsatsen att detta gäller länet i sin helhet i samtliga fall. I fråga om sulfat är det väntat att halterna i ytvatten ska minska under denna period p.g.a. det minskade nedfallet av sura svavelföreningar. Det är även känt från de fall långa tidsserier finns att summan av kalcium och magnesium uttryckt i ekvivalenter minskar i samma takt som sulfat. Vi vet dessutom att alkaliniteten ökar generellt och kan därför på goda grunder anta en simultan allmän minskning av halterna av Ca 2+, Mg 2+ och SO 4 2- under denna period. Detta avspeglas i någon mån av att konduktiviteten uppvisar en minskande trend för kvartal 4 (Tabell 1). Dock finns ingen signifikant trend på helårsbasis. Trots att halten av suspenderat material ser ut att minska saknas trend för grumlighet (FNU) i samma urval. 3
Tabell 1. Resultat av övergripande trendanalys av haltutveckling i länets kustoch mälarmynnande vattendrag för perioden 1998-2012 (Seasonal Mann- Kendall). Sannolikheten avser monotona tidstrender över perioden som helhet. I kolumnen för p-värde (sannolikhet) indikeras signifikanta trender med asterisk (***p < 0,001, **p < 0,01, *p < 0,05). Grön färg anger minskning och röd färg ökning. Denna publikation finns bara i pdf. www.lansstyrelsen.se/stockholm Variabel (enhet) Kvartal MKvärde p-värde 4 Årlig förändring Median Antal områden TOC 1-4 1132 0,0848 0,08 12 19 (mg/l) 1 210 0,1735 0,05 12 19 2 343 0,1026 0,10 11,8 19 3 249 0,1844 0,08 12 19 4 330 0,1576 0,10 13 19 Absorbans 1-4 1097 0,0654 0,0013 0,114 16 (F/420/5) 1 207 0,2828 0,0011 0,128 16 2 474 *0,0241 0,0025 0,120 16 3 133 0,4145 0,0003 0,097 16 4 283 0,2387 0,0020 0,105 16 Alkalinitet 1-4 1485 *0,0107 0,0088 1,84 19 (mekv/l) 1 583 *0,0176 0,0180 1,77 19 2 254 0,1389 0,0049 1,73 19 3 248 0,0971 0,0051 1,90 19 4 400 *0,0434 0,0100 1,94 19 ph 1-4 -228 0,4940 0,000 7,5 19 1-64 0,6741 0,000 7,3 19 2-183 0,1572-0,005 7,6 19 3-90 0,3770-0,001 7,5 19 4 109 0,4733 0,002 7,5 19 NTot 1-4 -1118 *0,0143-8,6 1121 22 () 1-498 *0,0329-18,8 1493 22 2-80 0,5441-1,6 1088 22 3-261 0,0610-6,2 930 22 4-279 *0,0328-10,4 1200 22 NO23-N 1-4 -1370 **0,0051-4,5 341 20 () 1-548 *0,0184-20,1 712 20 2-101 0,4886-1,4 280 20 3-263 0,0647-0,8 72 20 4-458 **0,0027-13,0 377 20 NH4-N 1-4 -176 0,5309-0,1 48 20 () 1-4 0,9816 0,0 61 20 2-82 0,4863-0,2 37 20 3-76 0,4193-0,2 33 20 4-14 0,8983 0,0 62 20 PTot 1-4 -419 0,2767-0,2 49 22 () 1-364 0,0944-0,6 47 22 2-24 0,8828 0,0 49 22 3 19 0,7880 0,0 53 22 4-50 0,7770-0,1 49 22 PO4-P 1-4 1023 **0,0076 0,2 18 20 () 1 176 0,1489 0,2 20 20 2 310 0,0762 0,2 10 20 3 314 **0,0032 0,3 18 20 4 223 0,1633 0,2 21 20 N:P-kvot 1-4 -463 0,3124-0,09 23,5 22 1 17 0,9327 0,02 29,9 22 2-91 0,6060-0,05 22,4 22 3-69 0,5340-0,05 19,3 22 4-320 0,1072-0,29 23,7 22 Konduktivit. 1-4 -1138 0,0828-0,1583 31,9 19
Variabel (enhet) Kvartal MKvärde p-värde Årlig förändring Median Antal områden (ms/m) 1-17 0,9397-0,0083 31,9 19 2-303 0,1807-0,1500 30,6 19 3-352 0,0633-0,1800 32,7 19 4-466 *0,0440-0,2700 32,2 19 Ca 1-4 -661 *0,0127-0,0090 2,04 7 (mekv/l) 1-80 0,2952-0,0054 2,08 7 2-260 **0,0047-0,0105 1,92 7 3-175 *0,0177-0,0092 2,05 7 4-146 0,0838-0,0102 2,07 7 Mg 1-4 -711 **0,0062-0,0030 0,50 7 (mekv/l) 1-130 0,0947-0,0025 0,56 7 2-215 **0,0098-0,0035 0,46 7 3-209 **0,0058-0,0037 0,48 7 4-157 *0,0449-0,0030 0,51 7 Na 1-4 -411 0,1419-0,0032 1,00 7 (mekv/l) 1-44 0,6079-0,0015 0,96 7 2-96 0,2198-0,0023 1,03 7 3-112 0,1193-0,0040 1,01 7 4-159 0,0864-0,0051 1,01 7 K 1-4 -393 0,1308-0,0004 0,096 7 (mekv/l) 1-72 0,3598-0,0003 0,102 7 2-122 0,0781-0,0005 0,081 7 3-70 0,3067-0,0003 0,085 7 4-129 0,1126-0,0005 0,104 7 Cl 1-4 -382 0,1895-0,0036 0,959 7 (mekv/l) 1-79 0,3684-0,0035 0,941 7 2-90 0,2635-0,0030 1,021 7 3-101 0,2077-0,0040 0,982 7 4-112 0,2182-0,0047 0,923 7 SO4 1-4 -895 **0,0042-0,0093 0,694 7 (mekv/l) 1-183 *0,0306-0,0091 0,754 7 2-254 **0,0052-0,0092 0,713 7 3-222 *0,0114-0,0075 0,642 7 4-236 **0,0032-0,0120 0,738 7 Si 1-4 150 0,5518 0,0122 2,22 7 (mg/l) 1 61 0,5625 0,0234 3,26 7 2 8 0,9083 0,0015 2,14 7 3-17 0,8146-0,0027 1,26 7 4 98 0,3147 0,0300 2,46 7 Susp 1-4 -743 **0,0058-0,2083 10 11 (mg/l) 1-266 *0,0197-0,3800 10 11 2-134 0,1127-0,1445 11 11 3-173 **0,0093-0,1683 8 11 4-170 0,0965-0,1909 10 11 Grumlighet 1-4 -287 0,2299-0,0535 6,5 11 (FNU) 1-128 0,2200-0,1164 9,5 11 2-57 0,4090-0,0345 7,3 11 3-104 0,0653-0,0535 5,3 11 4 2 0,9828 0,0000 6,4 11 5
Figur 1. Trender per avrinningsområde för totalhalten av organiskt kol (TOC). Hela Norrströms (Mälarens) avrinningsområde är inte utritat på kartan. 6
Figur 2. Trender per avrinningsområde för alkalinitet. Hela Norrströms (Mälarens) avrinningsområde är inte utritat på kartan. 7
Figur 3. Trender per avrinningsområde för halterna av totalkväve. Hela Norrströms (Mälarens) avrinningsområde är inte utritat på kartan. 8
Figur 4. Trender per avrinningsområde för halterna av nitrit- och nitratkväve. Hela Norrströms (Mälarens) avrinningsområde är inte utritat på kartan. 9
Figur 5. Trender per avrinningsområde för halterna av totalfosfor. Hela Norrströms (Mälarens) avrinningsområde är inte utritat på kartan. 10
Figur 6. Trender per avrinningsområde för halterna av fosfatfosfor. Hela Norrströms (Mälarens) avrinningsområde är inte utritat på kartan. 11
Uppmätta halter i vattendrag 2007-2012. Färgmarkeringar motsvarar en relativ regional skala där blå färg motsvarar låg halt för Stockholms län och röd färg hög halt. Mälarmynnande vattendrag anges först i nord-sydlig ordningsföljd. Därefter följer kustmynnande vattendrag, även dessa i nord-sydlig ordningsföljd. Totalfosfor Grumlighet FNU Suspenderat material mg/l 14-30 Låg-Måttlig halt 2,0-4,0 Måttligt grumligt 2,1-5 Måttligt grumligt 31-50 Måttlig-Hög halt 4,1-6 Grumligt Svagt färgat 5,1-8 51-80 Hög halt 6,1-10 Betydligt gmåttligt färgat 8,1-12 Grumligt 81-110 Mycket hög halt 10,1-25 Mycket grubetydligt färgat 12,1-15 Mycket grumligt 111-200 Extremt hög halt 25,1-60 Extremt grstarkt färgat 15,1-30 Extremt grumligt Extremt färgat Totalkväve Totalt organisk kol mg/l Alkalinitet mekv/l 400-800 Mycket låg halt 7,3-10 Låg halt 0,2-0,8 Hög alkalinitet 801-1200 Låg halt 10,1-13 0,81-1,5 1201-1600 Låg -måttlig halt 13,1-16 Hög halt 1,51-2,0 Mycket hög alkalinitet 1601-2000 Måttlig-hög halt 16,1-20 Mycket hög halt 2,01-2,8 2001-4000 Hög halt 21,1-30 Extremt hög halt 2,81-3,3 Extremt hög alkalinitet Vattendrag Antal värden (PTOT) PTOT NTOT PO4P NH4N Färg mg Pt /l TOC mg/l Grumlighet FNU Susp mg/l Alk mekv/l Vidboån 10 107 2393 51 100 137 17,4 37,3 2,1 Lövstaån 72 76 3219 47 504 79 17,3 18,7 11 2,3 Märstaån 72 73 1388 42 88 50 13,2 26,4 14 3,0 Oxundaån 72 62 1126 38 62 27 11,5 5,6 4 2,4 Verkaån 4 37 1442 13 40 36 11,4 7,2 1,9 Väsbyån 8 91 1064 61 66 26 11,8 5,3 2,7 Hargsån 18 124 2736 66 220 111 16,6 41,8 1,7 Bällstaån 72 123 1516 70 295 26 9,7 28,4 27 3,0 Tumbaån 76 32 1060 10 31 50 9,1 6,8 6 1,3 Älvestabäcken 73 90 1640 9,1 26 2,0 Flatenån 73 57 861 10,0 22 1,5 Turingeån 27 32 643 12 30 54 9,6 6,9 0,5 Turingeån, Nykvarn 4 14 400 2 8 29 7,3 2,2 0,3 Taxingeån 20 53 1238 25 58 125 15,9 19,1 0,6 Gråskaån 4 37 1556 16 26 184 29,4 3,2 2,6 Skeboån 77 49 1479 15 63 105 19,3 9,8 10 1,9 Vagnbroströmmen 6 54 1237 19 19 112 18,9 4,7 3 1,8 Harbroholmsån 10 27 1359 5 25 98 21,0 4,6 5 1,6 Tulkaströmmen 71 46 1217 16 54 129 19,4 3,0 2,0 Bodaån 73 53 1634 21 85 112 19,2 4,3 2,6 Norsjöbäcken 4 38 1419 9 36 132 24,2 6,0 1,9 Broströmmen 67 48 1170 19 47 53 12,7 4,1 4 2,1 Järsöströmmen 14 41 1102 18 20 23 9,7 6,7 7 2,1 Broströmmen (Erkens 8 32 1906 13 37 167 27,2 8,7 2,1 Norrtäljeån 73 47 1587 9 69 61 15,0 5,9 7 2,3 Malstaån 74 71 2486 31 106 89 16,3 10,5 10 3,3 Vretaån 8 38 1250 21 58 76 14,8 7,5 2,3 Penningbyån 73 44 1207 11 42 89 16,5 6,6 1,7 Penningbyån Ledinge 4 30 1281 7 18 64 16,7 4,6 2,4 Bergshamraån 73 50 1289 15 42 129 16,3 9,8 1,4 Enviksbäcken 12 48 1024 19 29 127 20,4 7,3 1,9 Loån 71 29 811 10 43 90 15,7 3,8 0,7 Loån (delgren) 4 24 741 9 17 121 18,2 4,4 0,6 Åkerströmmen (Garnsv 33 65 1327 31 41 81 17,0 13,3 5 1,7 Åkersström-Husaån 16 76 1541 46 62 89 17,8 22,7 2,1 Å, Helgöån 8 70 1597 43 62 91 17,3 20,2 2,0 Å, Holmbroån 12 107 1982 67 157 106 19,0 25,3 2,3 Å, Hackstab. 8 87 1446 54 63 104 18,8 13,5 2,3
Vattendrag Antal värden (PTOT) PTOT NTOT PO4P NH4N Färg mg Pt /l TOC mg/l Grumlighet FNU Susp mg/l Alk mekv/l Å, Kyrkån 8 61 1374 34 60 91 17,6 13,5 2,4 Å, Lillån 8 47 1136 26 23 59 14,5 7,4 1,9 Igelbäcken 73 37 1176 15 52 62 10,6 Råstaån 55 82 1537 37 422 31 13,1 Norrström (Nat prg) 72 26 559 11 16 24 8,7 2,4 1,0 Norrstöm (Kmn) 242 24 558 11 14 31 8,0 2,2 Tyresån 72 33 664 12 29 38 10,1 3,3 2 1,1 Lissmaån 27 51 792 14 73 10,0 Åvaån 69 54 595 29 46 95 13,4 9,1 8 0,2 Husbyån 20 76 1326 45 103 123 16,0 17,2 12 1,3 Vitsån 61 85 3895 45 473 94 10,8 22,8 17 1,3 Vitsån ext 4 76 2335 46 131 95 12,0 18,0 1,0 Muskån 20 63 857 37 38 122 14,5 19,4 11 0,9 Muskån-Lillån 8 67 754 31 28 175 18,0 14,6 0,7 Fitunaån (SUSE) 138 107 1458 49 114 Fitunaån ext 4 137 1427 74 148 163 16,2 43,8 0,8 Fitunaån kmn 52 137 1806 62 144 153 15,0 52,0 21 0,9 Kagghamraån 73 54 1128 19 46 85 12,4 0,8 Uringeån 76 46 1171 18 56 64 10,0 0,8 Södertälje kanal 115 24 529 8 9 Bränningeån 20 51 1109 14 136 39 11,5 10,4 9 1,2 Moraån 138 65 913 27 31 Moraån ext 4 67 859 34 37 128 13,4 30,2 0,6 Skillebyån 24 129 2982 90 480 147 14,9 35,5 17 1,2 Åbyån 24 182 1286 120 118 60 11,7 39,7 16 1,4 Mölnboån 26 80 1391 39 92 114 11,8 22,6 19 1,3 Trosaån 137 53 1255 21 201 All Grps 2974 59 1289 27 102 13,2 11,8 14 1,7