Fosforrening vid Ryaverket Lars Rydberg Institutionen för Geovetenskaper, oceanografi Göteborgs universitet

Fosforrening vid Ryaverket Lars Rydberg Institutionen för Geovetenskaper, oceanografi Göteborgs universitet Göteborg den 15 februari 25 Rättat korrektur 22 mars 25 ISBN 91-85293-13-X

Fosforrening vid Ryaverket Innehåll Sammanfattning 3 Inledning 5 Tidigare undersökningar i recipienten 8 Rådata 12 Resultat 13 Flöden i Göta älv - södra grenen 13 Flöden i Ryaverket 17 Halter och flöden i recipienten, utbytet med Kattegatt 18 Variationer i salthalt, närsalter, Chl-a mm 199-2 19 Utbytet med Kattegatt under perioden 199-2 22 Intern sänka för nitrat och ammonium 24 Ryaverkets närsalttillförsel relativt älvens och reaktionsströmmens 25 Spridningen av älvvatten och avloppsvatten 26 Diskussion och slutsatser 26 Särskilda frågeställningar 29 1) Koncentration av fosfor i recipienten inkl. Kattegatt 2) Klorofyllhalten, för uppskattningar av primärproduktion 3) Avloppsvattnets spridning i recipienten 4) Fosforhalter i sedimenten 5) Miljööverdomstolens skälighetsbedömning 6) Eutrofi, eutrofiering och begränsande ämnen 7) Kvartals- och månadsmedelvärden Tack 31 Referenser 31 Appendix 1 Uppdraget Appendix 2 Salt och volymkonservation, beräkning av närsaltflöde Appendix 3 Samband mellan salthalt och närsalthalter 2

Fosforrening vid Ryaverket Sammanfattning Mot bakgrund av en debatt kring betydelsen av ytterligare fosforrening i Ryaverket har jag genomfört en fördjupad studie av halter och flöden av näringsämnen i Göta älvs mynningsområde, samt kartlagt avloppsvattnets och älvvattnets spridning i recipienten och ut i Kattegatt. Jag har studerat och jämfört förhållandena under perioderna 1971-74, 1976-81, 199-93, 1994-97 och 1998-2, för att se om variationer i älvens vattenföring och/eller tidigare minskningar i kväve- och fosfortillförseln från Ryaverket haft någon effekt på halter, flöden och klorofyll i recipienten. Uppehållstiden för vattnet (hela volymen) i Göta älvs mynningsområde ut till yttre skärgården visavi kustvattnet är 3-6 dagar. För djupvattnet innanför Älvsborgsbron är motsvarande uppehållstid visavi Rivöfjord mindre än ett dygn. Korta uppehållstider gör att djupvattnet i älvmynningen alltid är väl syresatt, trots att sedimentationen av suspenderat material från Göta älv och primärproduktionen på Rivö- och Danafjord är höga. Flera tidigare rapporter beskriver Göta älvs mynningsområde som eutrofierat. I meningen att området är kraftigt näringsberikat, jämfört med omgivningen och att detta i betydande utsträckning beror på mänskliga aktiviteter, är slutsatsen rimlig. Området är också eutroft, mot bakgrund av höga klorofyllhalter och hög primärproduktion. Den senare baseras i huvudsak på tillförsel av kväve via utströmmande Göta älvvatten och tillförsel av fosfor via inströmmande djupvatten. Belastningen via Ryvarket utgör en mindre del (storleken av enskilda källor framgår nedan). Den snabba vattenomsättningen gör emellertid syresättningen effektiv och motverkar dessutom den typ av långsiktiga upplagringseffekter som uppträder i Östersjön och Byfjorden och som bl.a. resulterar i syrebrist. Utgående från syrehalten är Göta älvs mynning inte eutrofierad. Syrehalterna i djupvattnet är oförändrat höga. Klorofyllhalten vid Skalkorgarna och i Danafjord är markant högre än på de flesta andra stationer längs västkusten och i Kattegatt, och har inte förändrats sedan mitten av sjuttiotalet. Att så inte inträffat, trots markant minskad tillförsel av kväve och fosfor från Ryaverket beror rimligen på att varken kväve eller fosfor begränsar tillväxten i området. Primärproduktionen i älvmynningen begränsas i sin inre del, där salthalten är låg, i huvudsak av siktdjupet och av bristen på marina växtplankton, och först längre ut i Danafjord, förutsatt tillräcklig ljus- och planktontillgång, av i första hand fosfor. En minskad fosfortillförsel med 12 ton/år, som planerats i Ryaverket kan i detta avsnitt tänkas medföra en marginell, men inte märkbar förskjutning utåt av produktionsområdet, motsvarande minskningen av nettotillförseln av totalfosfor (ca 2%), i området där fosfor är begränsande. De variationer i fosfortillförseln från Ryaverket, som förekommit tidigare under 9-talet (från lägst 5 till högst 9 ton/år) har inte gett några synbara variationer i klorofyllhalterna och inte heller i fosforhalter. Däremot har sänkningen av kvävetillförseln från Ryaverket, från ca 23 ton/år (199-97) till 145 ton/år (1998-2) medfört lägre halter av ammonium i 3

mynningsområdet. En motsvarande minskning av fosforhalterna inträffade under första hälften av åttiotalet, då Ryaverkets fosforfällning medförde en sänkt belastning från 35 ton/år till mindre än 1 ton/år, liksom under perioden 1971-74, då Ryaverket första fas, med biologisk rening byggdes ut. År 1971, före Ryaverkets tillkomst, var klorofyllhalten vid Skalkorgarna högre (6.9 mg/m 3 ; juni-sept) än idag (5.3 mg/m 3 ; juni-sept) och mer tydligt påverkad av en ojämn fosforbelastning från Göteborgs avlopp. Men ingen senare åtgärd har alltså haft någon märkbar effekt på klorofyllhalterna, sannolikt inte heller på produktionen. Variationerna i älvmynningens närsaltnivåer kan i stället härledas till vattenföringen och till belastningen från Göta älv. Perioder med högt flöde, som den 1998-2, ger lägre salthalter och därmed högre nitrat- men lägre fosfathalter, eftersom saltvattenfronten trycks utåt i älvmyynningen. Det är sannolikt att högre vattenföring under perioden 1998-2 också påverkat fördelningen av klorofyll. Under perioden sjönk halten vid Skalkorgarna, men ökade vid Danafjord. Det extrema flödet i Göta älv under våren 21 ledde också till en tydlig förskjutning av klorofyllmaximum ut till de yttre stationerna, inkl. Åstol. Sedan 197-talets början har Göteborg minskat (den antropogena) tillförseln av totalkväve och totalfosfor till södra älvgrenen med ca 15 resp. 5 ton/år. Idag (24) är Ryaverkets belastning på recipienten ca 12 resp. knappt 5 ton/år. Siffrorna skall jämföras med belastningen från älven (södra grenen inkl. Säveån m.fl. bidrag), som uppgår till ca 55 resp. 125 ton/år och till utbytet med Kattegatt, som jag uppskattat till ca 5 resp. 35 ton/år, i höjd med yttre Danafjord. Vill man uppnå lägre klorofyllhalter och produktion i mynningsområdet finns bara en möjlig väg, nämligen att minska kvävetillförseln från Vänern. Detta i sin tur kan uppnås genom en kontrollerad fosforgödsling av Vänern under perioden maj-aug, vilket kommer att höja produktionen och successivt (över många år) sänka de mycket höga åretrunthalterna av nitrat och TN i Vänern ner till en nivå där kväveflödet i Göta älv minskar till kanske några tusen ton per år, från idag 15-2 ton. Denna åtgärd är också ett sätt att ta vara på en nyttig resurs, som annars går förlorad. Hur effektiv åtgärden blir, beror dock också på i vilken mån åtgärden ökar fosforflödet i älven och därmed skapar förutsättningar för kvävefixering i älvmynningen. Älvvattnets och avloppsvattnets spridning bortom Danafjord har studerats särskilt. Avloppsvattnet kan spåras via halten av ammonium; sommartid finns inga spår av ammonium vid Åstol och Valö, vintertid däremot är halterna förhöjda vid Åstol men inte vid Valö. Älvvattnets spridning är tydligast vintertid med klart förhöjda halter av nitrat på samtliga stationer inkl. Valö och Åstol. Älvvattnets spridning upp i Orust Tjörns fjordsystem är marginell. Enligt tidigare beräkningar kan 1 till högst 15m -3 s -1 av Göta älvs vatten passera upp genom fjordsystemet, då i huvudsak som vatten från Nordre älv. Andelen avloppsvatten som därmed når fjordsystemet är försumbar. Höga näringsämneshalter i Orust Tjörns fjordområde har att göra med det begränsade vattenutbytet. Söderström (1986) diskuterade sambandet mellan klorofyllhalten och primärproduktionen med utgångspunkt från ett begränsat antal samtidiga mätningar. Mot bakgrund av senare erfarenheter och mätningar kan man förmoda att hans uppskattning (125 gcm -2 år -1 ) är en underskattning. Syreförbrukningen i djupvattnet (för Rivö och Danafjord) har beräknats till motsvarande 6 gcm -2 år -1. Kompletterande mätningar av produktionen borde göras för att förbättra förståelsen för närsaltdynamiken. Rådata från den mätperiod under åttiotalet, som legat till grund för Söderströms (1986) arbete borde publiceras för att få en mer sammanhållen tidsutveckling. 4

Inledning Målsättningen är att utvärdera effekterna på kort och lång sikt av ett minskat fosforutsläpp från Ryaverket. Ryaverket har ålagts av Miljööverdomstolen att sänka halten totalfosfor i utgående vatten från.4 till.3mg/l, motsvarande en minskning från nuvarande medelvärde på 48 ton/år till 36 ton/år. Tidigare utbyggnader av Ryaverket, under 7- och 8-talet, har resulterat i sänkta flöden från ca 6 ton fosfor 197 till mindre än 1 ton 1987. Uppdraget presenteras i Appendix 1. Ryaverket är beläget i mynningen av Göta älvs södra gren, som rinner ut genom Göteborg (Fig 1). Halterna av fosfor och kväve i recipienten styrs av ett antal faktorer. Göta älv har ett dominerande inflytande på recipienten som helhet (Söderström 1986; Selmer och Rydberg 1993). Den helt dominerande delen av kvävetillförseln sker via älven, medan fosfor i huvudsak tillförs i utbyte med Kattegatt. En utvärdering av fosforns från Ryaverket betydelse för recipientens tillstånd måste därför inkludera även kväve och framför allt, vara baserat på variationer i älvtransport och utbyte med omgivande hav. Tillförsel av kväve och fosfor via avloppsreningsverk kan rent generellt antas bidra till förhöjd primärproduktion (Bock et al. 1999), försämrade siktförhållanden och eventuell syrebrist i bottenvatten hos recipienten (Ross et al. 1993; 1994; Cloern 1996; Gowen et al. 2). Ökad primärproduktion kan i sin tur förväntas vara korrelerad, med ökad klorofyllhalt (Söderström 1986; Shiomoto 1998; Marra et al. 23) och ökade halter av partikulärt bundet kol och kväve. En mycket omfattande studie av en recipients svar på varierande fosfor- och kvävebelastning har gjorts i Himmerfjärden, som är en relativt sett instängd vik av Östersjön med permanent syrebrist i bottenvattnet (Elmgren och Larsson, 1997; Savage 23). I Himmerjärdsverket, som mynnar i fjärden har man under lång tid exprimenterat med varierande belastning (~3-8 ton N; ~2-2 ton P). Fosfortillförseln från verket utgör mindre än 1 % av tillförseln från havet, och fosforhalterna domineras av Östersjöns (Anon. 5

Figur 1. Göta älvs mynningsområde, södra grenen, samt omgivande skärgård. Markerade stationer ingår i Bvvfs och andra stationsnät. Stenpiren ligger mellan Stn G8 och Götaälvbron, Skarvikshamnen ca 1 km väst om Rya. 23c). Det är också tydligt att den långtgående kvävereningen lett till lägre klorofyllhalter och till kvävebegränsning men samtidigt att man fått problem med kvävefixerande blågröna alger. Man experimenterar för närvarande med högre kvävetillförsel från verket. Förändringar i näringstillförseln kan medföra både omedelbara och långsiktiga konsekvenser, de långsiktiga som ett led i ändrade sedimentationsförhållanden och därmed förändringar i utbytet med havsbottnen. I instängda områden som t.ex. Östersjön eller Byfjorden med ett begränsat djupvattenutbyte har de långsiktiga effekterna och utbytet med bottnen stor betydelse för förändringar i tillståndet (Carman and Rahm 1997). Processer som denitrifikation och kvävefixering kan också förändra förhållandena drastiskt. För Göta älvs mynning, däremot, med en omsättningstid för djupvattnet på mindre än en vecka (Selmer och Rydberg 1993; Karlson och Andersson 23) och god syresättning av djupvattnet kan man räkna med att de omedelbara konsekvenserna kommer att dominera. Vi skall alltså kartlägga om hittills vidtagna åtgärder i form av minskningar av kväve och fosfortillförseln från Ryaverket haft någon märkbar effekt på näringsämnes- och klorofyllhalterna i recipienten, samt i vad mån de påverkat djupvattnets syrehalter och recipientens eutrofieringsstatus. Vi skall också spåra älvvattnets respektive avloppsvattnets spridning i recipienten genom att utnyttja älvvattnets avvikande nitrathalt samt avloppsvattnet avvikande ammoniumhalt, i första hand under vinterperioden, då upptaget är litet. Vi skall också jämföra belastningen från Ryaverket med tillförseln av näringsämnen från älven och tillförseln från havet. För ändamålet finns långa tidsserier av hydrografiska observationer i recipienten samt uppgifter om flöden och belastning från Ryaverket och Göta älv. Göta älv har en medelvattenföring på ca 55m 3 s -1 och är stor nog att skapa en från kusten avvikande hydrografi i hela mynningsområdet. Ett (naturligt) litet siktdjup, som ett resultat av humusinnehåll samt erosion och transport av suspenderat material innebär få fastsittande alger 6

och förväntat lägre produktion i mynningsområdet. Låg salthalt och få planktonarter som växer i saltvatten (Selmer och Rydberg, 1993a,b) innebär att primärproduktionen kommer igång först längre ut i recipienten efter att blandning med yt- och djupvatten från Kattegatt inträffat. Göta älvs halter av kväve och fosfor har mätts månadsvis sedan omkring 197. För totalkväve konsoliderades mättekniken dock först 1987. Transporten av totalkväve (TN) varierar på några års tidsskala från mindre än 1 till drygt 2 ton/år, transporten av totalfosfor (TP) från 12 till 35 ton/år. Närsaltflödena domineras av vattenföringen i älven och halterna av tillståndet i Vänern Cirka 3% av älvflödet mynnar ut genom Göteborg, i älvens södra gren (se vidare under punkten Beräkningar flödet i Göta älv). Recipientkontrollprogram för uppföljning av åtgärder i Ryvarket påbörjades under sjuttiotalet (se t.ex. Björn Rasmussen, 1976; Anon 1981). Från 199 ingår recipientkontrollen som en del i Bvvfs kustvattenkontrollprogram för Bohuslän. Hittills genomförda utvärderingar av programmet har dock inte varit tillräckligt fokuserade på älvens mynningsområde, utan sett mer på kustvattenkontrollen som helhet (Axelsson och Rydberg, 1993; Anon 1997; Anon 24a), där recipientprogrammet alltså bara är en mindre del. Selmer och Rydberg (1993) gjorde en relativt omfattande studie, med egna plankton-, upptags- och hydrografimätningar under åren 1989-92, som en förberedelse för införandet av kväverening vid Ryaverket. Under åren 1982-84 gjorde Länsstyrelsen (Söderström, 1986) en likartad studie, i syfte att utvärdera effekten av minskad fosfortillförsel (se Figur 2). Resultaten från ovan nämnda rapporter tas upp i nästa kapitel. SMHI, som haft ansvaret för mätningarna inom kustvattenkontrollprogrammet sedan 199 ger dessutom ut årliga sammanställningar och sammanfattar resultaten för OSPAR vart femte år (t.ex. Anon 22). Man har också gjort rapporter för särskilda händelser, och på ett föredömligt sätt följt upp den mycket höga vattenföringen i Göta älv och dess effekter i mynningsområdet av Göta älv under vintern och våren 21 (Karlson och Andersson 23). 4 3 Före RYA TotN exkl. bräddning ton/år 2 1 197 1975 198 1985 199 1995 2 1 8 Före RYA ton/år 6 4 TotP exkl. bräddning 2 197 1975 198 1985 199 1995 2 Figur 2. Tillförsel av totalkväve och totalfosfor via Ryaverket, år 1975-3. Bräddningen, som ibland är betydande (jfr Tabell 8) är inte inräknad. Kväverening byggdes ut under perioden 1994-97, fosforreningen under åren 1982-84. Year 7

I fortsättningen går jag igenom och diskuterar tidigare undersökningar i recipienten, samt tillgängliga mätdata och beskriver hur dessa skall användas för beräkningar av olika slags medelvärden. Resultatkapitlet presenterar data i tabeller och figurform. Vi diskuterar resultaten och refererar till SMHIs utvärdering (Anon 24a), och även i någon utsträckning till andra tidigare undersökningar i recipienten. Diskussionskapitlet tar in ett bredare referensmaterial och lägger grunden för den sammanfattning i frågeform som följer därefter. Sist följer ett antal appendix. Tidigare undersökningar i recipienten Recipientundersökningar inleddes, som nämnts, redan i samband med Ryaverkets tillkomst, 1972. Dessa genomfördes av Hydroconsult med stöd av Göteborgs Vattenvårdsanläggningar (Eriksson och Peippo, 1975). Undersökningar från perioden 197-75 sammanfattas i en avhandling av Björn-Rasmussen (1976). Hon har fokus på planktonförekomst och kopplingen mellan plankton och klorofyll (Chl-a), men inkluderar i sin studie också rådata från hydrografiska mätningar. Under perioden 1971-74 ändrades, enligt Björn Rasmussen i tur och ordning TN, TP och fosfathalterna i mynningsområdet från 61 till 49 mmol/m 3, 2. till 1.34 mmol/m 3 resp. 1. till 1.1 mmol/m 3, klara minskningar utom för fosfat. Mellan dessa år minskades genom slamavskiljning, totalfosfortillförseln till recipienten från ca 65 till 45 ton/år (Figur 2). Jag har använt Björn Rasmussens rådata för att beräkna sommarvärden av totalfosfor- och klorofyllhalter vid stationerna G11 och G14 (8 observationstillfällen vardera under perioden juni-sept 1971 resp 1974). Stationerna motsvarar Skalkorgarna resp. Danafjord (se Figur 1). Resultaten redovisas i Tabell 1, som också, för jämförelse inkluderar resultaten från kommande bearbetningar. Tabell 1. En jämförelse mellan totalfosfor och Chl-a data (i mmolm -3 resp. mgm -3 ) för år 1971 och 1974 med Bvvfs data under senare år. Data är sammanställda med samma metodik. Mellan 1971 och 1974 byggdes Ryaverket, med ca 25% fosforrening (Figur2). G11 Skalkorgarna (juni-sep) G14 Danafjord (juni-sep) Totalfosfor Chl-a Totalfosfor Chl-a 1971 1.18 6.9.8 2.7 1974.77 5.3.63 2.3 199-93.67 5.5.58 3.3 1998-2.59 5.7.51 4.1 Björn Rasmussen (1976) diskuterar också själv förändringar i klorofyllhalten, men liksom för ovan nämnda TN halter m.m. är det oklart hur materialet bearbetats. Intressant är att de allra högsta Chl-a halterna uppmättes i Asperöfjorden vid Stn A3. Även Söderström (1986; se 8

nedan) finne hög produktion på denna station. Det är också tydligt av rådata att variationerna i klorofyllhalt mellan olika mättillfällen minskar mellan 1971 och 1974. Detta gäller även variationerna i totalfosfor. Under 1971 ser man också motsvarande, extremt höga mättnadsvärden för syrgas (>16%) vilket även tyder på en hög primärproduktion. Man kan således av olika skäl hävda att en tydlig förbättring inträffade med utbyggnaden av Rya. Senare, i samband med att kemisk fällning infördes vid Ryaverket, genomfördes under åren 1982-84 ett omfattande kontrollprogram för att undersöka effekterna av detta (Söderström 1986). Fosforutsläppet minskades från drygt 3 till 15 ton/år (Figur 2). Programmet omfattade mätningar av kväve och fosforhalter, siktdjup och klorofyll samt även primärproduktion. Söderström beräknade vattenutbytet och därefter flödet av TN och TP vid Älvsborgsbron och Rivöfjord. Även utbytet med södra skärgården finns med i modellen. Han jämför åren 1982-84 med år 1985 och konstaterar att den minskade fosfortillförseln från Ryaverket resulterat i lägre fosforhalter i älven. Minskningen i Ryaverket var från 8.4 till 6.1 g/s, och i tillförseln från södra älvgrenen från 5. till 3.4 g/s. En total minskning från 13.4 till 9.5 g/s resulterade enligt Söderström i nära 2% lägre fosforhalter; från 1.55 till 1.26 mmol/m 3. Vän av ordning noterar omedelbart att dessa är högre än i Björn Rasmussens (1976) arbete, men i bägge fallen saknas tydlig referens till mätpunkterna. Söderström (1986) underströk att mynningsområdets produktion var i princip ljusbegränsad (siktdjupen vid Skalkorgarna och Danafjord är ca 3 resp. 5.5 m). Söderström diskuterade också kväverening i Ryaverket och menade att den skulle få en marginell effekt på recipienten eftersom kväve förekommer i stort överskott. Söderströms slutsatser tas upp också i diskussionen. Selmer och Rydberg (1993a) genomförde en serie hydrografiska mätningar med 12 stationer i mynningsområdet och mätte bl.a. kväveupptaget hos plankton, detta som en förberedelse för införandet av kväverening vid Ryaverket. Upptagsmätningarna (fyra till antalet) antydde en förhållandevis låg produktion, medan minskningen av närsaltkoncentrationer antydde antingen ett högt upptag och kraftig sedimentering och denitrifikation och/eller ett underskattat vattenutbyte med främst södra skärgården. Den modellering av flödet som gjordes av Selmer och Rydberg (1993b) baserades på sammanlagt tolv mätningar i området. Den visade att 4 resp 65 % av den samlade nitrat- och ammoniumtillförseln till älven (se Tabell 2) försvinner från ytvattnet innanför Norra skärgården, väsentligen på Rivö och Danafjord. Man påpekade också att mynningsområdet är fosforbegränsat, förutsatt ljus- och planktontillgång, samt att salthalten i ytvattnet har en syd-nordlig gradient 1-2 km -1. Tabell 2. Beräkningar av tillförsel av nitrat, fosfat och ammonium vid 12 mättillfällen under 1988-92 (Selmer och Rydberg 1993b). Djupvattentillförseln är beräknad i yttre Danafjord. Nitrat Ammonium Fosfat Göta älv (ton/år) 2997 16 25 Ryaverket (ton/år) 33 182 1 Djupvattentillförsel (ton/år) 1425 643 41 I sin utvärdering av Bvvfs kustvattenkontrollprogram för Bohuslän, för perioden 199-23 jämför SMHI (Anon 24a) Ryaverkets recipient med Byfjorden, och utbyggnaden av reningsverket i Uddevalla. Medan man finner en tydlig respons på minskad kvävetillförsel till Byfjorden, menar SMHI att för Ryaverken, där kvävetillförseln reducerades från ca 24 till 14 ton per år under 1997 (Figur 2) har halten av DIN (Σ NO 2 +NO 3 +NH 4 ) inte minskat utom vid Älvsborgsbron. Man markerar för minskade fosforhalter, som man menar är ett resultat av lägre halter i kustvattnet (se nedan), men däremot inte för en tydlig minskning av ammoniumhalterna som även noteras i HydroGIS rapport (Anon 23a) 9

SMHI hänvisar i Anon (24a) till Marmefelt et al. (24) som gjort en modell (Integrerat kustzonsystem för Bohusläns skärgård), vars mål är att beräkna hur stor del av belastningen som kommer från öppna havet och hur stor del som kommer från andra källor, samt effekter på planktontillväxt, syrgasförhållanden, siktdjup/övergödning för olika åtgärder på land. Modellen är fortfarande under utarbetande. I nuvarande form finns beräkningar av totalfosforoch totalkväveflöden (årsmedelvärden) inom Göteborgs skärgård, uppdelat på Rivöfjord och Danafjord. Födet av totalfosfor mellan kustvattnet och Danafjord beräknas till 1553 ton (ut) och 137 ton (in). Mellanskillnaden, 183 ton/år svarar nästan exakt mot tillförseln från Ryaverket och södra älvgrenen gemensamt (se nedan). Samtidigt anges att sedimentationen uppgår till 25 ton/år i Danafjord och ytterligare ca 5 ton/år i Rivöfjord. Denna, i sin tur är beräknad på basis av en biologisk modell (E. Marmefeldt, pers. komm.), och det är enligt uppgift möjligt att även ange den beräknade primärproduktionen i varje bassäng. Det dubbelriktade utbytet med havet verkar högt och tyder på en mycket kraftig blandning mellan in strömmande djupvatten och utströmmande ytvatten. I diskussionen skall resultaten jämföras med egna beräkningar. I en annan SMHI rapport av Karlson och Andersson (23) utvärderas recipientens respons på de extremt höga flöden som förekom i Göta älv under vintern och våren 21. Vattenföringen i älven uppgick under perioden till ca 12 m 3 s -1 mot normalt 55 m 3 s -1. Flödet i södra grenen var under perioden 3 m 3 s -1 mot normalt 15 m 3 s -1 (se nedan). Samtidigt utvärderas Bvvfs hydrografiska mätserier från 199-22 i området från Valö till Åstol, d.v.s. hela det område som kan påverkas av Göta älv. För våren 21 har man dessutom tätare mätserier än normalt (upp till veckovis), med mer plankton sampling och intensivstudier av Chl-a. Man studerade också särskilt den blomning av Chattonella som förekom. Man finner exempelvis lägre salthalter och högre näringsämneshalter än normalt och även höga Chl-a halter. Primärproduktionen, mätt vid Gullmarfjordens mynning, påverkades dock ej, och inte heller siktdjupet. För Chatonellas blomning sägs att den sannolikt inte haft med den högre avrinningen att göra. Rapporten innehåller mer analys av Bvvfs data än Anon (24a). Tyvärr diskuteras dock varken Ryas utsläpp eller det likaledes höga flödet i södra älvgrenen separat. Av rapporten framgår tydligt hur Vänern med sin stora lagringskapacitet stabiliserar avrinningen på längre tidsskalor (månader till år) men också att det förekommer en årstidvariation (2-8 m 3 s -1 ) med låga flöden sommartid. Det är också tydligt hur ett par nederbördsrika år i följd tvingar upp medelflödet kraftigt, och helt döljer årstidsvariationerna. Detta får som nämnts stor inverkan på närsaltförhållandena också i södra älvgrenen, och kan inte förbigås i en studie Ryaverkets betydelse för tillståndet i älvmynningen. Sverige lämnar vart femte år en rapport till OSPAR (Anon 22a), som sammanfattar ländernas runt Nordsjön rapportering när det gäller Nordsjöns ekologi och fiske. Den svenska rapporten, som också sammanställs av SMHI berör tillståndet i Skagerrak och Kattegatt. I rapporten redovisas närsalthalternas och klorofyllhaltens utveckling från 197-2. Man redovisar också tillförseln av näringsämnen från land på årsbasis, uppdelat på diffus tillförsel, floder mm. I Kattegatt finner man att halterna av nitrat och, särskilt fosfat (vintervärden) är betydligt lägre under nittiotalet än under åttiotalet med ett minimum under torråren 1996-97. Chl-a har studerats ingående. I öppna Skagerrak och Kattegatt ligger medelvärdet under produktionssäsongen (mars-okt) på cirka 2 mgm -3, men närmast kusten på 3 respektive 2.5 mgm -3. I samtliga vatten låg halterna högre under perioden 1997-22 jämfört med perioden 1985-96, mest markant i Skagerrak. Lägre halter av fosfat och nitrat i Kattegatt hänger sannolikt samman med betydande minskningar av såväl fosfor som kvävetillförseln till Bältsjön och det sydliga Kattegatt, i huvudsak från danskt håll (Rydberg et al. 24). Rydberg 1

et al. visar även på samvarierande minskningar i primärproduktionen från Anholt och söderut. I östra Skagerrak, utanför Gullmaren finner Lindahl, i Anon (22a) däremot ingen minskning av produktionen. I de delar av Anon (22a) som berör giftiga algblomningar, s.k. HABs, menar man att inget tyder på att dessa blomningar skulle vara relaterade till eutrofiering. Utöver programmen som berör den fria vattenmassan i Göta älvs mynningsområde och som nämnts ovan, finns kontrollprogram för bentisk flora och fauna, fintrådiga alger och sediment. Några av programmen täcker hela bohuskusten och fokus på mynningsområdet blir därför mindre. Jenneborgs undersökningar är ett undantag; i en serie årsrapporter (t.ex. Anon 2; 21; 22b; 23a) studerar man kvävereningens inverkan på fastsittande alger samt på hård- och mjukbottenfauna i Göteborgs norra skärgård. Undersökningarna täcker perioden 1996-22. För perioden sept 1997 sept 1999 finner man en förbättrad miljö (beträffande etablering av nya alger, blåmusselförekomst, utbredning av beggiatoa etc.) vid de inre lokalerna närmast Ryaverkets utsläppspunkt och ut till Torshamnen. Därifrån och utåt liksom nordvart finner man däremot en motsvarande försämring. I Anon 23a diskuteras utbredningen av fintrådiga alger och undersökningar av de marina bottensamhällena i Göta älvs mynning samlat. Jenneborg (Anon 23a) menar att någon förbättring i bottensamhällena till följd av Ryaverkets kväverening inte kan påvisas. Jenneborg pekar också på utbredningen av cyano- och svavelbakterier i kombination, på mjukbottnar mellan 4-1m djup, som gemensamt kan skapa förutsättningar för både fixering av kväve och frisättning av fosfor. Förekomst och utbredning av fintrådiga alger längs Bohuskusten har studerats årligen sedan 1994 (Moksnes och Pihl 1995; Pihl et al. 1999; 21; Nilsson och Pihl 22). Inom dessa undersökningar, som sker under perioden juni-aug studeras hela Göta älvs mynningsområde som ett av fyra områden längs kusten. Rent generellt är förekomsten betydligt högre i norra Bohuslän än söderut. Det finns också en tydlig, samtidig, variation i förekomsten, år från år. Då näringstillförseln är mycket ojämt fördelad finns det alltså goda skäl att tro att andra orsaker än näringstillförseln från land styr förekomsten av fintrådiga alger, t.ex. sommarklimatet. Jenneborg (Anon 23a) menar att cyanobakterierna är betydelsefulla också för utbredning och tillväxt av fintrådiga alger, dels genom sin förmåga att tränga ner i sedimenten för att fånga upp fosfor och dels genom fixeringen av kväve. Överskott av kväve (som i Göta älvs mynningsområde), skulle därmed motverka uppkomsten av fintrådiga alger. Han pekar också på utfiskningen som en möjlig orsak till obalans i kustekosystemet. Sedimentation och näringsinnehåll mm i sediment har undersökts av Cato (1992;1997), också detta som ett led i Bvvfs kustvattenkontroll. Fördelning av sedimenterande suspenderat material från erosion och transport i älven har diskuterats i en avhandling av Brack (2). I sammanfattning visar de tidiga recipientundersökningarna (Björn Rasmussen 1976; Anon 1981; Söderström 1986) på att halterna av totalkväve och totalfosfor sjönk markant efter Ryaverkets tillkomst 1972 och i samband med utbyggnaden av fosforreningen åren 1982-84. Däremot kunde någon minskning av Chl-a inte fastställas. SMHI (Anon 24a) har heller inte kunnat belägga några effekter av nittiotalets utbyggnad av kvävereningen. Det är emellertid uppenbart att ammoniumhalterna minskat (Anon 23a) i recipienten, men att minskningen har uppvägts av ökade nitrathalter till följd av ökad avrinning och därför inte framkommer i analys av DIN. Min omarbetning av de tidiga klorofyllmätningarna tyder också på att klorofyllhalten faktisk minskade markant i samband med Ryaverkets tillkomst 1972 (Tabell 1). De biologiska undersökningar som gjorts under perioden före och efter utbyggnaden av kvävereningen pekar inte i någon bestämd riktning. Verken fintrådiga alger eller 11

bottensamhällen i mynningsområdet tycks ha direkt samband med hög näringstillförsel eller visa tecken på att variationer i denna skulle kunna påverka algtillväxt m.m. Det är möjligt att fördjupa analysen av nyare recipientdata, framför allt tidsutvecklingen, genom att dels skilja ut vinter från sommarsäsong och studera förändringar i kväve och fosforhalter under de år då belastningen från Ryaverket är låg respektive hög samt att jämföra med resultat från tidigare perioder i Ryaverkets historia. Därutöver är det nödvändigt att parallellt beräkna näringstillförseln via Göta älv och uppskatta utbytet med havet för att därigenom få det samlade grepp om tillståndet i älvmynningen som inte SMHI lyckats åstadkomma i sin rapportering. Rådata För bedömning av den påverkan som utsläppen från Ryaverket har och har haft på tillståndet i recipienten, har vi beräknat koncentrationer och flöden av närsalter och under tre olika perioder med utgångspunkt från Ryaverkets tillförsel av fosfor och kväve Period I, 199-93 låg P 48.4 hög N 22 ton/år Period II, 1994-97 högre P 89.6 hög N 237 ton/år Period III, 1998-2 låg P 59.5 lägre N 145 ton/år Resultaten skall jämföras med tidigare perioder i Ryaverkets historia, 1971-74, 1975-81 och 1982-85 då belastningen på recipienten var betydligt större (se Figur 2). Nedan angivna data har använts. 1. Dagliga observationer av vattenföring i Göta älv, vid Lilla Edet och Alelyckan (Fig 1), för perioden 1985-23 (data från Vattenfall och SMHI), samt månatliga mätningar av TotP, PO 4, TotN, NO 3, NH 4 och Si vid Trollhättan och Alelyckan. Kemidata härrör från Sveriges Lantbruksuniversitet, avd. för Miljöanalys, www.slu.se. 2. Vattenförings- och närsaltdata från Säveån m.fl. mindre vattendrag som mynnar i södra älvgrenen, nedströms delningen vid Kungälv (Göta älvs vattenvårdsförbund, Anon 23b). 3. Ryaverkets egna data på tillförsel av kväve och fosfor, uppdelat på månadsmedelvärden av TotP, PO 4, TotN, NO 3 och NH 4, samt månadsvis flöden av motsvarande närsalter inkl. bräddning för perioden 1986-23. Äldre data, från perioden 1975-81, inkl. recipientdata har hämtats ur Göteborgs Vattenvårdsanläggningars årsrapport (Anon 1981). 4. Mätningar av salthalt, TotP, PO 4, TotN, NH 4, NO 3, och Chl-a, perioden 1986-22, på följande stationer (för position, se Figur 1); Åstol, Instö Ränna, Rävungarna, Danafjord, Skalkorgarna, Älvsborgsbron1 1986-94(maj), Älvsborgsbron2 1994(juni)-22 och Valö. Mätningarna genomfördes av Hydroconsult under 12

1986-89, därefter av SMHI och då i regi av Bohuskustens vattenvårdsförbund (Bvvf). Hela databasen administreras av SMHI, som också tillhandahållit data. Samtliga beräkningar görs säsongsvis med uppdelning mellan vinter (nov-feb) och sommar (mar-okt). Eftersom skiktningen skiljer sig betydligt mellan stationerna i älvmynningen, har vi valt att definiera ytvattnet från prover tagna på -2m djup vid Älvsborgsbron, -5m vid Skalkorgarna och -1m vid Danafjord. Djupvattnet representeras på motsvarande sätt av djupen 5-1m vid Älvsborgsbron, 1-14m vid Skalkorgarna och 15-4m vid Danafjord. Ytoch djupvatten definieras för varje station av medelsalthalten på respektive station. Resultat från beräkningar av månadsvis tillförsel av TotN, NH 4, NO 3, TotP och PO 4 via älven (Alelyckan) respektive Ryaverket framgår av Figur 3-9 samt av Tabell 3. Resultat från beräkningar av periodvis medelvärden av salthalt, syrehalt, TotN, NH 4, NO 3, TotP, PO 4 och Chl-a vid Stn Danafjord, Skalkorgarna och Älvsborgsbron 1, 2 från Bvvfs mätningar i älvmynningen, med uppdelning i vinter och sommarperiod samt i yt- och djupvatten visas i Tabell 4. Vattenutbytet i älvmynningen har beräknats periodvis, utgående från salt och volymbalans (Appendix 2) samt på basis av medelsalthalter i respektive yt- och djupvatten. Beräkningarna är gjorda för tänkta snitt vid Älvsborgsbron och Danafjord, men gäller strikt för de salthalter som antagits. Resultat Flöden i Göta älv - södra grenen Göta älv är kraftigt reglerad med hjälp av Vänern, som har kapacitet att buffra även betydande mellanårsvariationer i nederbörd och tillrinning. Om vattennivån i Vänern ligger klart under högsta tillåtna vattenstånd sker tappning med hänsyn till elkraftbehovet. Detta gör att flödet är högst under vintern. Vid högt vattenstånd i Vänern tappas vatten oberoende av årstid. Älvvattnet rinner ut i två grenar, Nordre älv och södra grenen. Delningen sker vid Kungälv (Fig 1). Medelvattenföringen i Göta älv vid Lilla Edet är 55 m 3 s -1, varav ca 7% passerar ut i västerhavet via Nordre älv. Flödet genom södra älvgrenen, vid Alelyckan kan regleras med en skärm i norra älvgrenen. Minimiflödet i södra älvgrenen är 12 m 3 s -1, detta i första hand för att förhindra saltvattenkilen att nå färskvattenintaget vid Alelyckan. Inklusive flöden i Säveån, Lärjeån och Mölndalsån ökar flödet i södra älvgrenen med i medeltal ca 26 m 3 s -1 (Anon 23b). Detta flöde domineras av Säveån, som har en medelvattenföring på 21m 3 s -1, dubbelt så hög vinter som sommar. Medelutflödet genom Göteborg uppgår därmed till ca 18 m 3 s -1. På basis av dygnsvis mätning av vattenföringen vid Lilla Edet, uppströms delningen och en uppskattning av flödet vid Alelyckan i den södra älvgrenen (SMHI/Vattenfall) har vi beräknat den klimatologiska medelvattenföringen för åren 1986-3. Resultatet framgår av Figur 3. 13

8 LONG TERM MONTHLY MEAN DISCHARGE (1986 23) 7 6 Lilla Edet DISCHARGE [m 3 s 1 ] 5 4 3 2 Alelyckan 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 MONTHS Figur3 Långtidsmedelvärde av vattenföringen i Göta Älv, uppströms älvens delning, vid Lilla Edet, och vid Alelyckan i södra älvgrenen, perioden 1986-23. De månadsvisa mätningarna av TP, PO 4, TN, NO 3, NH 4 och Si vid Alelyckan (SLU, Miljödatabas) samt månadsmedelvärden av vattenföringen enligt ovan, har använts för att beräkna månadsvisa flöden vid Alelyckan för hela perioden 1986-3. Koncentrationer och flöden av närsalter, inklusive vattenföringen framgår av Figur 4-7. Vattenföringen vid Alelyckan varierar i intervallet 125-3 m 3 s -1 (Figur 6a), d.v.s. flödet är betydligt mindre stabilt än vad som framkommer av Figur 3. I älven som helhet är variationerna ännu större. Den maximala vattenföringen i älven under samma period var ca 12 m 3 s -1 och minimum ca 15 m 3 s -1 (se Karlson och Andersson, 23). Perioden 1999-22 utmärker sig av nära dubbelt så höga genomsnittsflöden som den torrare perioden 1995-1997. Detta påverkar också flödena i södra älvgrenen och dynamiken i mynningsområdet. 8 NITROGEN CONCENTRATIONS [mg/m 3 ] 6 4 Ammonium 2 1 8 6 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 4 Nitrate 2 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 2 15 1 Total nitrogen 5 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 14

Figur 4a-c Koncentrationer av ammonium, nitrat och vid Alelyckan, Göta älvs södra gren. 3 PHOSPHORUS AND SLICATE CONCENTRATIONS [mg/m 3 ] 2 Phosphate 1 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 6 4 Total phosphorus 2 2 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 15 1 Silicate 5 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 Figur 5 a-c Koncentrationer av fosfat, silikat och totalfosfor vid Alelyckan, Göta älvs södra gren. Vänern har avgörande betydelse också för halterna av näringsämnen i älven. Nitrat och totalkvävehalterna är alltid höga och har små eller måttliga mellanårsvariationer (Figur 4). Även årstidvariationerna är måttliga, med ca 2% skillnad mellan sommar och vinter. Variationerna styrs av primärproduktionen i Vänern. Ammonium uppvisar större relativa variationer (Figur 4a), men halterna är å andra sidan mycket låga jämfört med nitrat och totalkväve. Totalfosfor- och fosfathalterna är låga eller mycket låga (2 resp. 5 mgm -3 ; Fig 5 a-b ), d.v.s. lägre än i recipienten. Fosfor begränsar produktionen i Vänern. Den låga fosfortillförseln till Vänern resulterar i alltså i en hög kvävebelastning på västerhavet och slöseri med en värdefull resurs. En försiktig gödsling av Vänern, med spridning av fosfat i ytvattnet under perioden då Vänern är temperaturskiktad (maj-aug/sep), skulle på sikt sänka de höga nitrat- och totalkvävehalterna till betydligt nivåer och bidra till en högre produktion i sjön. Om den genomförs konsekvent skulle man antagligen nå så låga halter att det även kunde bidra till att produktionen i Göta älvs mynningsområde sjönk. Hur effektiv denna åtgärd kan bli beror dock även på i vad mån åtgärden ökar fosforflödet i Göta älv och därmed skapar förutsättningar för kvävefixering i mynningsområdet (se t.ex. Anon. 23c). Transportberäkningarna (Figur 6-7) visar att variationerna i närsaltflöden styrs av vattenföring och halter i kombination. Det är emellertid tydligt att ammoniumhalter och flödet av ammonium ökat under periodens mitt för att sedan minska igen mot slutet. Även flödet av silikat har ökat, medan däremot nitrat- och totalkväveflödet har minskat något, som ett resultat av sjunkande kvävehalter. 15

4 RIVER DISCHARGE [m 3 s 1] AND NITROGEN TRANSPORT [tons/month] 2 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 3 2 Ammonium transport 1 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 8 6 4 Nitrate transport 2 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 8 6 4 2 Total nitrogen transport 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 Figur 6 a-d Vattenföring samt flöde av ammonium, nitrat och totalkväve vid Alelyckan 4 RIVER DISCHARGE [m 3 s 1] PHOSPHORUS AND SILICATE TRANSPORT [tons/month] 2 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 15 1 Phosphate transport 5 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 3 2 Total phosphorus transport 1 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 15 1 Silicate transport 5 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 Figur 7a-d Vattenföring samt flöden av fosfat, silikat och TP, vid Alelyckan. 16

Långtidsmedelvärden av transporten av näringsämnen vid Alelyckan visas i Tabell 3. Denna är baserad på beräkningar månadsvis. Älvens näringstillförsel via södra älvgrenen är alltså större än Ryaverkets belastning (Figur 2) vad gäller såväl fosfor som kväve. Årstidsvariationerna i södra grenen är måttliga, och inga större förändringar har skett i tillförseln från älven sedan 1986. För älven som helhet, däremot, är såväl säsongs- som mellanårsvariationerna stora, och näringsbelastningen kan variera med en faktor två från ett år till nästa. För kväve betyder detta ± 5 ton/år, för fosfor ± 15 ton/år. Tabell 3 Vattenföring (m 3 s -1 ) samt transport av kväve och fosfor (ton/månad) vid Alelyckan baserad på månadsvis data från perioden 1986-23. Medelvärde Std Vattenföring 172.4 38 Ammonium 8.3 4.6 Nitrat 239 68.1 Totalkväve 362 96. Fosfat 1.84 1.44 Totalfosfor 8.32 3.64 Silikat 231 167 Flöden i Ryaverket I utsläppen av kväve och fosfor från Ryaverket förekommer betydande årstidsvariationer. Både avloppsvattenflödet och koncentrationerna varierar. Dessutom är reningen temperaturberoende med en påtagligt effektivare rening under sommaren. Figur 8 a-b visar på tidsutvecklingen av in- och utflöde av närsalter under perioden 1986-23, baserade på Ryaverkets egna data. Motsvarande årsmedelvärden för uttransporten framgår av Fig 2. Beräkningarna har gjorts på basis av månadsvis koncentrations- och flödesdata från Ryaverket (GRYAABs databas). Perioder av bräddning är inkluderade Figur 8. Under hela perioden 1986-23 är alltså fosforreningen i princip helt utbyggd och 5 till högst ca 1% av inkommande fosforflöde belastar recipienten. Högre flöden förekom periodvis under 1994-97, då Ryaverket byggdes om för kväverening. Som synes finns i såväl fosfor- som kväveflödet en årstidsvariation, som på inflödessidan styrs i första hand av mängden avloppsvatten, men på utflödessidan också påverkas av reningsprocessens effektivitet, som bl.a. är temperaturberoende. Figur 9 a-b visar andelen oorganiskt kväve (väsentligen ammonium) och fosfor (fosfat) i utflödet. Korrelationskoefficienten för TN mot NH 4 är hög, på årsbasis.98 och medelkvoten, baserad på årsmedelvärde i utgående vatten är NH 4 /TN=.841 (Selmer och Rydberg, 1993). Motsvarande kvot beräknad på månadsmedelvärden för perioden 1986-87 är.847. För fosfor är motsvarande kvot PO 4 /TP=.244. För månadsmedelvärden på kvoten NH 4 /TN finner man följande resultat: 1994-97,.859, och 1998-23,.89 med medelvärdet.83. Andelen ammonium har alltså sjunkit något efter att reningsverket körts med kväverening. 17

Som nämnts förekommer årstidsvariationer i både flöden och koncentrationer vid Ryaverket. För perioden 1986-89 uppgick medelflödet till 3.9 m 3 s -1 med max i februari mars (4.7 m 3 s -1 ) och minimum i maj juli (3.2 m 3 s -1 ). Klimatologiska flöden (in och ut) för totalkväve och totalfosfor framgår av Figur 9. Sedan 199 har flödet inte förändrats nämnvärt, utan är fortfarande knappt 4 m 3 s -1. Däremot är reningsprocessen för kväve effektivare och den undre kurvan i Figur 9a ligger idag lägre än under perioden 1986-89, med ett tydligare minimum. Detta förhållande framgår också av Figur 8. 4 3 Kväve in NITROGEN DISCHARGE TN IN, TN OUT, AMMONIUM OUT [tons/month] 2 Kväve ut 1 Ammonium ut 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 1 8 Fosfor in PHOSPHORUS DISCHARGE TP IN, TP OUT, PHOSPHATE OUT [tons/month] 6 4 2 Fosfor ut Fosfat ut 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 Figur 8 a-b Månadsvis kväve och fosforflöden i Ryaverket. Andel fosfat och ammonium i utflödet visas separat. 3 LONG TERM MONTHLY MEAN TN IN AND OUT AT RYA [1986 23] 6 LONG TERM MONTHLY MEAN TP IN AND OUT[1986 23] 25 TN into Rya 5 TP into Rya Total nitrogen flux [tons/month] 2 15 1 TN out from Rya Total phosphorus flux[tons/month] 4 3 2 5 1 TP out from Rya 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Months 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Months Figur 9 a-b Årstidsvariationer i tillförsel och belastning av kväve och fosfor vid Ryaverket. I sammanfattning; sedan Ryaverkets tillkomst, 1972 har kväve- och fosfortillförseln till Ryaverket uppgår till 25-3 respektive 5-6 ton/månad. Under perioden 1972-83 förekom endast biologisk rening och belastningen på recipienten utgjorde då ca 75% av dessa medelvärden, i enlighet med Figur 2. Fosforrening genom kemisk fällning byggdes ut 1982-84. Från år 1986 har fosforbelastningen varit ca 5 ton/månad (Figur 2), motsvarande en reningsgrad på 92%. Kvävereningen byggdes ut 1994-97. Före denna var belastningen på 18

älvmynningen ca 23 ton/år, därefter, 1998-3 145 ton/år, lägre mot slutet av perioden (Fig2b). Som nämnts ovan är uttransporten, d.v.s. belastningen via Ryaverket lägre än tillförseln via Göta älvs södra gren, men skillnaden är inte större än att t.ex. införandet av kväverening 1997 borde märkas på halterna av kväve i recipienten. Enligt Tabell 1 är den totala tillförseln via södra älvgrenen (inkl. Säveån m.m.) ca 46 ton TN/år och ca 1 ton TP/år. För att få en rättvisande bild av belastningen, och för att förstå dess betydelse för recipienten, särskilt hur minskad belastning påverkar produktionen i vattenmassan, måste den emellertid också jämföras med transporterna i recipienten och utbytet av näringsämnen med havet. Utbytet beräknas i nästa paragraf. En poäng i sammanhanget är att i älvvattnet domineras av nitrat medan i avloppsvattnet dominerar ammonium. Det gör att man kan särskilja avloppsvattnet från Ryaverket från älvvattnet också på avstånd från källan. Halter och flöden i recipienten, utbytet med Kattegatt För att närma sig problemet kring hur halter och näringsupptag påverkats av förändringar i näringstillförseln från Ryaverket, har jag beräknat utbytet av vatten och näringsämnen mellan recipienten och Kattegatt, baserat på Bvvfs data för 199-2. Dessa har delats upp på tre huvudperioder, 199-93 (4år), 1994-97 (4) och 1998-2 (5), fördelat på sommar (mars-okt) respektive vinter (nov-feb). För denna fördelning beräknas i tur och ordning; 1) medelkoncentrationer i yt- och djupvatten av salthalt, syrehalt, TotN, NH 4, NO 3, TotP, PO 4 och Chl-a vid Älvsborgsbron 1, 2 (flyttad i juni 1994, ytvatten -2m, djupvatten 5-1m), Skalkorgarna (ytvatten - 5m, djupvatten 1-12/14) och Danafjord (ytvatten -1, djupvatten 15-3/4). 2) Vattentransporter i yt- och djupvatten, på basis av medelsalthalt i respektive vatten samt älvens färskvattentillrinning (Appendix 2). 3) Transporter (utbyte) av näringsämnen i vattenmassan baserade på under punkt 1 beräknade koncentrationer, samt den periodvisa belastningen från Ryaverket och transporten via älven (inkl. Säveån m.m.). Beräkningarna under punkt 1) syftar också till att kvalitativt uppskatta hur halterna i recipienten eventuellt påverkats av variationer i näringstillförseln (belastningen). Variationer och förändringar i salthalt, närsalthalter, Chl-a m.m. 199-2 Beräkningar av periodvis medelkoncentrationer i recipienten för åren 199-2 redovisas för stationerna vid Älvsborgsbron, Skalkorgarna och Danafjord i Tabell 4. Tabell 4 ger alltså möjlighet att jämföra stationerna inbördes, separerat mellan yt- och djupvatten och mellan sommar och vinter. Vattenföring och koncentrationer i älven framgår av Tabell 5. Koncentrationerna i mynningen kan förväntas påverkas av 1) vattenföringen i älven (högre vattenföring tvingar ut älvfronten och sänker salthalten på samtliga stationer detta innebär samtidigt lägre nitrat-, totalkväve och Chl-a halter innanför fronten, men högre halter längre ut, se t.ex. Karlson och Andersson, 24), samt 2) näringstillförseln via älven och 3) Ryaverket. För de senare fallen gäller att högre näringtillförsel förväntas ge högre halter av näringsämnen och klorofylli recipienten. Vi förväntar oss att det i första hand är ytvattnets koncentrationer som påverkas av ovannämnda faktorer, men genom underströmmen och utbytet med Kattegatt kommer förhållandena i ytvattnet att i betydande utsträckning också påverkas av variationer i djupvattnets koncentrationer och flöden. Skillnaden mellan sommar- och vinterperiod gäller fr.a. det biologiska upptaget; växtplanktonproduktionen och Chl-a halterna är betydligt lägre 19

under vinterperioden. Därmed blir upptaget av oorganiskt kväve och fosfor lägre under vintern, och halterna I recipienten därför högre. Av Tabell 5 framgår att vattenföringen är betydligt högre under perioden 1998-2 jämfört med tidigare, samtidigt som koncentrationerna av nitrat och totalkväve sjunkit. Man ser också direkt från Tabell 4 och 5 att lägre vattenföring ger högre salthalt och att signalen är entydig. Skillnaden mellan perioden 1998-2 och de tidigare uppgår till ett par psu, vilket innebär att älvens gentemot havets avvikande kväve- och fosforhalter påverkar också variationerna, d.v.s. trenderna i närsalthalter. Detta syns tydligast i nitrat- och totalkvävehalterna (Tabell 4) som ökar i hela älvmynningen, trots sjunkande halter i tillrinnande älvvatten (Tabell 5). Det förefaller troligt att den högre vattenföringen också är skälet till att Skalkorgarnas klorofyllhalter sjunkit något, samtidigt som Danafjords ökat betydligt under den senaste perioden. För ammonium ser man tydligt lägre halter i ytvattnet under den senaste perioden. Även om den kraftiga minskningen vid Älvsborgsbron är delvis ett resultat av flyttningen av stationen och kan relateras till lägre salthalt, står det klart att minskningen under perioden efter att kvävereduktion införts i Ryaverket är ett resultat av denna åtgärd. Dock borde även djupvattnets halter av ammonium vid Älvsborgsbron ha minskat, eftersom också dessa påverkas av Ryaverkets utsläpp (se Selmer och Rydberg, 1993a), men så har inte skett. I sin utvärdering av Bvvfs data menar SMHI (Anon 24a) också att högre nitrathalter är ett utslag av den högre vattenföringen under perioden, medan man missar den minskade ammoniumhalten vid Skalkorgarna och Danafjord eftersom man analyserat DIN (ΣNH 4 +NO 3 +NO 2 ) där minskande ammoniumhalter tas ut av ökande nitrathalter. SMHI finner också, som nämnts tidigare, genomgående lägre halter av fosfat och totalfosfor på samtliga stationer, och detta gäller också för stationerna i mynningsområdet (jfr Tabell 4). Tabell 4 Långtidsmedelvärden av näringsämnes- (mmolm -3 ) och salthalt samt Chl-a (mgm -3 ) vid Älvsborgsbron. Skalkorgarna och Danafjord. Stn Älvsborgsbron flyttades inåt (se text) i juni 1994. Djupvattnet vid Skalkorgarna har inte medtagits eftersom provtagningsdjupen varit få och varierat. Halter med signifikanta variationer har markerats med kursiv. 9-93 94-97 98-2 9-93 94-97 98-2 9-93 94-97 98-2 Salthalt psu Älvsborgsbron Skalkorgarna Danafjord Ytv sommar 11.54 7.4 5.5 18.93 18.85 17.11 21.29 21.67 2.11 Ytv vinter 8.98 9.3 6.81 2.59 22.14 21.1 24.6 24.83 24.32 Djupv sommar 21.85 21.1 19.77 3.67 3.86 3.25 Djupv vinter 23.32 24.43 24.55 3.67 29.75 3.13 Syre (ml/l) Ytv sommar 6.82 6.97 7.29 7.7 7.14 7.11 6.94 6.99 6.99 Ytv vinter 8.15 8.2 8.57 7.58 7.62 7.62 7.4 7.5 7.54 Djupv sommar 6.3 6.1 6.27 5.67 5.67 5.55 Djupv vinter 7.6 6.9 6.96 6.42 6.39 6.59 Fosfat Ytv sommar.32.22.24.17.15.16.15.14.13 Ytv vinter.51.27.34.5.4.45.5.38.44 Djupv sommar.4.41.49.55.48.47 Djupv vinter.69.54.62.76.56.64 TotP Ytv sommar.87.96.59.65.6.52.57.48.48 2