RAPPORT 1 2000 Samordnade åtgärder mot försurning av mark och vatten - Underlagsdokument till Nationell plan för kalkning av sjöar och vattendrag Olle Westling, Filip Moldan, Ingvar Nilsson och Stefan Löfgren f?/k? e@@?v4@ @@e@@ )T2@ @@>5e?J@X@V@YO.?.R4@@0Y e@6k?g?i4@@@e @?e @? @@@@@@@@@?@? @@e@@e @?hg @?e@@e @?e @?f@@e@??o.? @@@?@0Y? @? f?/k? e@@?v4@ @@e@@?o@@ @@@5?J@V'X@HJ5 @?V4@?.Y @6K?g?I4@@@e @?e @? @@@@@@@@@?@? f @?hg @?e@@e @?e @@@@e@?e?o.? @@@?@0Y? @? f?/k? e@@?v4@ @@e@@ /T2@?/X?S@@H?S)T.Y@?C5?&@0Y@0Y O@ @@@6T26X@@?I4@@)M? @?e @? @@@@@@@@@?@? e@@e @?hg @?e@@e @?e @?e@??o.? @@@?@0Y? @? f?/k? e@@?v4@ @@e@@?w.@?/t&u5?v+r/?(y @?g W26X@@h &@@)M?g @?e @? @@@@@@@@@?@? O.@??/T. @@0Yf?S(Y @?e@0y? @?e @?e@??o.? @@@?@0Y? @? f?/k? e@@?v4@ @@e@@ @@?'@?g?v'?)x @?e@)e @@e@6k?g?i4@@@e @?e @? @@@@@@@@@?@? @?@?e @?hg @?e@@e @?e @@@?e?o.? @@@?@0Y? @? f?/k? e@@?v4@ @@e@@ @6T&?'@V'@?V'T@X@?N@ @?V+R4@? @6X?'@@@?/X? @@)?V'@@?V/? @?e @? @@@@@@@@@?@? @@f@@ @?hg @?e@@e @?e @@@@@@@@@@?O.? @@@?@0Y? @? f?/k? e@@?v4@ @@e@@?o-t2@?'@@@he?v'>@>@l @?V4@0R/ @@?/X?@@@? @@?V/?h @?e @? @@@@@@@@@?@? W2@@@@f @?e&@@?ew2(??i@?e&0y? @?e h@@@??o.? @@@?@0Y? @? f?/k? e@@?v4@ @@e@@?o)t2@ @@@@>5e?N@V+YW. @?e.y W. @@@??/T2@6KO&H?V+R4@@@@? @?e @? @@@@@@@@@?@? @?e?o26x? @?e@?ew2@@us,?.m?i40y? @?e @@@@@@@@@@?O.? @@@?@0Y? @? f?/k? e@@?v4@ @@e@@ @@ @?e@?e )T5? @0Y?f W2@6KO@?h.R4@@@@?@@@@@@ @?e @? @@@@@@@@@?@? @K?O2@@? @@@@@@@Le?I@M?I4@e @?e e@@@@@??o.? @@@?@0Y? @? f?/k? e@@?v4@ @@e@@ @?2@ @?e@@@5 @X@Y:5 @@@@0Y 6X?/T&@?'@e @)?V4@@?V' @?e @? @@@@@@@@@?@? @? @?hg @?e@@e @?e @?e@?e@@f?o.? @@@?@0Y? @? f?/k? e@@?v4@ @@e@@?w&@ @?W&@5?O.R'?(YJ5 @0Y?f.Y W& @?'@e@6ko&5 @?V'0R4@0Y @?e @? @@@@@@@@@?@? @Ke @@@@@?f @Me@@e @?e @@@?e@?e@@?o.? @@@?@0Y? @? f?/k? e@@?v4@ @@e@@ @@ @?f?:5k @0Y@@@ @6KO2(@? 0R4@0Yh @?e @? @@@@@@@@@?@??O.?/KO2(?W. @?@0Y?S@@@UO.Y.M?I40Y? @?e @@@@@@@@@@?O.? @@@?@0Y? @? f?/ e@@?v @@e @6 @@?:@T@X@? @0R+R4@@ @?6?2@ @@@@ @? @? @@@@@@@@@??O@?26K?O2 @@@@@@@@@@@U?I@M?I4) @? @?e@?e@@e?o @@@?@0 f e@@ @@?O @@ @V @@@? 6?2@6Xe @@@@@)e @@@@@@@@@? @@ @@@( (Y @?e@@@@ @@@?@?
SAMORDNADE ÅTGÄRDER MOT FÖRSURNING AV MARK OCH VATTEN Underlagsdokument till Nationell plan för kalkning av sjöar och vattendrag Olle Westling, Filip Moldan, Ingvar Nilsson och Stefan Löfgren Aneboda juni 1999
Skogsstyrelsen januari 2000 Författare Olle Westling Filip Moldan Ingvar Nilsson Stefan Löfgren Omslag Marie Petersson Omslagsfoto Helikopterkalkning: Tore Hagman / N Traktorkalkning: Michael Ekstrand Papper brilliant copy Tryck SJV, Jönköping Upplaga 450 ex ISSN 1100-0295 Best.nr 1676 Skogsstyrelsens förlag 551 83 Jönköping
INNEHÅLL Sammanfattning... 1 Bakgrund och avgränsningar...1 2 Samordnad kalkning av mark och ytvatten...2 2.1 Mål för samordnade åtgärder...2 2.1.1 Samhällets miljömål...2 2.1.2 Pågående verksamhet med mark- och ytvattenkalkning...2 2.1.3 Mål för samordnade åtgärder...3 2.2 Strategi för samordnade åtgärder...3 2.2.1 Kombinationer av behandling av fastmark och ytvatten...3 2.2.2 Behandlingsmedel och doser...4 2.2.3 Arealer och områden lämpade för samordnade åtgärder...4 2.3 Teknik för samordnade åtgärder...5 3 Behov och effekter av samordnade åtgärder...6 3.1 Miljötillståndets utveckling...6 3.1.1 Utbyte av ämnen mellan mark och vatten...6 3.1.2 Utvecklingen speglad av tidsserier av mätningar...7 3.1.2.1 Depositionsutveckling...7 3.1.2.2 Markens och markvattnets utveckling...7 3.1.2.3 Utveckling i ytvatten...9 3.1.6 Modellberäknade prognoser för naturlig återhämtning...9 3.1.7 Skogsbrukets inverkan...10 3.2 Långsiktiga effekter på ytvatten av kalkning av fastmark...10 3.2.1 Konkretisering av åtgärdsmålet...10 3.2.2 Utlakning av oorganiskt aluminium...11 3.2.3 Kalkens upplösning och nedträngning i markprofilen...11 3.2.4 Utströmningsområden förändrar avrinningen från fastmark...11 3.2.5 Episodisk försurning...11 3.2.6 Verktyg för att beskriva historisk försurning, återhämtningsförlopp och effekter av kalkning...12 3.3 Modellberäkningar av långsiktiga effekter av kalkning på fastmark...12 3.3.1 Metoder och antaganden...12 3.3.2 Modellresultat...14 3.3.3 Slutsatser av modellberäkningarna...18 3.3.4 Möjliga förbättringar av modellberäkningarna...19 4 Förutsättningar för en operativ verksamhet...20 4.1 Slutsatser om behov och effekter av samordnade åtgärder...20 4.2 Viktiga kunskapsluckor...20 4.3 Risken för bieffekter...21 4.4 Behov av anpassning i skogsbruket...21 4.5 Undantag av områden...22 4.6 Regional prioritering, urval av objekt och projektering av åtgärder...22 4.7 Utveckling av verktyg för att optimera samordnade åtgärder...22 5 Referenser...24
FÖRORD Försurningen av mark och vatten är ett av de allvarligaste miljöproblem vi har i Sverige. De största problemområdena är belägna i sydvästra Sverige där depositionen av försurande ämnen varit hög under lång tid. Sedan 1982 har Naturvårdsverket och länsstyrelserna bedrivit operativ ytvattenkalkning och idag kalkas knappt 7 500 sjöar och cirka 12 000 km vattendrag. Åtgärder mot skogmarksförsurning har skett i mindre omfattning. Genom Skogsstyrelsens försöksverksamhet med kalkning och vitalisering har omkring 50 000 ha skogsmark åtgärdats sedan 1990. Då grund- och ytvattenkvaliteten hör nära samman med markens beskaffenhet så kan kalkning och vitalisering av skogsmark ha en positiv effekt på försurningsutvecklingen i sjöar och vattendrag. Naturvårdsverket fick under 1999 regeringsuppdraget att ta fram Nationell plan för kalkning av sjöar och vattendrag. I ett tilläggsdirektiv fick Skogsstyrelsen, Naturvårdsverket och berörda länsstyrelser uppdraget att presentera ett förslag på hur ett samordnat program för åtgärder mot försurning i mark och vatten kan utformas. En forskargrupp bestående av Olle Westling (IVL, Aneboda), Filip Moldan (IVL, Göteborg), Ingvar Nilsson (Inst. f. markvetenskap, SLU, Uppsala) samt Stefan Lövgren (Inst. f. miljöanalys, SLU, Uppsala) gavs därför i uppdrag att skriva en rapport över nyttan av en samordning mellan åtgärder mot skogsmarksförsurning och ytvattenförsurning. En arbetsgrupp med företrädare från Skogsstyrelsen, Naturvårdsverket, berörda länsstyrelser samt berörda skogsvårdsstyrelser har haft insyn i arbetet. Författarna ansvarar ensamma för innehållet i rapporten. Uppdraget redovisades för regeringen den 30 juni 1999. Jönköping i januari 2000 Carina Strömberg Tf. Enhetschef Hans Wickström Projektledare för Skogsvårdsorganisationens kalknings- och vitaliseringsprojekt
SAMMANFATTNING Studien är ett underlagsdokument till "Nationell plan för kalkning av sjöar och vattendrag" som färdigställs under våren 1999. Detta regeringsuppdrag kompletterades under arbetets gång med direktiv om samordning mellan åtgärder i mark och ytvatten. Detta underlagsdokument är avgränsat till att bedöma nyttan, risken för bieffekter samt kunskapsluckor i samband med tillämpning av ett tänkt program för samordnade åtgärder i områden med försurad skogsmark och ytvatten. Förslaget till samordning innebär att kalkning och vitaliseringsgödsling av fastmark kombineras med kalkningsmetoder med snabba effekter på ytvatten, till exempel behandling av utströmningsområden, för att på kort och lång sikt minska försurningsgraden så att oönskade biologiska effekter undviks. Slutsatser om behov och effekter av samordnade åtgärder Värderingen av nyttan jämfört med regeringens övergripande förslag till miljökvalitetsmål försvåras av att den förväntade återhämtningen som beskrivs i förslaget ännu inte konkretiserats med vad som krävs för att undvika biologiska skador. De tidsangivelser för återhämtning av skogsmark och ytvatten som anges är mycket osäkra. Dessutom är det inte enbart hastigheten utan framför allt graden av återhämtning som är viktig på lång sikt. Vad som menas med en acceptabel återhämtning inom en generation (20-25 år) kan inte avgöras utan mål för skogsmarkens kvalité (till exempel vilken variationsbredd surhetsgraden får ha). Ytvattenmålet baseras oftast på en alkalinitets- eller ANC-gräns som skall återställas om den har minskat på grund av försurande luftföroreningar. Ett bättre mål är att minska halten av de ämnen som orsakar skador på fisk och andra organismer i vattendragen på grund av antropogen försurning, vilket innebär att den nödvändiga ökningen av alkaliniteten (och ph) får anpassas efter det målet. Det största problemet med starkt försurad skogsmark ur vattensynpunkt är förhöjd utlakning av oorganiskt aluminium (Al i ). Av det skälet bör Al i i ytvatten vara målparameter för åtgärder som syftar till att förändra skogsmarkens syra/bas-status så att avrinningens kvalité förbättras. Behovet av minskning av halten i ytvatten bör vara styrande för behov och dimensionering av insatserna. Det är inte troligt att markens surhetsgrad minskar så snabbt genom naturlig återhämtning att halterna når oskadliga nivåer i kraftigt försurade vattendrag i sydvästra Sverige inom en generation. Kalkning av fastmark kan, om den leder till ett ökat ANC och ph i mineraljordens B-horisont, minska utlakningen av Al i till ytvatten och påskynda återhämtningen när syradepositionen minskar. Samordnade kalkningsåtgärder bör koncentreras till kraftigt försurade (höga halter av Al i i ytvatten) områden i sydvästra Sverige där återhämtningen kan förväntas vara mycket långsam eller ofullständig. Behandling av utströmningsområden, utöver fastmarken, ger snabba effekter i form av ökat ph och minskade aluminiumhalter. Dessutom kan behandlingen av fuktiga och blöta marker minska risken för att halterna av Al i i avrinningen från fastmark ökar, genom en sänkning av ph, efter passagen av sura utströmningsområden. Effekten och varaktigheten av samordnade åtgärder är beroende av skogsbrukets intensitet och metoder. I synnerhet vid helträdsutnyttjande krävs att uttaget av biomassa, som bidrar till markförsurning, kompenseras genom till exempel askåterföring. Nyttan med samordnade åtgärder, ur vattensynpunkt, består av åtgärder vid källan, en snabbare avveckling av ytvattenkalkningen samt att även småvatten förbättras. I naturligt sura ekosystem, där låga ANC- och ph-värden förekommer utan tillförsel av sur deposition, bör åtgärden inte initieras. Dessa system har i regel låga halter av Al i. Samordnade åtgärder i operativ skala ställer krav på kunskapsuppbyggnad, utveckling av mätprogram, metoder för identifiering av områden med stort åtgärdsbehov samt verktyg för planering och projektering av åtgärder. Utvecklingsbehovet är sannolikt möjligt att tillgodose inom en relativt kort tid (2-4 år). Risken för bieffekter Nyttan med åtgärden ur vattensynpunkt bör vägas mot eventuella negativa effekter för skogsekosystemets flora och fauna samt ekosystemets funktion i den lokala och regionala skalan. Tänkbara bieffekter som är mer specifika för förslaget till samordnade åtgärder i mark och vatten är främst vegetationseffekter på små våtmarker och fuktig mark där de botaniska värdena ofta är bristfälligt kartlagda. Eventuella konflikter med målet att skydda biologiskt värdefulla våtmarker bör identifieras. Tidigare studier har visat att den allmänna skadebilden efter kalkning av våtmarker med måttliga doser av krossad kalk (<10 ton per ha) beror av marktyp och vegetation i bottenskiktet. Studier har visat fläckvisa och begränsade skador på vitmossor, som dock uppvisar en långsam återhämtning. I regel är förändringarna små i fastmattekärr och
sumpskog, men större effekter har noterats i mjukmattekärr. Utveckling av verktyg för att optimera samordnade åtgärder För att kunna värdera behovet, kvantifiera nyttan, och utforma och optimera samordnade åtgärder, krävs utvecklade verktyg: Mål för halter av Al i i olika typer av ytvatten bör konkretiseras, med hänsyn till olika organismers känslighet. Målet bör även omfatta behovet av att påverka de processer som styr halten av Al i i ytvatten, till exempel mineraljordens syra/bas-status och ytvattnets alkalinitet. Modellberäkningarna för att beskriva naturlig återhämtning bör utvecklas. Det förbättrade surhetstillståndet i ytvatten som beror på minskad deposition bör beaktas både vad avser i vilka områden den uppträtt och med vilken hastighet förbättringarna sker för att på ett tillräckligt och nödvändigt sätt kunna bedöma i vilken omfattning kalkningsåtgärder behövs. Beräkningarna av markkalkningens kvantitativa effekter på utlakningen av oorganiskt aluminium bör förbättras. Verktyg för att planera och dimensionera markbehandlingar behöver utvecklas så att både den kort- och långsiktiga effekten på mark och vatten av olika kalkdoser kan prognostiseras. Speciellt de långsiktiga effekterna behöver beskrivas med modellverktyg som är utvecklade för att beskriva försurnings- och återhämtningsförlopp. Dessa modellberäkningar kan indikera om en onaturlig försurning skett och om det är sannolikt att den naturliga hastigheten i återhämtningen är tillräcklig för att avstå från en åtgärd som markkalkning. Utströmningsområdenas inverkan på ytvattenkvalitén, samt deras miljövärden, bör klarläggas bättre. Mätprogram, som visar i vilka ytvatten som åtgärden kan förväntas ge positiv effekt, bör utvecklas och användas innan åtgärden initieras. En praktiskt tillämpbar modell för urval och undantag av områden, samt planering och optimering av samordnade åtgärder bör utvecklas som ett nödvändigt komplement till ovanstående mätprogram.
1. BAKGRUND OCH AVGRÄNSNINGAR Denna studie har utförts på uppdrag av Skogsstyrelsen, Naturvårdsverket och Länsstyrelserna i sydvästra Sverige. Utförare är Olle Westling IVL Aneboda, Filip Moldan IVL Göteborg, Ingvar Nilsson Inst. för markvetenskap SLU Uppsala samt Stefan Löfgren Inst. för miljöanalys SLU Uppsala. Syftet med studien var att beskriva nyttan av en samordning mellan åtgärder mot försurning i form av kalkning samt vitaliseringsgödsling av skogsmark och kalkning av ytvatten. Värderingen av nyttan är koncentrerad på de kort- och långsiktiga effekterna av samordnade åtgärder i kraftigt försurade områden i sydvästra Sverige. Studien är ett underlagsdokument till "Nationell plan för kalkning av sjöar och vattendrag" som färdigställs under våren 1999. Detta regeringsuppdrag kompletterades under arbetets gång med direktiv om samordning mellan åtgärder i mark och ytvatten. Detta underlagsdokument är avgränsat till att bedöma nyttan, risken för bieffekter samt kunskapsluckor i samband med tillämpning av ett tänkt program för samordnade åtgärder i områden med försurad skogsmark och ytvatten. Kalkning och vitaliseringsgödsling av skogsmark kan ske med andra syften än effekter på ytvatten, men nyttan och risken för bieffekter i det terrestra systemet utreds i andra sammanhang (Johansson m.fl., 1999). Rapporten är disponerad så att avsnitt 2 beskriver myndigheternas förslag till strategi och metoder för samordnade åtgärder som ligger till grund för effektbedömningen. Beskrivningen av nyttan sker i avsnitt 3. Värdering, slutsatser och förslag till utvecklingsinsatser redovisas i avsnitt 4. Avsnitt 3 och 4 uttrycker utförarnas bedömning. Uppdragsgivarna har haft insyn i arbetet genom en arbetsgrupp med representanter för Skogsstyrelsen och Naturvårdsverket samt berörda Länsstyrelser och Skogsvårdsstyrelser. 1
2. SAMORDNAD KALKNING AV MARK OCH YTVATTEN Förslag till en strategi för samordnade insatser mot försurning i mark och vatten innebär inte en helt ny verksamhet. Redan idag utförs åtgärder i skogsmark och i ytvatten, dock med skilda utgångspunkter. Det finns dessutom försök i praktisk skala med samordnade åtgärder som nyligen initierats i biflöden till Nissan i Hallands län samt runt Lygnern i Västra Götalands län. Som framgår av avsnitt 2.1.2 är kalkning av ytvatten en etablerad operativ verksamhet med stor omfattning i motsats till skogsmarkskalkning som hitintills utförts i mindre skala. En samordning i sydvästra Sverige förutsätter att åtgärder i form av kalkning och vitaliseringsgödsling av skogsmark sker operativt och med en omfattning i samma storleksordning som kalkning av ytvatten. 2.1 Mål för samordnade åtgärder 2.1.1 Samhällets miljömål Regeringen har formulerat 15 förslag till övergripande miljömål (Prop. 1997/98:145). Ett av dem, "Bara naturlig försurning" behandlar specifikt försurning av miljön. Regeringens förslag till miljökvalitetsmål och åtgärder sammanfattas nedan. Under 1999 och första hälften av år 2000 skall en parlamentarisk kommitté samt en rad sektorsmyndigheter konkretisera miljömålen och föreslå olika delmål. Regeringens förslag: De försurande effekterna av nedfall och markanvändning skall underskrida gränsen för vad mark och vatten tål. Nedfallet av försurande ämnen skall heller inte öka korrosionshastigheten i tekniska material eller kulturföremål och byggnader. Miljökvalitetsmålet innebär: Onaturlig försurning av marken motverkas så att den naturgivna produktionsförmågan och den biologiska mångfalden bevaras. Sverige verkar för att depositionen av försurande ämnen på lång sikt inte överskrider den kritiska belastningen för mark och vatten. Halterna i luft understiger 5 mg svaveldioxid/m 3 och 20 mg kvävedioxid/ m 3 (årsmedelvärden) för att skydda tekniska material. Inriktningen är att miljökvalitetsmålet skall nås inom en generation (20-25 år). Regeringen anger att miljökvalitetsmålet innebär att de försurande effekterna av nedfall och markanvändning skall underskrida gränsen för vad mark och vatten tål. För att uppnå målet i Sverige krävs omfattande åtgärder för att begränsa utsläppen av svaveldioxid, kväveoxid och ammoniak både nationellt och i andra europeiska länder norr om Alperna. Regeringens bedömning är att miljökvalitetsmålet "Bara naturlig försurning" i huvudsak kan uppnås inom en generation vad gäller kritisk belastning. Återhämtningsprocessen i mark och vatten kräver dock ofta en längre tidsrymd. För att nå målen måste också jord och skogsbruket bedrivas på ett sådant sätt att en återhämtning av mark och vatten vid minskande nedfall blir möjlig. Kalkning av sjöar och vattendrag måste också fortsätta under många år. 2.1.2 Pågående verksamhet med markoch ytvattenkalkning Kalkning och vitalisering av skogsmark har skett som försöksverksamhet sedan mitten på 1980- talet. Det finns även äldre försök från större delen av 1900-talet som i viss mån kan beskriva de långsiktiga effekterna. Erfarenheterna har beskrivits i flera syntesrapporter och miljökonsekvensbeskrivningar (Staaf m. f. 1996; Johansson m. fl. 1999). Skogsstyrelsen har sedan 1990 bedrivit en omfattande försöksverksamhet med kalkning och vitaliseringsgödsling. Vitaliseringsmedlet har i de flesta fall varit vedaska. Syftet med Skogsstyrelsen program är att utveckla praktiska metoder för att motverka ytterligare försurning och förluster av baskatjoner och andra näringsämnen i de mest luftföroreningsdrabbade områdena i Sverige, samt förbättra markens syra/bas-status (Skogsstyrelsen 1993). Åtgärderna skall kompensera för de förändringar som försurande luftföroreningar orsakat. Detta skall ge ett bättre utgångsläge för ett framtida skogsbruk som långsiktigt bevarar produktionsförmågan och markens status så att oönskad omgivningspåverkan undviks. Miljöeffekter av behandlingarna följs genom ett effektuppföljningsprogram som redovisas årligen (Larsson & Westling 1997; Akselsson m. fl. 1998). Kalkningen av ytvatten i landet med statsbidrag omsätter för närvarande 175 miljoner SEK per år. Kalkning av ytvatten med de metoder som använts (huvudsakligen direktkalkning i sjöar och våtmarkskalkning) ger en snabb respons men en begränsad varaktighet. Varaktighet och effekt kan beräknas med relativt stor noggrannhet. Detta gäller i ännu högre grad dosering av kalk i rinnande vatten som kan styras av flöde och önskat ph-värde. Vattenägare kan få 85 till 100 % statsbidrag för åtgär- 2
der. Insatserna prioriteras med utgångspunkten att bevara den biologiska mångfalden och nyttjandet av naturresurser i sjöar och vattendrag (Naturvårdsverket 1997). Ett effektuppföljningsprogram är kopplat till kalkningsverksamheten. Det nuvarande kalkningsprogrammet i ytvatten är anpassat till en situation där belastningen är hög och akuta åtgärder krävs för att tillfälligt upprätthålla en kemisk miljö som är rimlig för en normal artsammansättning i vattenmiljön. Åtgärderna utförs inte vid källan, vilket tidigare inte heller varit möjligt, och insatserna behöver ständigt upprepas. Prioriteringen av åtgärder till de mest värdefulla objekten har gjort att delar av många avrinningsområden med dåligt dokumenterade eller triviala egenskaper uppvisar ett konstant försurat tillstånd. Åtgärder högt uppe i tillrinningsområdena har inte alltid varit tekniskt möjliga, i synnerhet om våtmarker och bäcknära zoner inte kan utnyttjas för kalkning. Det gör att den sura tillrinningen ofta har höga halter av oorganiskt aluminium och tungmetaller som kan orsaka problem i vattendrag nedströms, även om dessa kalkas. När våtmarker utnyttjats har ofta upprepade behandlingar med höga givor kalk (>10 ton per ha) använts, vilket förändrat den naturliga floran kraftigt. Direktkalkning i sjöar med relativt långa intervall kan ge stora svängningar i vattenkemi som missgynnar många organismer. Dosering av kalk i rinnande vatten med skyddsvärda arter medför en betydande osäkerhet på grund av risken för driftstörningar i doseringsutrustningen under känsliga perioder som fiskens rom- och yngelstadium under våren. 2.1.3 Mål för samordnade åtgärder Kortsiktiga mål för samordnade åtgärder är att upprätthålla de biologiska värden i vattendragen som säkerställts med den nuvarande kalkningsverksamheten i ytvatten, fram till dess naturlig återhämtning och långsiktiga åtgärder har tillräcklig effekt. För att inte de kortsiktiga åtgärderna skall bli onödigt utsträckta i tiden när nedfallet av försurande ämnen minskar bör en samordning ske mellan kort- och långsiktiga åtgärder. Det långsiktiga målet är att inom överskådlig tid (en generation) bli oberoende av uppehållande åtgärder som kalkning av vattendrag. Påverkan av luftföroreningar och markanvändningens metoder måste vara uthålliga och inte accelerera förändringar av skogsmarken. Skogsekosystemet omfattar både land- och vattenmiljö och en åtgärdsstrategi bör utformas så att alla delar gynnas på ett kostnadseffektivt sätt. Dessutom bör åtgärderna planeras så att behovet av insatser minskar med tiden. Syftet med en samordning av insatser i mark och vatten är i första hand att: lägga en grund för uthålliga ekosystem i skog och vattenmiljö genom att utveckla en behandlingsmetod som samtidigt skyddar mark, ytligt grundvatten, avrinnande vatten samt förhindrar en fortsatt utarmning av arter som missgynnas av försurning, påskynda återhämtningen av mark (öka basmättnadsgraden) och vatten så att uppehållande åtgärder på sikt kan avvaras i hela avrinningsområden, göra det långsiktiga åtgärdsarbetet kostnadseffektivt. 2.2 Strategi för samordnade åtgärder 2.2.1 Kombinationer av behandling av fastmark och ytvatten Metodiken för samordnade åtgärder består av en kombination av åtgärder i mark och vatten. Huvudmetoden är en kombination av fastmarkskalkning eller vitalisering samt kalkning av utströmningsområden och fuktiga partier nära bäckar. Metoden kombinerar långsiktiga effekter där framför allt utlakningen av oorganiskt aluminium successivt minskas från fastmarkens mineraljord samtidigt som vattenkvalitén upprätthålls på kort sikt genom behandling av områden där en stor del av tillrinningen passerar. Effektiviteten i kalkning av utströmningsområden med krossad kalk, enligt Skogsstyrelsens koncept, utreds i ett annat underlagsdokument (Abrahamsson 1999). Resultatet av modellberäkningar i den studien indikerar att ca 65 % av tillförd kalk till genomsilningskärr i sydvästra Sverige uttransporteras under 25 år Det syraneutraliserande bidraget till ytvatten är beroende av såväl dos som arealen behandlad våtmark i förhållande till hela tillrinningsområdet. Utströmningsområden som är lämpliga för behandling är främst genomsilningskärr och vissa sumpskogar. I genomsnitt utgör de 5-7,5 % av avrinningsområden i sydvästra Sverige. Olämpliga områden är översilningskärr, på grund av dålig effektivitet, samt våtmarker med kalkkänslig och skyddsvärd flora (1-3 % av ett genomsnittligt avrinningsområde). Utgångspunkten är att fastmarkskalkningen är en engångsåtgärd. Den mer kortsiktiga behandlingen av ytvatten måste upprepas till dess att avrinningen från fastmarken har fått en acceptabel kvalité. Vid markbehandling som i första hand är riktad mot fastmark medför spridning på utströmningsområden knappast någon ökad kostnad. Tvärtom är det arbetskrävande att identifiera och undvika små områden med fuktiga och blöta marker i en praktisk verksamhet. Med utströmningsområden menas i 3
detta fall bäcknära fläckar och surdråg där stora mängder fastmarksvatten passerar på väg ut i vattendraget. Skyddsvärda våtmarker och sumpskogar bör undantas från kalkning, liksom konstaterade nyckelbiotoper och andra skyddsvärda objekt, om åtgärderna förväntas ha skadlig effekt på vegetationen eller andra biologiska värden. Den förväntade långsiktiga nyttan med metoden är att återhämtningen kan påskyndas i starkt markförsurade områden. Samordnade åtgärder är speciellt värdefulla i områden som har en mängd små försurningsskadade vattendrag, som i ett naturligt tillstånd ofta hyser en rik biologisk mångfald. I ett sådant område är praktiskt och ekonomiskt svårt att behandla enbart ytvatten. Samordnade åtgärder som utnyttjar både fastmark samt små utströmningsområden och surdråg kan minska behovet av både höga givor (> 10 ton per hektar) samt arealen av större våtmarker som kalkas för att förbättra ytvattnet. Det är framför allt höga givor av kalk i större våtmarker, ofta med stora biologiska värden, som riskerar att komma i konflikt med naturvårdsmål. Markkalkning kan kombineras med andra metoder för ytvattenkalkning (direkt sjökalkning och dosering i rinnande vatten), men kostnadseffektiviteten är inte lika stor eftersom det inte går att samordna spridningen och kalknings/vitaliseringsmedel. Den långsiktiga kostnadseffektiviteten ligger i att tiden för upprepade och kostsamma åtgärder i ytvatten kan nedbringas genom en ökad insats med markkalkning som påskyndar återhämtningen. Det är därför viktigt att spridning och dosering utförs så att långsiktiga effekter kan uppnås. 2.2.2 Behandlingsmedel och doser Den metod Skogsstyrelsen utvecklat för kalkning av skogsmark bygger på att tre ton krossad kalk, bestående av både kalksten och dolomitsten, sprids per ha skogsmark. Magnesiumhalten i det blandade kalkningsmedlet är 4 %. Finkornhalten är begränsad till 30 % under 0,25 mm. Att finkornhalten begränsas motiveras av risken för negativa effekter av snabba ph-förändringar. Av den produktiva skogsmarken undantags torvmark, sumpskogsmark, kalavverkad mark, skog nära slutavverkning, samt vissa skogar med speciella naturvärden. Även alla impediment undantas. Spridningssättet är huvudsakligen markspridning med stickvägs- eller beståndsgående maskiner utrustade med centrifugalspridare. Vissa bestånd utan stickvägar samt svårtillgängliga partier kalkas med helikopter. Konceptet är en avvägning, dels mellan kravet på att med 20 till 30 års varaktighet bevara eller något öka skogsmarkens basmättnadsgrad, dels undvika negativa effekter på känsliga delar av skogsekosystemet som kan utlösas av snabba och kraftiga förändringar av ph-värde och koncentrationer av mineralämnen i skogsmarken. Metoderna för planering och spridning av vitaliseringsmedel är i stort de samma som för kalkning. Som vitaliseringsmedel används i första hand en blandning av två ton vedaska (torrvikt) och två ton kalk per ha. Vedaskan är härdad eller behandlad på annat sätt för att förlänga utlakningstiden och undvika chockeffekter. Vedaskans ursprung är olika värmeverk och industrier som utnyttjar rena skogsbränslen inklusive bark. Vedaskan måste uppfylla krav på näringsinnehåll och låga halter av tungmetaller enligt Naturvårdsverkets och Skogsstyrelsens gemensamma policy. Doseringen av vedaska bör anpassas till storleken på uttag vid avverkningar. Skogsstyrelsens Allmänna Råd anger två ton vid stamvedsuttag och tre ton per hektar och omloppstid vid helträdsutnyttjande. Vid användning av mineralbaserade gödselmedel eftersträvas en sammansättning och egenskaper som liknar blandningen av aska och kalk. Kalkning och vitaliseringsgödsling av skogsmark har huvudsakligen bedrivits som en försöksverksamhet under perioden 1990 till 1999. För närvarande ingår mer än 7 500 sjöar och nära 12 000 km rinnande vatten i det svenska kalkningsprogrammet för ytvatten, vilket utgör cirka 80 % av den försurade sjöytan men bara 10 % av de rinnande vattnens längd (Naturvårdsverket 1997). Ungefär 200 000 ton kalksten sprids varje år. Det vanligaste kalkningsmedlet är finmald kalksten. Kalkstensmjölet kan spridas direkt i sjöarna via båt eller helikopter eller direkt i rinnande vatten med hjälp av en doserare. För att underlätta spridningen och upplösningen av kalken slammas den ofta upp med vatten till en slurry. Kalken kan även spridas på våtmarkernas utströmningsområde, där kalken med vattnets hjälp transporteras ut i vattendraget. I en samordnad verksamhet är lämplig kalkdos i utströmningsområden i regel 5-10 ton/ha, där dosen är beroende av andelen fuktig och blöt mark i ett avrinningsområde. Doseringen av kalk baseras på beräkningar av vilken vattenmängd som skall åtgärdas under insatsens beräknade varaktighet. Vattenföringen i rinnande vatten och sjöarnas omsättningstid påverkar den mängd som måste tillföras ett avrinningsområde för att uppnå ett vattenkemiskt mål. Även vattnets försurningsgrad före åtgärd måste vägas in i beräkningen. Vattendragens olika karaktär, och planerad frekvens för upprepade insatser, gör att doseringen uttryckt per hektar sjöyta eller våtmark varierar kraftigt. 2.2.3 Arealer och områden lämpade för samordnade åtgärder Arealen produktiv skogsmark på morän- och sedimentmarker i Sverige kan beräknas till ca 20 4
miljoner ha. Ytterligare ca 5 miljoner ha utgörs av fjällskog, fjällhed, skyddad skog samt militära områden där skogsjordar dominerar. Arealen där risken för försurningseffekter kan bedömas som stor utgör knappt 20 % av hela den produktiva skogsmarksarealen i landet. Huvuddelen av arealen, som främst finns i den västra och södra delen av landet, är i stora delar så försurad att vattenmiljön nedströms är påverkad av försurning. Måttlig risk uppskattas på drygt 50 % av arealen. Denna areal som främst är belägen i den östra regionen kan försuras på sikt, vilket olika modellberäkningar indikerar. Liten risk utgör knappt 30 % av arealen, som huvudsakligen återfinns i norra regionens inland. Arealen produktiv skogsmark som är sur (ph< 4,7 i hela B-horisonten), har eller har haft hög deposition (> 12 kg svavel per ha och år) och som ger upphov till ett försurat avrinningsvatten som orsakar skador i nedströms liggande vattendrag är i intervallet 1 till 3 miljoner ha. Denna areal har i genomsnitt en halverad basmättnadsgrad sedan 1900-talets början (Eriksson m.fl., 1992). De försurade markerna, som är koncentrerade till den sydvästra regionen, har det största behovet av samordnade åtgärder i mark och vatten för att på kort sikt upprätthålla ett acceptabelt miljötillstånd och på lång sikt påskynda återhämtningsförloppet när depositionen minskar. Den teoretiskt lämpliga arealen i sydvästra Sverige, med hänsyn tagen till undantag av olämpliga marker, är 1 till 2 miljoner ha. Efter undantag av arealer med tekniska och praktiska svårigheter är en prioriterad areal sannolikt i storleksordningen 1 miljon ha. 2.3 Teknik för samordnade åtgärder Huvuddelen av åtgärden kan utföras med en spridningsutrustning och ett medel. Dosen kan ökas i våta och fuktiga partier som i förväg valts ut som lämpliga objekt för att få en snabb effekt i vattendragen. Den lägsta kostnaden för spridning fås med traktor och centrifugalspridare. Kompletterande spridning i svårframkomlig terräng och på större våta partier kan vara nödvändigt med helikopter. Fastmarkskalkningen som på sikt ökar basmättnadsgraden i en stor del av mineraljordsprofilen bedöms kunna minska försurningsgraden i avrinnande vatten från de övre markskikten när effekten av våtmarkskalkningen beräknas klinga av efter 10 till 20 år. 5
3. BEHOV OCH EFFEKTER AV SAMORDNADE ÅTGÄRDER Avsnitt 3 och 4 är en bedömning och värdering av behov och effekter av förslaget till samordnade åtgärder i relation till samhällets miljömål (åtgärder och miljömål beskrivs i avsnitt 2). 3.1 Miljötillståndets utveckling Försurningen av grund- och ytvatten, med låga ph-värden och höga halter av aluminium är så kraftig i delar av landet att svåra skador har uppstått på fisk och andra organismer i vattenmiljön. Det ytliga grundvattnets kvalité har i samma områden försämrats kraftigt genom minskat ph och ökade metallhalter. Försurningsskador i vattenmiljön är den tydligaste effekten av kraftig markförsurning i skogsområden. Surhetsgraden i marken varierar med djupet. Oftast bedöms surhetsgraden efter tillståndet i den övre B-horisonten, eftersom tillståndet där har relevans för såväl träden, det avrinnande vattnet samt vissa viktiga markfaunagrupper. För både ph och effektiv basmättnadsgrad kan en successiv ökning från sydvästra till norra Sverige urskiljas. Det omvända gäller för aluminium (Karltun 1998). Detta mönster kan delvis förklaras av den depositionsgradient som sträcker sig genom Sverige från sydväst till nordost. Podsoler uppvisar generellt sett lägre ph, lägre basmättnadsgrad och högre halt av utbytbart aluminium än brunjordar i samma region. Variationen på grund av jordmån är mindre än den storregionala variationen, vilket medför att en podsol i norra Sverige är mindre sur än en brunjord i sydvästra Sverige. Motsvarande mönster gäller även för effektiv basmättnadsgrad och utbytbart aluminium. Sydvästra Sverige är speciellt drabbat av ytvattenförsurning på grund av en kombination av hög starksyradeposition och tunna och svårvittrade jordar, samt en intensiv markanvändning under flera hundra år. 3.1.1 Utbyte av ämnen mellan mark och vatten Kopplingen mellan markkemi och ytvattenkemi kan illustreras med ett exempel hämtat från ett examensarbete i marklära (Tenselius 1999). I ett skogsområde utanför Borlänge (Gyllbergen) förelåg det starka negativa samband mellan den utbytbara aciditeten i närliggande markers B-horisonter och ph i bäckvatten (r = -0.99) och med den syraneutraliserande förmågan ( alkaliniteten) i bäckvatten (r = -0.99). Den utbytbara aciditeten i marken utgörs av summan av utbytbara vätejoner och aluminiumjoner. Av detta exempel framgår att det går att se tydliga samband mellan skogsmarkens och ytvattnens försurningstillstånd. Katjonbyten, komplexjämvikter och upplösning av enskilda mineral reglerar koncentrationsfördelningen mellan olika katjoner i markvattnet. Transporten av katjonerna till grundvatten och ytvatten regleras av tillgången på mobila anjoner. I kvävefattiga marker är sulfatkoncentrationen och sulfatutlakningen av avgörande betydelse för utlakningen av både sura katjoner (vätejoner och oorganiskt Al) och baskatjoner. I kväverika marker tillkommer en betydande nitratbildning (en försurande process) och nitratutlakning, som ökar i omfattning i samband med slutavverkning av skogsbestånden. Nitratbildning och nitratutlakning kan ytterligare gynnas av kalkning. I havsnära områden såsom vid den svenska västkusten är även klorid en viktig mobil anjon speciellt i samband med saltepisoder det vill säga vid hög torrdeposition av marina natrium- och magnesiumsalter. Vid en minskande svaveldeposition kan minskande sulfathalter i markvattnet förväntas, men också att koncentrationsminskningen delvis motverkas av en ökad frigörelse (desorption) av sulfat som tidigare adsorberats på markpartiklarna. Orsaken till en sådan desorption är en förskjutning av jämvikten mellan adsorberat sulfat och sulfat i markvattnet på grund av ett minskat sulfatinflöde från atmosfären. Tillskottet av sulfat till markvatten på grund av desorption klingar av under en period på några år upp till flera decennier om sulfatdepositionen fortsätter att vara låg. Undersökningar av markvatten i skogsytor har visat att en stor andel lokaler i Götaland har en trend mot minskande sulfathalter under 1990-talet, men minskningen i relativa tal är inte lika stor som den depositionen uppvisat under samma period (Hallgren Larsson m. fl., 1997). Nettoresultatet beträffande ytvattenkemin under 1990-talet är också en tydligt avtagande sulfatkoncentration kopplad med en ökande alkalinitet, vilket kan medföra en minskande sulfat-, vätejonoch aluminiumutlakning från omgivande skogsmark (se avsnitt 3.1.2.3). Vattnets väg från nederbörd till ytvatten är mycket komplicerad i ett varierande skogslandskap med morän som dominerande jordart. Vissa mer allmängiltiga kunskaper finns dock om hur ytvatten uppkommer och om hur mark och vatten påverkar varandra. Generellt kan marken indelas i mättade och omättade zoner, där de mer höglänta partierna, så kallade inströmningsområden, alltid är omättade i 6
markens ytskikt och där vattnets flödesriktning normalt är riktad nedåt i markprofilen. I dessa områden uppstår zonerade jordmåner som till exempel podsoler. I de mest låglänta områdena, så kallade utströmningsområden, är marken ständigt vattenmättad eftersom grundvattenytan når upp till markytan. Vattnets flödesriktning är normalt riktad uppåt/horisontellt i markprofilen. I utströmningsområden utbildas organogena jordmåner till exempel torv. I anslutning till utströmningsområdena finns partier som beroende på grundvattennivån antingen är mättade eller omättade. I dessa intermediära områden utvecklas mer komplexa jordmåner. Jordens vattenledningsförmåga, eller hydrauliska konduktivitet, varierar med jordens porstorleksfördelning och porsystemets uppbyggnad samt med jordens vattenhalt. Frost, rötter och markbiologisk aktivitet gör att den hydrauliska konduktiviteten är högst vid markytan och avtar med jorddjupet. Detta innebär att under perioder med hög nederbörd eller i samband med snösmältning skapas ytvattenavrinningen av ett grundvatten som passerat mycket ytligt i marken och med kort kontakttid med omgivande markpartiklar. Nederbörd som faller på mättade marker ger upphov till en momentan ökning av den ytliga avrinningen. Under perioder med liten nederbörd och låg grundvattennivå skapas ytvattenavrinningen av ett djupare grundvatten med lång uppehållstid i marken. Grundvattnets kvalitet påverkas i hög grad av hur lång uppehållstid vattnet har i marken och var i markprofilen det kommer från. Ett djupt grundvatten i ett inströmningsområde är normalt tämligen välbuffrat med låg halt organisk material, medan ett ytligt grundvatten i ett utströmningsområde normalt är svagt buffrat med hög halt organiskt material. Höga halter oorganiskt aluminium (Al i ) kan förekomma i ytligt grundvatten i inströmningsområdet. I områden med kraftig markförsurning kan buffertkapaciteten vara låg även i djupare grundvatten, vilket gör att höga halter Al i kan uppträda djupt ned i markprofilen. Ytvattnet består givetvis av en blandning av ytligt och djupt grundvatten genererat i olika delar av avrinningsområdet, vilket kan påverka till exempel aluminiums kemi och toxicitet. Teoretiskt kan höga Al i -halter förekomma i det ytliga grundvattnet i inströmningsområdet, men vid passagen av utströmningsområdet kan detta Al i komplexbindas i torven och tillföras ytvattnen i mindre toxisk, organiskt komplexbunden form. Den geohydrokemiska dynamiken i detta tredimensionella system är mycket komplicerad att efterlikna med teoretiska modeller. 3.1.2 Utvecklingen speglad av tidsserier av mätningar 3.1.2.1 Depositionsutveckling Historiska förändringar av depositionen i Sverige och utvecklingen de närmaste decennierna framöver kan beräknas med hjälp av uppskattningar av tidigare och framtida utsläpp av luftföroreningar i Europa (Moldan m. fl., 1999). Beräkningen bygger på att depositionen är direkt proportionell mot utsläppen. Belastningen av svavel ökade redan under slutet av 1800-talet enligt beräkningarna och ökningstakten stegrades efter andra världskriget. Depositionen av svavel kulminerade på 1970-talet och förväntas minska kraftigt fram till år 2010 med hjälp av åtgärder som följer av internationella avtal. Kväveutsläpp från användning av fossila bränslen ökade senare än svavelutsläppen i samband med vägtrafikens tillväxt. Depositionen kulminerade runt 1990 och minskningen därefter kommer troligen att vara ganska liten de närmaste åren. Kvävedepositionen orsakad av ammoniakavgång från jordbruket var som störst i mitten av 1900-talet och har därefter minskat successivt. Miljömålet för nedfall av svavel överskrids fortfarande i en stor del av landet trots att minskningen av depositionen har varit stor. I södra delen av landet överskrids målet på 3 kg svavel per hektar och år med två till fyra gånger. I stora delar av mellersta och norra Sverige är den nuvarande depositionen nära eller under miljömålet, som i norra Sverige är 2,5 kg svavel per hektar och år. I norra Sverige finns dock speciella problem efter snösmältningen på våren då stora mängder nederbörd som ackumulerats under vintern kan ge tillfälliga surstötar i vattendragen utan att den årliga depositionen är så stor. 3.1.2.2 Markens och markvattnets utveckling I en lång rad undersökningar både i Sverige och andra länder såsom Tyskland och USA, har en ökande försurning av skogsmark under tidsperioder, varierande mellan cirka 10 år och 60 år, kunnat fastställas. Denna försurning har dokumenterats både som minskande ph-värden och som minskande basmättnadsgrad och förråd av utbytbara baskatjoner. Publicerade undersökningar har sammanfattats i en rad syntesartiklar (Berdén m.fl. 1987; Johnson m.fl. 1991; Nilsson & Tyler 1995). De konstaterade markkemiska förändringarna har i många fall varit av betydande omfattning. I en undersökning av podsolmark under granbestånd i Tönnersjöhedens försökspark i Halland konstaterades att ph-värdet hade minskat mellan 1927 och 1984 med 0.31, 0.44, 0.43 och 0.65 ph-enheter i O-, E-, B- respektive C-horisonten (Hallbäcken & Tamm 1986). I en annan undersökning visades att markens baskatjonförråd ner till 1 m djup i stort sett 7
hade halverats i ett antal skånska skogsbestånd under en 35-årsperiod (Falkengren-Grerup m.fl. 1987). I en regional undersökning av podsolerad skogsmark i södra och mellersta Sverige noterades tydliga minskningar av baskatjonförråden på 80-100 cm djup mellan 1947/63 och 1988/90 (Eriksson m.fl. 1992). De konstaterade markförändringarna i ovanstående undersökningar torde bero på en kombination av interna försurningsprocesser (katjonackumulation kopplad till biomassatillväxt, produktion av organiska syror etc.) och deposition av försurande svavel- och kväveföreningar. Protonbudgetar som framräknats för några få skogsbestånd under 1980-talet visar att atmosfärsdepositionen i södra Sverige under denna tidsperiod kunde svara för 30-70 % av den totala försurningsbelastningen (Nilsson &Tyler 1995). Variationsbredden var således stor och det går inte att fastställa den exakta tidsperiod för vilken procentsiffran för ett enskilt skogsbestånd kan ha varit giltig. På grund av den minskande svaveldepositionen under senare år bör generellt sätt atmosfärsdepositionens roll ha minskat under 1990-talet. Det bör påpekas att ovanstående beräkningar baserats på enbart stamuttag vid beståndens slutavverkning. Helträdsavverkning ökar på ett avgörande sätt biomassatillväxtens relativa betydelse som försurningskälla, på grund av höga mineralämneshalter i skördade grenar och barr (blad). Markvattnen på 50 cm i mineraljorden har undersökts på 50 skogslokaler under 1990-talet genom provtagningar med undertryckslysimetrar (Hallgren Larsson m. fl. 1997). Linjär regressionsanalys av tidsserierna kan visa om markvattnets sammansättning förändrats signifikant sedan mätningarna startade på varje lokal. Sammanställningen ger indikationer på en tidsutveckling i markvattnet, även om tidsserierna i vissa fall är korta (<5 år). Figur 1 visar att markvattnets innehåll av baskatjonerna kalcium, magnesium och kalium, samt mangan har minskat signifikant på en tredjedel av lokalerna. En lika stor andel visar minskande halter av sulfatsvavel, vilket är en logisk följd av minskad svaveldeposition. Halterna av oorganiskt aluminium uppvisar inte samma tydliga minskning som baskatjonerna. På en fjärdedel av lokalerna har kvoten mellan baskatjoner och aluminium därför minskat, vilket indikerar ökad försurningsgrad. Ingen av de undersökta lokalerna visar minskad vätejonkoncentration (ökat ph), samtidigt som ett mindre antal lokaler uppvisar en ph-sänkning. Förklaringen till förändringarna av markvattnet kan vara en kombination av att markernas utbytbara förråd av baskatjoner minskat, att nedfallet av försurande ämnen har avtagit, samt naturlig försurning i takt med att skogen har blivit äldre. Uppmätta trender kan inte förväntas pågå i framtiden utan återspeglar endast den tidsperiod (6 år) som studerats. + Antal lokaler 20 10 0-10 Mg 2+ Ca 2+ SO 4 -S Mn 2+ K + TOC f (Ca+Mg+K)/ooAl f Cl - f f oal Fe 2+/3+ NH 4 -N Na + ooal NO 3 -N TAl H + - -20 Figur 1. Trendberäkningar för markvatten (50 cm) på 50 lokaler i Götaland under perioden 1992-98. Positivt värde på y-axeln anger antal lokaler med signifikant ökade halter (+) sedan mätningarna startade på respektive lokal. På samma sätt anger negativt värde antal lokaler med signifikant minskade värden (-). 8
3.1.2.3 Utveckling i ytvatten Den minskade svaveldepositionen sedan mitten på 1980-talet har lett till påtagliga förbättringar av surhetstillståndet i ytvatten i Sverige och Norge. I 70 % av de svenska referenssjöarna (188 st) ökade alkaliniteten mellan 1983-94. Som medianvärde för samtliga referenssjöar var den årliga ökningen 1,4 µekv/år (Wilander, 1997, NV rapport 4652). En nyligen gjord uppdatering av trendanalysen visade att under perioden 1983-97, uppvisade 87 % av sjöarna ökande alkalinitet (Wilander, Jubileumsfest vid IMA, SLU 1999-03-04). Den positiva trenden har följaktligen blivit än mer uttalad då även de minskade svavelutsläppen under 1995-97 beaktas. Även riksinventeringen 1995 (RI95) visade en högre alkalinitet i sjöarna jämfört med motsvarande inventering 1990 (RI90). Även i Norge har vattnens buffertförmåga, mätt som ANC, ökat under perioden 1986-95 (se tabell 1). Dessa ökningar kan dock inte förväntas pågå i samma takt i framtiden utan återspeglar endast de tidsperioder som studerats. Paleolimnologiska studier i södra Sverige indikerar att det naturliga ph-värdet var ca 5,5 i vissa försurningskänsliga, klarvattensjöar med basfattiga jordar i tillrinningsområdet innan en ökad och förändrad markanvändning ledde till en alkalinisering av ytvattnen med ca en ph-enhet. Den sura atmosfärsdeposition i kombination med återbeskogning under 1900-talet har pressat ned ph mot ca 4,5 i dessa sjöar (Renberg et al. 1993). Ett ph på ca 5,5, innan människan började påverka ekosystemen, indikerar att dessa jonsvaga vatten haft en naturligt låg alkalinitet, sannolikt <50 µekv/l, och att orsaken till ph-förändringar över 5,5 måste tolkas med stor försiktighet. Trots ökande alkalinitet uppvisar många sjöar halter av oorganiskt aluminium (Al i ) som kan förväntas ge biologiska skador. Vid RI95 hade 14 % av Sveriges sjöar en Al i >25 µg/l (Wilander et al. 1998, NV rapport 4813), vilket är den nivå där aluminium blir toxiskt för de mest känsliga organismerna som lax och mört. Ca 4 % av sjöarna hade Al i >75 µg/l (op. cit.), vilket är en toxisk nivå även för mer tåliga organismer som öring och abborre. Tyvärr saknas trender för Al i i svenskt material, men från Norge finns resultat som visar att den minskade svaveldepositionen påtaglig minskat Al i - halten under perioden 1986-97 (Skjelkvåle et al. 1996, 1998). Resultaten baserar sig på studier av 485 sjöar och visar att de positiva effekterna är kvantitativt mest betydelsefulla i södra Norge där depositionen varit och även idag är som högst (tabell 1). Halterna är dock fortfarande så höga i södra Norge att biologiska effekter kan förväntas. Tabell 1 Medelvärden av några vattenkemiska variabler i 485 norska sjöar 1986 och 1995. SO 4*: icke-marint SO 2-4 ; ANC: Acid Neutralising Capacity; (CM)*: icke-marint Ca 2+ and Mg 2+ ; Al i: labilt, oorganiskt aluminium, vilket är den akut toxiska Al-formen (från Skjelkvåle et al., 1996) SO 4 * µekv L -1 ANC µekv L -1 (CM)* µekv L -1 ph -log[h + ] Al i µg L -1 Område 1986 1995 1986 1995 1986 1995 1986 1995 1986 1995 Östra Norge. 73 50 19 39 79 78 5.44 5.65 42 28 Södra Norge. 60 36-28 -12 29 22 4.82 4.97 112 64 Västra Norge. 30 23-8 1 26 21 5.24 5.39 22 15 Mellersta Norge 16 12 17 26 32 30 6.09 6.15 4 1 Norra Norge. 47 42 24.5 43 73 75 6.45 6.52 0 0 De generellt uppmätta förbättringarna i ytvattnens surhetstillstånd i Sverige och Norge, där vatten med alla grader av försurning ingår, är mer positiva än vad som kan förväntas utifrån modellberäkningar av utvecklingen i kraftigt försurad skogsmark. De senare indikerar att det kommer att ta decennier innan tillräckliga förbättringar uppnås (se avsnitt 3.1.6). Mätningarna visar dock att det redan idag finns ett betydande antal vatten med tidigare måttlig försurning vars buffertkapacitet ökat så att toxiska effekter av aluminium inte längre kan förväntas. I områden med kraftig markförsurning under 1990- talet, som delar av sydvästra Sverige, är återhämtningsförmågan svårbedömd med avseende på tidsförlopp och möjlig nivå för förbättring. 3.1.6 Modellberäknade prognoser för naturlig återhämtning Tillståndet i försurad skogsmark med låg basmättnadsgrad och avrinningsvatten med lågt ph och höga aluminiumhalter kan förbättras om nedfallet av starka syror minskar kraftigt och deposition och vittring ger ett överskott av baskatjoner. Minskningen av mobila anjoner minskar utlakningen av vätejoner och aluminium, men även utlakningen av baskatjoner. Vid låg basmättnadsgrad i marken finns risk för återkommande surstötar vid naturligt förekommande episoder med nedfall av havssalt. Om nedfallet av sura luftföroreningar minskar kraftigt kommer de kortsiktiga effekterna på avrinningsvattnet främst att bero på minskningen av 9