Fosforhalten i Östersjöns ytvatten har ökat

Fosfor är ett näringsämne som långsiktigt styr intensiteten hos algblomningar i Östersjön och många sjöar.

Ökad fosforhalt är ett tecken på övergödning och det finns många exempel i världen på att övergödningen av naturliga vatten har kunnat åtgärdas genom att belastningen (tillförseln) av fosfor har minskats – via avloppsrening och/eller andra åtgärder.

Fosforbelastningen till Östersjön har minskat sedan 1970- och 1980-talet – men ”inget” händer – jo, tvärtom mot vad man kunde ha förväntat så har fosforhalten i ytvattnet (ovanför vågbasen) faktiskt ökat istället för att minska.

Det gäller för fyra av Östersjöns fem stora delbassänger (Egentliga Östersjön, Bottenhavet, Finska Viken och Rigabukten). I endast en av delbassängerna (Bottenviken) har fosforhalten minskat – men det handlar där om en blygsam minskning.

Bilden här nedanför visar att fosforbelastningen till Östersjön minskade långsiktigt från ca 40 000 ton per år på 1970-talet via ca 48 000 ton per år på 1980-talet till ca 28 000 ton per år under perioden 2000-2005.

Fosforhalten i den största delbassängen, Egentliga Östersjön (alltså, i ytvattnet), har däremot ökat från ca 15 mikrogram per liter 1968-1979 via ca 21 mikrogram per liter på 1980-talet till ca 22 mikrogram per liter under perioden 2000-2007. Se bild nedan (klicka för större bild).

Hur kan man förklara detta?

Fyra möjliga förklaringar:

1) Ökningen är en fördröjd effekt av många års hög fosforbelastning.

2) Antalet högintensiva saltvattensinflöden via Öresund och Bälten har varit förhållandevis litet under de senaste årtiondena. Låg salthalt minskar benägenheten för att stora, snabbt fallande partiklar ska bildas. Låg salthalt gör alltså att fosforn dröjer sig kvar i vattnet längre än om salthalten är hög.

3) Saltvattensinflödena har även potential att syresätta Östersjöns djupvatten. Få saltvattensinflöden kan ha minskat syrehalten i djupvattnet och ökat läckaget av fosfor från de djupa bottnarna.

4) Även om vi detta år har en kall vinter så har isutbredningen i Östersjön generellt sett varit jämförelsevis begränsad under de senaste årtiondena. När isen är borta kommer vågorna i större utsträckning åt att riva upp fosforhaltiga partiklar från grunda bottnar så att partiklarna hamnar i vattnet. Frånvaron av minskad uppgrumling under vintermånaderna kan ha ökat tillförseln av fosfor till ytvattnet.

Läs mer i min nypublicerade artikel ”Trends in Total Phosphorus Loadings and Concentrations Regarding Surface Waters of the Baltic Sea, 1968-2007″, i The Open Oceanography Journal (kan laddas ner här).

Jag ska tillägga att jag själv inte tror på förklaring nummer tre här ovanför.

Östersjöns djupbottnar består framför allt av glaciala och postglaciala lerpartiklar med låg fosforhalt. Den begränsade mängd fosfor som finns i dessa sediment är hårt bunden till partiklarna och det potentiella fosforläckaget är därför under alla omständigheter litet (läs mer i denna bok).

Fler argument mot förklaring nummer tre återkommer jag till inom några månader när mer forskning om detta är publicerat.

Vindkraftpark verkar inte störa fisken

Tisdagens goda miljönyhet från Öresund.

Sveriges Radios rubrik går ut på att vindkraftparken ”gynnade fisken” men jag tvivlar starkt på att det finns tillräckligt med belägg för att hävda det. Det finns många andra viktiga faktorer som påverkar fiskbiomassan – till exempel fisketrycket samt produktionspotentialen. Ur artikeln (med min kursivering):

”Vindkraftparken Lillgrund i Öresund har inte skrämt bort fisk. Tvärtom har det blivit både mer fisk och fler arter vilket kan ha betydelse även för Kattegatt.

Undersökning som har gjorts vid Sveriges första vindkraftpark, Lillgrund i Öresund, visar att verken inte skrämt bort fisken.

– Det finns ingen art som direkt tycks avskräckas från området som det ser ut. På en generell nivå har antalet individer och antalet arter inom parken ökat, berättar Lena Bergström på Fiskeriverket.

Undersökningen av bottenlevande fisk vid Lillgrunds vindkraftpark visar att många fisksorter har blivit vanligare sen parken byggdes. Bland andra har rödsimpan och den starkt hotade ålen ökat. Och torsken, som ju har gått tillbaka kraftigt i närområdet i Kattegatt, har inte minskat vid Lillgrund. I parkområdet under den här perioden har det inte blivit mindre torsk.

Till en viss del kan man se en tendens till en ökning. Om tendensen visar sig stämma så kan det bero på att torsken har lättare att hitta föda inne i vindkraftparken än utanför. Det behöver inte nödvändigtvis ha blivit mera torsk i hela havsområdet. Man försöker nu ta reda på varför fisken verkar gynnas i vindkraftparken.

– De kan få ökat skydd och kanske ökade möjligheter att hitta mat. Sedan har vi också andra effekter som kan styra fördelningen, till exempel att fisketrycket i området är mycket lägre nu än runtomkring, säger Lena Bergström”.

Hur som helst – om fisken inte störs så är väl det bra nog!

”Östersjöns syrebrist beror inte på klimatförändringar”

Det är en av slutsatserna i en av höstens doktorsavhandlingar från Göteborgs universitet, författad och försvarad av oceanografen och bloggkollegan Daniel Hansson.

Han har även rekonstruerat långa historiska tidsserier på Östersjöns isutbredning, sötvattensinflöden, syrehalt och salthalt, m.m.

– Klimatförändringarna har hittills endast haft en försumbar effekt på syresituationen i Östersjön. Den främsta orsaken till syrebristen och de stora döda bottnarna är att utsläppen från jordbruk och orenat avloppsvatten ökade kraftigt, inte minst i samband med en ökad användning av konstgödsel i mitten av 1900-talet, sade Daniel Hansson i pressmeddelandet i anslutning till disputationen.

Östersjöbottnarnas syresituation 2006. Speglad från Fimr.fi

Jag vill samtidigt rekommendera Daniel Hanssons flitigt uppdaterade blogg med många intressanta inlägg, bland annat detta om vattenkraften:

”vattenkraft är inget större problem för Östersjön. Om det överhuvudtaget har någon effekt är den väldigt liten och knappast avgörande för Östersjöns syrebrist”.

Här skriver Daniel Hansson om kväve, fosfor och cyanobakterier i Östersjön:

”Här kan cyanobakterier (eller blågröna alger som man också kaller dem) leva gott på fosfortillskottet, eftersom fosfor är begränsande i Östersjön. Den andra närsalten, kväve, tar cyanobakterierna från atmosfären istället”.

(Som sig bör håller jag naturligtvis inte med om allt som Daniel Hansson skriver. Mer om det kommer kanske vid senare tillfälle.)

Linnépriset 2009

Carl von Linné. Bild: Wikimedia Commons

Jag har i dag utsetts till årets mottagare av Kungliga Vetenskaps-Societetens Linnépris:

”Linnépriset är Societetens äldsta pris tillkommet genom en donation av Linnés änka och med en urkund undertecknad ’Hammarby d. 8 Sept. år efter wår frälsare Jesu Christi börd 1803. Sara E. Linné.

(…)

Linnépriset [2009 går] till tekn dr Andreas Bryhn, för doktorsavhandlingen ’Quantitative understanding and Prediction of Lake Eutrophication’ samt följdarbeten med tillämpning på kustnära ekosystem i Östersjön”.

Fartygens fosforutsläpp – lite mer än en **** i Mississippi

Det finländska kommersiella expertinstitutet VTT har undersökt fartygens fosforutsläpp i Östersjön, och jämför, lämpligt nog, med hur mycket som transporteras till Östersjön från land:

”Fosforbelastningen på 34 500 ton i Östersjön kommer nästan uteslutande (99 %) med avrinningsvattnet från landområden. Den uppskattade årliga näringsbelastningen av avloppsvatten från fartyg är (…) 119 ton (0,3 %) för fosfor” (min fetstil).

Min sensmoral från detta (kanske inte så överraskande för bloggens trogna läsare):

vill man göra skillnad för algblomningarnas intensitet är det viktigare att först upprusta tätorternas avlopp i forna östländer. Enligt HELCOM-siffror kan sådana åtgärder minska fosforbelastningen med uppemot 12 400 ton per år.

VTT:s slutsatser gäller för övrigt även kvävebelastningen – i ännu större utsträckning: ca 0,04% av totalbelastningen, eller 356 ton per år, kommer från fartygen.

Lite kritik mot VTT-rapporten. VTT skriver att

”inverkan av fartygens avloppsvatten på Östersjön [är]  liten men inte betydelselös, eftersom de näringsämnen som hamnar i Östersjön med obehandlat avloppsvatten från fartyg ökar algtillväxten” (min fetstil)

Jaså? Med hur många milligram klorofyll per kubikmeter vatten då? Eller med hur mycket, mätt i någon annan enhet? Detta har VTT inte undersökt och slutsatsen om fartygsutsläppens inneboende betydelse följer därför inte.

Via YLE.

Avloppsrening i öst kan förbättra Kattegatts vattenkvalitet

Från Wikimedia Commons

En ny studie vid Uppsala universitet (klicka för att ladda ner) visar att en liknande typ av åtgärder som effektivt och kostnadseffektivt kan minska övergödningen av Östersjön även kan minska övergödningen av Kattegatt.

Det handlar alltså om att upprusta avloppsreningen i forna östländers tätorter.

Pressmeddelande:

Ny rapport föreslår annan strategi för miljön i Kattegatt
[Publicerad 2009-06-15]

I en ny forskningsstudie från Uppsala universitet presenteras resultat som går stick i stäv med de rekommendationer som en internationell expertgrupp föreslagit för miljön i Kattegatt – och som undertecknats av alla Östersjöstater. Men en bråkdel av kostnaderna kan man uppnå ett minst lika bra resultat med en annan strategi, menar forskarna.

En internationell expertgrupp, som på uppdrag av Naturvårdsverket utvärderat kunskapsläget och föreslagit åtgärder vad gäller övergödningen i Kattegatt, har rekommenderat att Sverige i första hand bör försöka minska kvävetransporter från svensk jordbruksmark, liksom den atmosfäriska kvävedeposition, till Kattegatt, Skagerrak och svenska Västkusten.

I den nu aktuella studien från Uppsala universitet har en så kallad validerad massbalansmodell (CoastMab), som tidigare inte testats för Kattegatt, använts för att undersöka gruppens slutsatser.

- Validerad betyder att modellen testats i ett 30-tal kustområden av olika storlek och karaktär, allt från Svarta havet, Atlantkusten till Bottenhavet, och vid dessa tester visat sig kunna förutsäga föera viktiga vattenparametrar, säger professor Lars Håkanson vid institutionen för geovetenskaper, som lett studien.

Modellen kan beskriva fosforkoncentrationer, sedimentation, klorofyllkoncentration (mått på mängden alger) och siktdjup (mått på vattnets klarhet), ofta inom det intervall som ges av osäkerheten i de mätta kontrollvärdena. För kväve finns däremot ingen motsvarande modell.

- Det beror bland annat på att det för kväve finns flera viktiga specifika transportprocesser där det inte finns några generella vältestade ekvationer.

I studien presenteras årsbudgetar för vatten, salt, fosfor, lösa partiklar och kväve, som visar att mycket stora flöden av vatten och närsalter till Kattegatts produktiva ytlager (0-40 m) kommer från Östersjön. Detta är logiskt eftersom allt vatten från hela Östersjöns mycket stora avrinningsområde, som omfattar Finland, delar av Ryssland, Baltikum, Polen, delar av Tyskland, Vitryssland, Danmark och Sverige, rinner ut i Kattegatt. Detta är många gånger större än de delar av sydvästra Sverige och Danmark som direkt avvattnas till Kattegatt.

- Detta betyder att man i första hand måste åtgärda de största tillflödena för att åstadkomma de mest genomgripande förbättringarna, förklarar Lars Håkanson.

Utifrån beräkningarna redovisas en ”optimal” åtgärdsstrategi för att minska övergödningen i Kattegatt. Förslaget skiljer sig från expertgruppens och innebär att resurserna bör fokuseras mot att främst reducera fosforflödena till Östersjöns mest övergödda områden, dvs finska viken, rigabukten, kustområdet utanför Kaliningrad och Oders och Wistulas mynningsområden, med totalt cirka 10 000 ton fosfor per år.

- Det är inte möjligt för närvarande att på ett vetenskapligt ansvarsfullt sätt förutsäga hur Östersjön skulle svara på kvävereduktioner. Men om man antar att en stor del av fosforreduktionerna skulle kunna genomföras så att de även medför kvävereduktioner kan man få en rimlig bild.

Den totala kostnaden för att minska 15 000 ton fosfor och 133 000 ton kväve per år i enlighet ”Baltic Sea Action Plan”, som alla Östersjöstater skrev under i november 2007, har angetts till 3300 miljoner euro per år. Det är 2 900 miljoner euro per år dyrare än den strategi som presenteras i den nya studien.

- Pengarna skulle göra mer nytta för att minska övergödningen i Östersjön inklusive Kattegatt om pengarna främst kanaliserades till kostnadseffektiva fosforreduktioner i Polen och de Baltiska staterna, säger Lars Håkanson.

Kväve-fosfordebatt i Science

Kväve-fosfordebatten fortsätter. Det handlar om vilket, eller vilka, av ämnena som vi bör rena i den mån vi vill minska omfattningen av algblomningar i våra sjöar och hav.

I vetenskapstidskriften Science skrev för några månader sedan en internationell grupp forskare (Conley med flera) en artikel* om kväve, fosfor och övergödning, en artikel som nu har väckt debatt i senaste numret av tidskriften.

Några utdrag följer.

Conley m fl.* hävdade bland annat att enbart fosforrening inte hade gett avsedda resultat i många ekosystem, och drog slutsatsen:

”Det är förståndigt, och i de flesta fall nödvändigt, att tillämpa en tvåämnesstrategi för närsaltsminskning när man utvecklar åtgärder för att kontrollera övergödning. Fokusering på enbart kväve eller fosfor bör inte övervägas om det inte finns klara bevis eller starka argument för att fokusering på enbart ett näringsämne är berättigat i ekosystemet ifråga, och inte kommer att skada ekosystem nedströms”.

Schindler och Hecky invände i senaste Science:

Författarna skriver att minskad fosfortillförsel inte har minskat övergödningen i vissa sjöar och många estuarier. I de flesta fall är anledningen hög ”internbelastning” av fosfor från syrefria sediment.

(…)

över tiden förändras alg- och bakteriesamhällen mot att innehålla arter som fixerar kväve (…) Små men långsiktiga tillflöden av kväve genom fixering och efterföljande returflöden från sedimenten korrigerar slutligen kvävebrister i ekosystemen.

(…)

Vi menar att innan den ytterligare kostnaden för kväverening  i avlopp påläggs samhället, bör det först visas på ekosystemskala att detta effektivt minskar övergödningen”.

Claire L Schelske invände:

Många visade fall av framgångsrik kontroll av enbart fosfor (P) till sjöar återfinns i litteraturen (…) Jag stämmer inte in i Conleys med fleras förutsägelse att strategier med enbart fosforminskning kommer att misslyckas i Apopka-sjön [i Florida; eftersom fosforhalten i inflödet är högre i inflödet än i sjön, internbelastningen från sediment liten och vattenomsättningstiden kort].

Jag och Lars Håkanson invände:

Vi menar att alla påstådda fördelaktiga effekter måste vara förutsägbara på ett robust sätt för att säkerställa att samhället verkligen får något i utbyte för dessa ansträngningar, givet den höga kostnaden för närsaltsminskningar. Ett exempel är att svenska kvävereduktioner i en ambitiös åtgärdsplan för Östersjön riskerar att vara omöjliga att genomföra om inte en stor del av det svenska jordbruket läggs ned permanent, enligt det svenska Jordbruksverkets beräkningar.

(mer i detta inlägg)

Jacoby och Frazer uttryckte uppskattning för Conley med fleras resonemang om att både kväve och fosfor bör renas:

”Hållbar kontroll av övergödning i akvatiska system kräver att alla intressenter erkänner vår oförmåga att förutsäga den exakta utveckling som följer i varje enskilt ekosystem som svar på ingripanden, däribland minskad belastning av kväve och fosfor”.

Conley m. fl. svarade i slutreplik:

”Även om förevisningar på ekosystemskala som förespråkas av Schindler och Hecky är kraftfull, är det oftast inte möjligt att medvetet utföra ekosystemomfattande experiment i marina system. Icke desto mindre finns det omfattande bevis på kvävebegränsning i kustekosystem på ekosystem- och stora mesokosm-skalor”.

(mer i detta inlägg)

Referenser:

*Conley m. fl., 2009. Science, 323: 1014 – 1015.

Övriga texter finns i senaste numret av Science (324: 721-725).

Comment on criticism in Science

(på engelska för en gång skull, mer på svenska här)

In a Letter to the Editor of the current issue of Science (issue 324, no. 5928), Conley and others* acknowledge the widely shared view that phosphorus (P)  abatement is needed to combat eutrophication in the Baltic Sea, but criticise my and Lars Håkanson’s objections (in the same issue of Science) against nitrogen (N) abatement (that beneficial environmental effects from such abatement are scarcely predictable):

”Their model is only for P because they believe that it is not possible to construct adequate models for nitrogen mass-balances, despite the fact that N models are common. Their model parameterization for P cycling is unusual—the boundary conditions are very different from other models used in the Baltic Sea, and their conclusions differ substantially as well (6–8), bringing into question their validity”.

Short response:

1. The difference between these models is not primarily a matter of boundary conditions, but of  complete model design and parameterisation, and the models which Conley et al.* refer to are quite different in this respect as well.

Reference 6 in their Letter uses a box-model which is divided into  sub-basins (the Baltic Proper, the Gulf of Finland, etc.) of the Baltic Sea while reference 8 uses a high-resolution 3D model which is divided into a large number of geographical grids, and there are many such grids for each sub-basin.

2) In both athletics and scientific methodology, what counts is the results, not the differences and similarities in relation to alternatives/ competitors.

If one sprinter at the start of a 100 m race is Jamaican and all of the other sprinters are Swedish, this does not mean that the Jamaican athlete will inevitably lose the competition because of some differences compared to the other sprinters. Athletes should be assessed by their athletic achievements while simulation models should be assessed by their generality and predictive power.

3. Thus, our point remains:

”There is one general dynamic phosphorus (P) model (thus far) that has yielded good predictions of phosphorus and chlorophyll in all Baltic Sea basins without basin-specific tuning (…)”

- while no such N models are available.

Environmental effects from P abatement (and from additional changes in temperature and salinity of the Baltic Sea) may be predicted while effects from N abatement are much more uncertain; effects may be non-existent or, in the worst case, even harmful (increased competitiveness of toxic cyanobacteria).

* Conley, D. J. et al., 2009. Science,324: 724-725 (link, subscribers only).

Avloppsrening i öst kan räcka för att minska algblomningarna

Pressmeddelande från Uppsala universitet (länk via Newsdesk) med anledning av min nya studie i vetenskapstidskriften PLoS ONE (klicka för att ladda ner hela studien):

Avloppsrening i öst kan räcka för att minska algblomningarna

Att uppgradera avloppsreningen i forna öststater till svensk standard kan räcka för att minska algblomningarna i Östersjön till 1950-talets nivåer. Det visar en studie av Andreas Bryhn vid Uppsala universitet som finns publicerad i tidskriften PLoS ONE.
- Avloppsreningen släpar efter i Polen, Ryssland och de baltiska länderna. Det är här som de stora, betydande insatserna mot fosforutsläppen kan göras till en relativt låg kostnad, säger forskarassistent och teknologie doktor Andreas Bryhn vid institutionen för geovetenskaper.

7000 till 10 000 ton fosfor per år skulle då behövas ta bort från den årliga fosforbelastningen från östersjöländerna, till en kostnad av 2 till 5 miljarder kronor varje år.

- Det låter mycket och det är mycket, men det bör jämföras med övergödningsdelen av Baltic Sea Action Plan, som östersjöländernas regeringar skrev på år 2007 och som beräknas kosta 36 miljarder kronor om året, säger Andreas Bryhn.

I studien har han tittat på olika miljöinsatser som skulle kunna göra det möjligt att nå 1950-talets förhållanden i Östersjön. Anledningen är att det har tidigare har gjorts omfattande undersökningar av vad befolkningen i östersjöområdet är redo att betala för att återställa miljön till just 1950-talets tillstånd.

- Algblomningar har funnits i Östersjön så länge som detta innanhav har existerat, men problemet med övergödning har framför allt uppmärksammats under 1960- och 1970-talet och framåt, framhåller Andreas Bryhn.

- Vill man vara ännu mer ambitiös i miljöarbetet krävs förstås större insatser. Det är då ändå viktigt att man börjar i rätt ände, med just dessa stora flöden från tätorternas avlopp som är relativt enkla och billiga att åtgärda. Detta arbete pågår redan, men ju mer vi lägger krutet på de billiga och kraftfulla åtgärderna, desto snabbare kan vi förvänta oss förbättringar i miljön.

Studien visar att anläggning av våtmarker och insatser i jordbruket är sämre och dyrare alternativ för att motverka övergödningen. I den mån kostnaderna är låga är effekten på fosforbelastningen från dessa insatser små eller oklara.

En annan åtgärd som lyfts fram i studien är förbud mot fosfater i tvättmedel och maskindiskmedel. I Sverige förbjöds fosfater i tvättmedel år 2008, medan den svenska regeringen i en proposition nyligen föreslog att maskindiskmedel med höga fosfathalter ska förbjudas från och med år 2011.

- Fosfatförbud är särskilt billigt och effektivt som miljöåtgärd i de östersjöländer som har dålig avloppsrening. Däremot har ersättningsämnena i nya tvättmedel andra oönskade miljöeffekter, som ökad slambildning, säger Andreas Bryhn.

- I takt med att vi blir bättre på att återvinna fosfor ur avloppsslam och använda det som gödsel kan det därför rentav bli aktuellt att återinföra fosfater i tvättmedel eftersom fosfater då kan bli det mest miljövänliga alternativet.

Artikel i Upsala Nya Tidning, en annan i Dagens Nyheter. Nyhet på Ekot (Sveriges Radio), Ekot en gång till en vecka senare, och Vetenskapsradion. Nyhet på Sveriges Radio Gotland. En till på ABC-nytt. Reportage i Studio Uppland. Pressmeddelande via Newsdesk på engelska. Även via ScienceDaily och PhysOrg.com. Studien väckte viss, men bara viss, uppskattning hos Blekinge Läns Tidnings ledarredaktion.

Hur många sjöar?

Hur många sjöar finns det egentligen?

Ingen vet exakt, eftersom sjöarna är väldigt många och eftersom det inte finns pengar eller intresse nog att räkna dem alla. Istället har olika forskare gjort uppskattningar av det totala antalet – utifrån det antal sjöar som verkligen har räknats.

Antalet sjöar i Sverige med en yta över 10.000 kvadratmeter vardera, är ca 83.000, och det finns ca 227.000 sjöar över 1.000 kvadratmeter. Om man räknar såpass små sjöar och dammar som dem på 100 kvadratmeters yta, så borde antalet ligga i närheten av 520.000 [1].

Dessa antal är större än motsvarande antal finländska sjöar som Statens Miljöförvaltning tar upp: 56.000 finländska sjöar över 10.000 kvadratmeter och 188.000 finländska sjöar över 500 kvadratmeter.

Men även om Sverige och Finland har många sjöar, så innehåller dessa små länder bara en liten andel av alla världens sjöar.

En studie från 2006 uppskattade antalet sjöar i världen, med en yta på över 1.000 kvadratmeter vardera, till 304 miljoner. Deras sammanlagda yta beräknades täcka ca 4,2 miljoner kvadratkilometer, eller ca 2,8% av jordens kontinentalyta [2].

Världens till ytan största insjö är Kaspiska Havet och världens djupaste sjö, och samtidigt den största sjön volymmässigt, är Bajkalsjön [3]. Sveriges största sjö (ytmässigt och volymmässigt) är Vänern och den djupaste är Hornavan [4].

Källor:

[1] Håkanson, L., 1994. How many lakes are there in Sweden? Geografiska Annaler, serie A, Physical Geography, 76: 203-205.

[2] Downing, J. A., m. fl., 2006. The global abundance and size distribution of lakes, ponds, and impoundments. Limnology and Oceanography, 51: 2388–2397.

[3] Wetzel, R. G., 2001. Limnology, 3:e upplagan. Academic Press.

[4] Seppälä, M. (red.), 2005. The physical geography of Fennoscandia. Oxford University Press.