2018.07.03

Michelle svarar på vanliga frågor om internbelastning

2018.07.03

Frågor och svar om internbelastning

Det ställs ofta frågor om internbelastning och storskaliga geotekniska åtgärder (så kallad “geo-engineering”). Här besvaras några av dem av Baltic Eye-forskaren Michelle McCrackin.

Fosfor som flödar frigörs ut i vattnet från bottensedimentet till vattnet kallas för internbelastning och det bidrar till övergödning av havet.

Många nya geo-tekniska åtgärder har föreslagits för att snabba på havets återhämtning genom att minska mängden näringsämnen som redan finns där. Men det finns i dagsläget inget som tyder på att några av dessa tekniker kan fungera i stor skala. Det är därför viktigare att stödja det arbete som syftar till att minska tillförseln av näringsämnen från land till hav.

Vad är internbelastning?

Internbelastning är när fosfor frigörs från bottensedimentet till vattnet, vilket bidrar till övergödning av havet. I Östersjön sker detta framförallt i djupa områden, som exempelvis i Gotlandsbassängen mellan Gotlands östkust och Lettland.

Vad är orsaken till internbelastning?

Den är en konsekvens av övergödning, inte en orsak till den. Internbelastningen beror på att fosfor från källor på land, som exempelvis avloppsvatten och jordbruk, har ansamlats i sedimentet under många decennier. Det är därför så kallade ”gamla synder”. Om näringsämnena i Östersjön vore i balans skulle tillförseln av fosfor från land vara lika stor som den sammanlagda mängd fosfor som förs ut till Nordsjön och den mängd fosfor som lagras i sedimenten och stannar där under lång tid. För närvarande har denna balans rubbats, och istället ansamlas fosfor i sedimenten och vattnet.

Hur stor är internbelastningen?

Internbelastningen återcirkulerar en del ”gamla synder”, som tillförseln av fosfor under det senaste århundradet utgör. Storleken på internbelastningen är svår att mäta eftersom den varierar på ett komplicerat sätt beroende på exempelvis mängden av organiskt material, biologisk aktivitet, mineraler, metaller och syre. Om det finns syre på ytan av sedimenten lagras en betydande mängd fosfor in i toppsedimenten, bunden med järnoxid. När det finns lite eller inget syre frigörs fosforn från järnoxiden och läcker tillbaka till vattnet. I nuläget i Östersjön kan upp till 100 000 ton fosfor röra sig mellan sedimenten och vattnet på det här sättet många gånger.

Är detta den största fosforkällan till havet?

Nej. Internbelastning bör inte förväxlas med externbelastning, som är den fosfor som kommer från källor på land och når havet via floder och utsläpp av behandlat avloppsvatten till havet. Internbelastningen är alltså inte en ny fosforkälla, utan den fosfor som har ansamlats under det senaste århundradet och som rör sig mellan sedimenten och vattnet.

Externbelastning från land är tillförsel av “ny” fosfor till havet. Internbelastningen återcirkulerar ”gammal” fosfor som har ackumulerats.

Hur stoppar vi internbelastningen?

Om den externa tillförseln av fosfor till havet fortsätter att minska, bör havet återgå till en situation där externbelastningen är lika stor som summan av fosforinlagringen i sedimenten och fosforutförseln till Nordsjön. Nya modelleringsresultat tyder på att efter årtionden av ökning, har nu mängden fosfor i Östersjön börjat stabiliseras. Detta innebär att minskningar av externbelastningen börjar få en positiv effekt, även om det kan ta årtionden för havet att återhämta sig från övergödningen.

Hur förhåller sig internbelastningen till de döda bottnarna?

Undersökningar av djupa sediment visar att syrefria bottnar, ofta kallade döda bottnar, inträffar naturligt i Östersjön. Under det senaste århundradet har emellertid utbredningen av de döda bottnarna ökat tiofalt. Denna ökning hänger samman med ökningen av externbelastningen av kväve och fosfor från land, liksom till ökade vattentemperaturer på grund av klimatförändringen.

Ackumuleringen av fosfor i djupa områden av havet hänger ihop med ackumuleringen av organiskt material (levande eller dött material från växter och djur) som innehåller kväve och fosfor. När alger, fiskar och andra organismer dör, sjunker de till botten och förmultnar. Medan mikrober bryter ned det organiska materialet, förbrukas syre. I vissa områden av havsbotten finns det så mycket organiskt material som bryts ned att allt syre förbrukas. Detta resulterar i en “döda bottnar”.

Vad menas med syrepumpning?

Det finns förslag att snabba på havets återhämtning från övergödningen genom att använda många och stora vinddrivna turbiner för att pumpa ner syrerikt ytvatten till de djupa och syrefattiga områdena. Man tror att tillförseln av syre ska öka bindningen av fosfor till järnoxider i sedimenten genom kemiska reaktioner, vilket kommer att ”stänga av” internbelastningen efter 10 år.

Skulle syrepumpningen kunna stoppa internbelastningen?

Det vet vi inte. Det finns ingen vetenskaplig konsensus i forskarvärlden om att det är tillgången på syre som styr internbelastningen.

Processerna som lagrar fosfor i sediment och släpper ut fosforn i vattnet är komplicerade och beror på interaktioner mellan organiskt material, mineraler, metaller, syre och vattnets rörelser. Till exempel hävdar viss forskning att konstgjord syresättning skulle kunna öka den kortvariga lagringen av fosfor i sediment och resultera i ett massivt utsläpp av fosfor under kommande perioder med låga syrenivåer.

Men används inte syrepumpning i sjöar?

Syrepumpning har använts i stor utsträckning som en restaureringsteknik i sjöar. Resultaten av syrepumpningens effektivitet är blandade. Viss forskning visar att konstgjord syresättning kan öka utbredningen av fiskars livsmiljöer och minska mängden fosfor i vattnet. Men i andra fall har det inte hjälp ens med 10-20 års konstgjord syresättning för att minska fosfornivåerna eller bibehålla syresättning av bottenvattnet. I några sjöar återkommer internbelastningen när pumparna stängs av.

Finns det andra förslag för att stoppa internbelastningen förutom syrepumpning?

Ja. Till exempel att avlägsna fosforrika sediment eller tillsätta fosforbindande ämnen för att binda fosforn i sedimenten. Båda dessa tekniker har använts i sjöar, men inte i den skalan som är aktuell i Egentliga Östersjön, dvs där den största ytan döda bottnar finns.

Att avlägsna sediment verkar kreativt. Skulle det kunna fungera?

Utmaningen med att avlägsna fosforrika sediment är att fosforn är fördelad över mycket stora områden av havet, och därför är den ganska utspädd. Man vet inte om det finns relativt små områden där stora mängder fosfor har ackumulerats. Det behövs ytterligare undersökningar för att reda ut det. Att avlägsna sediment skulle dessutom inte få någon direkt effekt på mängden fosfor i vattnet (eftersom mycket av fosforn redan är i vattnet). Mängden fosfor i ytvattnet tillsammans med vattentemperatur och vind påverkar omfattningen av algblomningarna.

Hur skulle det fungera att tillsätta fosforbindande ämnen?

Det är inte känt om de fosforbindande ämnena skulle vara effektiva i djupområden i öppna Östersjön, på grund av det salta vattnet. Dessutom behöver rättsliga frågor förknippade med att tillsätta kemikalier till havet utredas.

Att tillsätta aluminium för att binda fosfor har testats i en innesluten vik i Östersjön, (Björnöfjärden nära Stockholm). Där har siktdjupet förbättrats och mängden fosfor i vattnet minskat, men det är ännu låga syrenivåer i bottenvattnet.

Hur påverkar internbelastningen lokala kustområden?

Internbelastning är ett symptom på övergödning, vilket även de höga koncentrationerna av fosfor i de flesta områdena av havet är. Under det senaste århundradet har mängden fosfor i havsvattnet ökat omkring 2,5 gånger. Denna ökning är resultatet av utsläpp av framför allt obehandlat eller dåligt behandlat avloppsvatten samt hanteringen av gödsel inom jordbruket. Den ökade internbelastningen har bidragit till att fosfor som var lagrad i sediment i Egentliga Östersjön, främst i djupa områden, har frisatts till vattnet. Detta har inte en direkt påverkan på kustområden.

Mängden fosfor i vattnet i kustområdena påverkas mest av det angränsande öppna havet. För att ge ett exempel, om det intilliggande öppna havet har en ganska hög koncentration av fosfor, får kustområdet det också. Internbelastning kan också inträffa i vissa kustområden, som vikar med begränsad vattenomsättning. Det är då ett resultat av historisk tillförsel av fosfor från land. När detta händer förlorar kustområdena sin förmåga att ”hindra” landbaserade näringsämnen från att komma ut i havet. I dessa fall skulle det kunna vara en möjlighet att använda restaureringsåtgärder för att dessa områden skulle kunna återfå sin filterfunktion mellan land och hav.

För att öka vår kunskap om dessa teknikers effektivitet kan det vara nödvändigt att testa restaureringsåtgärder såsom syrepumpning, att ta upp fosforrika sediment, och tillsats av olika fosforbindande ämnen för att binda fosfor i slutna vikar och i sjöar.

Vad finns det för effektiva sätt att minska övergödningen i havet?

Det mest effektiva sättet att minska övergödning är att minska den externa tillförseln av näringsämnen till havet. Enligt HELCOM har tillförseln av kväve minskat med 19 procent och tillförseln av fosfor med 24 procent sedan mitten av 1990-talet. Även om övergödningstillståndet i de flesta delarna av Östersjön fortfarande är dåligt, kan man numera se en förbättring i några stora områden, så som Östra Finska viken, Kattegatt och Bälten. Detta visar att minskning av näringstillförseln från land fungerar i längden.

I Östersjöområdet finns det fortfarande goda möjligheter att åstadkomma stora minskningar genom att sikta på de huvudsakliga källorna – det vill säga jordbruket och avloppsvattnet.

Michelle McCrackin

Michelle McCrackin

Limnolog
michelle.mccrackin@su.se