2021.06.24

"Det tar tid innan effekterna av den minskade tillförseln syns"

Foto: Mattias Murphy

2021.06.24

Policy brief: Fortsatta åtgärder på land krävs för att nå de ambitiösa övergödningsmålen

De senaste decennierna har tillförseln av näring till Östersjön minskat kraftigt. På sikt väntas det leda till förbättringar i havet, men eftersom stora mängder näring lagrats i vattnet och på land tar det tid innan effekter av minskningarna syns. För att leva upp till åtagandena i Baltic Sea Action Plan, och samtidigt förbättra miljön i sjöar och vattendrag, behöver Östersjöländerna fortsätta att vidta åtgärder i det omgivande landområdet som ytterligare minskar tillförseln till Östersjön.

Sedan övergödningen började uppmärksammas som ett av de största miljöproblemen i Östersjön har tillförseln av näring till havet, den så kallade belastningen, minskat drastiskt. Sedan 1980-talet har belastningen av kväve minskat med ungefär en tredjedel och fosforbelastningen med drygt hälften. Minskningarna beror framför allt på förbättrad rening av avloppsvatten och åtgärder för att minska läckaget från lantbruket, till exempel genom bättre gödslingstekniker och åtgärder på fälten för att förhindra näringsläckage.

Fortfarande återstår dock mycket att göra för att de ambitiösa mål som Östersjöländerna satt upp genom Helcom-samarbetet ska nås. Samtidigt har Sverige och de övriga EU-anslutna länderna runt Östersjön förbundit sig till att förbättra miljön även i sötvatten, genom EU:s bindande ramdirektiv för  vatten. Förbättringar i sötvatten leder på sikt till förbättringar också i havet och för att framtida åtgärder ska ha så stor effekt som möjligt är det därför klokt att genomföra dem uppströms, och så nära utsläppskällan som möjligt.

Egentliga Östersjön är störst utmaning

Övergödningssituationen skiljer sig betydligt i de olika delarna av Östersjön. Den största utmaningen för att nå målen i Helcoms aktionsplan för Östersjön, Baltic Sea Action Plan (BSAP), rör Egentliga Östersjön, som generellt är värst drabbat och där belastningen behöver minska med ytterligare 20 procent för kväve och 50 procent för fosfor (relativt 2018 års belastning). 

När det gäller fosfor beslutade länderna genom BSAP att minska belastningen till Finska viken, Rigabukten och Egentliga Östersjön. För Finska viken är målet så gott som nått, men ytterligare minskningar krävs till Egentliga Östersjön och till Rigabukten. Till Egentliga Östersjön är ungefär 40 procent av minskningen uppnådd och belastningen fortsätter att minska. 

Gällande kväve beslutade Östersjöländerna att minska belastningen till Finska viken, Egentliga Östersjön och Kattegatt. Till Kattegatt är målet nått, men till Finska viken och Egentliga Östersjön är belastningen fortfarande för hög och sedan omkring tio år sker inte längre någon minskning.

Den svenska minskningen har avstannat

Sverige bidrar idag med ungefär 13 procent av kväve- och 11 procent av fosforbelastningen till Östersjön.

Till Egentliga Östersjön där reduktionsbehoven är som störst svarar Sverige för 9 procent av kvävebelastningen och 5 procent av fosforbelastningen. Under perioden 1995-2011 sjönk den årliga kvävebelastningen stadigt med nästan 600 ton per år och Sverige var nära att uppfylla sitt åtagande i BSAP, men från 2012 ökar belastningen igen. Varför detta sker är oklart. Den svenska fosforbelastningen till Egentliga Östersjön har tidigare minskat med stadig men låg takt, men minskningen tycks ha avstannat de senaste åren. För att uppnå målen måste den svenska tillförseln av fosfor minska med ytterligare 30 procent från dagens nivå, och kvävetillförseln med ytterligare 20 procent.

En relativt stor del av den svenska belastningen sker till Bottniska viken (37 procent för kväve och 50 procent för fosfor). Under de senaste 20 åren har belastningen av både kväve och fosfor från Sverige till Bottniska viken minskat med ungefär 20 procent.

Egentliga Östersjön står för den största utmaningen när det gäller att begränsa näringstillförseln. Data från Helcom visar att belastningen av fosfor från alla Östersjöländerna tillsammans minskar kontinuerligt, medan minskningen av kvävebelastningen har stannat av. Från Sverige visar trenden att minskningen av både kväve- och fosforbelastningen har avstannat.

Kombination av åtgärder kan minska belastningen

Under 1900-talet importerades stora mängder kväve och fosfor till Östersjöregionen, framför allt i form av mineralgödsel. Den oförsiktiga hanteringen av gödsel inom jordbruket och bristfällig avloppsrening ledde till att mycket näring läckte ut i Östersjön och orsakade övergödning, men också till att stora mängder ansamlades på land; i markerna och i bottensedimenten i sjöar och floder. Den totala mängden ansamlad tillgänglig fosfor har uppskattats till 17 miljoner ton i avrinningsområdet. En betydande del av den fortsätter att läcka ut i Östersjön. Uppskattningsvis kommer cirka 45 procent av fosforbelastningen i Östersjöregionen från det här lagret.

För att på lång sikt nå en önskvärd situation i Östersjön är det viktigt att fosforlagret på land minskar. Det kan ske genom att lagret ses som en resurs och att återanvändningen av den tillgängliga fosfor som finns i regionen ökar, genom att man tar hänsyn till markens näringsstatus och anpassar gödslingen av grödor. Fysiska åtgärder i landskapet som fosfordammar och skyddszoner kan också bidra till att minska näringsförlusterna till vattendragen. När dessa åtgärder genomförs uppströms kan de också ha stor effekt lokalt på sjöar och vattendrag och bidra till att Sverige och de andra EU-länderna i avrinningsområdet uppfyller kraven i EU:s vattendirektiv (WFD), liksom havsdirektivet (MSFD). Det är samtidigt viktigt att ha realistiska förväntningar på hur snabbt belastningen till Östersjön kan minska. Läckaget från fosforlagret på land kommer att fortsätta under ytterligare decennier, men med kraftfulla åtgärder kan läckaget minska i snabbare takt.

Avloppsreningen i Östersjöländerna har förbättrats mycket under de senaste årtiondena, men fortfarande står utsläpp från avlopp för omkring 20 procent av den totala fosforbelastningen. Nyligen beräknades att om Helcoms rekommendationer om 90-procentig rening av fosfor i större reningsverk implementeras fullt ut skulle den årliga belastningen till Östersjön minska med 1 000 ton. I den siffran är dock inte länderna uppströms i avrinningsområdet, som Ukraina och Vitryssland, medräknade vilket gör att potentialen troligen är ännu större än så. Att bygga nya reningsverk, och förbättra kapaciteten och effektiviteten i de befintliga, i de tätbebyggda områdena i regionen är sannolikt det snabbaste sättet att minska belastningen av både kväve och fosfor till Östersjön. 

Få förbättringar syns i havet

I vissa av Östersjöns kustområden som tidigare varit kraftigt övergödda, syns förbättringar i havsmiljön, bland annat i form av förbättrat siktdjup. I stora delar av det öppna havet är situationen dock fortfarande mycket bekymmersam och sammantaget klassas 96 procent av Östersjön som övergött.

Under de senaste årtiondena har även utbredningen av syrebrist i havet varit rekordstor och cyanobakterieblomningarna har varit mycket omfattande. Orsakerna till detta är flera. Det begränsade vattenutbytet till omliggande hav gör att den näring som tillförts Östersjön under många år av hög belastning stannar kvar länge i havet. För fosfor är den här så kallade omsättningstiden omkring 50 år. Enligt modellberäkningar finns nu omkring 2,2 miljoner ton fosfor samlat i vattnet och i det övre lagret av havsbottens sediment. Omkring 1,7 procent av den fosforn transporteras bort varje år, ut till Nordsjön eller genom att den begravs djupare ner i sedimenten. Samtidigt fortsätter tillförseln av ny näring till havet. Även om storleken på belastningen idag är mindre än det som transporteras bort, och lagret alltså håller på att tömmas, tar detta lång tid. För närvarande är nettominskningen av fosfor 9 000 ton per år, vilket motsvarar 0,4 procent av all fosfor som finns i havet. 

Syrebristen i havet har förmodligen samtidigt förvärrats av högre vattentemperaturer, vädermässiga faktorer och av hur inflödena från Nordsjön sett ut. Kraftiga inflöden, som de som skedde runt 2014 kan, till synes paradoxalt, leda till en större horisontell utbredning av områden med syrebrist. Det beror på att det tyngre saltare vattnet tryckt ut det syrefria vattnet från de djupa bottenhålorna, samtidigt som det inte har räckt till för att syresätta bottnarna. De många åren av övergödning har lett till att det samlats stora mängder svavelväten och organiskt material på bottnarna, som snabbt förbrukar det nya syre som kommer in. Utbredningen av cyanobakterier, som kan fixera kväve från luften, har också gynnats i Egentliga Östersjön av att halterna av tillgänglig fosfor, fosfat, i förhållande till kväve har varit höga.

Sediment och vatten – ett gemensamt fosforlager

Östersjön är ett grunt hav och därför är processerna i vattnet och på havsbotten starkt sammankopplade. Primärproducenter som alger och cyanobakterier använder oorganisk näring, framför allt kväve och fosfor, för att växa och förser sedan djuren i havet med energi och näring bunden till kol (så kallat organiskt material). En del av det organiska materialet bryts ner redan i vattnet, varpå näringen frigörs, men en betydande del (20-30 procent) hamnar på havsbotten – det sedimenterar.

Största delen av det organiska material som sedimenterar bryts ner, dels av bottenlevande djur men framför allt av bakterier. Under nedbrytningen förbrukas syre och stor primärproduktion och efterföljande sedimentation kan därför leda till att miljön vid bottnarna blir syrefri. En liten del av det organiska materialet är mer svårnedbrytbart eller hinner inte brytas ner innan det begravs med nytt sediment. I dagsläget begravs material innehållande omkring 30 000 ton fosfor varje år, vilket innebär att det upphör att vara en del av omsättningen mellan sediment och vatten under överskådlig tid. Takten på begravningen är dock inte konstant utan beror bland annat på hur stor sedimentationen är.

I samband med nedbrytningen omvandlas också en andel frigjort kväve till kvävgas genom en process som kallas denitrifikation, och kan på det sättet stiga uppåt genom vattnet till atmosfären. Ungefär hälften av det kväve som bryts ner lämnar sedimenten på detta sätt, men eftersom denitrifikation främst sker i syrefria miljöer har den ökade syrebristen lett till att processen sker i större omfattning än tidigare i Egentliga Östersjön. Till skillnad från alger kan cyanobakterier ta upp kväve i form av kvävgas, från luften eller vattnet, vilket lett till att de gynnats på bekostnad av andra arter.

Den fosfor som frigörs i sedimenten återförs till stor del till vattnet i form av fosfat. Denna cirkulation av näring mellan vattnet och sedimenten pågår naturligt i Östersjön hela tiden. I genomsnitt befinner sig idag en dryg tredjedel av det totala lagret tillgänglig fosfor i vattnet och knappt två tredjedelar i sedimenten, men de naturliga variationerna är mycket stora. 

I syresatta sediment finns fosfat bundet till järnoxider. När miljön blir syrefri bryts dock den bindningen och fosfatet återförs till vattnet. Syreförhållandena vid botten påverkar därmed balansen mellan hur mycket fosfor som finns i sedimentet respektive i vattnet. I takt med att syrebristen brett ut sig i Egentliga Östersjön har en större andel av det totala fosforlagret förflyttats till vattnet. Denna serie av processer har kallats en “ond cirkel” — utbredningen av syrefria bottnar leder till att större andel av fosfatet frigörs till vattnet, vilket ytterligare förvärrar övergödningen. När syret vid bottnarna väl är förbrukat sker dock ingen fortsatt sådan förflyttning och den bild som ibland målas upp av att de syrefria bottnarna ”läcker” fosfor till vattnet stämmer därför inte.

Många år av hög näringsbelastning har lett till att det byggts upp ett lager av fosfor i Östersjön, som cirkulerar mellan vattnet och de övre sedimenten. De nuvarande in- och utflödena är små i förhållande till det lagret, vilket gör att det tar tid att se effekterna av minskad tillförseln. Illustration: Robert Kautsky/Azote

Internbelastning – en omfördelning av fosfor

Den fosfor som frigörs från sedimenten till vattnet kallas ibland för internbelastning. Det råder dock oenighet kring hur begreppet används. Medan vissa räknar all den fosfor som frigörs från sedimenten som internbelastning väljer andra att räkna endast nettotillförseln till vattenmassan: alltså skillnaden mellan hur mycket som frigörs och hur mycket som sedimenterar under ett år. Med denna definition finns idag ingen internbelastning i Östersjön som helhet eftersom sedimentationen av fosfor (260 000 ton/år) är större än returflödet till vattnet (236 000 ton/år). Vissa väljer en ännu snävare definition och inkluderar endast den fosfor som når de övre vattenlagren och/eller exkluderar sådan fosfor som tränger upp genom sedimenten från grundvattnet. Begreppet internbelastning kan vara missvisande, då det, oavsett vilken definition man använder, inte handlar om någon ny källa till fosfor, utan en omfördelning mellan sediment och vatten av den fosfor som ansamlats i systemet under många år av hög näringsbelastning från det omgivande landområdet. 

För att bryta den onda cirkeln och förmå en större andel av fosforn att stanna i sedimenten har flera olika geotekniska idéer lanserats. En sådan idé är att pumpa ner syre till de syrefria havsbottnarna, varpå fosforn skulle kunna bindas till järn- och mangan. Det är dock mycket osäkert om det finns järn och mangan tillgängligt i sedimenten i sådana koncentrationer att detta skulle få effekt och vilka de långsiktiga konsekvenserna av ett sådant ingrepp skulle bli för näringscykeln och för ekosystemet. 

En annan metod som använts med viss framgång i sjöar och även i avgränsade kustområden är att tillföra ett ämne som binder fosfor till de övre sedimenten även i syrefri miljö, exempelvis aluminium. Denna metod innebär förvisso att en viss mängd fosfor binds och därmed “oskadliggörs” från att bidra till ytterligare övergödning. Att fosforn binds innebär dock inte att bottnarna syresätts; nytt organiskt material fortsätter att sedimentera, brytas ner och förbruka syre. För att behandlingen ska få genomslag på produktionen och syresituationen i bottenvattnet i större skala kan det dock krävas upprepade behandlingar och stora mängder aluminium som tar lång tid att sprida, vilket innebär att detta är svårt att betrakta som en “quick fix” för Östersjön. Framställningen av aluminium är också en resurskrävande process och det finns stor osäkerhet kring hur storskalig tillförsel av ämnet skulle påverka livet i havet.

Vad kan vi vänta oss framöver?

Tillförseln av ny näring till Östersjön (belastningen) är idag mindre än de mängder som lämnar systemet genom vattenutbyte, begravning och denitrifikation. Det innebär att koncentrationen av fosfor och kväve i sediment och vatten tillsammans har börjat minska. På grund av hur små dessa flöden är i förhållande till hur mycket som finns lagrat i havet tar dock processen lång tid. Samtidigt är de naturliga variationerna mycket stora när det gäller var näringen befinner sig i systemet (vatten kontra sediment) och vilka effekter den får på primärproduktionen och den efterföljande sedimentationen. Detta påverkas också bland annat av temperaturer, vindar och hur inflödena från Nordsjön ser ut, och dessa variationer kan skymma långsiktiga förbättringar. Halterna av fosfor i ytvattnet har till exempel inte minskat de senaste decennierna, trots att modelleringar visar att mängden fosfor i vatten och sediment sammanlagt har minskat.

På lång sikt kan man dock förvänta sig att miljön i havet ska förbättras, även med nuvarande näringsbelastning. Med ytterligare minskningar av tillförseln blir förbättringarna större och går snabbare. Om ett par decennier kan de sydvästra delarna av Östersjön i bästa fall vara opåverkade av övergödning, om belastningen fortsätter att minska. I Egentliga Östersjön tar processen längre tid, men påtagliga förbättringar bör kunna ses inom ett halvt sekel, enligt modelleringar.

Studier visar också att om inget hade gjorts för att minska näringsbelastningen hade situationen i Östersjön varit betydligt sämre än vad den är idag. Om belastningen hade fortsatt på 1980-talets nivå hade till exempel fosforhalterna i Egentliga Östersjön varit 40 procent högre än dagens, och mängden växtplankton hade varit 50 procent högre. Detta hade låst Östersjön i en mycket sämre sits än idag, då balansen i havet är på väg att återställas.

Bo Gustafsson

Baltic Nest Institute, Stockholms universitets Östersjöcentrum
bo.gustafsson@su.se

Bärbel Muller-Karulis

Forskare
barbel.muller.karulis@su.se

Linda Kumblad

Systemekolog och Ekotoxikolog
linda.kumblad@su.se

Emil Rydin

Docent
emil.rydin@su.se

Policyrekommendationer

  • Inrikta åtgärderna mot övergödning på att minska belastningen från land, så nära utsläppskällan som möjligt. Åtgärder uppströms leder även till en förbättrad miljö i sjöar och vattendrag.
  • Verka för utbyggnad av effektiva reningsverk i de områden runt Östersjön där sådana saknas.
  • Minska importen av gödsel och foder, som riskerar att bygga på fosforlagret på land, till Östersjöregionen. Förbättra i stället jordbrukets utnyttjande och cirkulation av växtnäring.

Helcom BSAP

  • Räddningsplanen för Östersjön, Baltic Sea Action Plan, antas av länderna runt Östersjön 2007 genom Helcom-samarbetet.
  • Enligt planen ska Östersjön ha god ekologisk status år 2021, vilket bland annat inkluderar "ingen övergödning". "Ingen övergödning" definieras som:
    • Klart vatten
    • Naturliga nivåer av algblomningar
    • Naturlig fördelning och förekomst av växter och djur
    • Naturliga syrehalter
  • Forskare beräknar hur mycket näring som kan tillföras Östersjöns sju delbassänger varje år för att dessa mål med tiden ska kunna nås (Maximum Allowable Input, MAI).
  • År 2013 kommer Helcom-länderna överens om hur mycket respektive land ska minska tillförseln (Country Allocated Reduction Targets, CART). Reduktionerna står i proportion till den tillförsel länderna tidigare har haft.
  • År 2021 revideras planen eftersom målet inte nåtts. Målet "Ingen övergödning" definieras på samma sätt som tidigare, och beräkningarna av hur mycket näring Östersjön tål kvarstår, men de landsvisa reduktionerna ersätts av nationella tak för tillförseln (Nutrient Input Ceilings, NIC) vilka i stort motsvarar samma reduktionsbeting som tidigare för länderna.
  • Helcom gör regelbundna uppföljningar av framstegen mot att nå MAI och NIC.

Modelleringsverktyget Baltsem

Beräkningarna av Östersjöns näringsbudget, framtida belastning och responserna i havet är gjorda med modelleringsverktyget Baltsem (Baltic Sea Long-Term Large Scale Eutrophication Model), som utvecklats av forskare vid Stockholms universitet.

Utvecklingen av Baltsem har pågått sedan 1990-talet och modellen har varit ett viktigt verktyg i framtagandet av Helcom Baltic Sea Action Plan.