Home About Browse Search
Svenska


Underlag till bedömningsgrunder för kväve i sjöar och vattendrag

Fölster, Jens and Djodjic, Faruk (2016). Underlag till bedömningsgrunder för kväve i sjöar och vattendrag. Uppsala: (NL, NJ) > Dept. of Aquatic Sciences and Assessment, Sveriges lantbruksuniversitet. Rapport / Sveriges lantbruksuniversitet, Institutionen för vatten och miljö ; 2015:12
[Report]

[img]
Preview
PDF
1MB

Abstract

I denna rapport redovisas förslag till bedömningsgrunder för kväve i sjöar och vattendrag. Kväve ingick i de tidigare bedömningsgrunderna från 1999, men inte i den senaste versionen från 2007. Där används bara fosfor som kemisk parameter för övergödning med motiveringen att övergödning i söt- vatten bara antas bero på fosfor. Vattenförvaltningen har dock uttryckt ett behov av bedömningsgrunder för kväve för att ha verktyg för att föreslå åtgärder mot kväveläckaget till havet där kväve är ett större problem. Kvä- vebegränsade sjöar i norra Sverige med låg kvävedeposition motiverar också bedömningsgrunder för kväve.
Förslaget följer upplägget för bedömningsgrunderna för fosfor med refe- rensvärden för vatten utanför jordbrukslandskapet beräknat med regress- ionsformler baserat på data från sjöar och vattendrag utan påverkan från punktutsläpp, jordbruksmark och urban mark. I avrinningen från jordbruks- mark definieras referensvärdet som halva det beräknade rotzonsläckaget från ogödslad vall med hänsyn tagen till läckageregion och jordart.
I rekommendationen beräknas referensvärdet för sjöar TNref enligt formeln:
logTNref = 1,597 + 0,614 * logTOC + 0,147 * LogNDep2008
där TOC = halten totalt organiskt kol (mg/l) och NDep2008 = kvävedeposit- ionen år 2008 i ekv/ha. Detta referensvärdet avser förväntat värde med da- gens markanvändning och deposition. I ett alternativt förslag sätts NDep till medelvärdet för depositionen 1860 vilket resulterar i formeln:
logTNref =1,774+0,614*LogTOC
I vattendrag beräknas referensvärdet med den motsvarande formeln:
logTNref = 1,702 + 0,533 * Log TOC + 0,105 * LogNDep
Om andelen jordbruksmark är mer än 10 % beräknas referensvärdet i vat- tendrag enligt formeln:
TNref,jo = (TNjo * Ajo*f + TNref*(100-Ajo))/100
Där:
TNref,jo = det sammanviktade referensvärdet (total-N μg/l) i områden med jordbruksmark
Njo = referensvärdet (TN μg/l) för avrinning från jordbruksmark
Ajo = andel jordbruksmark (%) i området
Nref = referensvärdet för “icke jordbruksmark” enligt ovan f = 0,5
Sjöar som har en kvot mellan löst oorganiskt kväve (DIN) och totalfosfor (TP) mindre än 1,5 under vårcirkulationen betecknas som kvävebegränsade. För dessa får halten DIN inte stiga mer än att kvoten ökar till 3,4 vilket är gränsen för fosforbegränsning.
3
Gränserna mellan klasser för ekologisk status sattes till > 0,7 (hög), 0,5-0,7 (god), 0,3-0,5 (måttlig), 0.2-0,3 (otillfredsställande) och <0,2 (dåligt) för kvoten mellan referenshalt och uppmätt halt. Detta är samma klassgränser som för fosfor. Gränsen mellan god och måttlig status är därmed det dubbla referensvärdet.
I detta arbete med bedömningsgrunder för kväve framkom en otydlighet i implementeringen av vattendirektivet i hur referenstillståndet ska sättas. I vattendirektivet ska referensförhållandet motsvara ett tillstånd obetydligt opåverkat av människan. I vägledningsdokumentet från 2003 förtydligas det med att där man idag driver jordbruk ska referensvärdet motsvara läckaget från ett förindustriellt jordbruk. I den svenska implementeringen har detta inte vidare specificerats till någon specifik tidpunkt i historien eller en viss typ av odlingsform. I stället har man definierat referensvärdet för fosfor i vattendrag i jordbrukslandskapet till halva rotzonsläckaget från ogödslad vall. Vidare har man inte definierat hur man ska förhålla sig till den omfat- tande förändringen av jordbrukslandskapet som genomfördes samtidigt med industrialiseringen som t ex dränering och sjösänkningar och som har på- verkat markläckage och retention av näringsämnen. Inte heller den förhöjda kvävedepositionens påverkan på ytvattens ekosystem med avseende på nä- ringsämnen har beaktats i utformandet av definitionen av referenstillstånd utan alla sötvattenekosystem antas vara begränsade av fosfor i primärpro- duktionen. Det saknas även en koppling mellan bedömningsgrunderna för de kemiska kvalitetsfaktorerna och de biologiska, och även mellan bedöm- ningarna för sötvatten respektive kust och hav.
Vi rekommenderar att beräkna referensvärdet för TN för vatten utanför jordbrukslandskapet baserat på dagens kvävedeposition och därmed bara skydda de sjöar som idag ännu är kvävebegränsade från att bli fosforbegrän- sade. Det motiveras av att det är nästan tekniskt omöjligt att återskapa det tillstånd med kvävebegränsning som troligen rådde i förindustriell tid och att den biologiska förlusten när en sjö övergår från kvävebegränsning till fosforbegränsning inte är lika betydande ur allmänhetens perspektiv som t ex de skador som försurningen och vattenkraftsutbyggnaden gett upphov till.

Authors/Creators:Fölster, Jens and Djodjic, Faruk
Title:Underlag till bedömningsgrunder för kväve i sjöar och vattendrag
Alternative abstract:
LanguageAbstract
English

This report presents a suggestion for ecological quality criteria for nitrogen in lakes and streams. Nitrogen was included in the previous quality criteria from 1999, but not in the latest developed in 2007. The reason for this is that eutrophication of freshwaters is most often caused by phosphorus, thus it was the only parameter included. Authorities in water management have since expressed a demand for ecological quality criteria for nitrogen because this nutrient is a larger problem in the sea and criteria are needed as a tool to make measures recommendations. Further, the protection of nitrogen lim- ited lakes in northern Sweden is another motivation to develop additional ecological quality criteria.
The proposed criteria herein follow the outline for the Swedish ecological quality criteria for phosphorus. Reference values were developed using re- gression models and data from lakes and streams not directly affected by pollution sources (e.g. agriculture and urban areas). In runoff from agricul- tural land, the reference value was defined as half the calculated leaching below the root zone based on leaching region and soil type.
In the recommendation for ecological quality criteria, reference values for lakes are calculated by the formula:
logTNref = 1,597 + 0,614 * logTOC + 0,147 * LogNDep2008
where TOC = the concentration of total organic carbon (mg/l) and NDep2008 = nitrogen deposition for the year 2008. Reference values calculated in this manner represents the expected value with present land use and deposition. An alternative method is to set NDep to the average value for year 1860, resulting in the following formula:
logTNref =1,774+0,614*LogTOC
Reference values for streams are calculated with the corresponding formula:
logTNref = 1,702 + 0,533 * Log TOC + 0,105 * LogNDep
If more than 10 % of the land cover is agricultural land, the reference value for a stream is calculated instead using:
TNref,jo = (TNjo * Ajo*f + TNref*(100-Ajo))/100
where:
TNref,jo = weighted reference value for TN (μg/l) in the agricultural land- scape.
Njo = reference value (TN μg/l) for runoff from for agricultural land
Ajo = fraction of agricultural land in the catchment area (%)
Nref = reference value outside the agricultural area (but in the same region) according to the formula above.
f = 0,5
5
Lakes are generally considered nitrogen limited when the ration of dissolved organic nitrogen (DIN) to total phosphorus (TP) concentration is < 1.5 dur- ing spring circulation.) For these lakes, the concentration of DIN is not al- lowed to increase so that DIN/TP exceeds 3.4, as this is the limit where a lake becomes phosphorus limited.
The boundaries between classes of ecologic status were then set to >0.7 (high), 0.5-0.7 (good), 0.3-0.5 (moderate), 0.2-0.3 (unsatisfactory), and 0.2 (bad) for the ratio between reference concentration and measured concentra- tion. These are the same boundaries as for phosphorus. This means that the threshold between good and moderate status is the double reference value.
While developing ecologic quality criteria for nitrogen, some ambiguity in the implementation of the Water Framework Directive (WFD) on how ref- erence values should be set was detected. According to the WFD, the refer- ence condition should correspond to a state minimally disturbed by humans. In a guideline document from 2003, reference values for agricultural land- scapes should inherently include leaching from preindustrial (or pre- modern) agriculture. In the Swedish implementation, this was not specified to a defined year or to a certain agricultural practice type. Instead, the refer- ence value for phosphorus in streams in agricultural areas was defined as half of the modelled phosphorus concentration in leachate from the root zoon of unfertilized fallow. Further, it has not been defined how to handle the large-scale changes in the agricultural landscape that occurred contem- porary to the industrialisation, e.g. draining of wetlands and lowering of lakes, which had a large impact on leaching and retention of nutrients. In- creased nitrogen deposition was also not considered when defining refer- ence conditions, but lakes were considered phosphorus limited for primary production. Finally, there is also a lack of harmonisation of the present eco- logical quality criteria for chemical and biological parameters, and between fresh water and coastal waters.
In this study we recommend calculating the reference concentration for TN in waters outside the agricultural landscape using the present-day nitrogen deposition, which will protect lakes that are currently nitrogen limited from becoming phosphorus limited. This is motivated by the fact that it is nearly impossible to restore surface waters to a preindustrial nitrogen limitation state, and that the biological losses when a lake switches from nitrogen to phosphorus limitation are far less important (in a general perspective) com- pared to those caused by e.g. acidification and construction of dams for hy- droelectric power.

Series/Journal:Rapport / Sveriges lantbruksuniversitet, Institutionen för vatten och miljö (BIB14649843)
Year of publishing :2016
Depositing date:3 February 2016
Number:2015:12
Number of Pages:38
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Institutionen för vatten och miljö, Sveriges lantbruksuniversitet
Associated Programs and Other Stakeholders:SLU - Environmental assessment > Data from Environmental Assesment (FoMA) is used
SLU - Environmental assessment > Programme Eutrophication
SLU - Environmental assessment > Programme Lakes and watercourses
Language:Swedish
Publication Type:Report
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:P Natural resources > P10 Water resources and management
T Pollution > T01 Pollution
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 105 Earth and Related Environmental Sciences > Environmental Sciences (social aspects to be 507)
(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 105 Earth and Related Environmental Sciences > Oceanography, Hydrology, Water Resources
Agrovoc terms:eutrophication, lakes, rivers, phosphorus, nitrogen, leaching, water pollution, pollution by agriculture
Keywords:Statusklassning, Sötvatten, Övergödning
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-3209
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-3209
ID Code:13017
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Dept. of Aquatic Sciences and Assessment
External funders:Swedish Agency for Marine and Water Management
Deposited By: Jens Fölster
Deposited On:08 Feb 2016 14:45
Metadata Last Modified:17 Feb 2016 14:24

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits