Länderna som gränsar till Östersjön har genom Helcoms Baltic Sea Action Plan kommit överens om att minska belastningen av kväve och fosfor till havet genom landsvisa utsläppstak (Nutrient Input Ceilings, NIC) för att minska övergödningen. För att följa upp hur väl målen nås görs regelbundet en utvärdering; Pollution Load Compilation (PLC) till vilken forskarna i Baltic Nest Institute vid Stockholms universitets Östersjöcentrum bidrar med sin expertis. Den senaste färdigställda analysen bygger på data till och med år 2020.

 – De största utmaningarna är fortfarande för Egentliga Östersjön, konstaterar Bo Gustafsson, som leder Baltic Nest Institute.

 

Minskning – och ökning – av kvävebelastningen

Belastningen av kväve till Östersjön består både av atmosfärsdeposition, alltså ämnen som tillförs havet från luften, och vattenburen belastning från land. För att kunna jämföra belastningen över tid räknar forskarna bort de skillnader som finns mellan olika år som beror på variationer i väder och vind.

 – Det vi kallar den normaliserade belastningen till Egentliga Östersjön har legat still för kväve i drygt tio år. Atmosfärsdepositionen fortsätter att minska, men något har hänt med landbelastningen. Flödet har varit lågt men koncentrationerna höga. Det är en lite oroväckande utveckling, säger Bo Gustafsson.

Trots minskningen utgör atmosfärsdepositionen idag en dryg fjärdedel av den totala kvävebelastningen. Den största delen utgörs av det som kallas ”other diffuse load” som domineras av läckage från jordbruket. Den så kallade bakgrundsbelastningen och punktkällor (så som avloppsreningsverk) står för mindre delar av den totala belastningen.

Fosforbelastningen minskar

Till skillnad från kväve så fortsätter den sammanlagda belastningen av fosfor till Egentliga Östersjön att minska. Nedgången domineras av en minskning från de stora floderna, till exempel polska Vistula. 

 – När det gäller fosfor är punktkällorna fortfarande väldigt viktiga, konstaterar Bo Gustafsson.

Punktkällorna består främst av avloppsreningsverk och dessa utsläpp utgör omkring en femtedel av den totala belastningen. Den största delen utgörs dock även här av den diffusa belastningen.

 

Ökning av den svenska kvävebelastningen

När det gäller Sverige visar sammanställningen att den sammanlagda normaliserade kvävebelastningen till Egentliga Östersjön inte bara står still utan till och med ökar. Även härifrån har atmosfärsdepositionen minskat, men det har uppvägts av högre koncentrationer i vattendragen.

 

– Det är svårt att svara på vad det beror på och det är inte vi på Östersjöcentrum eller i PLC-gruppen som ansvarat för mätningarna, utan i det här fallet SLU. Men vi har sett i ett antal år att koncentrationerna i vattendragen verkar öka, säger Bo Gustafsson.

Även om största delen av kvävebelastningen når Östersjön via vattendragen är atmosfärsdepositionen långt ifrån försumbar. För Sveriges del handlar det om omkring 21 procent av den totala belastningen som kommer via atmosfären luften. 

Den internationella organisationen EMEP tar fram data på var atmosfärsbelastningen kommer ifrån.

 – Av den svenska atmosfärsbelastningen kommer 62 procent från jordbrukskällor, berättar Bo Gustafsson.

Utsläppen från transportsektorn har minskat, men är fortfarande den näst största källan med omkring 20 procent.

När det gäller den vattenburna belastningen (vattendrag + punktkällor vid kusten) består ungefär hälften (49 procent) av bakgrundsbelastning, som är svår att åtgärda. Jordbruket står för 28 procent, reningsverk och industrier för 15 procent och enskilda avlopp och dagvatten för 4 procent.

 

Oförändrad svensk fosforbelastning

När det gäller den normaliserade fosforbelastningen från Sverige till Egentliga Östersjön finns ingen trend de senaste tio åren. Precis som för kväve gäller dock att den faktiska belastningen varit relativt låg på grund av att det varit tämligen torrt.

Största delen (82 procent) av fosforn når Östersjön genom vattendragen, medan resten kommer från punktkällor vid kusten, såsom reningsverk.

 

Ungefär en tredjedel av den svenska belastningen utgörs av bakgrundsbelastning. Omkring 20 procent kommer från reningsverk och industri och 15 procent från enskilda avlopp, vilket gör att dessa två källor sammanlagt bidrar mer än jordbruket som står för 26 procent av den vattenburna belastningen.

 – Jordbruket är en väldigt viktig källa till fosfor till Egentliga Östersjön, men det är inte den enda, konstaterar Bo Gustafsson.

Trots de här ökningarna på kvävesidan, går det fortfarande långsamt åt rätt håll? frågar moderator Gun Rudquist.

 – Det beror på. Vi ser fortfarande en storskalig minskning av fosforbelastningen och atmosfärsdepositionen. Men de här potentiella problemen med kvävebelastningen är lite oroande. Att jordbruket inte bidrar så mycket till den svenska belastningen ska vi inte se som att vi inte ska göra något, men det kan vara en förklaring till att vi inte så tydligt ser effekter av de åtgärder vi gör i jordbruket, säger Bo Gustafsson.

 

Tillförseln till avrinningsområdet avgörande

Belastningen av kväve och fosfor till Östersjön påverkas till stor del av tillförseln av näring till landbaserade aktiviteter i Östersjöns avrinningsområde, som är fyra gånger så stort som själva havet. Avrinningsområdet består av 14 länder, men 93 procent utgörs av de nio länder vid kusten som skrivit under Helcom-konventionen. I den södra delen av området finns mycket lantbruk, medan de norra delarna domineras av skog.

Bärbel Muller Karulis vid Stockholms universitets Östersjöcentrum forskar om flödena av näring till och från avrinningsområdet och vidare till Östersjön. Genom modellering har hon också rekonstruerat den historiska tillförseln till avrinningsområdet och beräknat hur länge den kommer att påverka belastningen. 

Tillförseln av näring till avrinningsområdet består framför allt av importen av mineralgödsel.

 – Sedan finns det en import av fosfor och kväve i foder och atmosfärsdeposition av kväve över avrinningsområdet, och så finns det en export av jordbruksprodukter som innehåller fosfor och kväve, berättar Bärbel Muller Karulis.

Ur dessa fyra flöden kan man beräkna nettotillförseln av kväve (NANI) och fosfor (NAPI) till avrinningsområdet. Tidsserier visar att nettotillförseln av både kväve och fosfor var som störst runt 1980-1990. 

 – Det som händer med kväve och fosfor i avrinningsområdet är ganska komplext, men man kan säga att jordbruk spelar en stor roll eftersom mineralgödsel är den största källan. En del av näringsämnena läcker vidare till vattendrag, eller hamnar i avloppsvatten och går vidare till Östersjön, säger Bärbel Muller Karulis.

 

Modelleringar visar stora förluster

Forskarna har tagit fram en modell för att studera flödena genom två rörliga depåer; en i marken och en i vattendrag. När modellen drivs med den rekonstruerade nettotillförseln till avrinningsområde kan man sedan studera hur den mobila depån i marken utvecklas, hur läckaget till vattendrag förändras och hur mycket näring som når Östersjön i form av diffus belastning.

 – Tillförseln är ungefär tio gånger större än läckaget till vattendrag för fosfor och den andel som kommer ut i Östersjön är ännu mindre. Detsamma ser vi för kväve: där är tillförseln ungefär tio gånger större än den diffusa belastningen till Östersjön. Men det räcker ändå för att driva eutrofieringen av Östersjön, säger Bärbel Muller Karulis.

 

Hög nettotillförsel till lantbruksintensiva områden

En jämförelse mellan avrinningsområdena till Östersjöns olika delbassänger visar att tidsdynamiken är densamma, med en peak i tillförseln omkring 1980 - 1990, men också att nettotillförsel är högre till regioner med mycket lantbruk, det vill säga avrinningsområdet till de danska sunden, Egentliga Östersjön och Rigabukten.

 – Om vi tittar på tillförsel till åkermark i stället för till hela avrinningsområdet så ser det ganska lika ut mellan delbassänger – så vi gödslar på ungefär samma nivå, konstaterar Bärbel Muller Karulis.

En historisk tillbakablick på den vattenburna belastningen till Östersjön visar däremot skillnader mellan delbassängerna. Till de danska sunden, där det i avrinningsområdet bor många människor nära kusten, är det tydligt att belastningen från punktkällor ökade när fler människor anslöts till avloppsreningsverk, men i takt med att avloppsreningen förbättrats har belastningen från punktkällor minskat igen. 

 

Mobila depåer påverkar belastningen

Vad händer då med all den näring som tillförs avrinningsområdet, men inte når Östersjön? Bärbel Muller Karulis berättar att av den fosfor som kom in i avrinningsområdet under perioden 1900 - 2018 har ungefär 5 procent nått Östersjön. För kväve är motsvarande siffra 19 procent.

 – Den största andelen har tappats från kretsloppet. För fosfor tror vi att den har fastlagts i marken och är inte läckagebenägen; det är över 80 procent. För kväve är det ungefär 60 procent som har denitrifierats eller fastlagts i marken.

Återstoden av tillförseln (13 procent för fosfor och 15 procent för kväve) finns kvar i mobila depåer i avrinningsområdet och fortsätter att påverka belastningen till Östersjön. Modelleringarna visar att om tillförseln till avrinningsområdet fortsätter på dagens nivå så kommer den vattenburna fosforbelastningen till Östersjön att sjunka något.

 – För kväve händer ingenting – där är depån i marken ganska väl i balans med den tillförsel vi har nu, förklarar Bärbel Muller Karulis. Men för fosfor släpar den lite efter. Depåerna i marken kommer att sjunka något och då kommer läckaget och den diffusa belastningen också att sjunka. Det är egentligen ganska bra nyheter.

Kommer det då att hjälpa oss att nå utsläppsmålen i BSAP? Enligt modellen kommer belastningen att minska till alla delbassänger. Till Egentliga Östersjön motsvarar denna minskning ungefär en tredjedel av den som krävs för att målen ska nås, och till Rigabukten motsvarar den förväntade minskningen drygt hälften av reduktionsbetinget. 

 – Det är någonting, men det räcker inte för att nå målet i Baltic Sea Action Plan, konstaterar Bärbel Muller Karulis. Det kommer att bli ett knepigt pussel för att komma i mål, tror jag.

Är det en större risk för läckage om vi har mycket kväve och fosfor som cirkulerar i systemet än om vi sänkte våra nivåer? frågar moderator Gun Rudquist.

 – Ja, i vår uppfattning är det en större risk för läckage om man har mycket kväve och fosfor i omlopp. Egentligen finns det två möjligheter: antingen drar man ner tillförseln, och därmed kväve och fosfor i kretsloppen, eller så försöker man fånga upp det som läcker ut och det är ett litet pussel vad som kunde fungera effektivare.

Kan man säga något om vilka åtgärder som varit bra, frågar Gun Rudquist vidare.

 – I det längre Östersjöperspektivet så var två väldigt bra åtgärder att avskaffa Sovjetunionen och att expandera EU. Mycket av gödselhanteringen skedde under Sovjettiden då man hade en enorm produktion av konstgödsel som man kastade ut, och efter EU-inträdet har vi alla hjälpts åt att se till att reningsverken har byggts ut i Polen, Estland, Lettland och Litauen, säger Bo Gustafsson.

Text: Lisa Bergqvist

 

Forskarnas svar på tittarnas frågor:

Mäts även belastning från skogsbruk eller slås det ihop med jordbruk?

Bo Gustafsson: Belastningen från skogsbruk beräknas och rapporteras separat. Mer detaljerad information om hur informationen tas fram för Sverige publiceras av Havs- och vattenmyndigheten se Näringsbelastningen på Östersjön och Västerhavet 2017

Hur stor andel av fosforn är internbelastning, i Egentliga Östersjön respektive inlandsvatten?

Bo Gustafsson: Enligt min mening är det svårt att exakt definiera internbelastning, snarare brukar jag tala om den stora mängd fosfor som är tillgänglig för produktion i till exempel Östersjön. Det finns idag cirka 0,5-0,6 miljoner ton fosfor i vattnet i Egentliga Östersjön. Primärproduktionen omsätter årligen ungefär 1 miljon ton fosfor, varav 80-90 procent omsätts till PO4 i vattenkolumnen och resterande hamnar på botten. En mycket stor del av de cirka 100 000 ton som sedimenterar återförs till vattenkolumnen, och det mesta av detta sker på bottnar som ligger över haloklinen. Det som sker när det till exempel är kraftig syrebrist är att en lite större andel av den fosfor som sedimenterar återförs till vattenkolumnen och detta är den ”klassiska” internal load. Dock är det förstås så att det finns väldigt mycket fosfor i det kombinerade vatten – sediment-systemet som kommer att ta väldigt lång tid att bli av med, men det är inte så att det specifikt ligger en inert depå av fosfor i sedimenten som plötsligt mobiliseras. Generellt sett så kan man säga att ju grundare system, desto större sedimentets andel av den aktiva poolen av fosfor i systemet.

Bärbel Muller Karulis: Det är också viktigt att komma ihåg att ackumulering av fosfor i sediment och dagens internbelastning är resultat av fosfor som har tillförts vattendragen och Östersjön över längre tid och i stort sett ett resultat av senaste decenniernas antropogena tillförsel.

Hur kan ni få så låga siffror på bakgrundsbelastningen när sedimentsammansättningen på djupbottnar till cirka 80 procent utgörs av glaciallera?

Bo Gustafsson: Alla data som presenterades handlade om belastning från land till hav.

Bärbel Muller Karulis: I modelleringen har vi använt bakgrundsbelastningen som Helcom-länderna har rapporterat och som skulle spegla belastningen utan mänsklig påverkan. Uppskattningen varierar mellan olika länderna och är rapporterad i Helcom: HELCOM Guidelines for the Annual and Periodical Compilation and Reporting of Waterborne Pollution Inputs to the Baltic Sea (PLC-Water).
 

Har olika jordbruk olika utsläpp av näringsämnen, till exempel odlingar mot djuruppfödning?

Bo Gustafsson: Det finns god och dålig praxis inom olika typer av jordbruk. Läckaget till recipienten beror också på naturliga förutsättningarna, till exempel geografiskt läge, lutningar, jordmån etc.

Bärbel Muller Karulis: För alla typer av jordbruk gäller att god praxis innebär att ha kontroll över markförråden av näringsämnen och begränsa överskott av näringsämnen.

Finns någon möjlighet att nyttja all den (överskotts)fosfor som idag ligger bunden i marken?

Bo Gustafsson: Att extrahera all fosfor är säkert omöjligt, men det är många områden runt Östersjön där man i praktiken inte behöver (och inte heller gör) fosforgödsling. Därmed lakar man gradvis ut fosfor ur jorden genom att växterna tar upp och vi skördar bort växterna.

Bärbel Muller Karulis: Hur länge överskottsfosforn i marken kan nyttjas innan skörden påverkas negativt är en aktiv debatt (”phosphorus mining”). Växttillgängligheten styrs bland annat av pH och av kalciumhalten i marken. Olika kemiska tester kan hjälpa att bedöma tillgängligheten.

Finns det några miljöfaktorer som skulle kunna "lösgöra" all den fosfor som idag är bunden i marken?

Bärbel Muller Karulis: De stabila fosforformerna i marken är främst fosfor som adsorberas på järnoxider och olika fosfor-kalcium förbindelser, till exempel apatit. Apatit är en mycket stabil mineral och när mineralgödsel produceras krävs det svavelsyra för att den ska lösas upp. Fosfor som är adsorberad på järnoxider skulle vara lösligt i reducerande miljö som löser upp järnoxider. Jordbruksmark ligger inte i reducerande miljö, men däremot kan järnbunden fosfor frisättas när erosion flyttar sediment till djupa, syrefria vattendrag. Jag uppskattar att det fosforflödet är relativt liten jämfört med tillförseln av fosfor till åkermark. 

Vad avgör om kväve och fosfor hamnar i mobila depåer eller läggs fast i marken? Kan ni förklara skillnaden?
Bärbel Muller Karulis: Nettotillförseln består mest av mineralgödsel. Därför har vi antagit att hela nettotillförseln har potential att vara mobilt. Fastläggning i marken, eller för kväve denitrifikation, är processer som pågår kontinuerligt och agerar på hela nettotillförseln. Den delen av kväve och fosfor som inte fastläggs eller denitrifieras stannar kvar som mobil depå. Hur snabbt fastläggning/denitrifikation sker beror på olika faktorer, som pH, halter av kalcium och järnoxider, och för denitrifikation på sannolikheten att nitrat bildas och läcker till djupare zoner, där syrebrist möjliggör denitrikation.

Hur fördelar sig tillförseln av fosfor och kväve från jordbruk, direkt och indirekt, mellan Östersjöländerna?

Bo Gustafsson: Jag kan inte direkt svara kvantitativt, jordbrukets struktur utjämnas fortfarande, men processen är relativt snabb och det skiljer inte längre extremt mycket ur ett storskaligt perspektiv. Men det finns förstås väldigt stora skillnader också i jordbrukstäthet och geografi som gör att den specifika belastningen skiljer sig mycket åt i olika delar.

Bärbel Muller Karulis: Enligt statistiken som vi har analyserat så har tillförseln jämt ut sig mellan olika länder. Eftersom alla länder vid Östersjöns kust nu är anslutna till EU, förutom Ryssland, har förutsättningarna för jordbruken jämnts ut.

Avloppsdirektivet ses över. Hur stor nytta skulle en ökning av fosforutsläppskraven för de största reningsverken för minst 100 000 personer ha om de ökade från 90 procent enligt Helcom till 95 % reduktion enligt EU-direktivet, alltså i teorin innebär halverade utsläpp? Det ökade kravet skulle inte påverka utsläppen från Sveriges störst reningsverk som redan klarar den nivån.

Bo Gustafsson: Det gjordes en utredning av Helcom för några år sedan som visade att det fanns en återstående potential på 1000 ton/år i fosforbelastning att hämta in. Nu har det gått sex år sedan bakgrundsdata till den studien samlades in så potentialen idag är nog lägre än så.
Bärbel Muller Karulis: En del av EU-länderna rapporterar kväve- och fosfor-reduktion till EU:s avloppsdatabas. Enligt rapporteringen så har reningsverken för minst 100 000 personer redan 2022 nått i genomsnitt 92-95 procent fosforreduktion och uppfyller i stort sett redan nu det skärpta kraven. Läs mer i vårt faktablad: Potential effects of the proposed UWWTD on nutrient inputs to the Baltic Sea.

Har allt regnande i sommar gjort att mycket kväve och fosfor via åkrarna runnit ut i Östersjön och kan förorsaka mer övergödning?

Bo Gustafsson: Det är inte omöjligt att läckaget är större än normalt under den här säsongen. Men när det gäller öppna Östersjön spelar inte mellanårsvariationer i belastningen någon roll eftersom tidsskalorna är så långa.

Har det kommit in något syrerikt vatten i Östersjön i sommar genom gynnsamma förhållanden? Jag tänker på strömmar, vind, hög och lågtryck och kanske stormen Hans tryckte in syrerikt vatten?

Bo Gustafsson: Vet ej, men tror inte det. Det är väldigt ovanligt med djupvattenbildning under sommaren eftersom varmt vatten är lättare än kallt.

Bärbel Muller Karulis: Stormen Hans orsakade också väldigt hög vattennivå i Östersjön – ingen bra förutsättning för inflöde.

Obebyggda stränder i skärgården är oftast igenslyade med alar. Alen är ju kvävefixerande. Hur mycket bidrar detta till kvävetillförseln och algbildningen lokalt i sjön längs stränderna och i stort? Och kan det vara en anledning till storskalig bortrensning av albestånden längs stränderna (förutom att göra dem tillgängliga för det rörliga friluftslivet)?

Bo Gustafsson: Det kan möjligtvis ha en lokal betydelse, men på de större skalorna är det nog försumbart.
Bärbel Muller Karulis: Det är än intressant fråga, men jag tror också att det mest har lokal betydelse. Alen växer i mycket ”blöt” miljö, så jag antar att en stort andel av den fixerad kväve som alen inte tar upp denitrifieras. Och sedan har alen nog en roll för habitaten i vattendrag, den minskar erosionen, skuggar av och så vidare, och kanske ibland hämmar friluftsliv och konkurrerar med andra arter om habitat.

Se en inspelning av seminariet

Läs mer

HELCOM (2023) Inputs of nutrients to the sub-basins (2020). HELCOM core indicator report.

National Input Ceilings

EMEP MSC-W Report for HELCOM (2020): Contribution of emissions from different countries and sectors to atmospheric nitrogen input to the Baltic Sea and its Sub-basins

Fact sheet: Potential effects of the proposed UWWTD on nutrient inputs to the Baltic Sea

Understanding how eutrophication is quantified in the HELCOM BSAP

Fortsatta åtgärder på land krävs för att nå de ambitiösa övergödningsmålen