Omfattningen av så kallade döda bottnar i Östersjön är en av de största i världen och motsvarar till ytan nästan två Danmark. Så gott som allt vatten under salthaltsprångsiktet, dvs. djupare än 60–80 meter, är nu påverkat av syrebrist och svårt eller omöjligt för djur att leva i.

– Den huvudsakliga orsaken till syrebristen är övergödningen, berättar Carl Rolff, som är forskare på Östersjöcentrum och huvudförfattare till artikeln. Tillförseln av näring från jordbruk och avlopp ökade kraftigt fram till 1980-talet. Sedan dess har kraftfulla åtgärder från länderna runt Östersjön minskat tillförseln av näringsämnena fosfor och kväve med cirka hälften respektive en tredjedel. Detta har dock inte ännu gett synbara resultat i form av minskad syrebrist.

Ett tveeggat svärd

Carl Rolff, miljöanalytiker vid Östersjöcentrum

Syresättningen av djupvattnet i Östersjön påverkas också kraftigt av stora vinter-inflöden av salt, syresatt havsvatten från Västerhavet.

– Sådana inflöden har stor betydelse, men de har blivit alltmer sällsynta sedan 1980-talet. Numera kommer de ungefär vart tionde år istället för vart tredje till femte år. Dessa enstaka inflöden är också ett tveeggat svärd eftersom de förbättrar syresituationen på kort sikt, men kan förvärra den på längre sikt om inflödena blir alltför sällsynta.

Det beror på att inflödena inte bara påverkar syrehalten, utan också vattnets salthalt. Därigenom stärks täthetsskillnaden mellan djup- och ytvatten, vilket hindrar omblandning, och därmed syresättning av djupvattnet. Detta blir särskilt påtagligt när det går lång tid mellan inflödena.

Viktigt med känsliga mått på förändring

Det finns flera sätt att beräkna och beskriva syrebristen i Östersjön. Sådana beskrivningar är viktiga för att förstå orsakerna, följa utvecklingen och sätta upp mål för åtgärder.

– Ett av de vanligaste sätten är att visa bottenytan i Östersjön där syrebrist råder. Det är en tydlig och viktig bild bland annat för att visa förhållandena för bottenlevande djur. Men eftersom syrefattigt vatten numera når ända upp till språngskiktet är det ett mått som inte är så känsligt för förändringar, påpekar Carl Rolff. Detta mått visar inte heller hur stor ansamlingen av svavelväte och ammonium är. Svavelväte är giftigt och utgör tillsammans med ammonium också en syreskuld, eftersom det kommer att förbruka en del av det syre som tillförs med ett nytt djupvatteninflöde.

En annan indikator som används av Östersjöländernas samarbetsorganisation Helcom är att beräkna medelsyrebristen under salthaltssprångskiktet.

– Den tar visserligen hänsyn till syreskulden men innebär att man antar att förändringar är lika viktiga oavsett djup, säger Carl Rolff. Men syre i de övre skikten av djupvattnet behöver inte nödvändigtvis ta bort en skuld i djupare skikt. Dessutom har den geografiska fördelningen av syreskulden till stor del förbisetts liksom ammoniums roll. Stora vinterinflöden förbättrar först förhållandena i de södra och östra bassängerna, samtidigt som det i de norra och västra bassängerna pressar upp syrefattigt vatten till djup nära salthaltssprångskiktet. En sådan omfördelning av syreskulden kan få viktiga konsekvenser.

Ny och mer känslig metod

I den nya studien har forskarna studerat vattnet under språngskiktet i Egentliga Östersjön, dvs. havsområdet mellan Åland och de danska sunden, där syrebristen är störst.

– Vi använde alla relevanta mätningar från miljöövervakningen i Sverige och Finland, från 1960-talet och fram till nu. Det blev totalt cirka 330 000 mätvärden och sextusen profiler mätta från ytan till botten, berättar Carl Rolff.

Forskarna räknade ut hur mycket syre som går åt för att oxidera både svavelväte och ammonium i vattnet i flera delområden, på alla djup och under hela året och satte det i relation till den befintliga syremängden i vattnet.

– Syreskulden är dynamisk och kan variera kraftigt på bara några år. Vi kunde också se att de djupskikt och bassänger som innehåller huvuddelen av syreskulden kan förändras snabbt. Detta beskrivs inte väl av andra mått på syrestatus.
Ammonium visade sig också vara viktigare än man tidigare insett.

– Tidigare har man fokuserat på svavelvätet när man beräknat syreskulden. Våra beräkningar visar dock att även ammonium har betydelse.  Generellt bidrar det med cirka 30 procent till syreskulden och i perioder med svår syrebrist ända upp till hälften. Ammonium verkar också finnas kvar under längre tid än svavelväte efter syresättande inflöden.

Större skuld och nya områden

Forskarna visar att syreskulden sedan början av 1970-talet i allmänhet legat under 200 000 ton. Sedan 1980-talet har den successivt ökat och nådde 2019 över 3,5 miljoner ton

– Det stora inflödet 2014 förbättrade bara situationen tillfälligt eftersom det mesta av det tillförda syret förbrukades av den uppbyggda skulden. Sedan dess har syreskulden i Egentliga Östersjön nått sin högsta nivå hittills. Det är tydligt att enstaka kraftiga inflöden inte längre räcker till för att förbättra syresituationen mer än kortvarigt, säger Carl. Det man kan hoppas på är att mer frekventa inflöden och effekter av belastningsminskningen kan förbättra tillståndet.

Jakob Walve, forskare vid Institutionen för ekologi, miljö och botanik

Syreskulden begränsades tidigare främst till de stora och djupa bassängerna öster om Gotland, men har sedan millennieskiftet också spridit sig till området nordväst om Gotland. Den har också flyttat sig högre upp i vattenmassan och mycket av syreskulden återfinns nu i vattnet strax under salthaltsprångskiktet.

– Sedan några år finns nu dåligt syresatt, men mycket näringsrikt vatten nära Svealands kust, säger Jakob Walve, en av författarna som också är ansvarig för den regionala miljöövervakningen i Svealand. En hel del exporteras förmodligen till Bottenhavet men det kommer också lätt in i de yttre delarna av Stockholms skärgård och väller upp längs Sörmlandskusten. Det ökar risken för att bottenlevande djur får det besvärligt, och det finns också mycket näring i detta vattnen, vilket motverkar åtgärder som görs för att minska övergödningen.

– En positiv sak med att det syrefattiga vattnet finns närmare ytan är att mer vatten potentiellt kan syresättas vid uppvällning längs kusten eller vid kraftig blåst, påpekar Jakob.

Nya mål och indikatorer behövs

Vid fastställande av mål för syretillståndet i Egentliga Östersjön är det viktigt att ha rimliga förväntningar.

– Om vi sätter upp mål som är osannolika att nå, kan även viktiga förbättringar ses som misslyckanden, påpekar Carl Rolff. Det verkar mycket osannolikt att vi inom den närmaste framtiden kommer att återfå tillräckligt höga syrekoncentrationer för att bottendjur ska kunna leva i de djupare sänkorna.

Istället föreslår forskarna att man kan följa syreskuldens utveckling och ha som mål att skulden försvinner under längre perioder. De föreslår att man följer den årliga maximala syreskulden och den årliga minsta syretillgången som en bra beskrivning av syrestatus. Dessa värden kan dessutom enkelt beräknas för enskilda bassänger eller flera tillsammans.

– Syreskulden är en känslig variabel. Den här nya metoden bör vara ett bra sätt att förstå och övervaka syretillståndet och bättre än hittills kunna följa de snabba förändringar som sker. Dessutom kräver den bara data som sedan länge övervakas rutinmässigt, avslutar Carl Rolff.

Mer om studien

Kontakt

Jakob Walve

Forskningsprojekt: Övergödningen i Östersjön – Analys av data från miljöövervakningen

Referenser

How oxygen deficiency in the Baltic Sea proper has spread and worsened: The role of ammonium and hydrogen sulphide. https://doi.org/10.1007/s13280-022-01738-8
Carl Rolff, Jakob Walve, Ulf Larsson & Ragnar Elmgren. Ambio 51, 2308–2324 (2022)