Svensk professor: Østersøen mangler kvælstof

Iltsvind, blågrønalger, fiske- og bunddød. Dette er blot nogle af de ubehagelige konsekvenser af det massive tab af kvælstof til Østersøen, som ikke mindst landbruget har været skyld i, siden man i tresserne intensiverede landbruget i Danmark og i de omkringliggende lande i Østersøregionen. Sådan lyder forklaringen, i hvert tilfælde hvis man lytter til den

En svensk professor ved Gøteborg Universitet har en anden udlægning. For ham hedder den altoverskyggende vandmiljøsynder fosfor.

For meget fosfor eller for lidt kvælstof
Normalt vil et økosystem i balance have et indhold af fosfor og kvælstof i forhold 1:7,2. Med andre ord binder 1 kg fosfor sig til godt 7 kg kvælstof, og de to nærringssalte holder dermed hinanden skak. Men pga. af forskydningen i forholdene i Østersøen indeholder farvandet mellem Danmark, Sverige og Baltikum kun ca. 3-4 kg kvælstof for hvert kilo fosfor. Og lige præcis disse forhold, hvor der enten er et overskud af fosfor eller et underskud af kvælstof koblet med lune sommertemperaturer giver optimale betingelser for cyanobakterien, der giver forøget algevækst

Cyanobakterie, (græsk: cyanos = blå) er en række af ægte bakterier som får deres energi gennem fotosyntese. De bliver ofte benævnt som blågrønalger. Klik her for at få mere info om blågrønalger og deres skadelige virkning på DMU´s hjemmeside

“Østersøen har en fantastisk evne til at fjerne kvælstof ved den proces, der kaldes denitrifikation. Faktisk fjerner den helt naturligt en million tons kvælstof om året. Men fordi, vi har fået en meget stor ubalance i forholdet mellem fosfor og kvælstof, der er akkumuleret over mange år, så har vi nu svære problemer i Østersøen,” fortæller Anders Stigebrandt, professor i oceanografi ved Gøteborg Universitet, der gennem en årrække har studeret fosfors påvirkning af vandmiljøet.

Ifølge Anders Stigebrandt er der – modsat den generelle opfattelse i Danmark – for meget fosfor i Østersøen. Det begrunder han med, at det er mængden af fosfor i de øverste 40-50 meter af vandsøjlen, der er afgørende for produktionen af organisk materiale, herunder de farlige blågrønalger.

Der skal altså både være fosfor og kvælstof tilstede i balancerede mængder for at almindelige marine alger og cyanobakterier, der forårsager blågrønalger, i det hele taget kan trives. Østersøen mangler kvælstof, og det kan ifølge Anders Stigebrandt ses på cyanobakterieblomstringen, der netop øges i vækst ved en proces, hvor cyanobakterien binder eller fikserer, som det hedder i fagsprog, kvælstof fra luften.

Under den tidlige forårsblomstring af almindelige alger, bruger algerne store dele af kvælstoffet. Det betyder, at der igen vil være overskydende fosfor i vandsøjlen, og da fosfor er den faktor, der primært betinger produktion af organisk materiale, er det uundgåeligt på baggrund af den forskudte balance, at badegæster i de lune måneder sidst på sommeren endnu en gang må døje med de skadelige alger, der kan give både allergiske reaktioner og i særlige tilfælde nervelammelser.

En ond spiral
Og den uheldige reaktionskæde bliver ikke mindre eftersom mere produktion af organisk materiale (bl.a. blågrønalger) i Østersøen leder til iltsvind i de dybe vandlag, som igen leder til mere fosfor i vandet, da iltfrit bundsediment frigiver fosfor til vandet som igen forstærker spiralen, hvor mere organisk produktion leder til mere iltsvind som igen giver mere fosfor osv., osv.

“Udsivning af ophobet fosfor fra Østersøens bund og sediment er det største problem. Og jo mere kvælstof, vi fjerner, jo mere påvirker vi ubalancen mellem fosfor og kvælstof i den forkerte retning, da mere fosfor leder til flere dominerende blågrønalger, som leder til mere iltsvind,” fortæller Anders Stigebrandt.

Så selvom udledningen af fosfor er faldet med 50 procent siden midt firserne og Østersøen, med Stigebrandts ord, er naturens bedste rensningsanlæg, så er balancen så forskudt efter årtiers massive udledninger, at det i dag er svært for naturen at “rejse sig”.

Fjord

Selv om Østersøen kan omsætte hundrede gange mere udledt kvælstof til uskadeligt, atmosfærisk kvælstof (som 80 procent af atmosfæren består af) end hvad de svenske rensningsanlæg med afløb til Østersøen samlet kan præstere, er økosystemet så mættet af fosfor at cyanobakterierne, der selv henter kvælstof fra atmosfæren, vil fortsætte med at hente eller fiksere kvælstof fra atmosfæren. Derfor er det er nødvendigt at gribe ind. Det gøres ifølge Anders Stigebrandt bedst ved at anerkende fosforproblemet og i en overgangsperiode tilføre mere ilt til de dybe vandlag. Derved frigives der ikke så store mængder ophobet fosfor, og den onde spiral kan nu endelig brydes.

Naturens egen løsning
Så selvom vi fra land forsøger at reducere mængden af nærringsstoffer, så er det intet mod, hvad naturen selv kan præstere under optimale vilkår. Det var især tydeligt i slutningen af firserne og starten af halvfemserne, hvor flere efter hinanden følgende milde – men meget blæsende – vintre fik rørt grundigt op i de øvre og nedre vandlag i Østersøen. Det betød blandt andet at både nedre vandlag og havbunden blev iltet, og at havbunden med denne iltning fik fornyet evnen til at binde fosfor. 

Resultatet var i løbet af disse år, at mængden af fosfor faldt med 30 procent, mens problemet med de giftige blågrønalger faldt tilsvarende. Processen med at binde fosfor sker dog kun, når der er tilstrækkeligt ilt i vandet. Når ilten er opbrugt, frigives fosforen igen.   

BOX – en kopi af naturen
Dette fænomen, hvor kraftige vinterstorme ilter både havbund og havvand og dermed stopper udsivningen af fosfor internt i systemet, gav Andres Stigebrandt ideen til at efterligne den naturlige iltning, der sker ude i naturen. Derfor søgte han og forskerteamet penge fra den svenske naturstyrelse, Naturvårdsverket og de svenske forskningsråd, Formas, og Vinnova til projekt BOX (Baltic Deepwater Oxygenation), hvor man ved forsøg med iltning i to forskellige vandmiljøer ville forsøge at gøre naturen kunsten efter.

Første etape af forsøget startede i 2009 i Byfjorden 80 km nord for Gøteborg på den svenske vestkyst. Her iltede man ved hjælp af to pumper vand, bund og sediment i fjorden og gav dermed systemet en kickstart i den rigtige retning. Man kan populært sagt sige, at naturen med forsøget fik kunstigt åndedræt og dermed fornyet ilt til at binde fosfor.

Og at forsøget med iltningen har båret frugt, er der ingen tvivl om.  

“Vi kan nu konkludere, at det ved hjælp af ny ilttilførsel er lykkedes at genoprette Byfjorden. Problemet med udsivning af fosfor er forsvundet og bunden er igen koloniseret med mindre dyr og fisk,” fortæller Anders Stigebrandt, der glæder sig over de synlige resultater efter blot et års iltning.

Forsøg med fosforbinding ved Bornholm
Dermed er det en glad professor der, med successen fra den svenske Byfjord, glæder sig til at tage hul på næste projekt. Projekt BOX WIN, som er finansieret af det Svenske Hav- og Vandmyndighed og HELCOM (Helsinki KommissionensBaltic Sea Action Plan). Projektet skal have som mål at analysere miljøkonsekvenserne af pumpning i Østersøen og sammen med eksperter fra off-shore industrien at udvikle en fuldskala vinddreven pumpe.

For at efterprøve teorien om iltning også virker i åbne farvande, har Anders Stigebrandt med sit forskerteam udvalgt et bassin øst for Bornholm i Østersøen som forsøgsområde. Her håber man tidligst i 2014 at kunne teste resultaterne fra Byfjorden i et 10.000 km2 stort og topografisk afgrænset område øst for Bornholm. Under dette pilotstudie, vil forskerne ved hjælp af pumper sende ca. 1000 m3/sek. koldt og iltet vand fra ca. 30 meters dybde til de nedre vandlag, hvor iltkoncentrationen er begrænset.

“BOX-studierne viser, at en iltfri bund lækker fosfat. Og i de seneste 25 år er der tilført mere fosfor fra havbunden end fra land. Det er det, vi kalder for intern påfyldning,” forklarer Stigebrandt.
“Lækagen stopper dog, når den øverste del af sedimentet bliver iltet, eksempelvis ved tilførsel af iltet vand til bundvandet, som vi har gjort i BOX-projektet,” lyder det fra professoren og projektlederen, der har store forventninger til det kommende studie.   

Forventningen er, at Østersøen, trods et lavere saltindhold end Byfjorden, vil respondere på den øgede iltning med mindre udsivning af fosfor og dermed nedsætte eller helt fjerne den farlige algevækst i vandet. Resultaterne fra Bornholm skal siden evalueres, inden de omsættes til endelige fuldskalasystemer.

Anders Stigebrandt kan ikke sige med sikkerhed, hvad det vil koste at anlægge et pumpesystem med omkring hundrede pumper, der kan ilte hele Østersøen, men han anslår det bliver i størrelsesorden 20.000.000.000 svenske kroner. Man regner med, at det vil koste mellem 200 og 300 millioner kroner at udvikle den første prototype pumpe inklusiv vindmølle, der skal genere energi til pumpningen. Forsøget ved Bornholm kræver ca. 8-10 møller, og Anders Stigebrandt håber derfor at kunne finde en dansk partner, der vil bidrage til projektet.

Fremtidens løsning – mere kvælstof?
Men selvom det reelt er overskuddet af fosfor, der ifølge Anders Stigebrandt udgør hovedproblemet for vandmiljøet i Østersøen, så mener han dog ikke, at problemet kan løses i en håndevending ved blot at tilføre mere kvælstof.

“Det har været kontroversielt i Sverige at sige, at fosfor er et problem. Sådan er det heldigvis ikke længere, og vi er efterhånden mange, der er tilhængere af at begrænse fosfor. Men direkte at hælde mere kvælstof i Østersøen, vil nok være for kontroversielt,” lyder det fra professor Anders Stigebrandt, der mener, at mere kvælstof sikkert vil reducere problemet med cyanobakterieblomstring i sommerperioden, mens den samlede produktion af biomasse ikke vil mindskes. Tilførsel af kvælstof vil blot forskyde produktionen af cyanobakterier i sommerperioden til stigende produktion af almindelige alger i forårsperioden. Og det vil ikke ændre på det faktum, at det er de dybere vandlag, der mangler ilt, og derfor forårsager at fosfor siver ud.  

Selvom det er en kompleks sag at løse problemerne med vandmiljøet i Østersøen, så undrer Anders Stigebrandt sig over, at man ikke er nået længere i debatten omkring fosfor versus kvælstof i Danmark.

“Jeg synes, det er beklageligt, at man i Danmark kun i ringe grad ser på udledning af fosfor til vandmiljøet. Det er fuldstændig umuligt at løse problemerne i Østersøen, hvis man udelukkende ser på kvælstof, som det eneste næringsstof, der volder problemer,” siger Anders Stigebrandt, der igen fremhæver, det er balancen mellem de to nærringsstoffer og udsivningen af gamle fosfordepoter, det handler om.

“Det er psykologi og gruppedynamik, der gør, at vi hænger fast i troen på, at kvælstof er det største problem. Det er som at vende en super-tanker. Det tager tid!,” slutter Anders Stigebrandt.

 For mere information om resultaterne fra den svenske Byfjord, se www.marsys.se

Fakta:
Denitrifikation er en bakteriel proces, der sker, når nitrat (NO3) omdannes til det frie kvælstof N2 eller lattergas (N2O). Det frie N2 har ingen påvirkning på miljøet, eftersom ca. 80 % af den atmosfæriske luft består af netop kvælstof. Derimod er lattergassen ikke godt for miljøet, da den fungerer som en effektiv drivhusgas. Denitrifikationsprocessen opstår, når der er nitrat til stede under iltfrie forhold. Derudover skal der selvfølgelig også være denitrificerende bakterier til stede, som kan omdanne og optage den energi, som opstår under processen. Processen er som følger:

                                     2NO3 → N2 + 3O2

 

  Af Tina Krarup, Bæredygtigt Landbrug

 

Skriv en kommentar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *

Scroll til toppen