Algevækst og næringsstoffer omkring Hjarnø Havbrug

Transkript

1 NOTAT Projekt Blandet rådgivning Hjarnø Havbrug Projektnummer 1319 Kundenavn Emne Til Fra Projektleder Kvalitetssikring Hjarnø Havbrug A/S Algevækst og næringsstoffer omkring Hjarnø Havbrug Britt Pedersen, Hjarnø Havbrug A/S Per Dolmer Per Dolmer Anna Schriver Revisionsnr. Godkendt af Anette Marqvardsen Udgivet SAMMENFATNING Kemiske og fysiske data fra NOVANA overvågningen fra 17 til august 1 er vurderet med henblik på at dokumentere en potentiel effekt af overskydende næringsstoffer fra Hjarnø Havbrug og havbruget Hundshage s fiskeproduktion på planteplanktonvæksten i det omkringliggende vand. Daglige klorofylværdier er sammenlignet med langtidsmidler, som er beskrevet i Havrapporten fra 1 (Hansen, J.W. 1). Derudover er den vertikale fordeling af planteplankton undersøgt, med henblik på at vurdere tilgængelighed af næringsstoffer i den øverste, opblandende vandmasse. Vurdering af klorofyl dagsmiddelværdier i forhold til langtidsmidler viste, som forventet, at den største næringsbelastning blev fundet inde i fjorden ved Borre Pynt. Klorofylværdierne lå her over langtidsmidlen, men indenfor variationen af månedsmidler for fjorde og kystnære farvande. Klorofylværdierne i As vig lå på samme niveau som langtidsmidlen, og området var generelt mindre belastet af næringsstoffer. De vertikale klorofylprofiler viste, at der ved Borre Pynt var højere biomassekoncentrationer over sommeren i den øverste, opblandede del af vandsøjlen. En høj biomasse i dette område indikerer en høj næringsstoftilgængelighed. I As vig var der perioder med meget lave biomassekoncentrationer i den øverste vandmasse, 1/15 Orbicon A/S info@orbicon.dk CVR nr: Gasværksvej Handelsbanken 9 Aalborg FRI

2 henover sommeren. Dette indikerer en næringsbegrænsning i den øverste, opblandende vandmasse. De vertikale klorofylprofiler viser således samme billede af næringsbelastning for de to stationer, som de gennemsnitlige dagsmiddelværdier. En undersøgelse af næringsstofsammensætningen ud for Borre Pynt viste en øgning i koncentrationer af ammonium, i perioden fra november 17 til februar 1, hvilket kun delvist overlapper med perioden for fiskeproduktion, der går fra april til og med december. Overskudsnæring fra fiskeproduktionen vurderes derfor ikke at være det primære, styrende parameter for planteplanktonvæksten i det omkringliggende vand. Analyserne af havbrugenes effekt på planteplankton er generelt forbundet med usikkerhed, og analyserne af tidsserier kan forstyrres af andre forhold, som for eksempel ændringer i udledningerne af næringsstoffer fra land. Samlet konkluderes det, at det på baggrund af de gennemførte analyser ikke er muligt at påvise effekt af eutrofiering fra havbrugsproduktion på Hjarnø Havbrug og Havbruget Hundshage på forekomsten af planteplankton. Specifikt konkluderes det, at: 1. Ud fra målinger ved Borre Pynt i Horsens Fjord, samt udenfor fjorden i As vig, vurderes kvælstofudslippet fra havbruget ikke at være styrende for algevæksten i det omkringliggende vand.. I As vig forekommer der stadig næringsbegrænsning i sommermånederne, og de vertikale klorofyl profiler indikerer, at systemet ikke er overbelastet med næring. De daglige klorofylkoncentrationer ligger indenfor hvad der kan forventes for fjorde og kystnære farvande. 3. Ved Borre Pynt, viser profilerne derimod tegn på næringsbelastning med vertikale profiler, der har øget vækst i de øverste, opblandede vandlag i sommermånederne. Hvorvidt det er næringstilførsel fra landbrug eller fra havbrug, kan ikke konkluderes ud fra nærværende datagrundlag. Direkte pulser i koncentrationen af ammonium fra havbrugsproduktionen kan ikke ses i perioden med fiskeproduktion, hvilket indikerer, at det ikke er kvælstof fra havbruget, der er den primære driver for algevæksten i Horsens fjord. INDLEDNING Dette notat tager udgangspunkt i NOVANA overvågningen, hvor profildata, samt kemimålinger, anvendes til at vurdere, om der er tydelige miljøeffekter i form af fytoplankton vækst og biomasse, som følge af havbrugsproduktion på Hjarnø Havbrug A/S s to havbrug i henholdsvis udløbet af Horsens Fjord og den nordlige del af As Vig. Grundet manglende tilgang til data, har det ikke været muligt at analysere primærproduktionsdata for årene 17 og 1, der ellers er tættere koblet til koncentrationer af næringsstoffer end fytoplanktonbiomasse, som er påvirket af en række andre faktorer som advektion, græssere og naturligt henfald. Det er ofte tilfældet, at der kan være en høj primærproduktion, selvom klorofyl niveauet er lavt, især om /15

3 sommeren, hvor der er stor omsættelighed i fødekæden. Notatet er således lavet ud fra den forudsætning, at der er en sammenhæng mellem tilgængelighed af næringsstoffer og koncentration af biomasse, og resultaterne må derfor læses med et forbehold for, at der i perioder ikke er en kobling mellem fytoplanktonbiomasse og koncentrationer af næringsstoffer. Koncentrationen af klorofyl er i dette notat vurderet i forhold til langtidsmiddel niveauer fra den årlige NOVANA afrapportering, samt sæsonmønster for samme. Altså er denne vurdering lavet på biomasse, og ikke på produktion. Der er udvalgt to stationer til denne vurdering, hvor stationen ved Borre Pynt indeholder kemidata og marine profilmålinger, og stationen i As vig indeholder marine profilmålinger. Årsagen til, at disse to stationer anvendes, er, at de ligger tæt på de to havbrug. Stationen ud for Borre Pynt ligger,1 km NV for Hjarnø Havbrug placeret mellem Alrø og Hjarnø. Stationen i As vig ligger omkr.,3 km SØ for Hundshage Havbrug, placeret i den Nordlige del af As vig (Figur 1). Begge stationer hører under inddelingen Fjorde og kystnære farvande, og analyseret data for fytoplanktonbiomasse løber fra juli 17 til og med August 1 for begge stationer. Figur 1 Kort fra Miljøportalen, der viser hvilke to stationer der er udvalgt i nærværende notat. Stationen ved Borre Pynt indeholder data fra marine kemi målinger samt marine profilmålinger. Stationen i As vig indeholder kun marine profilmålinger. I den årlige NOVANA havrapport fra 1 er de generelle sæsonmønstre for primærproduktion, klorofyl og sigtdybde beskrevet. Klorofylkoncentrationen danner et sæsonmønster med typisk høje værdier om foråret (februar-marts) og lave værdier om sommeren, med et efterfølgende peak i oktober-november. Dette mønster gælder især for de indre åbne farvande, der ofte er næringsbegrænsede gennem sommeren. Mønsteret er mindre tydeligt i fjorde og kystvande, hvor næringstilførslen er større. 3/15

4 Figur Langtidsmiddelværdier for primærproduktion, klorofyl (middel konc. fra -1m) og sigtdybde i fjorde og kystnære farvande (grøn) og i indre åbne danske farvande (blå). Langtidsmiddel fra er markeret med sort, og data for året 1 tegnet ind med farver. De grå farver indikerer variationer omkring langtidsmidlen. Kilde: Hansen, J. W. (red.) 1. Mønsteret for klorofyl varierer ikke kun i tid og sted, men også vertikalt indenfor den samme vandsøjle. Det er ofte om sommeren, at der findes størst forskel i klorofylkoncentrationen, da vandsøjlen er lagdelt, og algevæksten i den øverste del ofte er næringsbegrænset. Så snart den øverste vandmasse bliver næringsbegrænset, resulterer det i mindre fytoplanktonvækst, hvilket igen betyder en øget vækst længere nede i vandsøjlen, fordi fytoplankton i overfladen ikke længere skygger for væksten længere nede. Tidligere studie, baseret på tidsserier fra det nationale overvågningsprogram NOVANA, viste en negativ, signifikant sammenhæng mellem hvor meget af vandsøjlens produktion, der foregår nede omkring lagdelingen, og tilførslen af kvælstof til overfladevandet for seks stationer, i de indre åbne danske farvande (Lyngsgaard et al. 1). Selvom primærproduktionen kan fordele sig vertikalt efter tilgængelighed af næringsstoffer, er der alligevel overordnet en sammenhæng mellem hele vandsøjlens algevækst og næringsstoftilførsler. Algevæksten i den opblandede del af vandsøjlen er den mest følsomme overfor ændringer i næringsstoftilførslen. 3 KLOROFYL Da formålet med dette notat er at vurdere om udledninger af næringsstoffer fra Hjarnø og Hundshage Havbrug har påvirkning på algevæksten i det omkringliggende havvand, tages både de daglige klorofylværdier i betragtning, sammen med /15

5 Klorofyl [ug/l] de vertikale fordelinger af samme. Forventningen til en stærk næringstofpåvirket algevækst i området er: 1. Dagsværdierne af klorofyl ligger over langtidsmidlerne for fjorde og kystnære farvande.. De vertikale fluorescens profiler viser ikke tegn på næringsbegrænsning i overfladevandet ved As vig. 3. Sigtdybden ligger lavere end langtidsmidlen for fjorde og kystnære farvande. 3.1 As vig Dagsværdien for klorofyl fra As vig ligger fra 1,- ug/l (se figur 3), og månedsmidler fra -, ug/l. Klorofylværdierne er således lavere eller lig langtidsmidlen for fjorde og kystnære farvande. De højeste værdier findes i oktober og november måned med månedsmidler på hhv., ug/l og ug/l (Figur 3). I juli måned er månedsmidlen på ug/l kun halvt så stor som langtidsmidlen, der ligger på lidt over ug/l. På denne baggrund vurderes klorofylværdierne for As vig ikke til at være højere end forventet for området As Vig: Middel klorofyl -1m Figur 3 Middelværdi af klorofyl fra -1m i As vig fra juli 17 til og med august 1. De vertikale fluorescenceprofiler fra As vig, der anvendes som indikator for klorofyl og dermed fytoplankton biomasse, viser en potentielt næringsbegrænset fytoplankton vækst, der, hvis næringstofferne tillod det, ville være en gradient fra høj til lav følgende lyset. I de allerøverste vandlag er plantevæksten dog ofte hindret af overbelysning. Her er fluorescenssignalet svækket, da fotocentrerne indeni algerne er åbne, og derfor ikke tilbagekaster så meget fluorescens. Det kan således antages, at algebiomasse helt oppe i overfladen er underestimeret i dette tilfælde, hvor fluorescens bruges som indikator for biomasse. Profilerne viser en mindre, eller samme, algebiomasse i øverste som i nederste vandlag i sommeren 17. Dette mønster er endnu tydeligere i sommeren 1, hvor den varme, lange sommer ikke har tilladt yderligere næringstilførsel via opblanding med dybere, næringsrigt vand, og resultatet er blevet en begrænset 5/15

6 algevækst i overfladen, især for juli måned. Den sidste profil fra 1 er fra d. 3/, hvor der har været kraftig vind i dagene op til der har givet et boost i næringskoncentrationerne, og derfor også en øgning i algevækst. Det er ud fra de vertikale profiler af fluorescens tilsyneladende ikke et system overbelastet af næringsstoffer. Dato: : Dato: Dato: Dato: Dato: Dato: Figur. Profiler fra As vig 17: Vertikale fluorescens værdier fra juli-oktober. /15

7 Dato: Dato: Profiler As vig 1: Dato: Dato: Dato: Figur 5. Profiler fra As vig 17-1: Vertikale klorofyl værdier fra november 17-august 1. 7/15

8 Klorofyl [ug/l] 3. Borre Pynt i Horsens fjord Dagsværdierne af klorofyl fra stationen ud for Borre Pynt ligger også indenfor variationen, og omkring langtidsmidlen for fjorde og kystnære farvande. I juli måned ligger koncentrationen for klorofyl, ud for Borre Pynt, lavere (3, ug/l) end langtidsmidlen, på omkring ug/l, og i oktober ligger den højere (,9 ug/l) end langtidsmidlen, på omkring ug/l. Der er en meget høj koncentration målt i marts, hvilket ikke er usædvanligt i foråret, hvor forårsopblomstringen finder sted, og græsserne ikke helt kan følge med endnu. Denne høje koncentration ligger indenfor variationen omkring langtidsmidlen. Ud fra de generelt højere værdier af planteplankton biomasse, lader væksten til at være mindre begrænset af næringsstoffer om sommeren her end i As vig. Altså er vandet ud for Borre Pynt i Horsens fjord tilsyneladende belastet af høje tilførsler af næringssalte i 17 og Borre Pynt: middel klorofyl fra -1 m Figur. Middelværdi af klorofyl fra -1m ud for Borre Pynt i Horsens fjord fra juli 17 til og med august 1. Betragtes de vertikale profiler af fluorescens fra sommeren 17 og frem til sommeren 1, er der ikke samme, tydelige vertikale mønster med reduceret vækst i den opblandede del af vandsøjlen. Der ses, flere steder, en minimeret algebiomasse i de øverste meter, hvilket skyldes svækket fluorescens signal pga. algefysiologi, og ikke næringsbegrænsning, da denne i givet tilfælde ville være koblet til salt- og temperaturstrukturen i vandsøjlen. Temperatur og salinitetsprofiler viser, om der er tale om en lagdeling i vandsøjlen. I nedenstående figurer (figur ) er salt- og temperaturprofiler vist for to dage i juli måned (1), med 1 dages mellemrum. Første dag d..7.1 viser en vindopblandet vandsøjle ned til omkring 11 m og ubetydelig algebiomasse. Når opblandingen bliver for kraftig, vil algerne samlet set opholde sig længere tid i mørke end i lys, hvilket vil reducere deres vækst. En stille periode efter kraftig opblanding, vil derimod give optimale vækstbetingelser, da vandet nu er næringsberiget og sollyset tilgængeligt. /15

9 Dato: Dato: Dato: Dato: Dato: Dato: /15

10 Dato: 1--1 Dato: -7-1 Dato: Dato: -7-1 Dato: Figur 7. Vertikale profiler af fluorescens fra Borre Pynt i Horsens fjord i perioden juli 17 til august 1. Bemærk øget skala for profil d Anden dag d ses en delvist opblandet vandsøjle med lagdeling længere oppe i vandsøjlen fra - m. Her ses en større mængde alger i dybden omkring lagdelingen, hvilket skyldes, at andelen af næringsrigt bundvand er kommet tættere på lyset, og algevæksten stimuleret. Endeligt kan der være tale om forskellige vandmasser med forskellige mængder af alger, som kan ses i de vertikale profiler. Altså er salt- og temperaturstrukturen i vandsøjlen afgørende for den vertikale fordeling af alger. Det kan forventes, at et meget næringspåvirket system vil være mindre påvirket af opblanding i forhold til algevækst, da tilførsel af næringsstoffer nedefra ikke vil have samme effekt på et allerede mættet system, som på et system med næringsbegrænsning. Altså 1/15

11 vurderes vandet ud for Borre Pynt til at være kraftigt belastet af næringsstoffer, men stadig med en sigtdybde, der ligger indenfor langtidsmidlen for fjorde og kystnære farvande (se figur 9). Fjorden vurderes derfor ikke ringere end normalen. Hvorvidt disse næringsstoffer kommer fra landbrug eller havbrug er meget svært at afgøre. Det er nødvendigt, i denne sammenhæng, at gå i detaljer med hvilke former for kvælstof, der primært kommer fra havbrug, og kigge efter signaler fra disse former i periode med fiskeproduktion. Dato: -7-1 Salinitet [PSU] Dato: -7-1 Dato: -7-1 Temp. [Deg, C] Dato: Salinitet [PSU] Dato: Dato: Temp [Deg, C] Figur. Salt, fluorescens og temperatur profiler for to dage i Horsens fjord. Eksempel på lagdelt og opblandet vandsøjle. 11/15

12 Ammoniak + Ammonium + N [ug/l] Sigtdybde [m] Sigtdybde: Borre Pynt Figur 9. Sigtdybde fra området lige ud for Borre Pynt i Horsens fjord i perioden Januar 17-August 1. NÆRINGSSTOFFER Omkring 71 % af det opløste kvælstof der kommer fra fiskefarme, kommer i form af ammonium (Dalsgaard & Pedersen 1). I nedenstående figurer er afbilledet hvorledes koncentrationerne af ammonium + ammoniak varierer i perioden fra juli 17 til august 1 (se figur 1). Fiskeproduktionen foregår fra april til og med december, og en øgning i koncentration af ammonium forventes derfor at være særligt tydelig i denne periode. Koncentrationen af ammonium + ammoniak i overfladevandet ud for Borre Pynt er høj i januar 17 og fra november 17 til februar 1, hvilket kun delvist overlapper med perioden for fiskeproduktion. På baggrund af dette vurderes kvælstofkoncentrationen i det omkringliggende vand ikke primært at bestå af kvælstof fra fiskeproduktionen. 1 Ammoniak + Ammonium + N Figur 1. Ammoniak + ammonium+ N for stationen ud for Borre Pynt. Data er fra NOVANA overvågningen. 1/15

13 Ammoniak + Ammonium + N [ug/l] Langtidsmidler: ammonium + ammoniak + N Måned Figur 11. Langtids månedsmidler for Ammoniak + ammonium+ N for stationen ud for Borre Pynt. Data er fra NOVANA overvågningen og dækker perioden fra Lodrette barrer viser standardafvigelsen omkring middelværdien. Langtidsmånedsmidler for koncentrationen af ammonium + ammoniak + N beregnet over perioden fra 197-1, og målt i vandet ud for Borre Pynt, viser generelt et mønster, hvor de laveste koncentrationer findes fra marts til oktober (se figur 11). Der er en stigning i månedsmidlen for april måned, hvilket kunne indikere, at der med fiskeproduktionens start i april måned sker en forøgelse i puljen af ammoniak + ammonium + N. Denne lille stigning kan også ses i dagsmidler for 1, men ikke for 17 (se figur 1). Det er dog ikke muligt at konkludere, hvorvidt dette kommer fra havbrug, eller hører under den naturlige variation indenfor denne pulje af næringsstoffer. Biomassen af fisk i havbrug er ved udsætningen i april meget lav, og det er sandsynligt, at det ikke er fiskene, der medfører en øget koncentration. Der er stor standardafvigelse omkring middelværdierne, hvilket betyder, at koncentrationerne varierer betydeligt fra år til år. Koncentrationerne målt i 17 og 1 ligger generelt lavere end langtidsmidlen, hvilket indikerer, at der ikke er tilført mere kvælstof fra Hjarnø havbrug disse år, end normalt de tidligere år. Tidsserier for hver måned i perioden understøtter den samlede, nationale reduktion af kvælstof fra firserne og frem til i dag. Figur 1 viser også, at der er et generelt fald i puljen af ammonium + ammoniak + N i april måned, hvilket indikerer, at tilførslerne fra Hjarnø Havbrug ikke har været med til at øge de generelle niveauer af kvælstof i denne pulje over årene. 13/15

14 Ammonium + ammoniak + N [ug/l] 1 1 April: y = -,3x + 1,13 R² =,5 Figur 1. Tidslig udvikling for april måned for Ammoniak + ammonium+ N for stationen ud for Borre Pynt fra Der er indsat ligning og R værdi for lineær tendenslinje. 5 KONKLUSION Ud fra målinger ved Borre Pynt i Horsens Fjord, samt udenfor fjorden i As vig, vurderes kvælstofudslippet fra havbruget ikke at være styrende for algevæksten i det omkringliggende vand. I As vig forekommer der stadig næringsbegrænsning i sommermånederne, og de vertikale klorofyl profiler indikerer, at systemet ikke er overbelastet med næring. De daglige klorofylkoncentrationer ligger indenfor hvad der kan forventes for fjorde og kystnære farvande. Ved Borre Pynt viser profilerne derimod tegn på næringsbelastning med vertikale profiler, der har øget vækst i de øverste opblandede vandlag i sommermånederne. Hvorvidt det er næringstilførsel fra landbrug eller fra havbrug, kan ikke konkluderes ud fra nærværende datagrundlag. Direkte pulser i koncentrationen af ammonium fra havbrugsproduktionen kan ikke ses i periode med fiskeproduktion, hvilket indikerer, at det ikke er kvælstof fra havbruget, der er den primære driver for fytoplanktonvæksten i Horsens fjord. Analyserne af havbrugenes effekt på planteplankton er generelt forbundet med usikkerhed, og analyserne af tidsserier kan forstyrres af andre forhold, som for eksempel ændringer i udledningerne af næringsstoffer fra land. 1/15

15 Kilder: Dalsgaard A. J. T. & Pedersen P. B. Produktionsbidrag og dambrugsmodel: manual og modelforudsætninger. DTU Aqua-rapport nr Institut for Akvatiske Ressourcer, Danmarks Tekniske Universitet. 3 pp. + bilag Hansen, J.W. (red.) 1: Marine områder 1. NOVANA. Aarhus Universitet, DCE Nationalt Center for Miljø og Energi, 1 s. - Videnskabelig rapport fra DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi nr Lyngsgaard et al. 1. Changes in the vertical distribution of primary production in response to land-based nitrogen loading. - Limnology and Oceanography 59 (5): /15