Restaurering af Sørup Sø med aluminiumbehandling

Transkript

1 Restaurering af Sørup Sø med aluminiumbehandling Forundersøgelse jævnfør Naturstyrelsens Vejledning for gennemførelse af sørestaurering. For Svendborg Kommune, juli 2013 Thomas Aabling Vandmiljø

2 Resumé Nærværende forundersøgelse om sørestaurering af af Sørup Sø ved aluminiumbehandling er udarbejdet for Svendborg Kommune i henhold til Naturstyrelsens Vejledning for gennemførelse af sørestaurering. På baggrund af Naturstyrelsens data, kort over regnvandskloakkerne og enkeltmålinger af fosfor på tilløb, samt sedimentkerneanalyser vurderes Naturstyrelsens anbefaling om at aluminiumbehandle Sørup Sø rigtig og i henhold til vejledningen. Af særligt betydning er, at: o Søen er præget af en betydelig intern fosforbelastning fra søbunden, der væsentligt overgår den eksterne belastning o Den ophobede fosforpulje i bunden af sig selv ikke vil blive udvasket inden for de næste to planperioder (12 år) og søen dermed ikke vil nå miljømålene uden restaurering. o Den eksterne belastning er nede på et niveau, hvor søen hvis den restaureres fremover kan fastholde sig selv i en tilstand, der ligger inden for miljømålet. De afvigelser fra Naturstyrelsens vurdering, der er fundet i undersøgelsen en længere opholdstid og en mindre ekstern belastning - styrker begge konklusionen yderligere om at søen bør aluminiumbehandles jævnfør vejledningen. Side 1 af 24

3 Indhold 1. Baggrund Introduktion Vandplanens miljømål og indsatsprogram for søer Fosfor som næringsstof i søer Al-behandling Sørup Sø Datagrundlag for forundersøgelsen Belastningsopgørelse Punktkilder Diffus belastning inklusiv vejvand Praktisk verificering af teoretisk beregnet belastning Forbehold ved den praktiske verificering Søens ligevægtstilstand Den interne belastning Sedimentundersøgelse Udvaskning af fosfor - Vurdering af målopfyldelse uden restaurering Biomanipulation Verificering og eventuel opdatering af Vandplanens vurdering Overholdelse af kriterier for Al-behandling Al-dossering ph og alkalinitet Kildeliste Bilag...22 Dato: 26. juli 2013 For: Svendborg Kommune Terkel Broe Christensen Udarbejdet af: Thomas Aabling Vandmiljø Civilingeniør Thomas Aabling Kvalitetssikring: Henning S. Jensen, CLEAR, Syddansk Universitet Side 2 af 24

4 1. Baggrund Nærværende rapport vurderer, hvor egnet Sørup Sø er til at blive restaureret med aluminiumbehandling (Al-behandling). Rapporten er udarbejdet i henhold til Vejledning for gennemførelse af sørestaurering, Naturstyrelsen, Miljøministeriet, april 2013 og er kvalitetssikret af Henning S. Jensen, CLEAR, Syddansk Universitet. I Statens Vandplan , Det Sydfynske Øhav, er Sørup Sø udpeget til Al-behandling i første planperiode ( ). I forbindelse hermed skal kommunen forestå en forundersøgelse, der verificerer om Naturstyrelsens vurdering stadig er gældende det vil sige, om forudsætningerne for sørestaurering (stadig) er gældende som vurderet. 2. Introduktion 2.1. Vandplanens miljømål og indsatsprogram for søer Statens 23 vandplaner, som blev udsendt i december 2011, fastsætter miljømål for alle søer over 5 ha. For de fleste søer er miljømålet god økologisk tilstand, som skal være opfyldt inden udgangen af Vandplanerne indeholder desuden indsatsprogrammer for de søer, der ikke opfylder miljømålet, og hvor en indsats for at nå målopfyldelse derfor er nødvendig. Ansvaret for at gennemføre indsatsen ligger hos kommunerne, som i deres vandhandleplaner skal beskrive, hvornår og hvordan vandplanens indsatser forventes realiseret. Mange af søerne forventes ikke at nå miljømålet, selv om næringsstoftilførslen fra oplandet ellers er nedbragt tilstrækkeligt. Det skyldes kemisk og/eller biologisk træghed, som fastholder søerne i en dårlig miljøtilstand. På landsplan er der i vandplanerne udpeget 22 søer, hvor der i første vandplanperiode skal iværksættes sørestaurering for at sikre målopfyldelse. Fælles for søerne er, at det vurderes, at den eksterne fosforbelastning er bragt tilstrækkeligt ned, og derfor opfylder et vigtigt kriterium for restaurering. I andre søer kan manglende målopfyldelse skyldes en kombination af for høj ekstern fosforbelastning og intern fosforbelastning eller uhensigtsmæssig fiskesammensætning (eller en kombination). For disse søer skal der i første vandplanperiode først ske en indsats over for den eksterne fosforbelastning inden en evt. sørestaurering i næste vandplanperiode. Endelig er der mange søer, hvor miljømålet ikke er opfyldt, men hvor der i vandplanerne benyttes undtagelsesbestemmelser på grund af utilstrækkeligt datagrundlag. Dvs. at eventuelle restaureringstiltag udskydes til en kommende vandplanperiode, fordi datagrundlaget er utilstrækkeligt til at vurdere indsatsbehovet. /Kilde 5/. Side 3 af 24

5 Forudsætningen for at anvende sørestaurering i søer med intern fosforbelastning (kemisk træghed) i indeværende vandplanperiode er følgende fem punkter: 1. Indsatsen over for den eksterne belastning for at opnå fuld målopfyldelse skal være gennemført. 2. Det skal være veldokumenteret, at restaureringsmetoden sammen med den øvrige indsats vil medføre målopfyldelse på både kort og lang sigt. 3. Det skal dokumenteres, at der i dag er en betydelig intern fosforbelastning. 4. Det skal vurderes, om den naturlige aflastning fra søen vil vare mere end 1-2 planperioder (6-12 år), eller om søen af sig selv vil nå miljømålet. 5. Inden en sørestaurering iværksættes skal der derfor foretages en forundersøgelse for at sandsynliggøre, at de opstillede kriterier for restaurering er opfyldt. Naturstyrelsen har til dette formål udarbejdet en vejledning for gennemførelse af sørestaurering /Kilde 1/ Fosfor som næringsstof i søer Al-behandling er en type sørestaurering, der er rettet mod for høj koncentration af næringsstoffet fosfor i søer. En forhøjet koncentration af fosfor i vandet er den bagvedliggende årsag til langt de fleste næringsstof-problemer i danske søer. Fosforen stammer primært fra tidligere punktkilder, dvs. spildevandstilledninger og industri, og i mindre omfang fra landbrug, kloakoverløb og andre nuværende kilder. Den høje fosforkoncentration i søvandet medfører algevækst og dermed uklart og grønfarvet vand. Den høje algekoncentration har igen ført til kollaps af den naturlige biologiske struktur, så søerne ofte er uden et egentligt bunddække af vandplanter, ligesom fiskeartssammensætning er stærkt forstyrret. Selv om fosforforureningen ofte for længst er ophørt, dvs. der er kloakeret for år siden, og spildevandet er ført til renseanlæg, tager det ofte årtier før søerne kommer sig selv og når til den tidligere naturlige og rene tilstand. Siden 1980 erne har Staten og kommuner investeret milliarder i spildevandsrensning og vandmiljøplaner med formål at forbedrede miljøtilstanden i bl.a. søer. Det har derfor været skuffende, at resultatet af belastningsreduktionen i mange søer er udeblevet eller udvikler sig ekstremt langsomt, selv om tilførslen er skåret væk. Årsagen er ofte, at der i bundsedimentet (bundslam) ligger en stor fosforpulje ophobet fra den tidligere forurening. Puljen bliver over årtier langsomt frigivet til vandet, der dermed forsat har en høj fosforkoncentration, selv om den oprindelige forurening for længst er ophørt. Denne mekanisme udgør den interne (fosfor)belastning og beskrives som kemisk træghed. Den umiddelbart nærliggende løsning er at grave det fosforholdige sediment op, hvilket dog i praksis er vanskeligt og ekstremt dyrt, ligesom det ikke er muligt at få renset sedimentet helt op, uden at tømme søen for vand. Naturligt er der balance mellem fosfor og fosforbindere, der under normale forhold sikrer, at der ingen steder hverken er meget høje eller meget lave fosforkoncentrationer. Denne balance har en tidligere fosforforurening (fx spildevand, gødskning, etc) ødelagt, idet forholdet mellem fosfor og fosforbindere er blevet stærkt forskubbet. Side 4 af 24

6 2.3. Al-behandling Aluminium er en af naturens stærke fosforbindere og almindelig forekommende i naturen. Aluminium er i denne henseende ikke metallisk aluminium som fx sølvpapir og øldåser, men Alhydroxider som er almindelige i alle jordtyper. Fx består ler af ca. 25 procent aluminium, som langsomt over millioner af år vil blive nedbrudt til bl.a. Al-hydroxider. Ved Al-behandling tilfører man aluminium til det fosforholdige sediment, så balancen mellem fosfor og fosforbindere bliver genoprettet. Økonomisk koster det en brøkdel af en sedimentopgravning, ligesom det er et meget mere skånsomt indgreb over for søen. Der er andre naturlige fosforbindere, fx jern og kalk, men aluminium har vist sig at være den mest effektive og langtidsholdbare fosforbinder at tilføre sedimentet. Selve behandlingen foregår ved, at syreopløst aluminium tilføres søvandet, og under de rette kemiske forhold udfælder Al-hydroxider som havregryns store partikler, der synker til bunds. På bunden vil orme og smådyr i løbet af nogle uger blande aluminiumet ned i sedimentet. Fosforen bliver dermed bundet til aluminiumet og vil for altid forblive begravet i søens sediment. Det betyder, at fosforen ikke længere frigives til vandet. Dermed genskabes og fastholdes den naturlige og rene søs næringsstofbalance. 3. Sørup Sø Sørup Sø ligger idyllisk umiddelbart vest for Svendborg by i et dalstrøg syd for Egebjerg Bakker. Søen er en af fire søer i Syltemade Å-systemet, der har sit udløb i Det Sydfynske Øhav ved Ballen. Sørup Sø ligger øverst i vandløbs-systemet (se den røde cirkel på kortet i nedenstående figur 1). I nedstrøms retning mod vest følger Hvidkilde Sø, Nielstrup Sø og Ollerup Sø. Figur 1: Beliggenhed af Syltemade Å-systemet med Sørup Sø (markeret med rød ring) øverst i systemet mod nordøst. Side 5 af 24

7 Sørup Sø er en aflang sø i privateje af Hvidkilde Gods. Søen er ca. 920 meter på den lange led og 150 meter på den korte led. Søen har ingen større tilløb, men ved Sørup Kirke ledes der drænvand til søen via en åben grøft, ligesom der er fire andre mindre drænudledninger, se bilag 3. (Svendborg Kommune har udtaget prøver ved alle tilløb i forbindelse med nærværende undersøgelse). Søens udløb er i den vestlige ende, hvor der er et stigbord, som bestemmer søens vandstand. Derefter løber vandløbet i en rørledning til Stevningegrøften, som udmunder i Hvidkilde Sø. På grund af den langsomme gennemstrømning er vandets opholdstid i søen lang. Kilde 9 angiver en opholdstid på 440 dage og Naturstyrelsen angiver opholdstiden til 332 dage. Forskellen kan skyldes, at målingerne ikke er foretaget samme år, men i år med forskellig nedbør. Mellem søen og Hvidkilde Gods ligger der desuden en vandledning. Herigennem ledes søvand til godset. Højdeforskellen mellem sø og gods er omtrent 20 meter, og højdeforskellen udnyttes til drift af springvandet i godsets have. Som det ses af nedenstående søkort fra 1986, har søen stejle undersøiske skrænter langs bredderne og en forholdsvis flad bund med en dybde på omkring 4 meter. På det dybeste sted er søen 4,3 meter. Søens middeldybde er beregnet til 2,9 meter, dens areal er 11,1 hektar og volumenet er m 3. Søen er på store arealer omkredset af træer og skov, der begrænser vindpåvirkning og dermed også omrøring af søvandet. Figur 2: Søkort over Sørup Sø fra Jfr. vandplanen er Sørup Sø en såkaldt type 9-sø, der er karakteriseret som en lavvandet, kalkrig, ikke-brunvandet og fersk sø. Søens vandspejl ligger ca. i kote 39,4 meter over Dansk Normal Nul (DNN). Ifølge overenskomst fra 1961 kan Hvidkilde Gods forlange, at vandstanden ikke sænkes til under kote 39,16 meter. Side 6 af 24

8 4. Datagrundlag for forundersøgelsen Til grundlag for denne forundersøgelse ligger: o Novana overvågningsdata for 2001, 2004 og 2010, i alt 24 målinger (sigtdybde, chl-a, TP, OP, TN, nitrit-nitrat, ammoniak, ph, alkalinitet, konduktivitet, CO 2, TS, SS, GT, pheophytin, farvetal, ilt, temperatur). o Naturstyrelsens belastningsopgørelse /Kilde 3/. o Kloakpumpe- og overløbsdata fra Vand og Affald (Svendborg Forsyningsselskab) o Kort fra Svendborg Kommune over drænledninger øst for søen. o Tilsyn for at spore tilløb og enkelt-vandprøver fra disse tilløb, den 27. juni 2013, bilag 3. o Sedimentanalyse fra tre stationer foretaget af SDU, juli 2013, bilag Belastningsopgørelse 5.1. Punktkilder Tidligere modtog søen spildevand fra Sørup By og fra de omkringliggende ejendomme. Dette er baggrunden for søens dårlige tilstand med et højt indhold af fosfor og deraf følgende algeopblomstringer og uklart vand. Den eksterne belastning fra punktkilder er skåret ned til et minimum, idet alle spildevandskilder er afskåret. Sørup By blev kloakeret i 1980 erne, og ejendomme ved Fåborgvej og ned af Sørupvej (vest for søen) blev kloakeret i Ejendomme længere væk langs Odensevej fra Gl. Sørupvej og mod nord har forbedret rensning med fosforrensning SOP. Der er enkelte ejendomme ved Odensevej som muligvis stadig kun har septiktank, men belastningen herfra vurderes som minimal, idet der er over 600 meter til søen, og imellem søen og husene ligger motorvejen med dræn og regnvandsledninger, der afvander sydover til Svendborg Sund og dermed afskærer en del af vandets vej mod søen. Til søen er overløb fra tre kloakpumpestationer (sorte prikker på figur 3). Pumpestationerne håndterer fælleskloakeret vand, hvilket kan medføre overløb ved store regnhændelser. I de sidste 5½ år har der i én måned været overløb fra én pumpestation. Se tabel 1 næste side. I gennemsnit har den årlige belastning blot været 0,43 kg fosfor pr år fra det kloakerede opland. Figur 3: Hovedkloakledning (rød) og pumpestationer (sort). Side 7 af 24

9 Tabel over punktkilder: Overløb 2007 (nov-dec) (jan-juni) Pumpestation m³ 0 0 Pumpestation Pumpestation Total m³ m³ 0 0 Tabel 1: Samlede overløb til Sørup Sø fra kloakpumpestationer, november juni Belastningen svarer til 0,43 kg fosfor pr år i gennemsnit. Naturstyrelsen har opgjort den eksterne belastning fra punktkilder til 0 kg/år, hvilket synes rimeligt ud fra ovenstående, hvor den årlige belastning blot er 0,43 kg P Diffus belastning inklusiv vejvand Ud fra topografien skønnes oplandet til søen at være ca. 96 ha, se nedenstående figur. Figur 4: Oplandsstørrelsen skønnet ud fra topografien og drænledninger. Som standart angives tab fra landbrugsopland at være ca. 0,3 kg P/ha/år, mens tabet fra naturopland er ca. 0,08 kg P/ha/år. /Kilde: 2/. Tabene er indregnet i skemaet herunder. Side 8 af 24

10 Opland til Sørup Sø Areal [ha] Belastning [kg P/år] Landbrug 81 24,3 Natur 14 1,2 Atmosfære 11 (søen) 1,1 Anslået veje (Del Odensevej) 0,77 1,9 Anslået veje gennem bassin (Fåborgvej Ring Nord) 1,3 0,6 Total Tabel 2: Anslåede oplandsstørrelser og diffus belastning til Sørup Sø. En del af Odensevej (stor syd-nordgående vej lige øst for motorven på figur 4) synes på de kommunale kort at løbe til Sørup Sø, mens Vejdirektoratets kort viser, at vandet løber syd på og vest. Det er anslået at et areal på afvandingsareal 0,77 ha ud fra de kommunale kort. Vejdirektoratet leder vand fra ca. 800 meter af Fåborgvej og Ring Nord (1,2 ha) gennem et bassin i krydset Fåborgvej/Ring Nord. /Kilde 7/. Al afvanding fra Motorvejen sker mod syd til Svendborg Sund. Naturstyrelsen /Kilde 3/ opgør den diffuse belastning til 44,5 kg P/år ved hjælp af en statistisk model udviklet netop til at udregne belastningen. Udfra ovenstående tabel 2 synes Naturstyrelsens belastning at være rimelig, muligvis overestimeret. Er belastningen overestimeret, medfører det, at søen er mere egnet til restaurering end antaget Praktisk verificering af teoretisk beregnet belastning På baggrund af vandbalancen er indløbskoncentrationen fra eksterne kilder i gennemsnit 150 µg P/l, hvis Naturstyrelsens belastningsopgørelse er korrekt. Til verificering af dette, har Svendborg Kommune i juni 2013 udtaget vandprøver fra fem ud af søens seks tilløb til analyse for fosfor. (Den sjette kilde var tør). Se bilag 3. Det største tilløb er Kirkeudløbet (nr. 1), der formodes at stå for omkring halvdelen af vandtilførslen til søen. I tilløb 3 er der en del vejvand (afvanding fra veje). Kilde Tilløb 1 Tilløb 2 Tilløb 3 Tilløb 4 Tilløb 5 Tilløb 6 Kirkeudløb Overløb fra brønd (tør) Udløb ved smed (delvis vejvand) Drænudløb ved hjemmeværnsgård Drænudløb vest for hjemmeværnsgård Drænudløb fra syd midt på søen. Total P µg/l Ortho P µg/l Tabel 3: Målte koncentrationer, juni 2013, i kilder fra diffust opland. Gennemsnittet af enkeltanalyserne ses til højre. For total-p er resultatet 527 µg/l og langt over det forventede (150 µg/l), hvorfor belastningen synes meget høj. Total P i kilderne er så høj, at den resulterende ligevægtskoncentration i søen vil være 270 µg/l. Dette er mere end det dobbelte af, hvad den faktiske Gennemsnit af kilder µg/l Total P 527 Ortho P (opløst P) 83 Partikelbundet P 444 koncentration er. Derfor kan den målte total P i kilderne ikke kan være et udtryk for den reelle belastning. Langt det meste fosfor er dog partikel-bundet, idet den opløste fraktion kun er 83 µg/l. Særligt er der meget partikelbundet P i drænudløbene, hvilket tyder på, at der er kommet jord, okker eller andre partikler med i prøven, eller der er en vandet har et stort indhold af partikler. (Svendborg Kommune oplyser, at prøvetagningen var vanskelig og jord fra dræn-renden kan have forurenet prøverne). Side 9 af 24

11 Fosfor bundet til uorganiske partikler udgør kun en reel belastning til søen i det omfang, de frigives fra partiklerne og overgår til opløst P (ortho-p). I og med at ortho-p er så lav i drænvandet, er det med stor sandsynlighed en type partikelbundet P, der har meget lille tendens til blive opløst (da fosfor ellers i allerede ville være blevet opløst undervejs i drænrøret/drænrenden). En større undersøgelse af fosfor i dræn fra Nordborg Sø /Kilde 8/ viser at det biologiske tilgængelige fosfor i drænvand er forholdsvist konstant, ca. 1,3 gange større ortho-p. Formodes samme forhold at gælde for drænene til Sørup Sø, er den gennemsnitlige biologisk tilgængelige fosforkoncentration i drænvandet ca. 110 µg/l, hvilket også er under den beregnede kilde-belastning på 150 µg/l for måloverholdelse. I tilløb 3 er der forholdsvis meget fosfor, særligt som ortho-p, men niveauerne er typisk for vejvand. Tilløb 3 kan udgøre en forureningskilde, og ovenstående analyse viser, at det kan være relevant at rense vandet herfra, som planlagt af Svendborg Kommune, samtidig med at ledningerne i oplandet tjekkes for fejltilslutninger af spildevand fra ejendomme Forbehold ved den praktiske verificering Enkeltmålinger, som målingerne i forrige afsnit, kan ikke bruges til generelle konklusioner, men blot til at indikere, om de teoretiske beregninger er rimelige. Det synes de at være, selv om de rejser spørgsmål om, hvor stor den del af total-p, der vil være aktivt i søen. En stor usikkerhed opstår ved at koncentrationerne - særligt i dræn - kan variere meget afhængig af nedbør og gødningstidspunkt. Enkeltprøver som ovenstående kan derfor kun give en indikation af niveauet. Yderligere er der i ovenstående beregning blot taget et gennemsnit af kilderne, selv om fx udløbet ved kirken (tilløb 1) fører væsentligt mere vand til end de øvrige dræntilløb. Dette er en væsentlig fejlkilde i ovenstående beregninger fejlen overestimerer dog belastningen, idet kirketilløbet med meget vand har en relativ lav koncentration af fosfor. Fejlen kan undgås ved at tage et vandføringsvægtet gennemsnit, i stedet for et simpelt gennemsnit vandføringen kendes dog ikke i kilderne, hvorfor beregningen ikke er mulig i indeværende rapport. Side 10 af 24

12 6. Søens ligevægtstilstand Søens ligevægtstilstand beskriver den fosforkoncentration søen vil opnå, når den er i fuldstændig balance. Høy, S. et al /Kilde 9/ oplyser opholdstiden at være 440 dage, mens Naturstyrelsen /Kilde 3/ oplyser opholdstiden at være 322 dage. Forskellen beror sandsynligvis på, at målingerne ikke er foretaget samme år. Opholdstiden bruges til at beregne ligevægtskoncentrationen i skemaet herunder. Ligevægtsfosforkoncentrationen beskrives ved Vollenweidermodellen /Kilde 1/. Ligevægts TP-koncentration Belastning (45,1 kg P/år) Ligevægts TP-koncentration Manuelt opgjort bel. (29 kg P/år) Angivet, Naturstyrelsen /Kilde 2/ Tabel 4: Beregnet ligevægtskoncentration og målopfyldelse. Høy, S. et al (440 dage) Udregnet, Naturstyrelsens opholdstid (332 dage) Målopfyldelse 69 µg/l 61 µg/l 65 µg/l 70 µg/l 39 µg/l 41 µg/l 70 µg/l Det ses af tabel 4, at søen overholder målsætningen ved ligevægt med den nuværende belastning uanset metode til opgørelse. Dette er en væsentlig forudsætning for Al-behandling. 7. Den interne belastning Det er helt centralt for forundersøgelsen at vurdere den interne belastning med fosfor fra sedimentet til vandfasen, idet Al-behandling netop retter sig mod at fjerne den interne belastning. Til vurdering af den interne belastning er der tilgængelige data for 3 år, 2001, 2004 og Den interne belastning er vurderet, jfr. vejledningen, udfra den laveste måling af fosfor om foråret og den højeste måling om sommeren. Vejledningen angiver, at målingerne skal være fra perioden maj-september begge inklusiv, hvor den laveste måling, forårsmålingen, i Sørup Sø er i marts og april i henholdsvis 2001 og Det vurderes, at det er mere retvisende, hvis den laveste forårsmåling anvendes, selv om den ligger i april eller slut marts. Ovennævnte metode underestimerer den interne belastning. Tabel 5 er dermed et udtryk for minimum af den interne belastning, hvorfor en Al-behandling kan være mere relevant. År Gennemsnit Intern belastning [kg P/år] kg Tabel 5: Den interne belastning, Sørup Sø tallene er udtryk for et minimum. Den interne belastning varierer meget fra år til år. Det er normalt i middeldybe søer, idet iltforholdene på bunden er meget afgørende for størrelsen af den interne belastning. Vind og dermed iltning og omrøring af vandmassen vil forbedre iltforholdene på bunden og mindske den interne belastning, mens en varm og vindstille sommer vil føre til en stor intern belastning. Den interne belastning udgør i gennemsnit 67 kg P pr. år og er dermed den væsentligste fosforkilde til vandet om sommeren til Sørup Sø. Der er en svag tendens (r²=0,53) til at den interne belastning falder med ca. 5 kg P pr år i perioden. Mere herom i afsnit 9 om udvaskning af fosfor. Side 11 af 24

13 8. Sedimentundersøgelse Figur 5: Prøveudtagning for sediment, Sørup Sø, juni Den 25. juni 2013 blev udtaget sedimentkerner fra tre stationer i søen. Sedimentet blev udtaget og analyseret i henhold til anvisningen i Naturstyrelsens vejledning til sørestaurering /Kilde 1/, dog blev der analyseret til 20 cm s dybde i stedet for 10 cm og der blev fra hver station udtaget 3 kerner, hvor sedimentet fra hvert dybdeinterval blev blandet før analyserne. Derved mindskes usikkerheden på resultaterne. Analyserne, der ses på næste side, viser et meget ensartet sediment, både i dybden og mellem stationerne. I det følgende er den mobile fosforpulje udregnet og den tilhørende Al-dossering ved mol-forhold 10:1. Mobile fosforpulje og Aldossering Pr kvadratmeter For hele søen under 2,0 meter, areal 9 ha Sedimentdybde g P/m² g Al/m² kg P kg Al 0-10 cm 4, cm 9, Tabel 6: Størrelsen af den mobile fosforpulje og tilhørende Al-dossering ved molforhold 10:1. Af tabel 6 ses, at der skal dosseres mellem 39 og 82 g Al/m² alt efter, hvilken dybde den mobile fosforpulje vurderes at kunne frigives fra ned til 10 eller 20 cm. Spørgsmålet om, hvor dybt ned i sedimentet fosforen skal regnes som aktivt, skal vurderes fra sø til sø, idet der ikke er en fast praksis udover, at minimum de øverste 10 cm regnes for aktivt. En dossering på mellem 39 og 82 g/m² synes rimelig i forhold til, hvad der har været vellykkede Albehandlinger i andre danske og udenlandske søer. Den interne belastning på ca. 67 kg P/år svarer til 16 procent af den mobile pulje i de øverste 10 cm af sedimentet. Dette er et normalt forhold mellem fosforpulje og årlig intern belastning og viser, at der er fin sammenhæng mellem Naturstyrelsens vandkemiske data og sedimentmålingerne fortaget i forbindelse med denne undersøgelse. Side 12 af 24

14 Herunder ses sedimentprofilerne fra de tre stationer. Niveauet for immobilt P er ca. 1,2 mg P/gTV, hvilket er normalt for danske søer. Den mobile pulje (violet, gul og lysblå) udgør de resterende ca. 0,4 mg P/gTV, hvilket er normalt og i den lave ende af fosforforurende søer. Det er usædvanligt, at der ikke ses en ophobning af mobilt fosfor i det øverste sediment, men i stedet at den mobile pulje næsten er konstant ned gennem sedimentet. Prøverne er dog udtaget om sommeren, hvor den interne belastning allerede er frigivet til vandfasen. Om vinteren, når den interne belastning igen er bundet i sedimentet, vil den mobile pulje være større i det øverste sediment. Den interne belastning på 67 kg P svarer til ca. 0,4 mg P/gTV i 0-2 cm altså en fordobling af den mobile pulje i de øverste 2 cm af sedimentet. Station 1 [mg P/gTV] 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 0-2 cm 2-5 cm 5-10 cm Immobilt P Labilt org P Fe P H2O P cm Station 2 [mg P/gTV] 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 0-2 cm 2-5 cm 5-10 cm Immobilt P Labilt org P Fe P H2O P cm Station 3 [mg P/gTV] 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 0-2 cm 2-5 cm 5-10 cm Immobilt P Labilt org P Fe P H2O P cm Figur 6: Sedimentprofiler for station 1, 2 og 3, Sørup Sø, juni Side 13 af 24

15 Sedimentanalysen viser, at der er ca. 14 mg Fe/g TS (0,14 %) hvilket er et lavt jernindhold. Jern:fosfor-forholdet (mol:mol) er under 5:1, hvilket også er lavt. Som udgangspunkt skal sedimenter have et jern:fosfor-forhold over 10:1 for at sedimentet blot binder fosfor under iltede forhold. Således kan sedimentet ikke forventes at binde fosfor selv under iltede forhold. Indholdet af iltet jern i overfaldesedimentet er ekstremt lille 0,3 mg Fe 3+ /g TS og udgør kun 2,4 procent af det totale jernindhold. Det tyder dels på, at sedimentet pt. er uden ilt og har været uden ilt i længere perioder, hvilket indikerer en generel dårlig miljøtilstand. Den atypiske sedimentprofil må på ovenstående baggrund formodes at bero på et meget lille jernindhold i sedimentet kombineret med dårlige iltforhold på bunden omkring prøvetagningstidspunktet. Yderligere er prøven taget om sommeren, hvor den interne belastning er frigivet til vandet og derfor ikke optræder i sedimentet. Sedimentet har en meget lille bindingskapacitet i forhold til fosforindholdet, selv om fosforindholdet ikke er særligt højt i forhold til andre fosforbelastede søer. Med et molforhold på mellem oxideret jern (Fe 3+ ) og jernbundet P på 5, er der underskud af bindingskapacitet og den P, som frigives om sommeren (fra jern og fra organiske puljer) kan frit forlade sedimentet. Side 14 af 24

16 9. Udvaskning af fosfor - Vurdering af målopfyldelse uden restaurering I det følgende vurderes, hvor lang tid det vil tage Sørup Sø selv at nå miljømålet på P i vandfasen under 70 µg/l. I og med at der kun er målinger af den interne belastning fra tre år, og værdierne er forholdsvis forskellige fra år til år, er det noget usikkert at anslå tiden, der vil gå inden puljen er udvasket, og Sørup Sø af sig selv vil nå miljømålet. I det følgende foretages der derfor kun to meget grove overslag, hvor det ene med sikkerhed er undervurderet og det andet overvurderet. En trendanalyse af den interne belastning, tabel 5, viser at den interne belastning mindskes med 5,3 kg P pr. år. Det kan antages at svare til, hvad der forsvinder med fraførsel og permanent P-binding i sedimentet. Antages den aktive mobile fosforpulje at være i de øverste 10 cm (405 kg P), vil det tage 75 år før puljen er udvasket. De 75 år er overestimeret, idet ikke hele den mobile pulje skal udvaskes før sedimentet igen er i balance. Antages det kun at være den aktuelle interne belastning (67 kg P), der skal udvaskes, vil det tage 12,6 år før puljen er udvasket. Dette er dog en kraftig underestimering, idet grundlaget for den interne belastning er hele den mobile pulje og ikke blot den del-mængde, der frigives til vandet. Det må derfor antages at tage mellem 12,6 og 75 år, før puljen er udvasket. Det væsentlige i denne sammenhæng er, at begge skøn overgår længden af to planperioder og søen derfor er egnet til restaurering. Der er ikke målinger af sommerudstrømningen af vand, der kan fjerne fosfor fra søen. Ved tilsyn i juli 2013 var der ingen til- eller afstrømning fra søen. I og med, at fosforpuljen kun er i vandfasen om sommeren, hvor afløbet af vand fra søen er nul eller meget lille, tyder det også på meget lange perspektiver for den frigivne fosforpulje at blive udvasket gennem udløbet. Grafen til højreviser udviklingen i fosfor som sommeren fra 1995 til 2010 fra Sørup Sø. Fortsættes trendkurven vil søen have nået sin målsætning om 12 år, hvor kurven vil vise en P-koncentration under målsætningen på 0,07 mg P/l.. Søens fremtidige tilstand skal dog ikke alene vurderes på sommertrenden for fosfor, men på størrelsen og udvaskningen af den interne belastning i sammenhæng med den mobile fosfor i sedimentet. At der er en faldende trend viser blot, at belastningsreduktionen i 80 og 90 erne har en effekt. Side 15 af 24

17 10. Biomanipulation I forbindelse med restaureringen påtænker Svendborg Kommune og Hvidkilde Gods at biomanipulere søen, hvis sigtdybden ikke responderer tilstrækkeligt på den reducerede fosforkoncentration efter Al-behandlingen. Ved Al-behandling af Kollelev Mose i 2003 viste det sig nødvendigt at biomanipulere det efterfølgende år, idet algekoncentrationen forblev høj og sigten dårligt, til trods for, at fosforkoncentrationen faldt efter Al-behandlingen. Den udeblevne effekt på sigten beroede på en ugunstig fiskesammensætning. En ugunstig fiskesammensætning kan dermed forsinke effekten af Al-behandling på alger og sigten i en årrække. For andre Al-behandlede søer, har fiskesammensætningen været mere gunstig og det har ikke været nødvendig at biomanipulere. En fiskeundersøgelse fra 1999 viser en delvis ugunstig fiskebestand for søen, men siden 1999 er sigtdybden forbedret fra ca. 0,6 meter til 1,4 meter, hvilket indikerer en mere gunstig fiskebestand /Kilde 6/. På denne baggrund kan det ikke siges om en biomanipulation vil være nødvendig. Dette vil en fiskebestandsundersøgelse kunne klarlægge. Alternativt kan søen biomanipuleres uden forundersøgelse effekten vil kun kunne bidrage i positiv retning, men muligvis ikke være streng nødvendig. Hvilken strategi man vælger - fiskeundersøgelse og evt. biomanipulering; eller biomanipulering uden forgående fiskeundersøgelse - afhænger af prisen på fiskeundersøgelse i forhold til biomanipulering. Er fiskeundersøgelsen i samme prisleje som en biomanipulation, giver det mening ud fra et økonomisk forvaltningssynspunkt at biomanipulere uden undersøgelse, idet biomanipulationen ikke skader, men kun kan bidrage til søens målopretholdelse. Svendborg Kommune oplyser, at der er frivillige i lystfiskerforeningen, der vil opfiske, hvilket ud fra ovenstående synes formålstjenligt. En ugunstig fiskesammensætning vil under alle omstændigheder afsløre sig selv året efter Albehandling ved at søen, til trods for en lav fosforkoncentration, ikke overholder målsætningen for klorofyl og sigtdybde. Side 16 af 24

18 11. Verificering og eventuel opdatering af Vandplanens vurdering I det følgende vurderes søens behov og egnethed for restaurering i henhold til punk 1. til 5. i Vejledning for gennemførelse af sørestaurering /Kilde 1/. Vurderingen viser, at søen er egnet til Albehandling, og at Naturstyrelsens vurdering stadig er gældende. Punkt 1. Indsatsen over for den eksterne belastning for at opnå fuld målopfyldelse skal være gennemført i første planperiode og inden en sørestaurering iværksættes. På baggrund af belastningsopgørelsen må den eksterne belastning siges at være nedbragt til et minimum, og søens ligevægtskoncentrationen er mellem 39 og 69 µg P/l (se tabel 4), hvilket er under kriteriet for målopfyldelse. Punkt 2 Det skal dokumenteres, at restaureringsmetoden sammen med indsatsen overfor den eksterne tilførsel vil medføre målopfyldelse både på kort og lang sigt. Ved Al-behandling bindes den interne belastning, der i dag udgør den væsentligste fosforkilde til Sørup Sø. Resultatet er en øjeblikkelig reduktion af fosforkoncentrationen (målopfyldelse på kort sigt). Belastningsopgørelsen jfr. punkt 1. viser, at fosforkoncentrationen på lang sigt overholder kravet til målopfyldelse. Hvorvidt sigtdybden og klorofyl-a vil respondere tilsvarende afhænger af fiskebestanden. Har søen en meget stor fredfiskebestand, vil søen stadig have høj algekoncentration og dårlig sigtdybde, selv med lav fosforkoncentration. Dog er der sket en bedring af sigtdybden fra 2001 til 2010, så søens biologiske system synes at respondere til den lavere belastning. Under alle omstændigheder påtænker Svendborg Kommune at gennemføre en biomanipulation, hvis det viser sig nødvendigt efter Al-behandling. Således må der også forventes at ske målopfyldelse for klorofyl og sigtdybde. Punkt 3 Ved Al-behandling skal det dokumenteres, at søens dårlige tilstand skyldes den interne belastning med P. Søens dårlige tilstand skyldes med sikkerhed den interne belastning. Den interne belastning udgør ca. 67 kg P/år, hvilket er større end den samlede årlige eksterne belastning. Belastningsopgørelsen viser yderligere, at søen uden den interne belastning vil have en væsentlig lavere fosforkoncentration, der vil sikre målopfyldelse. Punkt 4 Ikke relevant for Sørup Sø. (Angår søer der restaureres ved biomanipulation og ikke ved Albehandling). Punkt 5 Ud fra vandets opholdstid og graden af vandgennemstrømning i sommerperioden skal det vurderes om den naturlige aflastning fra søen vil vare mere end 1-2 planperioder (gælder ved påtænkt Albehandling). I nærværende rapport, afsnit 9, vurderes søen at opnå målopfyldelse for fosfor tidligst om 12,6 år og senest om 75 år et rimeligt gæt er om år. Væsentligt er det, at alle estimaterne er ud over varigheden af 2 planperioder (12 år). Side 17 af 24

19 12. Overholdelse af kriterier for Al-behandling I det følgende vurderes søens behov og egnethed for restaurering i henhold til de punk a) til f) i Vejledning for gennemførelse af sørestaurering /Kilde 1/. Vurderingen viser, at kriterierne kan overholdes. Punkt a) Søens P-dynamik er præget af intern P-belastning og søens P-pulje udvaskes ikke eller kun meget langsomt. Typisk sker der kun en ringe transport af P ud af søen om sommeren pga. ringe vandføring. Al-behandling af søer bør kun bruges til at immobilisere overskud af P i søvandet samt den pulje af P i sedimentet, som kan frigives til søvandet. Aluminium bør altså ikke bruges i søer for at skabe et fældningsbassin for P tilført fra oplandet. Belastningsopgørelsen, afsnit 5, og Udvaskning af fosfor, afsnit 9, viser, at Søens P-dynamik er præget af intern P-belastning og søens P-pulje kun udvaskes meget langsomt. Punkt b) Det skal være sandsynligt at P-niveauet efter Al-behandlingen kan overholde de til målopfyldelse svarende P-niveauer angivet i vandplanen. Belastningsopgørelsen, afsnit 5, viser at P-niveauet efter Al-behandlingen vil overholde målopfyldelse for P-niveauet angivet i vandplanen, idet Al-behandlingen vil binde og dermed fjerne den interne belastning, der er årsagen til de høje P-koncentrationer. Punkt c) Ikke relevant. Punkt d) Søens alkalinitet skal være højere end 1 meqv L -1. Søen alkalinitet er mellem 1,68 og 3,12 i gennemsnit 2,4 meq/l og dermed højere end 1 meq/l. Punkt e) Søer med lagdeling eller med forholdsvis lille bølgepåvirkning af sedimentet (relativ stor dybde til trods for manglende lagdeling eller lille påvirkning af vind) er egnede hvis kriterium f) (se nedenfor) er opfyldt. Målet er at undgå resuspension af Al flokken og evt. efterfølgende omflytning. Den dybde, hvor sedimentet er upåvirket af blæst og bølger afhænger af vindstyrken og afstanden hvor vinden har kunnet få uhindret fat i og skabe bølger, den såkaldte fetch. (Søen er godt 900 meter på den lange led og 150 meter på den korte led). I det følgende er anvendt bilag 2, der bruges ved beregning af bølgehøjder på åbent vand. Ved orkan (32,7 m/sek) er den upåvirkede vanddybde efter 500 meters fetch 2,6 meters dybde. Midten af søen er 4,3 meter dyb og vil derfor aldrig kunne blive påvirket af vindinducerede bølger. Tilsvarende er den upåvirkede vanddybde 3,3 meter efter 800 meters fetch. Således vil sedimentet i enderne af søen teoretisk kunne blive forstyrret på dybder lavere end 3,3 meter, hvis vinden har haft mere end 800 meter at blæse hen over søen med orkanstyrke. Om det nogensinde vil ske er tvivlsomt pga. søens vindbeskyttede beliggenhed, men det kan teoretisk være tilfældet i søens østlige ende, hvor søen har en flad slette på 2-3 meters dybde. Side 18 af 24

20 I og med, at aluminiumflokkene erfaringsmæssigt efter 3 måneder er indlejret i sedimentet, er den reelle risiko for resuspendering af aluminiumsflokkene meget lille, idet der skal opstå orkan netop på langs af søen inden for 3 måneder efter behandling. Skulle det dog ske, vil flokkene blot flytte sig ud på dybere vand. Punkt f) Søer, hvor der ikke vurderes at være risiko for, at ph i vandet over den Al-behandlede søbund overstiger 8,5 i de første år efter behandling (hvilket kan føre til genopløsning af udfældet Al), er velegnede. Søens vinter-ph, hvor ph er upåvirket af algeopvækst er mellem 7,7 og 7,9. Om sommeren er ph i overfladevandet højere som følge af den kraftige algeproduktion, nemlig mellem 8,2 og 8,98. Det er over kravet på 8,5, men de høje ph værdier forekommer kun i overfaldevandet, hvor algerne vokser. På bunden må ph formodes at være nærmere søens vinter-ph, med mindre der opstår en situation med mange alger, meget sol og vind, der kan røre vandet rundt. I og med, at Albehandlingen vil medføre en meget lavere koncentration af fosfor, vil der også være færre alger, som vil reducere ph-svingningerne. Erfaringsmæssigt falder ph-svingninerne efter en Al-behandling, med mindre søen fortsat er fosforbelastet fra eksterne kilder. På ovenstående baggrund vurderes det, at der ikke er risiko for, at ph i bundvandet overstiger 8,5 efter en Al-behandling. Side 19 af 24

21 13. Al-dossering Ofte dosseres aluminium på baggrund af indholdet af mobilt P i de øverste 10 cm af sedimentet, idet de øverste 10 cm ofte har stort fosforoverskud i forhold til det dybere sediment. For Sørup Sø er konklusionen omkring aluminiumdossering ikke tydelig, idet der ikke er denne forskel mellem overfladesedimentet og det dybere sediment. Dosseres der alene på baggrund af de øverste 10 cm af sedimentet, skal der bruges 39 g Al/m², mens der skal bruges ca. det dobbelte, 82 g Al/m², hvis der dosseres på baggrund af sedimentlaget ned til 20 cm. Dertil kommer, at sedimentmålingen er foretaget om sommeren, hvor den interne belastning i vandet udgør ca. 67 kg P (0,75 g P/m²) svarende til en dossering på 6,5 g Al/m². Der skal på den baggrund dosseres minimum til de øverste 10 cm sediment (39 g Al/m²) samt den interne belastning (6,5 g P/l) = 45,5 g Al/m². Antages der at skulle dosseres til at binde fosforoverskuddet ned til 20 cm, samt den interne belastning, skal der dosseres 88,5 g/m². Det må formodes at være et maksimumsskøn i og med, at det absolutte fosforoverskud i sedimentet ikke er specielt højt, ligesom fosforkoncentrationen i søen i sommeren 2010 kun var 130 µgp/l. ca. det dobbelte af miljømålet. Minimumsskøn Maksimumsskøn Gennemsnit Al dossering 45,5 g Al/m² 88,5 g Al/m² 67 g Al/m² På baggrund af ovenstående anbefales det at dossere midt mellem minimum og maksimumsskønnet, 67 g Al/m² på vanddybder under 2,0 meter. Dosseringen svarer til kg Al ph og alkalinitet Om efteråret er ph og alkaliniteten i gennemsnit 8,2 og 2,4 meq/l i Sørup sø. Ved dossering falder ph, og der skal udbringes så meget Al, at ph falder til under 7,5 men aldrig under 6,5. Dette giver et spænd i Al-dossering på 8,4 til 55 g Al/m². Den anbefalede dossering på 67 g Al/m² kan dermed ikke tilføres uden, at der bufres med fx brændt kalk (CaO), eller at Al-behandlingen sker af to omgange over fx to år. Side 20 af 24

22 14. Kildeliste 1. Naturstyrelsen, Miljøministeriet, 2013: Vejledning for gennemførelse af sørestaurering. 2. Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri, Departementet, 2003: Rapport fra arbejdsgruppen for udarbejdelse af en strategi for nedbringelse af landbrugets belastning af vandmiljøet med fosfor. Del IV. 3. Naturstyrelsen, Miljøministeriet, internt dokument, 2013: Beregning af belastning ved Sørup Sø, J.nr. NST Svendborg Kommune, 2012: Notat om Sørup Sø med henblik på sørestaurering jf. indsatsprogrammet i Statens Vandplan , Det Sydfynske Øhav. 5. Haderslev Kommune, 2012: Restaurering af Graup Sø. 6. Fiskeøkologisk Laboratorium 2000, Fiskebestanden i Sørup Sø august Kortmateriale fra Svendborg Kommune, Vejdirektoratet samt Vand og Affald. (VD: H714-2,329-10A; H714-1,760-10A; SK: H41-38,650D-10A; VA: Skærmdump af ledninger øst for sø) 8. Sara Egemose and Henning S. Jensen, 2009: Phosphorus forms in urban and agricultural runoff: Implications for management of Danish Lake Nordborg, Lake and Reservoir Management, 25: , Høy, S. et al.: Danmarks Søer, 5. bind Søerne i Fyns Amt, Side 21 af 24

23 15. Bilag Bilag 1, Sedimentanalyse-resultater. Side 22 af 24

24 Bilag 2: Sammenhæng mellem bølgedybde, fetch og vindstyrke. TAV 2010 g [m/s²] 9,82 Bølgelængde i sekunder. Fra: Windspeed m/s / Fetch m ,7 0,88 1,19 1,5 1,69 1,76 1,89 2,38 3,2 30 0,826 1,04 1,41 1,78 2 2,07 2,23 2,81 3,79 32,7 0,856 1,08 1,46 1,84 2,05 2,14 2,32 2,92 3, ,9276 1,167 1,58 1,99 2,24 2,32 2,51 3,16 4,27 Omregnet til bølgelængde i meter - fra bølgetop til bølgetop (L) Windspeed m/s / Fetch m , , , , ,4638 4, , , , , , ,1072 4,9519 6, , , , , ,7 1, , , , , , , , , , ,1285 3, , , , , , ,4962 Dybde for grændelag mellem forstyrret/uforstyrret vand D=L/2 Windspeed m/s / Fetch m 50 m 100 m 250 m 500 m 800 m 900 m 1000 m 2000 m 5000 m Hård kuling 20 m/s 0,4 m 0,6 m 1,1 m 1,8 m 2,2 m 2,4 m 2,8 m 4,4 m 8,0 m Stærk storm 30 m/s 0,5 m 0,8 m 1,6 m 2,5 m 3,1 m 3,3 m 3,9 m 6,2 m 11,2 m Orkan 32,7 m/s 0,6 m 0,9 m 1,7 m 2,6 m 3,3 m 3,6 m 4,2 m 6,7 m 12,3 m Tropisk Orkan 40 m/s 0,7 m 1,1 m 2,0 m 3,1 m 3,9 m 4,2 m 4,9 m 7,8 m 14,2 m Side 23 af 24

25 Bilag 3: Vandprøvelokaliteter. Side 24 af 24