Er det N eller P, der er problemet i Fjordene? Senior biolog Erik Kock Rasmussen DHI vand miljø sundhed

Transkript

1 Er det N eller P, der er problemet i Fjordene? Senior biolog Erik Kock Rasmussen DHI vand miljø sundhed

2 Sæson udvikling af N og P næringssalte i Fjordene en indikator for næringsstofbegrænsning. Lave koncentrationer af næringssaltene PO4, eller NO3+2 indikerer at planteplanktons vækst er enten hhv. potentiel P eller N begrænset. Koncentrationerne af NO3+2 og PO4 er høje i vintermånederne hvor planteproduktion er lav og afstrømning fra land er størst. NO3+2 opnår mindste koncentrationer i sommerhalvåret. PO4 er mindst i forsommeren og kan nå et maksimum i sensommeren. PO4 NO3+2

3 Roskilde Fjord med opland Roskilde Bredning

4 Både P og N er begrænsende for væksten af planteplankton i vores fjorde, men N er begrænsende i en længere periode. Koncentrationen af N og P næringssalte falder under forårsopblomstringen af plankton i marts. Koncentrationen af PO4 bliver typisk så lav at den begrænser væksten 2-4 uger i marts-april, hvorefter den igen stiger pga. frigivelse af PO4 fra sedimentet. Koncentrationen af NO3+2 når typisk en begrænsende lav koncentration i april-maj og forbliver begrænsende til augustoktober. Forårsopblomstring PO4 frigivelse fra sedimentet, primært fra Fe bundet PO4

5 Der kan være store mængder af mobilt P i sedimentet (0-15 cm). Specielt Jernbundet PO4 frigives om sommeren. Oxideret Fe 3+ binder PO4 i sedimentet Reduceret Fe 2+ frigiver PO4 fra sedimentet Om sommeren formindskes tykkelsen af sedimentets oxideret lag og PO4 frigives Om vinteren forøges sedimentets oxiderede lag og PO4 optages. Mobiliserbart organisk bundet P g P/m² Mobiliserbart Fe bundet PO4 om vinteren, g P/m² Sedimentet virker som en svamp frigiver PO4 om sommeren og optager PO4 om vinteren. Opholdstiden for P i fjordene er større for P end for N g P/m² 1.6 g P/m² P immobiliseres ved binding til kalk, svært nedbrydeligt organisk stof samt ved begravning.

6 Mobile P puljer i fjordsedimentet er væsentlig større end årlige belastning. P rensning på renseanlæg blev implementeret i 1994 P belastning til fjordene blev reduceret drastisk ~80% fra 1994 til i dag Fjordene med lang opholdstid (måneder) lider stadig af forhøjet P koncentrationer. P immobiliseres langsomt i marine systemer og (PO4 bindes ikke til Fe 2+ ligesom i ferskvand.

7 Tidslig udvikling af N og P belastning til Odense Fjord Det største P belastningsbidrag kommer i dag fra diffuse kilder. Diffuse kilder: marker og ikke kloakerede områder. Skal P belastningen yderligere reduceres til fjordene betyder det mere kloakering og en reduktion af P afstrømningen fra markerne. Det er ikke gratis at reducere P belastningen yderligere og resultatet i form af en forbedring vandkvaliteten i fjordene er tvivlsom og langsom. Søerne vil have gavn af en reduktion af P belastningen.

8 N fiksering? N fiksering er en bakteriel omdannelse af N2 til NH4, som udnyttes som N kilde af bakterier under N begrænsningssituationer. N fiksering kan deles op i to former: Autotroph N fiksering af cyanobakterier, der bruger lys som energikilde. Fiksering sker i specielle celler (heterocyster). N fiksering sker ved PO4 overskud samt NH4 og (NO3) mangel. Heterotroph N fiksering af bakterier der bruger organisk stof som energikilde. N fiksering sker ved PO4 overskud og NH4 mangel og hæmmes af ilt!

9 Sker der en autotroph N fiksering i de Danske Farvande? På vore breddegrader sker autrotroph N fiksering ved lave saliniteter, dvs. i søer og den centrale Østersø. I Danske farvande er autotroph N fiksering minimal, saliniteten er for høj. Cyanobakterier i centrale Østersø sommer 2005 Opblomstring af N fikserende cyanobakterier sker ved: 1) Overskud af PO4 2) Underskud af NH4 og (NO3)

10 Sker der en Heterotroph N fiksering i de Danske Farvande? Herotroph N fiksering er ikke forsøgt målt, men er næppe betydende. Hvorfor: 1. Ilt hæmmer heterotroph N fiksering. 2. De steder hvor der er iltmangel (f.eks. iltfrit bundvand og i sediment) er der overskud af NH4

11 N balancen i verdenshavene 1 N fjernes ved denitrifikation samt (NO2+3 N2) samt anammox (NH4+NO3 N2) under iltfrie forhold. N balancen i verdenshavene opretholdes ved autrotroph og heterotroph N fiksering. Autotroph N fiksering forekommer under varmere himmelstrøg (syd for 35 N breddegrad og nord for 35 S breddegrad) Heterotroph N fiksering sker i områder med lave iltkoncentrationer, PO4 overskud og NH4 mangel.

12 N balancen i verdenshavene 2 N:P forhold i oceanerne er konstante med enkelte variationer, dvs. at dræn via dentrifikation og anammox udlignes af N fiksering.

13 N balancen i verdenshavene 3 Ilt i 200 m dybde. Lav ilt forekommer under områder med upwelling (Mellemamerikas vestkyst, ud for Chile, Indiske Ocean, Afrikas vestkyst). Det er her heterotroph N fiksering kan ske.

14 N balancen i verdenshavene og i Danske Farvande På globalt plan sker der en udligning mellem N tab (denitrifikation anammox) og autotroph og heteroph N fiksering. På lokalt plan kan der ske en netto N fjernelse via denitrifikation anammox. På lokalt plan kan der ske en netto N tilførsel via N fiksering. I Danske farvande herunder fjordene sker der en netto N fjernelse via denitrifikation anammox og begravning af N i sedimentet.

15 Er det N eller P, der er problemet i Fjordene? N er potentielt begrænsende for planktonproduktionen det meste af sommeren. P er kun begrænsende for planton produktion en kort periode i forsommeren. P s opholdstid i fjordene er større end N. N fiksering er ikke betydende i Danske farvande herunder fjordene. Konklusion: N næringssalte er den mest begrænsende faktor for planeproduktionen i Danske farvande herunder fjordene.

16 Tak for opmærksomheden