Hvad er de miljømæssigt acceptable koncentrationer af kvælstof i drænvand i forhold til vandmiljøets tilstand Brian Kronvang, Jørgen Windolf og Gitte Blicher-Mathiesen DCE/Institut for Bioscience, Aarhus Universitet
Kvælstof Ammonium-N: Koncentrations tærskel i drænvand er ift. forekomst af fri ammoniak i vandløb som er giftigt for fisk koncentration i drænvand skal være mindre end 1 mg N/L. Nitrat-N: Koncentrations tærskel i drænvand afhænger af det enkelte opland og følsomheden i recipienten der udledes drænvand til - søer, fjorde og kystvande. Desuden skal Nitrat-direktivets koncentrationsgrænser overholdes i overfladevand 50 mg NO3/L eller 11,3 mg NO3-N/L Total N: Samme som ved nitrat-n i de fleste tilfælde er det total N som der sættes belastnings eller koncentrations grænseværdier for i miljøet. Organisk kvælstof er meget overset men er blevet mere betydningsfuld i takt med reduktionen i nitrat i overfladevand og betyder mere i vandløb
Behov = at overvåge og bestemme påvirkninger, vandkvalitet og økologiske forhold fra det koblede system - mark-opland-recipient 3
Vandplan 1: Planer for kvælstof reduktion til fjorde Nordsøen 0.1 tons N Limfjorden undtager Hjarbæk and Skive fjorde 1328 tons N Hjarbæk fjord 263 tons N Skive & Lovns fjorde 320 tons N Meget præcise mål men hvad skal tærskelkoncentrationen så være i rodzone/drænvand? 4
drinking water shallow and middle deep groundwater soil moisture (root zone) soil moisture (unsaturated) water in ditches & brooks Prøvetagning iltet zone for nitrat regional and national surface waters upper groundwater tile drain water Effekt overvågning Water Quality Monitoring
Ca. 1 km strækning af Gelbæk i Midtjylland målt 21 dræn og opnedstrøms vandløbsstationer for at se på betydningen af dræn som kilde til næringsstoffer
Nitratkoncentration (mg N/L) Institut for Bioscience Stor forskel mellem drænene i koncentration af nitrat 14 12 10 8 6 4 2 0 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Dræn nummer
Meget stor lokal variation i drænafstrømning (mm) og dræntab af nitrat (kg N/ha drænopland)
Andel af kvælstof emission til en vandløbsstrækning som stammer fra drænvand målt i 2 år Vand (mm) Nitrat (kg N/ha) Total N (kg N/ha) År 1 Masse balance vandløb Sum af 20 dræn på strækning 314 28,2 35,5 201 (64%) 15,0 (53%) 19,9 (56%) År 2 Masse balance vandløb Sum af 20 dræn på strækning 277 14,6 19,2 227 (82%) 13,4 (92%) 16,9 (88%)
Et opland har komplekse vandstrømninger fra mark til overfladevand
Tab af total kvælstof (kg N/ha) Institut for Bioscience Betydning af strømningsveje for total N tab fra dyrkede arealer i mindre lerjords dominerede oplande 45 40 35 30 25 94% 94% Gennemsnit Vådt år Tørt år 20 93% 15 10 5 0 6% 6% 7% Rodzone/drænvand Grundvand Vandløb
Tab af total kvælstof (kg N/ha) Institut for Bioscience Betydning af strømningsveje for total N tab fra dyrkede arealer i mindre sandjords dominerede oplande 20 18 16 14 Gennemsnit Vådt år Tørt år 12 10 8 47% 53% 57% 6 4 43% 38% 62% 2 0 Rodzone/øvre grundvand Dybere grundvand Vandløb
Total N (mg N/l) Institut for Bioscience Vandføringsvægtede total N koncentrationer i vandløb som afvander mindre oplande med dominans af lerede jorder 20,0 18,0 1992-1994 2010-2012 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 Dræn Østjyllan d og Øerne 4,0 2,0 0,0
Total N (mg N/l) Institut for Bioscience Vandføringsvægtede total N koncentrationer i vandløb som afvander mindre oplande med dominans af sandede jorder 18,0 16,0 1992-1994 2010-2012 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 Dræn Vestjyllland 4,0 2,0 0,0
Studieområde Horsens Fjord og opland - nuværende kvælstofbelastning, målsætning og fremtidige krav til koncentration i vandløb og drænvand
Fald I udledning af kvælstof når der normaliseres for afstrømningsvariationer og næsten tilsvarende fald i den indre fjords indhold af kvælstof
Kilder og omsætning af kvælstof i oplandet til Horsens fjord -
Krav til reduktion af kvælstofbelastningen Krav i fjorden til opnåelse af god økologisk tilstand er sat til at i 2/3 af sommerperioden skal en kravkoncentration på 21 μg DIN/L hvor der er N-begrænsning være opfyldt i den indre fjord. Dette krav modsvarer en ny belastning til fjorden på 560 tons N i fremtiden hvor vores udgangspunkt er belastningen i 2000-2005 i artiklen (husk at denne belastning allerede er reduceret i perioden 2006-2012). Vi har så afviklet to modelscenarier for at undersøge krav til koncentrationen i rodzonevand/drænvand.
Scenarie for reduktion i kvælstofbelastningen til Horsens fjord hvor der kun gennemføres generelle tiltag i oplandet mod landbrugs emissioner af kvælstof Reduktion i diffuse kilder Nuværende vandløbs koncentration 526 tons N 6,2 mg N/L Fremtidig kravkoncentration Nuværende koncentration i iltet grundvand/drænvand Fremtidig kravkoncentration i iltet grundvand/drænvand 2,9 mg N/L 15 mg N/L 6,0 mg N/L
Scenarie for reduktion af kvælstofbelastningen til Horsens fjord hvor der gennemføres tiltag i oplandet mod både punktkilder og landbrugs emissioner af kvælstof, samt mere målrettede tiltag som vådområder Nødvendig samlet reduktion 526 tons Lukning af havbrug 11 tons 50% reduktion i større punktkilder 40 tons 25% reduktion i atmosfærisk deposition. 25 tons Vådområder 60 tons 10 m randzoner langs 300 km vandløb med træer 24 tons Generel indsats i landbruget mod N-emissioner 366 tons Kravkoncentration i vandløb 3,1 mg N/L Kravkoncentration i iltet grundvand/drænvand 9,3 mg N/L
Konklusion En generel regulering af landbruget for at nå målsætningen sat for Horsens fjord (husk det er IKKE den officielle) vil betyde at total kvælstofkoncentrationen i vandløb skal reduceres fra 6,2 til 2,9 mg N/l (53%). Samtidig skal total N- koncentrationen i rodzone og drænvand reduceres fra 15 mg N/l til 6 mg N/l (60%). En mere målrettet regulering med anvendelse af flere virkemidler mod punktkilder, atmosfærisk deposition og restaurering af vådomåder medfører et mindre krav til reduktion i vandløbskoncentration (6,2 til 3,1 mg N/l - 50%) og især en mindre reduktion i rodzone/drænvands koncentrationen - fra 15 til 9,3 mg N/l (38%).
Total N (mg N/l) Institut for Bioscience Vandføringsvægtede total N koncentrationer i vandløb som afvander mindre oplande med dominans af lerede jorder 20,0 18,0 1992-1994 2010-2012 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 Dræn Mål i dræn Mål i vandløb 0,0