Kvælstoffjernelse i lavvandede søer og moser

De lavvandede danske søer har et stort potentiale for at fjerne kvælstof. Langt hovedparten af kvælstoffet omdannes til frit atmosfærisk kvælstof gennem denitrifikation, mens kun en lille del indlejres i sedimentet (Jensen et al., 1992).

De lavvandede danske søer har et stort potentiale for at fjerne kvælstof. Langt hovedparten af kvælstoffet omdannes til frit atmosfærisk kvælstof gennem denitrifikation, mens kun en lille del indlejres i sedimentet (Jensen et al., 1992). I mange af de danske vandløbssystemer har søerne afgørende indflydelse på tilførslen af næringsstoffer til nedstrøms vandløb og søer samt til fjorde og kystnære områder.
Tidligere undersøgelser har vist, at søerne fjerner en betydelig mængde af den kvælstof, der tilføres (Jensen et al., 1990; Jensen et al., 1992; Kristensen et al., 1990). Der er typisk fundet en tilbageholdelsesprocent på omkring 40 % (Jensen et al, 1990). Både danske og udenlandske undersøgelser viser, at søernes kvælstoffjernelse kun påvirkes lidt ved ændret tilførsel, f.eks. udviser søerne ikke forsinket respons på nedsat belastning med kvælstof som i tilfældet med fosfor (Jensen et al., 1992; Jeppesen et al., 2005). Søernes betydning for kvælstoffjernelsen bekræftes af resultaterne fra de 37 søer i Vandmiljøplanens overvågningsprogram. Tilbageholdelsen er typisk 114 mg N m-2 d-1 , eller 416 kg N ha-1 år-1. Relativt set svarer det til 37-39 % af de tilførte mængder.
Kvælstoftilbageholdelse i søer. Resultater fra Vandmiljøplanens overvågningssøer 1989-97.

Variabel

Gens .

Min .

25% fraktil

Median

75% fraktil

Maks.

Vandets opholdstid (dage)

223

7

25

73

212

1599

Indløbskoncentration (mg N l -1 )

7,7

1,5

6

8,4

9,2

11,3

Udløbskoncentration (mg N l -1 )

5

1,3

3,5

5,2

6,5

8,9

Tilført N
(mg N m -2 d -1 )

431

33

194

396

542

1594

Tilbageholdelse af N (mg N m -2 d -1 )

118

16

53

114

152

237

Tilbageholdelse af N (% af tilført N)

39

9

22

37

56

72


Lang opholdstid giver størst effekt
Vandets opholdstid dvs. tiden, som det tager, før alt vandet er udskiftet, påvirker søernes evne til at fjerne kvælstof. Den procentuelle kvælstoffjernelse i søer med kort opholdstid er således mindre end i søer med lang opholdstid. Figur herunder viser sammenhængen i de 37 overvågningssøer. Ved opholdstider på en uge, en måned og et år er tilbageholdelsen hhv. 12 %, 23 % og 42 %.

Sammenhæng mellem den relative kvælstoftilbageholdelse (%) og opholdstiden i søer. Data fra Vandmiljøplanens overvågningsprogram (fra Jensen et al., 1997). Linien har formlen N(ret)(%) = 42,1+17,8 x log(Tw)

Der kan opstilles en simpel empirisk model, der kan bruges til at vurdere den forventede kvælstoffjernelse afhængig af vandets opholdstid i en ny sø (Jensen et al., 1997):

N ret (%) = 42,1 + 17,8 x log 10 (T w )

N ret = kvælstoffjernelsen i procent

hvor T w =V/Q til er vandets opholdstid eller vandskiftet pr. år

Vandtilførsel (Q til , m 3 år -1 )
Vandvolumen (V, m 3 )

N fjernelse ved Sø = N (%) * N tilførsel fra vandløbsopland


Sømodellen kan kun benyttes, hvis opholdstiden er mindst 1 uge. Bemærk venligst at søens rørskov er inkluderet i formlen og IKKE bidrager særskilt. Det bør også bemærkes, at sømodellen er baseret på data fra gamle søer og derfor ikke nødvendigvis beskriver tilstanden i nydannede søer særlig godt i den første periode efter deres etablering. Der vil nemlig gå nogen tid (måneder eller år) før de biologiske og kemiske forhold svarer til dem, man ser i ældre søer.
Modellen er benyttet ved beregning af linien i figuren ovenfor. Man ser, at den faktiske tilbageholdelsesprocent kan afvige en del fra den beregnede. Det hænger sammen med at andre faktorer end opholdstiden påvirker kvælstoffjernelsen, herunder søernes biologiske struktur (se nedenfor).
Vil man vurdere den forventede kvælstoffjernelse ved etablering af en sø, skal man som minimum skaffe oplysninger om vandets opholdstid. Når den relative kvælstoffjernelse er estimeret, kan den absolutte tilbageholdelse beregnes, hvis der også er oplysninger om de tilførte kvælstofmængder. Der findes mere komplekse modeller, der kan beskrive sæsonvariationen i kvælstoffjernelsen i søer (Jensen et al., 1994a; Windolf et al., 1996). De komplekse modeller kræver detaljerede oplysninger, bl.a. månedlige data for tilførsler af vand og kvælstof samt for vandtemperatur.
Biologisk struktur
Den biologiske struktur kan påvirke kvælstoffjernelsen, specielt i de mest lavvandede søer med middeldybder under 3 meter. Fiskedød og opfiskning i Arreskov Sø samt indgreb i fiskebestanden i Engelsholm Sø har ført til en markant øget kvælstoffjernelse (Jeppesen et al., 1998). I Arreskov Sø med en opholdstid på 1-4 år steg tilbageholdelsen fra 26-38 % til 48-62 % om året. Effekten steg, da vandet blev mere klart. Tilsvarende effekter er set i andre danske søer, hvor der er foretaget indgreb i fiskebestanden (Liboriussen et al., 2007).
Flere undervandsplanter i lavvandede søer kan påvirke fjernelsen af kvælstof. Øget tilbageholdelse af kvælstof i takt med større udbredelse af undervandplanter er bl.a. set i Væng Sø (Jeppesen et al., 1998). Ændringer i den biologiske struktur til gavn for kvælstoffjernelsen kan også opstå, når tilførslen af fosfor til søerne mindskes. Derfor har indsatsen for at begrænse forureningen med fosfor positiv betydning for mulighederne for at bekæmpe forureningen med kvælstof.
Kvælstoffikseringen via blågrønalger betyder meget lidt for omsætningen af kvælstof i lavvandede søer (Jensen, 1994b). Søernes evne til at fjerne kvælstof er væsentlig større end deres evne til at tilføre nyt kvælstof fra atmosfæren.
Søernes betydning
De største søer er allerede i dag med til at reducere den samlede kvælstoftilførsel med skønsmæssigt 10 %, svarende til ca. 10.000 tons kvælstof pr. år (Svendsen et al., 1997). I en række vandløbssystemer, der transporterer kvælstof til de marine områder, er der ikke (længere) større søer. Kvælstoffjernelsen kan øges betydeligt ved at etablere nye søer i disse vandløbssystemer. Her kan peges på to eksempler, nemlig retableringen af Sliv Sø (220 ha ) med udløb i Diernæs Bugt via Hoptrup Å, og Årslev Engsø (210 ha ) i Århus Å systemet. Begge bidrager markant til at reducere kvælstofudledningen til Diernæs Bugt og Århus Bugt med henholdsvis 89 tons N år og 80 tons N år (beregnet i henhold til søformlen som er vist ovenfor). Vilsted Sø, der blev etableret i 2006 vil ifølge beregningerne reducere belastningen af Bjørnsholm Bugt i Limfjorden med 205 tons N år.
Eksempler fra Vejle Amt
Vådområder kan have en gavnlig effekt på søer, specielt hvis det kombineres med sørestaurering.

Sørestaurering og Dons-søerne


Referencer
Se her .