Kväveretention i svenska sjöar och vattendrag – betydelse för utsläpp från reningsverk

Den här rapporten har tagits fram på uppdrag av Naturvårdsverket för att underlätta diskussionen med EU-kommissionen, som har annonserat att den tänker stämma Sverige inför EU-domstolen för otillräckligt genomförande av avloppsdirektivet. Vid bedömningen av vilka reningsverk som omfattas av krav på kväverening tas i Sverige hänsyn till den naturliga avskiljning (retention) som sker i vattendrag under transporten från utsläppskälla till havet.

Kväveretention är ett vedertaget begrepp som inkluderar ett flertal naturliga biogeokemiska processer som permanent reducerar kväve från vattenfasen i sjöar och vattendrag. Speciellt stor är effekten i sjörika områden. Sverige har totalt 92 000 sjöar som är större än 1 ha. Det är inte ovanligt med 30-70% kväveavskiljning i svenska vattendrag och sjöar. Den process som dominerar avskiljningen i naturen är denitrifikation, vilket är samma process som utnyttjas för att avlägsna kväve ur avloppsvatten vid reningsverken.

Naturlig retention är dock svår att mäta och måste uppskattas med hjälp av antaganden, som så många andra flöden i naturen. I Sverige har man utvecklat ett modellsystem för storskalig beräkning av närsalttransport, inklusive retention, från land till hav med relativt hög geografisk upplösning. Systemet kopplar fältskalemodeller med avrinningsmodeller, är vetenskapligt dokumenterat och granskat och har tillämpats storskaligt sedan 1997 för internationell rapportering till HELCOM. Avrinningsområdesmodellen (HBV-NP) justeras och utvärderas mot mätningar där sådana finns. Den kväveretention som beräknas med hjälp av HBV-NP modellen utgörs av kväve som permanent avskiljs till atmosfär och sediment och som därför inte vidare bidrar till övergödningen av vattensystemen.

Både beräkningar och mätningar visar att kväveretentionen är störst på sommaren, speciellt i sjörika områden med hög belastning. Det är stor skillnad i sjöars retentionskapacitet; i norra delarna av landet är den låg medan sjöarna i de södra delarna av landet är betydligt effektivare som kvävesänkor. I södra Sverige är medelreduktionen 30-40 kg ha-1 sjö år-1. Totalt reduceras ca 30 000 ton kväve per år i sjöar och vattendrag, varav 70% i södra Sverige. För enskilda utsläpp som sker i inlandet reduceras bidraget till havet kraftigt under transporten genom vattendrag och sjöar, speciellt för sydcentrala Sverige där retentionen i sjöarna är hög. Den ackumulerade effekten kan bli >80% naturlig kväveavskiljning för utsläpp i vissa områden.

Det är svårt att utvärdera modellresultaten eftersom inte kväveretentionen går att mäta direkt och retentionen integreras för stora områden och vattendrag. Ofta används andra variabler för att bedöma trovärdigheten i beräkningarna. HBV-NP modellens resultat utvärderas kontinuerligt mot tidsserier av observationer i vattendrag, både för vattenföring och närsalthalt när den används operationellt. Modellen utvärderas både statistiskt och visuellt. Överensstämmelsen med vattenföring och vattenbalans är normalt god, medan närsalthalterna kan avvika en del från uppmätta värden. Känslighetsstudier har visat att modellen är relativt robust. När modellens resultat jämförs med andra modeller eller enkla budgetberäkningar för sjöar uppstår avvikelser, men dessa kan normalt förklaras av olika 2 antaganden och indata. Modellen har inte sämre precision än andra motsvarande modeller, snarare är den något bättre vad gäller vattenföring.

När man beräknar hur stor andel av kväveutsläppet från ett enskilt reningsverk som når havet ackumuleras retentionen enligt flödesvägarna i landskapet. De reningsverk vars utsläpp passerar fler sjöar får liten påverkan på havet. Naturlig kväveretention i vattendrag och sjöar reducerar de svenska reningsverkens bidrag till kusten med 3200 ton/år, vilket motsvarar 18% av reningsverkens totala utsläpp. Retentionen varierar dock betydligt mellan olika delar av landet. De flesta reningsverk med större utsläpp finns längs kusten och i södra Sverige, där 90% av retentionen på reningsverksutsläppen sker. I Norrlands inland är reningsverken få och retentionen låg, vilket gör att mängden reducerat utsläpp är låg.

Allt tyder på att den beräknade kväveretentionen för Sverige är av rätt storleksordning och att det storskaliga mönstret för Sverige är korrekt, även om avvikelser kan förekomma för enskilda mindre områden och för olika tidsperioder.