MOF, Alm.del - 2020-21 - Endeligt svar på spørgsmål 684: Spm. om, hvor stor betydning udledningen af N fra andre lande har i forhold til at nå i mål med danske reduktionsmål på kvælstofområdet, til miljøministeren

Miljø- og Fødevareudvalget 2020-21
MOF Alm.del
Offentligt

Miljø- og Fødevareudvalget 2019-20

MOF Alm.del - endeligt svar på spørgsmål 592

Offentligt

Opgørelse af eksporten/importen af

danske og udenlandske N og P tilførsler

til det marine miljø og atmosfæren

Notat fra DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi

Dato: 29. oktober 2014

Marie Maar

Institut for Bioscience

Rekvirent:

Naturstyrelsen

Antal sider: 8

Faglig kommentering:

Stiig Markager

Kvalitetssikring, centret:

Poul Nordemann Jensen

AARHUS

UNIVERSITET

DCE – NATIONALT CENTER FOR MILJØ OG ENERGI

Tel.: +45 8715 0000

E-mail: [email protected]

http://dce.au.dk

MOF, Alm.del - 2020-21 - Endeligt svar på spørgsmål 684: Spm. om, hvor stor betydning udledningen af N fra andre lande har i forhold til at nå i mål med danske reduktionsmål på kvælstofområdet, til miljøministeren

Indhold

Indledning

Datagrundlag

Resultater for N-budget

TN-eksport fra Danmark til Østersøen

TP-udledninger

Sammenfatning

Referencer

Indledning

Naturstyrelsen har bedt DCE, Århus Universitet, om et notat, som opgør ek-

sporten/importen af danske og udenlandske N- og P-udledninger til det ma-

rine miljø og atmosfæren. Det er i notatet delt op i to afsnit om N-budgetter

for de indre danske farvande defineret som havområder fra Læsø til Darss- og

Drogden tærsklerne (Figur 1), et afsnit om den danske N-eksport til Østersøen

og et sidste afsnit om P-udledninger.

Eutrofiering er et problem i de indre danske farvande. Om sommeren kan

der forekomme iltsvind, høje chl

koncentrationer og lav sigtdybde med

konsekvenser for udbredelsen og biodiversiteten af bundvegetationen og

bundfaunasamfundet. Eutrofiering er forårsaget af en for høj tilførsel af næ-

ringssalte (Andersen et al. 2011, Hansen et al. 2013). De vigtigste N- og P-

kilder er tilførsler fra land, atmosfæren og de tilstødende farvande. De indre

danske farvande udveksler vand med Nordsøen igennem Skagerrak og med

Østersøen over Darss- og Drogden tærsklerne (Figur 1). De danske N- og P-

udledninger til det marine miljø og atmosfæren vil ligeledes give en eksport

til de andre landes havområder i Østersøen. Der er i gangsat nationale

vandplaner for de kystnære marine områder jævnfør Vandrammedirektivet

og et Østersø-program (The HELCOM Baltic Sea Action Plan) for de åbne

marine områder jævnfør det Marine Havstrategi Direktiv, hvor målene er at

opnå en ’God Økologisk Status’. Derfor er det hensigtsmæssigt at undersø-

ge, hvorvidt det er de danske kilder eller de eksterne kilder, som er mest be-

tydende for den økologiske statuts i de indre danske farvande. Hvis de dan-

ske kilder er væsentlige, så kan en national indsats ud over indsatsen iht.

Vandrammedirektivet være nødvendig, hvorimod det ellers også kan kræve

et internationalt samarbejde. Det er endvidere vigtigt at opgøre biotilgænge-

ligheden af de forskellige N-kilder, da en stor del af det organiske-N er

svært-nedbrydeligt og dermed ikke kan bidrage til eutrofieringen indenfor

opholdstiden på <6 måneder i området. Størstedelen af det svært-

nedbrydelige N tilføres som opløst organisk materiale fra landbaserede kil-

der omkring Østersøen og Nordsøen. Biotilgængeligheden af organisk-P er

>90% og der regnes derfor kun på TP.

Dette notat opstiller et budget for de vigtigste kilder af totalt-N (TN), bio-

tilgængeligt-N (N

bio

– for definition se senere) og totalt-P (TP) til de indre

danske farvande. TN er ofte blevet brugt til at opgøre N-tilførsler, men er

ikke økologisk relevant. Bio-tilgængeligt-N er derimod den aktive del af TN-

puljen som bidrager til eutrofieringen. Opgørelsen deles op i de danske kil-

der, lokale kilder (Danmark+Sverige+Tyskland) og eksterne NP-kilder (fra

Skagerrak og Østersøen). Budgetterne er i stor grad baseret på forskning ud-

ført i forbindelse med DSF-projektet IMAGE og på grundlag af NO-

VANA/HELCOM data. Desuden opgøres eksporten af danske TN- og TP-

udledninger fra land og atmosfæren til andre lande baseret på NO-

VANA/HELCOM data.

Figur 1.

Kort over de indre dan-

ske farvande fra Læsø til Darss

og Drogden tærsklerne.

Datagrundlag

De opstillede budgetter for TN, N

bio

og TP for de indre danske farvande in-

deholder de vigtigste kilder såsom tilførsler fra land og atmosfæren samt

udveksling med de omkringliggende farvande. TN-budgettet er baseret på

moniteringsdata og modeldata fra NOVANA/HELCOM for årene 2000-2009

(Jørgensen et al. 2014). De landbaserede kilder tilføres området vandbårent

via vandløb, fjorde mm. Limfjorden har en lille vandudveksling med Katte-

gat og N-tilførslen til Kattegat antages at indeholde 40% af tilførslen til den

østlige del af Limfjorden, dvs. den resterende del tilbageholdes i Limfjorden.

De svenske tilførsler til de indre danske farvande inkluderer ikke Göta el-

ven, som udmunder i en nordgående strøm nord for Læsø. De resterende

landbaserede lokale kilder fra Danmark, Sverige og Tyskland medtages

100% i N-budgettet dvs. uden en tilbageholdelse i de kystnære områder.

Budgettet for N

bio

bygger videre på TN budgettet ved at antage en biotil-

gængelighed på de forskellige kilder. Biotilgængeligheden antages at være

100% for opløst uorganisk nitrogen (DIN=NH

, NO

) og partikulært

organisk nitrogen (PON). Derimod har den opløste organiske N-pulje

(DON) forskellig biotilgængelighed for tilførsler fra land (35%), atmosfæren

(47%) og de tilstødende farvande (19%) (Tabel 1). Andelen af TN som er bio-

tilgængeligt for hver kilde kan således estimeres ud fra:

(1)

hvor

er biotilgængeligheden af DON. Eksporten af N fra danske udled-

ninger til de andre bassiner i Østersøen er opgjort ved hjælp af HELCOM

data (HELCOM 2013). TP-budgettet er baseret på moniteringsdata og mo-

deldata fra NOVANA/HELCOM for årene 2000-2009. P-tilførslen til Katte-

gat antages at indeholde 40% af tilførslen til den østlige del af Limfjorden,

mens den resterende udledning antages at tilbageholdes i fjorden. Biotil-

gængeligheden antages at være 100% både for opløst uorganisk og organisk

fosfor.

Tabel 1.

Biotilgængeligheden af de forskellige DON-kilder til indre danske farvande. De fremhævede tal

er gennemsnit og parenteser angiver intervallet.

DON-kilde

Bio-tilgængelighed (%)

Reference

Fra land

Fra atmosfæren

Fra de tilstødende farvande

Arkona

Skagerrak

Østersøen, åbent vand

Arkona

Darss

Gennemsnit

(0-73)

(20-75)

Jørgensen et al. (2014)

Kaas et al. (1994)

Markager et al. (2007)

Lønborg & Søndergaard (2009)

Resultater for N-budget

TN budget for indre danske farvande

Den atmosfæriske deposition udgør 40 kt-N år

-1

til de indre danske farvan-

de, hvoraf de danske tilførsler udgør 25% (Tabel 2). De samlede tilførsler fra

Danmark, Sverige og Tyskland udgør 55% af total atmosfærisk input. De in-

dre danske farvande modtager 62 kt-N år

-1

fra land, hvoraf halvdelen stam-

mer fra Danmark (Tabel 2). Ved den sydlige rand er der en nettotransport

ind i området på 178 kt-N år

-1

fra Østersøen. Ved den nordlige rand, er der

en nettotransport på 147 kt-N år

-1

som kommer ind med bundvandet fra

Skagerrak. Samlet giver det en ekstern tilførsel på 348 kt-N år

-1

til de indre

danske farvande (Tabel 2). Det samlede (atmosfære+land) danske bidrag

udgør 42 kt-N år

-1

svarende til 9% af de totale TN-kilder (Tabel 2). De sam-

lede lokale TN-tilførsler udgør 19%. Usikkerheden på estimaterne var størst

for advektion ved randen (±50%) (Petersen and Hjorth 2011) og N-

depositionen (30%) (Ellermann et al. 2012) og mindst for land tilførsler (±3%)

(Pers. komm. S.E. Larsen).

bio

budget for indre danske farvande

Det efterfølgende budget for N

bio

(biotilgængeligt-N) er vist i Tabel 3. For de

atmosfæriske tilførsler er ca. 10% af TN på organisk form (DON) med en bi-

otilgængelighed på 47% (Jørgensen et al. 2014). Dette giver en total biotil-

gængelighed på 95%, dvs i alt 38 kt-N

bio

år

-1

, hvoraf de danske tilførsler ud-

gør 25%. Omkring 80% af TN fra de landbaserede kilder er DIN, mens de re-

sterende 20% DON antages at have en biotilgængelighed på 35% (Jørgensen

et al. 2014). Dette giver en total biotilgængelighed på 87% og et input på 54

kt-N

bio

år

-1

fra land, hvor de danske tilførsler udgør halvdelen af de lokale

kilder. For de tilstødende farvande, kan DON-puljen beregnes ud fra TN fra-

trukket DIN og PON (baseret på Chl a koncentrationer og en sæsonafhængig

C:Chl a-ratio). Andelen af DON varierer fra 59% i bundvandet fra Skagerrak

til 80% i Østersøvandet (Jørgensen et al. 2014). Med en biotilgængelighed på

19% giver det en nettotransport på 63 kt-N

bio

år

-1

ind i området fra Østersøen

og 78 kt-N

bio

år

-1

ind i området fra bundvandet i Skagerrak. Samlet giver det

en ekstern tilførsel på 141 kt-N

bio

år

-1

til de indre danske farvande (Tabel 3).

Det samlede (atmosfære+land) danske bidrag udgør dermed 37 kt-N

bio

år

-1

svarende til 16% af de totale N

bio

-kilder (Tabel 3). De samlede lokale tilførs-

ler udgør 32%. Der er noget usikkerhed omkring estimaterne af biotilgænge-

ligheden for de tilstødende farvande, der er baseret på ganske få studier.

Den beregnede usikkerhed er <19% hvis man beregner tilførslen indenfor et

realistisk interval af

fra 12% til 28% (Tabel 4).

Tabel 2.

TN-tilførsler til de indre danske farvande fra atmosfærisk TN-deposition (kt-N år

-1

) og vandbårent (kt-N år

-1

) fra lokale

landbaserede kilder eller ved vandudveksling med de tilstødende farvande og deres procentvise andel af total. Kilde: Jørgensen

et al. (2014).

Kilde

Atmosfæren

Vandbårent fra land eller

tilstødende farvande

Alle kilder

Danske kilder

10 (25%)

32 (8%)

42 (9%)

Lokale kilder

(DK+SE+D)

22 (55%)

62 (15%)

84 (19%)

18 (45%)

348 (85%)

366 (81%)

Eksterne kilder

Total for lokale og

eksterne kilder

410

450

Tabel 3.

bio

-tilførsler til de indre danske farvande fra atmosfærisk N

bio

-deposition (kt-N år

-1

) og vandbårent (kt-N år

-1

) fra lokale

landbaserede kilder eller ved vandudveksling med de tilstødende farvande og deres procentvise andel af total. Kilde: Jørgensen

et al. (2014).

Kilde

Atmosfæren

Vandbårent fra land eller tilstø-

dende farvande

Alle kilder

37 (16%)

75 (32%)

158 (68%)

233

Danske kilder

9 (25%)

28 (14%)

Lokale kilder

(DK+SE+D)

21 (55%)

54 (28%)

17 (45%)

141 (72%)

Eksterne kilder

Total for lokale og

eksterne kilder

195

Tabel 4.

Transporten af N

bio

(kt-N år

-1

) fra Østersøen og bundvand fra Skagerrak ved

forskellige biotilgængeligheder (α) af DON. Parenteser angiver den procentvise afvigelse

fra transporten ved

=19%. Kilde: Jørgensen et al. 2014.

α-værdi

Fra Østersøen

Fra Nordsøen

12%

51 (-16%)

71 (-9%)

19%

28%

72 (+19%)

85 (+9%)

TN-eksport fra Danmark til Østersøen

Den totale atmosfæriske tilførsel fra Danmark til hele Østersøen udgør 18,5

kt-TN år

-1

for perioden 2000-2009 (Tabel 5). Den danske andel af totale til-

førsler udgør 25% i de indre danske farvande og <3% i de andre bassiner i

Østersøen (Tabel 5). Den danske atmosfæriske TN-udledning har derfor den

største betydning i de indre danske farvande og kun en lille del når resten af

Østersøen.

Desuden eksporterer Danmark land-baseret TN via vandudveksling med de

tilstødende bassiner i Østersøen. Modelberegninger fra the Baltic Nest Insti-

tut viser dog at betydningen udelukkende er lokal, dvs. i de indre danske

farvande, da <1% påvirker den centrale Østersø (HELCOM 2013). Der kan

dog være en eksport til Skagerrak/Nordsøen med overfladevandet, men det

er uvist hvor stor en del af denne transport som er af dansk oprindelse.

Tabel 5.

Atmosfærisk TN-deposition (kt-N år

-1

) og den procentvise andel fra Danmark til

de forskellige bassiner i Østersøen for årene 2000-2009. Kilde: HELCOM (2013).

Basin

Indre danske farvande

Centrale Østersø

Rigabugten

Den Finske Bugt

Botniske Hav

Botniske Bugt

Total

Atmosfærisk deposition

9,9

7,1

0,3

0,7

0,2

18,5

% af total

TP-udledninger

Den totale atmosfæriske deposition udgør 0,2 kt-P år

-1

(Tabel 6), men er ikke

fordelt på lande da de forskellige emissionskilder ikke er kvantificeret

(HELCOM 2013). De danske og lokale tilførsler fra land udgør hhv. 4% og

8% af de totale vandbårne kilder (Tabel 6). Ved den sydlige rand er der en

nettotransport ind i området på 14,5 kt-P år

-1

fra Østersøen. Ved den nordli-

ge rand, er der en nettotransport ind i området på 12,0 kt-P år

-1,

som kom-

mer ind med bundvandet fra Skagerrak. Det betyder at den største tilførsel

(88%) til de indre danske farvande kommer fra de tilstødende farvande (26,5

kt-P år

-1

). Usikkerhed for vandbårne TP-transporter er den samme som for

TN-budgettet (50%). Usikkerheden for land-baserede tilførsler er 3% (Pers.

komm. S.E. Larsen).

Den danske atmosfæriske eksport af TP til de tilstødende farvande er ikke

kvantificeret (HELCOM 2013). Desuden eksporterer Danmark land-baseret

TP via vandudveksling med de tilstødende bassiner i Østersøen. Modelbe-

regninger fra the Baltic Nest Institut viser dog at betydningen udelukkende

er lokal, dvs. i de indre danske farvande, da <1% påvirker den centrale

Østersø (HELCOM 2013). Der kan dog være en eksport til Skager-

rak/Nordsøen med overfladevandet, men det er uvist hvor stor en del af

denne transport som er af dansk oprindelse.

Tabel 6.

TP-tilførsler til de indre danske farvande fra atmosfærisk TP-deposition (kt-P år

-1

) og vandbårent (kt-P år

-1

) fra lokale

landbaserede kilder eller ved vandudveksling med de tilstødende farvande og deres procentvise andel af total. Atmosfæriske

TP-kilder er ikke opgjort for de enkelte lande (HELCOM 2013).

Kilde

Atmosfæren

Vandbårent fra land eller

tilstødende farvande

Alle kilder

Danske kilder

1,3 (4%)

Lokale kilder

(DK+SE+D)

2,5 (8%)

26,5 (88%)

Eksterne kilder

Total for lokale og

eksterne kilder

0,2

30,3

30,5

Sammenfatning

I forhold til forvaltningen af de indre danske farvande er det vigtigt at kende

størrelsen og oprindelsen af den samlede tilførsel, dvs. hvor stor en del er

danske og dermed mulige at påvirke med nationale tiltag. Den relative be-

tydning af de danske, lokale og eksterne N-kilder i de indre danske farvande

afhænger af om man estimerer TN eller den biotilgængelige del af TN, dvs.

bio

(Tabeller 2 & 3). I TN budgettet udgør det danske bidrag kun 9% af de

totale tilførsler (atmosfære + vandbårent), mens det er 16% i N

bio

-budgettet.

Tilsvarende er betydningen af de lokale kilder (dvs. Danmark, Sverige og

Tyskland) 19% og 32% i hhv. TN og N

bio

-budgettet. Denne forskel skyldes

især den lave biotilgængelighed af TN fra Skagerrak og Østersøen. Den nye

form for budget baseret på biotilgængeligt-N må anses for at være mere øko-

logisk relevant for forvaltningen af områder med eutrofieringsproblemer og

som modtager forskellige typer af tilførsler. Det skal dog understreges, at

den danske andel af N

bio

-tilførsler på 16% er et gennemsnit for de indre

danske farvande, hvor der i virkeligheden er en rummelig fordeling af be-

tydningen af de danske kilder. Den vestlige del af Bælthavet og Kattegat

med en mindre vandudveksling med de tilstødende farvande samt de kyst-

nære områder tæt på de vandbårne og luftbårne kilder vil således være rela-

tivt mere påvirkede af danske tilførsler end de beregnede 16%. Omvendt vil

Øresund, Storebælt og den østlige del af Kattegat med en stor vandudveks-

ling med Skagerrak og Østersøen, være relativt mindre påvirkede af de dan-

ske tilførsler (Carstensen et al. 2006). Den danske tilførsel af TP fra land ud-

gør 4% af de vandbårne kilder (Tabel 6). Den atmosfæriske tilførsel til områ-

det er meget lille (<1%). Den største TP-tilførsel kommer fra de tilstødende

farvande (88%). Den danske TN- og TP-eksport til de andre Østersø-bassiner

er uden større betydning for det samlede budget.

Referencer

Andersen, J. H., Axe, P., Backer, H., Carstensen, J., Claussen, U., Fleming-

Lehtinen, V., Jarvinen, M., Kaartokallio, H., Knuuttila, S., Korpinen, S., Ku-

biliute, A., Laamanen, M., Lysiak-Pastuszak, E., Martin, G., Murray, C.,

Mohlenberg, F., Nausch, G., Norkko, A., and Villnas, A., 2011. Getting the

measure of eutrophication in the Baltic Sea: towards improved assessment

principles and methods. Biogeochemistry 106, 137-156.

Carstensen, J., Conley, D. J., Andersen, J. H., and Ærtebjerg, G., 2006. Coastal

eutrophication and trend reversal: A Danish case study. Limnol Oceanogr

51, 398-408.

Ellermann, T., Andersen, H. V, Bossi, R., Christensen, J., Løfstrøm,P., Moni-

es, C., Grundahl, L., Geels, C., 2013. Atmosfærisk deposition 2012. Viden-

skabelig rapport fra DCE-Nationalt Center for Miljø og Energi No. 73, Aar-

hus Universitet, DCE-Nationalt Center for Miljø og Energi., pp. 85.

Hansen, J. W. (2013). Marine områder 2012. NOVANA.; Videnskabelig rap-

port fra DCE-Nationalt Center for Miljø og Energi No. 77, Aarhus Universi-

tet, DCE-Nationalt Center for Miljø og Energi., pp. 162.

HELCOM (2013). Review of the 5th Baltic Sea Pollution load compilation for

the 2013 HELCOM ministerial meeting. Baltic Sea Environments Proceed-

ings No. 141.

Jørgensen L., Markager, S.S., Maar, M. (2014). Bioavailability and cycling of

nitrogen in the transition zone between the Baltic Sea and the North Sea.

Biogeochemistry 117:455-472.

Kaas, H., Møhlenberg, F., Forbes, V., Pedersen, B., 1994. Biotilgængelighed af

kvælstof of fosfor. Havforskning fra Miljøstyrelsen 40.

Lønborg, C., Søndergaard, M., 2009. Microbial availability and degradation

of dissolved organic carbon and nitrogen in two coastal areas. Estuarine,

Coastal and Shelf Science 81, 513–520.

Maar, M., Møller, E.F., Larsen, J., Madsen, K.S., Wan, Z., She, J., Jonasson, L.,

Neumann, T., 2011. Ecosystem modelling across a salinity gradient from the

North Sea to the Baltic Sea. Ecological Modelling 222, 1696–1711.

Markager, S., Stedmon, C.A., Tranvik, L.J., Kronberg, L., Kulovaara, M.,

2007. Final report for DONKEY - dissolved organic nitrogen as a key nutri-

ent in the Baltic Sea.

Petersen, D.L.J., Hjorth, M., 2010. Marine områder 2009. NOVANA.