Projekt inom miljöanalysprogram Försurning - SLU

Sveriges lantbruksuniversitet
Ledningskansliet, Ann‐Sofie Morén
Projekt inom miljöanalysprogram Försurning
Analyser och prognoser ................................................................................................................................. 1
Vittrings‐ och försurningsprocesser i skogsmark – jämförelse mellan modeller och mätdata........................... 1
Fördjupad analys av försurningsdata för skogsmarken baserat på ................................................................... 3
Askåterföring till skogsmark – samhällsekonomisk konsekvensanalys .............................................................. 4
Metodutveckling och samordning .................................................................................................................. 5
Försurningsbedömning i vattendrag på landskapsnivå ..................................................................................... 5
Uttag av skogsbiomassa och försurningspåverkan på bäckvatten – en känslighetsanalys ............................... 6
Kiselalger som försurningsindikatorer i sjöar och vattendrag ............................................................................ 8
Utveckling av ”enpunktsmodellen” för halten löst organiskt kol (DOC) för att bestämma den antropogena
påverkan på pH under vårfloden i Norrland ..................................................................................................... 10
Kritisk belastning av kväve – test av koncept och modeller i långliggande försök ........................................... 11
Analyser och prognoser
Vittrings­ och försurningsprocesser i skogsmark – jämförelse mellan
modeller och mätdata
Mål. Det övergripande målet är att utvärdera resultat från modellsimuleringar av
surhetstillstånd och trender i skogsmark med hjälp av mätdata från långliggande försök
och övervakningsprogram. Specifika syftet är att bättre kunna beskriva och kvantifiera
försurningsprocesser och mineralvittring, framför allt med avseende på baskatjoner.
Genom att jämföra olika typer av data, såsom beräkningar av historisk vittring med hjälp
av intern standard, massbalansberäkningar i långliggande fält försök, med
modellberäkningar kan ’kritiska punkter’ identifieras. Detta utgör en utgångspunkt för
förbättringar av befintliga modellverktyg och därmed de prediktioner av surhetstillstånd
och vittringshastigheter som görs inom den fortlöpande miljöanalysen.
Bakgrund. Kvantifiering av mineralvittring är en viktig del för att bedöma markens
förmåga att buffra mot försurning men också för att få ett mått på dess förmåga att
leverera näringsämnen, speciellt s.k. baskatjoner, till vegetationen/skogen. Markkemiska
modeller används t ex vid simulering av skogsmarkens kritiska belastningsgränser inom
rapporteringen enligt LRTAP konventionen (Naturvårdsverket, Rapport 5766) och för
bedömning av effekterna av ett intensifierat skogsbruk på markens surhetsgrad
(Skogsstyrelsen, Meddelande 2008:2). Dessa modeller är ofta svåra att validera. Dels
integrerar de många markprocesser som är svåra att kvantifiera i fält, t ex vittringen, och
dels sker processerna i marken långsamt, vilket gör det svårt att validera modellerna.
1(12)

Trots detta lägger myndigheter som Naturvårdsverket och Skogsstyrelsen stor vikt vid
modellresultat för sina bedömningar av miljöpåverkan på mark- och vattensystemen.
Det finns nu ett behov av att föra in nya forskningsresultat om försurnings- och
vittringsprocesser i FOMA-verksamheten. Förbättrade möjligheter att kvantifiera
markens mineralogi och geokemi och kopplingen mellan dessa, d.v.s. att bestämma
den kemiska sammansättningen av olika mineral och hur olika element är bundna i
dessa, ger också möjlighet till bättre indata till modeller. SLU:s långliggande försök och
övervakningsprogram kan bidra med oberoende data för att validera resultat erhållna
med markkemiska modeller.
Startår. 2009
Förväntade resultat. Projektet skall leverera rapporter och vetenskapliga publikationer
om: 1) jämförelser av modellresultat och mätdata från långliggande försök vad gäller
markkemiskt tillstånd, massbalansberäkningar (ämnesbudgetar), och skattningar av
mineralvittring, och 2) jämförelser mellan modellerade och observerade
försurningstrender i Markinventeringen. Projektet kommer att inkludera en analys och
diskussion av ’kritiska punkter’ och förslag till förbättringar av befintliga modeller som
används av bl a myndigheter.
Avnämare. Energimyndigheten, Skogsstyrelsen, Naturvårdsverket.
Genomförande. Projektet består av följande delprojekt: 1) En sammanställning av
markkemidata och baskatjonflöden i några utvalda långliggande försök (Skogaby, m fl).
Vittringshastigheter erhålls som en differenspost i massbalansberäkningar. Uppmätta
försurningstrender och vittringshastigheter jämförs sedan med modellerade dito. De
modeller som i första hand kommer att användas är SAFE och PROFILE. En del
kompletterande analyser, t ex med avseende på kvantitativ mineralogi, geokemi och
specifik yta kan bli aktuella. 2) En jämförelse av markförsurningstrender i data från
Markinventeringen och simulerade trender med SAFE-modellen. Resultaten kommer att
användas för att testa och vidareutveckla SAFE (PROFILE) modellen. 3) Beräkningar
av historisk vittring. Det finns publicerade data från mycket välkaraktäriserade
jordar/markprofiler där den historiska vittringen har beräknats med hjälp av så kallad
intern standard (element som bedöms vara mycket konservativa t ex Zr). Detta
datamaterial passar också bra till att jämföra med modellberäkningar (PROFILE).
Arbetet med modellutveckling sker bl a i form av workshops med en grupp forskare
bestående av både experimentalister och modellerare, samt någon/några
representant(er) för användare av vittringsberäkningar.
Projektet utförs i samarbete med IVL och Lunds universitet (Cecilia Akselsson, Harald
Sverdrup), samt närliggande FOMA-projekt (Betydelse av markens fukthalt och
temperatur för baskatjontillgången i skogsmark). Samarbete kommer också att ske
inom forskningsprogrammet CLEO, ifall detta blir beviljat av Naturvårdsverket.
Medfinansiering av projektet finns från FORMAS och Energimyndigheten.
Tidplan. Projektet utförs under perioden 2009-2011.
Utförare. Ingrid Öborn (ansvarig), Johan Stendahl och Dan Berggren Kleja,
Institutionen för mark och miljö, SLU, samt Bengt Olsson Institutionen för Ekologi,
2(12)

Fördjupad analys av försurningsdata för skogsmarken baserat på
Mål. Projektet skall säkerställa trender för skogsmarkens surhetstillstånd baserat på
Markinventeringen (MI) genom fördjupad analys av fler försurningsvariabler, samt
genom att utnyttja nytillkommet data från tredje återinventeringen av MI:s provytor. Det
skall även utvärdera osäkerheter och källor till variation i MI:s data.
Bakgrund. Övervakningsprogrammet MI för skogsmark sträcker sig tillbaka till 1983
och utgör en viktig datakälla för uppföljning av markens tillstånd. T ex har miljömålet
”Bara naturlig försurning” ett delmål om skogsmarkens tillstånd (delmål 2), vars
indikator följs upp med hjälp av MI:s databas (Naturvårdsverket 2007). Denna utgår
från pH, utbytbara baskatjoner och utbytbart Al i B-horisonten. Den senaste
utvärderingen visar på en signifikant minskning av andelen sur och mycket sur mark
enligt bedömningsgrunderna för av surhetstillståndet. Samtidigt framkommer en
komplex bild av utvecklingen när flera enskilda variabler från olika
provtagningshorisonter analyseras, vilket föranleder en djupare analys.
MI är en sk. stickprovsinventering och varje års provytor utgör ett representativt prov
för svensk skogsmark, även om årsvisa uppskattningar för många markvariabler blir
förhållandevis osäkra. Sedan 2003 inventeras de permanenta provytorna inom MI för
tredje gången, vilket kommer att utnyttjas i projektet. Man kan nu för ett större antal ytor
börja genomföra analyser av utvecklingen på samma provytor vid tre tidpunkter, något
som minskar variationen och ökar möjligheten att upptäcka skillnader.
En viktig del i arbetet med miljödatabaser är ett kontinuerligt arbete med
kvalitetssäkring och kontroll av databasens innehåll. I MI:s data kan man observera
avvikelser för enskilda år och skillnader mellan första och andra inventeringsperioden
(omdreven) som kan härledas till metodmässiga skillnader (Karltun 1998). En analys av
osäkerheter i data för enskilda år och mellan omdreven, kan bidra till att säkerställa
kvaliteten på databasen. Detta kan bidra till en bättre bild av utvecklingen i markens
tillstånd, framförallt i övergången från 1980-talet till 1990-talet (1:a till 2:a omdrevet).
Förväntade resultat. Projektet skall ta fram resultat som kan bidra till nästa fördjupade
utvärderingen av miljömålen (som rapporteras 2012). Dessutom skall resultaten
publiceras både populärvetenskapligt och i vetenskapligt granskade tidskrifter.
Avnämare. Skogsstyrelsen, Naturvårdsverket.
Genomförande. Projektet omfattar en sammanställning av utvecklingen för olika
försurningsrelaterade variabler (pH, utbytbara baskatjoner, aluminium, total aciditet) i
olika markhorisonter, samt skillnader över landet. I utvärderingen av resultaten tas även
hänsyn interaktioner mellan pH, Al och organiskt material och dess konsekvenser för
tolkningen av försurningsstatusen. Dataanalysen utförs dels för årsvisa data och dels
för parade ytor som återinventerats för 3:e gången. I takt med att nya data blir
tillgängliga uppdateras resultaten för de markkemiska variablerna, samt
miljömålsindikatorn.
Det har tidigare konstaterats systematiska skillnader mellan 1:a och 2:a omdrevet för
utbytbara baskatjoner (Karltun 1998), vilket har kompenserats för vid utvärderingar. För
göra det möjligt att analysera parade ytor från tre omdrev, genomförs omanalyser av
arkiverade prover från alla de ytor i 1:a omdrevet (1983-1987) som inventeras för tredje
3(12)

gången under perioden 2003-2007 (ca 400 st). Prover från O-, B- och C horisonten
analyseras avseende pH, utbytbara baskatjoner och utbytbart Al. Detta förväntas ge
värdefull information om markens utveckling från 80- till 90-talets dataserier. De
lagringseffekter som kan ha påverkat proverna bedöms vara marginella, åtminstone för
baskatjoner och aluminium (Falkengren-Grerup 1995).
Osäkerhetsanalysen omfattar även en analys av variationer mellan enskilda år (tänkbara
orsaker och påverkan på observerade trender). Vidare utvärderas konsekvenserna av
ändrad provtagningsmetodik mellan det 2:a och 3:e omdrevet för uppföljning av
markens surhetstillstånd.
Utförare. Johan Stendahl (ansvarig), Erik Karltun (referensperson), Lars Lundin
(referensperson), Institutionen för Mark och Miljö, SLU
Askåterföring till skogsmark – samhällsekonomisk konsekvensanalys
Mål. Att studera de ekonomiska effekterna för samhället och skogsföretagen när aska
efter förbränning av träråvara återförs och används på skogsmark för förbättring av
markens surhetsgrad och trädens produktion av virke.
Bakgrund. En årligen ökande mängd skogsråvara används för energiproduktion. Vid
avverkning av skog bortförs värdefulla ämnen för mark och skogstillväxt såsom kalcium,
kväve, kalium och fosfor. Efter förbränning återförs askan till skogsmarken. Askan har en
pH-höjande effekt samt en gödslingseffekt. Gödslingseffekten på fastmark är låg
medan goda effekter har uppmätts på torvmarker. En viss återföring av aska sker i
pratisk skala redan idag.
Förväntade resultat. Projektet förväntas leverera två delrapporter i form av
examensarbeten samt en slutrapport som visar hur lönsamt (eller olönsamt) nuvarande
och framtida nivåer för askåterföring är för samhället, för skogsföretagen samt för olika
typer av skogmark.
Avnämare. Energimyndigheten, Skogsstyrelsen, Naturvårdsverket, Vägverket
Genomförande. På grundval av redan existerande resultat från försök i fält och
laboratorier samt data från samhällelig statistikproduktion kommer en Cost-Benefit-
Analys (CBA) att genomföras (Bostedt et al, 2008). Analysen omfattar en beskrivning
och en kvantifiering av de intäkter och kostnader som uppstår för samhället i stort och
för skogsföretagen i synnerhet vid olika nivåer på askåterföring. CBA-analysen kommer
att stödjas av kunskaper om dels livscykelperspektiv av återvinning av askor (Olsson et
al, 2008) och dels skogsaskans användning som näringsresurs och
konstruktionsmaterial (Olsson, 2008). Dessutom skall förslaget om nytt delmål för
skogsbrukets försurning beaktas (Eriksson et al, 2008). Den företagsekonomiska
analysen kommer att företas med hjälp av dataprogrammet Plan33 (Ekvall, 2001).
Plan33:s algoritmer kommer att normeras i överensstämmelse med resultat från SLU
och Skogsstyrelsen (SLU & Skogsstyrelsen, 2008). En del av arbetet kommer att
utföras som examensarbeten dels vid Institutionen för vatten & miljö (insamling och
tolkning av naturvetenskapliga underlag för definition av scenarier) respektive vid
Institutionen för skogsekonomi (insamling och tolkning av underlag för att omsätta de
naturvetenskapliga scenarierna till ekonomiska termer).
Tidplan. Projektet genomförs 2009 – 2010. Projektet förväntas leverera två
4(12)

delrapporter i form av examensarbeten till 2010-06-30 samt en slutrapport till 2010-
09-30.
Utförare. Projektet utförs av Institutionen för skogsekonomi, SLU, Umeå samt av
Institutionen för vatten & miljö, SLU, Ultuna. Projektförslaget är utarbetat av Hans
Ekvall vid Institutionen för skogsekonomi och Stefan Löfgren vid Institutionen för vatten
& miljö.
Metodutveckling och samordning
Försurningsbedömning i vattendrag på landskapsnivå
Mål. Projektet syftar till att ta fram ett verktyg för bedömning av försurningspåverkan i
vattendrag > 2 km2 i ett landskap. Bedömningen ska baseras på data från ett fåtal
provpunkter och landskapsparametrar. Verktyget ska kunna användas för att följa upp
delmålet om försurningspåverkan i vattendrag i nästa fördjupade utvärdering av
miljömålen och för bedömning av ekologisk status enligt Vattenförvaltningsförordningen
för rapportering till EU.
Bakgrund. Enligt delmål 1 inom miljömålet ”Bara naturlig försurning” ska andelen
försurade sjöar och andelen försurad rinnsträcka av vattendrag vara mindre än en viss
procent. För sjöarna har uppföljningen av delmålet gjorts utifrån synoptiska
sjöinventeringar med slumpmässigt utvalda sjöar. Sedan 2007 görs det i form av
omdrev där en del av sjöarna som ingår i programmet provtas varje år. För vattendrag
finns inget motsvarande dataunderlag. Anledningen till detta har varit svårigheten att
göra ett effektivt upplägg av provtagningen av vattendrag och att kunna skala upp
resultaten av en slumpad provtagning till att gälla för alla Sveriges vattendrag. På
senare tid har ny forskning och metodutveckling gett förutsättningar för att kunna följa
upp delmålet. Bl a har ett så kallat virtuellt nätverk för alla vattendrag tagits fram på
institutionen för Vatten och Miljö med medel från Naturvårdsverket. Avgränsningen av
delmålet till vattendrag större än två kvadratkilometer i det senaste förslaget till
revidering av delmålet har också underlättat uppföljningen av delmålet.
I den senaste fördjupade utvärderingen av miljömålen bedömdes andelen försurad
rinnsträcka genom en omskalning av resultaten från sjöar. Metoden bygger på
antagandet att kemin i en sjö inte skiljer sig från kemin i ett vattendrag förutom den
mindre variationen i tid. Detta antagande har varit svårt att verifiera och är åtminstone
inte giltigt för TOC. Ett alternativ är att genomföra en slumpässig provtagning av
vattendrag i olika storleksklasser. Risken är då att variationen i tid och rum är så stor att
felet i det framräknade resultatet blir mycket stort. Ett tredje alternativ är att modellera
fördelningen av försurningspåverkan i små vattendrag uppströms en provpunkt. En
provpunkt kan antingen vara ett vattendrag med ett flertal prover, eller en sjö. Det går
inte på förhand att säga vilken av metoderna som är mest pålitlig utan alla tre spåren
behöver utvärderas. Detta projekt avser att utveckla en metod för
försurningsbedömning enligt den tredje metoden och jämföra den metoden med de
övriga.
Sambandet i vattenkemin mellan uppströms och nedströms punkter har tidigare
studerats av Inst. För skogens ekologi och skötsel inom Krycklanområdet. På
institutionen för vatten och miljö har en synoptisk studie av vattenkemin i vattendrag
5(12)

inom fyra avrinningsområden i södra Sverige genomförts med finansiering av
naturvårdsverket och FoMa. Även flera andra forskningsprojekt inom Institutionen för
Vatten och Miljö har rört variationen av försurningsparametrar i tid och rum. I det
föreslagna projektet ska dessa data och den forskningskompetens som byggts upp
inom området användas för att ta fram ett förslag till bedömning av försurningspåverkan
i vattendrag på landskapsnivå.
Detta projekt kompletterar pågående och planerade projekt åt Naturvårdsverket
rörande utveckling av försurningsbedömning i vattendrag och ett samarbetsprojekt
med SMHI för modellering av TOC i vattendrag. Projektet ska även göras i samarbete
med pågående forskning på Institutionen för skogens ekologi och skötsel.
Startår. 2009
Förväntade resultat. Inom projektet ska vi ta fram ett samband mellan
försurningspåverkan i små vattendrag och nedströms liggande större vattendrag.
Projektet förväntas även ta fram ett verktyg för försurningsbedömning av vattendrag
uppströms en provpunkt. Resultaten kan också ligga till grund för en utvidgning av
Miljöövervakningen till att omfatta en yttäckande övervakning av vattendrag. Resultaten
kommer också leda till en ökad kunskap om den rumsliga variationen av
försurningspåverkan på landskapsnivå och hur den beror av landskapsparametrar.
Avnämare. Naturvårdsverket, Vattenmyndigheten, Länsstyrelser.
Genomförande. Samband mellan vattenkemin i nedströms och uppströms liggande
vattendrag tas fram baserat på data från Krycklan och de synoptiska provtagningar i
vattendrag som genomfördes 2007-2008. I första steget tas en modell fram för
beskrivning av den statistiska fördelningen av relevanta vattenkemiska parametrar i små
vattendrag uppströms en provpunkt. I andra steget utvecklas modellen till att även
omfatta landskapsparametrar som t ex markanvändning och skogens beståndsålder.
Modellen ska omfatta försurningspåverkan samt de variabler som ingår i
försurningsbedömningen, dvs, pH, Ca, Mg, SO4, Cl och TOC.
Modellen valideras mot data från skogsstyrelsens projekt om alminiumhalter i små
vattendrag som genomfördes 2007. Om FoMa-projektet ”Slumpmässig inventering av
små boreala källvattendrag – pilotprojekt” beviljas kan även data därifrån användas för
validering.
Slutligen görs en jämförande utvärdering av de tre uppföljningsmetoderna för försurning
i vattendrag:
- Omskalning av sjödata
- Slumpmässig provtagning av små vattendrag
- Beräkning av fördelningen försurade sjöar utifrån nedströms data (detta projekt).
Tidplan. Projektet utförs under 2009 – 2011.
Utförare. Projektet utförs av Institutionen för vatten och miljö, ansvarig Jens Fölster.
Uttag av skogsbiomassa och försurningspåverkan på bäckvatten – en
känslighetsanalys
Mål. Projektets övergripande syfte är att analysera vilka bäckvatten som är känsliga för
6(12)

uttag av skogsbiomassa (förlust av baskatjoner) ur ett försurningsperspektiv. För att nå
detta syfte måste följande frågeställning besvaras: Vilka är de viktigaste egenskaperna
i avrinningsområdet för att bedöma om bäckvattnen är känsliga för uttag av
skogsbiomassa?
Bakgrund. EU:s ramdirektiv för vatten, nya mål för svensk energipolitik,
miljökvalitetsmålet "Bara naturlig försurning" och sektorsmålet att minska skogsbrukets
försurningspåverkan har satt nytt fokus på hur uttaget av skogsbiomassa påverkar
surhetstillståndet i sjöar och vattendrag. Naturvårdsverket och Skogsstyrelsen har
tydligt markerat att det råder ett stort behov av kunskap inom detta område.
Uttag av skogsbiomassa medför markförsurning som potentiellt även kan påverka
ytvattnens surhetstillstånd. Skogsbruket beräknas stå för 30-70% av försurningen i
stora delar av Sverige. Naturvårdsverket föreslår därför i den fördjupade utvärderingen
av försurning (Naturvårdsverket rapport 5766, 2007) ett nytt nationellt delmål för att
minska skogsbrukets försurningspåverkan på skogsmark, sjöar och vattendrag inom
ramen för miljökvalitetsmålet "Bara naturlig försurning". Delmålet har formulerats som
”År 2015 ska skogsbrukets försurningspåverkan i försurade områden inte överstiga det
som kompenseras via naturliga processer”. Ett av de problem som framförts med
delmålet är att det på kort sikt inte har någon direkt koppling till försurning av sjöar och
vattendrag och Naturvårdsverket (rapport 5766, 2007) markerar därför att det råder
behov av ökad kunskap om ”…i hur hög grad försurningsläget i sjöar och vattendrag
påverkas av GROT-uttag och askåterföring”.
Förväntade resultat. Projektet förväntas leverera en enkel metod baserad på allmänt
tillgängliga data som kan användas för att på nationell nivå bestämma vilka bäckvatten
som är känsliga för uttag av skogsbiomassa (förlust av baskatjoner) ur ett
försurningsperspektiv. Resultaten redovisas i en rapport.
Avnämare. Naturvårdsverket, Skogsstyrelsen, skogsnäringen i stort,
Energimyndigheten, Vattenmyndigheter.
Genomförande. Arbetet kommer att baseras på resultat från den nationella
övervakningen av sjöar och vattendrag och kopplas till pågående forskningsprojekt
finansierat av Energimyndighetens skogsbränsleprogram. Tillgången till rumslig
information, skogsbäckar fördelade över basfattiga områden i hela landet, är stor
(tidsserievattendrag, riksinventeringar, Krycklan, VUSS etc.). Databaser med rumslig
(klimat, deposition, geologi, topografi, markslag, skogsbeståndens ålder, biomassa,
sammansättning, vattenkemi etc.) information sammanställs och kvalitetssäkras för att
användas vid utvärderingarna av samband mellan baskatjonhalter och egenskaper i
avrinningsområdet. De rumsliga sambanden kommer primärt att analyseras med
multivariata statistiska metoder (PCA, PLS etc., Skogsstyrelsen rapport 2008:12) på
högupplöst data från områden med låg svaveldeposition och där skogsbrukets
försurande inverkan är hög i relativa termer. Syftet är att finna samband mellan
avrinningsområdenas egenskaper, inklusive skogsbeståndens karaktärer, och
bäckarnas surhetstillstånd som kan förväntas vara kausala. Dessa kommer att
användas för att identifiera parametrar som beskriver avrinningsområdenas egenskaper
och som finns allmänt tillgänglig i digital form på nationell nivå t.ex. kNN-data när det
gäller skogliga parametrar. Modellen testas och anpassas därefter till områden med
rumsligt mer lågupplöst data i Bergslagen, Bohuslän och Småland (VUSS-områden).
Både regressions- och multivariata modeller kommer att testas. Modellen baserad på
7(12)

umsligt lågupplöst data körs därefter på den nationellt tillgängliga informationen och
utfallet jämförs med resultaten från den högupplösta modellen. Utgående från
modellresultaten identifieras de områden i landet där ytvattnen är mest känsliga för
försurning och där det är särskilt viktigt att följa upp effekter av biomasseuttag eller att
kompensera för dessa.
Tidplan. Projektet utförs 2010 i samarbete med projektet ” Skogsbränsleuttagets
försurningspåverkan på ytvatten – utveckling av bedömningsverktyg” finansierat av
Energimyndigheten.
Utförare. Stefan Löfgren, Institutionerna för vatten & miljö, SLU och Hjalmar Laudon
Institutionerna för skogens ekologi & skötsel, SLU.
Kiselalger som försurningsindikatorer i sjöar och vattendrag
Mål. Projektet syftar till att utveckla en kiselalgsförsurningsindex för sjöar och
vattendrag som använder sig av fastsittande kiselalger. För sjöarnas del kommer
kiselalger från littoralen att användas. Indikatorn kan sedan användas för att bedöma
den antropogena försurningen i sjöar och vattendrag.
Bakgrund. Kiselalger har visat sig vara väldigt goda indikatorer för surhet i vattendrag
och en ny surhetsindex (ACID) har både utvecklats (Andrén & Jarlman 2008) och
implementerats i de nya ’Bedömningsgrunder för sjöar och vattendrag’
(Naturvårdsverket Handbok 2007:23). ACID används frekvent redan nu både för den
nationella och den regionala miljöövervakningen. I samband med utvecklingen av
kiselalgsmetoder som indikatorer av mänsklig påverkan på vattendrag har även ett
första preliminära index för antropogen försurning i vattendrag tagits fram (Kahlert,
Andrén & Jarlman 2007, http://info1.ma.slu.se/IMA/Publikationer/internserie/2007-
23.pdf). Indexet visade den antropogent luftburna försurningen beräknat med F-faktorn
väldigt bra, fast F-faktorn ansågs redan då som föråldrat. Andra tidigare försök att
utveckla en kiselalgsförsurningsindex har gjorts med gott resultat i Tyskland (Coring
1996, Alles 1999) och nya försök görs i UK just nu (Martyn Kelly pers. meddelande).
Hursomhelst så var den tidigare svenska och den tyska modellen fokuserade på enbart
luftburen försurning, och den tyska modellen varken utvecklas eller används längre. I
väntan på en ny kemisk modell som bedömer den naturliga surheten och en eventuell
försurning har kiselalgsmodellen inte utvecklats vidare. SLU:s fortlöpande miljöanalys
(FoMa, program sjöar & vattendrag) har från och med 2006 strategiskt satsat på
kiselalgsexpertis och utveckling av kiselalgsindex för miljöövervakningen, en utveckling
av en försurningsindikator borde vara nästa steg i ledet.
Institutionen för Vatten & Miljö (IVoM), SLU, har forskningskompetens inom området,
som kiselalgsexperten Maria Kahlert som kommer att leda arbetet med
kiselalgssamhällen, och som har varit en av de ansvariga att implementera kiselalger
som surhetsindikatorer i vattendrag på uppdrag av Naturvårdsverket. MK är även
inblandad i ECOSTAT, det europeiska arbetet att harmonisera bioindikatorer. MK har
också ledd de två första Nordisk-Baltiska kiselalgsinterkalibreringar och är ansvarig för
programmet ’kiselalgsövervakning i de nationella trendvattendrag’. Samtidigt finns Jens
Fölster, Kevin Bishop, och andra på IVoM, som varit med och utvecklat nya kemiska
bedömningsgrunder baserat på den dynamiska modellen MAGIC. IVoM är även
ansvarig för vattenkemiövervakningen i de nationella programmen ’trendvattendrag’ och
’trendsjöar’.
8(12)

Projektet har beviljats medel för 2009, men en första genomgång av underlagsdata
visar att fler sura och försurade vattendrag och framförallt även sjöar behövs för att
verifierar indexen som kommer att tas fram. För 2010 ansökan ligger tyngdpunkten i en
insamling och analys av ännu fler vattendrag och sjöar, både från den nya databasen
som är under uppbyggnad och från nya fältprovtagningar av nya lämpliga vattendrag
och sjöar inkluderade en kiselalgsanalys.
Förväntade resultat. Naturvårdsverket har uttryckt ett tydligt intresse för projektet och
uppmuntra IvOM att fortsätta utvecklingen av kiselalgernas försurningsindikator
(projektet fick prioritet 3 av Naturvårdsverket). Projektet är betydelsefullt för arbetet
med de svenska miljökvalitetsmålen, framförallt ’Bara naturligt försurning’, eftersom det
finns hittills inga andra biologiska indikatorer som visar skillnaden mellan antropogen
och naturlig försurning. En biologiskt indikator för försurning skulle också upplever till
kraven från den Europeiska vattendirektivet att först biologin skall bedömer
vattenstatusklass, vattenkemin får bara användas som stöd. En biologisk indikator för
antropogen försurning kommer att levererar beslutsunderlag till aktörer som har
inflytande på det hållbara nyttjandet av de biologiska naturresurserna, eftersom det inte
finns några andra biologiska försurningsindikatorer an kiselalgerna, och Sverige har i
lyckat fall kommit längst, inte bara nationellt, men även globalt. Även många andra
ämnen inom försurningsproblemet som Skogsstyrelsen och Naturvårdsverket vill
prioritera såsom ’Climate influence on acidification’, ‘Forestry’s contribution to
acidification’, ’Assessing stream acidification status and trends’ och ’Remediation
measures’ kommer att kunna undersökas bättre när en biologisk index finns som kan
svara på om vattnet är naturligt surt eller inte.
Ett svar på frågan ’naturligt surt eller inte’ kommer också att ge svar på fråga ’kalka eller
inte’, vilket i sin tur borde betyda att färre vatten kommer bli kalkade i onödan, vilket
skulle hjälpa några kommuner även ekonomiskt. Ingen kalkning i naturligt sura vatten
skulle vidare betyda att de väldigt speciella kiselalgssamhällen i sura vatten kommer att
bevaras.
Avnämare. Naturvårdsverket, Vattenmyndigheten.
Genomförande. Med basis på den nyutvecklade försurningsindexet för 2009 kommer
en bristanalys göras med målet att fylla luckor i pH och försurningsgradienten som
tydligen uppstår i 2009 års data. Om möjligt används existerade data, men säkert
måste också nya kiselalgsprover tas från sjöar och vattendrag med känt vattenkemi.
Dessa vatten kommer att väljas ur både de nationella och de regionala
övervakningsprogrammen. Ca. 60 nya lokaler behövs för en verifiering av indexet (~10
starkt försurade vattendrag, ~10 av luftburen försurning starkt påverkade sjöar, ~10 av
luftburen försurning mindre påverkade sjöar, ~10 av skogshyggen starkt påverkade
sjöar, ~10 av skogshyggen mindre påverkade sjöar, ~10 naturligt mycket sura sjöar)
Försurningspåverkan kommer att beräknas för sjöar med hjälp av den dynamiska
geokemiska modellen MAGIC enligt de nya bedömningsgrunder (2007). Inte bara
försurningen orsakat av antropogen deposition av svavel och kväve kommer då att vara
betydelsefull (som med F-faktorn) utan också skogsbrukets försurande inverkan
genom upptag av baskatjoner. Försurningspåverkan klassificeras som avvikelse från ett
referenstillstånd beräknat med MAGIC. MAGIC kommer också att användas för
9(12)

vattendrag med de undantag som beskrivs i bedömningsgrunderna där
episodmodellen BDM, Boreal Dilution Model, kommer att användas.
Kiselalgssamhällen granskas och korreleras mot försurningen och en index modelleras
fram empiriskt. Kiselalgerna kommer att delas in i tre grupper: indikatorer för
antropogen försurning, indikatorer som flyr antropogen försurning samt arter som är
indifferenta.
UK, Norge och Finland har yttrad interesse av att använda en preliminär version av en
svensk kiselalgsförsurningsindikator, och testa om den skulle fungera även i deras
vatten. På det viset planeras försurningsindexet att utvecklas även internationellt.
Tidplan. Projektet utförs förslagsvis under 2010.
Utförare. Projektet utförs av Institutionen för Vatten & Miljö, ansvarig Maria Kahlert.
Internationella tester av en preliminär index kommer att göras av Martyn Kelly, Bowburn
Consultancy, UK (coordinator of ECOSTATS working package CB-GIG and N-GIG),
Susi Schneider, NIVA, NO and Juha Miettinen, Ecomonitor, Fin (included in N-GIG,
working in cooperation with the Finnish EPA).
Utveckling av ”enpunktsmodellen” för halten löst organiskt kol (DOC)
för att bestämma den antropogena påverkan på pH under vårfloden i
Norrland
Mål. Projektet syftar till att förbättra den prediktiva förmågan att modellera den
försurande depositionens inverkan på vårfloden i Norrland. I tidigare projekt från
Naturvårdsverket har den så kallade ”enpunktsmodellen” utvecklats för att beräkna den
antropogena inverkan på buffertkapaciteten (ANC). Enpunktsmodellen ingår sedan ett
antal år i bedömningsgrunder för försurning, men eftersom Naturvårdsverket numera
baserar sina bedömningsgrunder på pH så har en anpassning av enpunktsmodellen
påbörjats. Det här delprojektet syftar till att vidareutveckla vårflodsmodelleringen av pH,
genom att förbättra den prediktiva förmågan av nyckelparametern - löst organiskt kol
(DOC). Syftet är att: 1. Förbättra enpunktsmodellen så att mellanårsvariationen i DOC
ingår i modellen och, 2. Modellera DOC i vinterbasflöde vilket fungerar som indata i
enpunktsmodellen.
Bakgrund. Bägge delarna i projektet kan relateras till tidigare FOMA-projekt som
möjliggjorde att man utifrån ett vinterbasflödesvärde av DOC kan modellera DOC
under den för pH så kritiska vårfloden. DOC uppvisar dock en stor mellanårsvariation
under vårfloden, en variation som med stor sannolikhet beror på variationer i
vinter/vårförhållandena. Genom att inkludera viktiga klimatvariabler ska vi kunna
prediktera mellanårvariationer i DOC och därmed avsevärt förbättra enpunktsmodellen
för pH. Den andra frågan, som detta projekt ska belysa är: går det att göra rimliga
uppskattningar av vinterbasflödes DOC utifrån landskaps och geografiska faktorer? Är
detta möjligt kommer möjligheten att modellera pH under vårfloden att kunna inkludera
mångfalt fler vattendrag än tidigare. Tillsammans ger dessa två frågeställningar en
bättre bas för att prediktera den antropogena påverkan på pH i samband med
vårfloden och därmed förbättra försurningsbedömningen i Norrland.
Förväntade resultat. Projektet förväntas leverera en rapport som 1. Presenterar en
statistisk modell för hur DOC halten i vattendragen svarar på olika vinterklimat, samt 2.
10(12)

Presenterar en utvecklad modell som beskriver basflödes DOC utifrån geografiska och
landskapsbaserade data. Dessa resultat ska sedan inkluderas i enpunktmodell för pH
som ingår i Naturvårdsverkets bedömningsgrunder för försurning.
Genomförande. Det övergripande syftet med projektet är att förbättra förmågan att
prediktera den försurande depositionens inverkan på vårfloden i Norrland genom en
vidareutveckling av enpunktsmodellen för att bestämma den antropogena påverkan på
pH. Under 2010 kommer fokus att ligga på att slutföra arbetet med det första
delprojektet att förbättra enpunktsmodellen så att en mellanårsvariation i DOC kan
inkluderas. Under året kommer också arbetet med att modellera DOC i vinterbasflöde
att påbörjas. Kontinuerliga tester av hur utvecklingsarbetet framskrider kommer att
göras genom test av predikterbarheten av vårflods pH i vattendrag från
episoddatabasen.
I den första klimatrelaterade delen av projektet kommer vi att sammanställa mätserier av
responsvariabler: t.ex. medel, max och flödesvägd DOC och olika förklarande variabler:
t.ex. lufttemperatur, marktemperatur, tjäldjup, solinstrålning, snödjup, dagar med
snötäcke och vattenföring från mätstationer där denna typ av data finns tillgänglig. Från
dessa högupplösta data kommer en statistisk modell att utvecklas som sedan testas
på data från andra områden med lägre upplösning av data. I de fall som modellen
fallerar kommer denna information at utnyttjas för att vidareutveckla modellen för att
förbättra prediktionen av mellanårsvariationer i vårflods DOC utifrån vinterklimat. I den
andra delen, om vinterbasflöde, kommer vi att sammanställa befintliga DOC data från
miljöövervakning och forskningsprojekt samt ta fram GIS data för dessa
avrinningsområden avseende klimat och markvariabler. Detta material syftar till att
konstruera en statistisk modell som ska kunna användas för att prediktera halten DOC
under vinterbasflöde utifrån geografiska variabler och landskapsdata.
Tidplan. Projektet utförs förslagsvis under 2009 - 2011.
Utförare. Projektet utförs av Institutionen för Skogens Ekologi och Skötsel, SLU,
Umeå, ansvariga: Hjalmar Laudon och Anneli Ågren.
Kritisk belastning av kväve – test av koncept och modeller i
långliggande försök
Mål. Projektets syfte är att förbättra metodiker för att beräkna kvävenedfallets
långsiktigt försurande effekt på mark- och vatten avseende kritisk belastning.
Bakgrund. Svaveldepositionen har minskat drastiskt i Sverige under den senaste 20-
årsperioden, medan kvävedepositionen är förhållandevis konstant. Kvävets roll i
försurning av mark och vatten kan därmed på sikt bli viktigare än svavlets. Antaganden
om kvävets långsiktiga försurande effekt är starkt förenklade i nuvarande kritiska
belastningsberäkningar. Därför behövs en uppdatering för att kunna prediktera
överskridande av kritiska belastningsnivåer år 2020. Vi har i ett pågående FOMAprojekt
utfört kompletterande mätningar i det s k krondroppsnätet (Skogsstyrelsen/IVL)
för att testa några olika markindexvariabler för kväveläckage. CN-kvoten, vilken brukar
föras fram som en lämplig indexvariabel på kväveläckage, visade sig sakna
förklaringsgrad på de undersökta ytorna. Istället fann vi ett signifikant samband mellan
flera mikrobiella indexvariabler och kväveläckage, något som också ger en insikt i
bakomliggande mekanistiska förklaringar till varför vissa ytor läcker kväve men inte
11(12)

andra. Vid kritiska belastningsberäkningar är det dock nödvändigt att beakta dynamiken
i förloppet, och då måste indexvariabler kompletteras med beräkningar gjorda med
komplexa ekosystemmodeller (t ex CoupModel). Vår bedömning är dock att ytterligare
tester mot mätdata är nödvändiga innan sådana modeller kan användas rutinmässigt i
kritiska belastningsberäkningar. Grundläggande antaganden om kvävets omsättning i
marken bör också granskas och ev revideras. SLU förvaltar unika långsiktiga
skogsexperiment som kan användas för att öka processförståelsen och för
modelltester.
Förväntade resultat. Projektet förväntas (1) identifiera möjligheter och begränsningar i
att använda markkemiska och markbiologiska indexvariabler som verktyg att prediktera
aktuellt kväveläckage, samt (2) bidra till att testa/utveckla modellverktyg för prediktion
av kvävedepositionens försurande effekt i svensk skogsmark.
Avnämare. Skogstyrelsen, Energimyndigheten, Naturvårdsverket, länsstyrelser, samt
skogsnäring, vetenskapssamhälle och allmänheten.
Genomförande. Vi kommer att göra kompletterande mätningar av kväveläckage (NH4+,
NO3-, DON) och markmikrobiell sammansättning i SLUs långliggande
kvävegödslingsförsök i Stråsan. Försöket ligger i ett granbestånd och har pågått
sedan 1967, alltså i drygt 40 år. I ett behandlingsled tillförs ca 30 kg kväve per hektar
årligen som NH4NO3. Provtagning av markvatten 1995/96 visade att ekosystemet då
ej var kvävemättat. Utrustningen för markvattenprovtagning finns kvar och den kommer
att användas i det sökta projektet. Markvatten kommer att provtas på kontrollytor och
kvävegödslade ytor under 2009. Vi kommer dessutom att analyseras PLFA
(phospholipid fatty acids), pH, C och N, oorganiskt N på markprover.
Markprovtagningen kommer att genomföras under sommaren 2009. Vi kommer
huvudsakligen att använda CoupModel som modellverktyg. CoupModel beaktar
komplexa biologiska processer både ovan och under jord, exempelvis växters upptag
av organiskt kväve. Förutom Stråsanförsöket, kommer CoupModel att användas för att
simulera kväveutlakning i samband med slutavverkning. Data kommer från två avverkade
gödlingsförsök vilka båda drivs av Skogforsk (Billingsjön och Hagfors). Vi kommer
dessutom att testa modellen på data från ett långliggande försök i södra Sverige med
hög bonitet och N deposition (t ex Tönnersjöheden, Skogaby eller Farabol).
Tidplan. Projektet utförs under perioden 2009 – 2011.
Utförare. Projektet utförs av Dan Berggren Kleja (ansvarig) och Annemieke Gärdenäs,
Inst för mark och miljö och Mona N Högberg och Peter Högberg, Inst för skogens
ekologi & skötsel, i samarbete med Enheten för skoglig fältforskning och Skogforsk
(Eva Ring och Lars Högbom). Forskargruppen kommer under 2009 att förstärkas av en
doktorand finansierad av Institutionen för mark och miljö.
12(12)