Bild: Astrid Hylén

Fosfor - ett djupgående problem

Trots att utsläppen av fosfor och kväve minskat i Östersjön så fortsätter effekterna av övergödningen. Ofta har konstgjord syresättning föreslagits som åtgärd, eftersom stora mängder fosfor i havet hänger ihop med syrefria bottnar. Men kommer det att hjälpa? Enligt den sammanställda forskningen är det mycket tveksamt.

Vi har vant oss vid synen - en gröngul soppa av blommande cyanobakterier som dyker upp i Östersjön varj­e sommar. De stor­a blomningarna är ett av de mer påfalland­e resultaten av decenniers utsläpp av närings­ämnen från land. Efter att ha nått en topp under 1980-talet har utsläppen av kväve och fosfor, de huvudsakliga näringsämnena för växtplankton, minskat kraftigt. Ändå har mängden näringsämnen i vattnet inte minskat, och övergödningen behåller sitt grepp om Östersjön.

Fosfor spelar en nyckelroll

En mängd åtgärder har föreslagits för att förbättra situationen, ofta med utgångspunkten att det är syrefria bottnar som driver övergödningen. När vattnet är syre­satt ökar nämligen havsbottens förmåga att ta hand om fosfor. Fosfor spelar en nyckelroll i övergödningen av Östersjön, och kontrollerar bland annat tillväxten av just cyanobakterier. Mer syre antas alltså göra att fosforn blir otillgänglig för växtplankton. Detta är argumentet bako­m ett av de främsta förslagen: Artificiell syresättning av de syrefria havsbottnarna, till exempel genom pumpning av ytvatten till djupare områden.

Men att syrefria bottnar ligger bakom övergödningen stämmer bara till en viss del, och den sammanställda forskningen tyder på att syresättning av Östersjöns centrala bottnar endast skulle ha en marginell effekt på övergödningen. För att förstå problemet med övergödningen av Östersjön behöver vi gå till botten med hur omsättningen av fosfor fungerar, den så kallade fosforcykeln.

En ond cirkel

Den segdragna återhämtningen av Öster­sjön har att göra med processer som sker långt under ytan, i havsbotten. Växtplankton, det vill säga alger och cyanobakterier, tar upp näringsämnen vid ytan för att växa. När de så småningom dör sjunker en stor del av det organiska materialet till havsbotten. En del av det begravs där, tillsammans med det fosfor som det innehåller. Men mycket av det organiska materialet bryts också ned av bakterier och djur. Det gör att fosforn frigörs igen i form av fosfat.

Det som sedan händer i syresatta miljöer är att det frigjorda fosfatet kan fastna på ytorna på järnoxider som finns i havsbotten. På järnoxiderna kan fosfatet med tiden omvandlas till olika mineralformer och begravas allt eftersom fler partiklar ackumuleras på havsbotten. På det sättet förs fosfor permanent bort från vattnet.

Detta förutsätter alltså syre, men i Östersjön är stora bottenarealer helt syre­fria. Tillväxten av växtplankton är så stor att de bakterier som bryter ner organiskt material förbrukat allt syre. I sådana områden kan inga djur leva, men det finns vissa bakterier som kan använda andra kemiska substanser än syre för sin respiration. En typ av sådana substanser är just järnoxider, som då omvandlas från fasta partiklar till löst järn. När järnoxid­partiklarna löses upp frigörs det bundna fosfatet, läcker ut till vattnet och blir tillgängligt för växtplankton igen. På det sättet drivs övergödningen vidare i vad som ofta kallas en ond cirkel.

När organiskt material bryts ner, frisätts fosfat. Om syre finns, kan fosfat bindas till järnoxider. Järnoxider som transporteras djupare ner i havsbotten når syrefria miljöer och löses upp, samtidigt som bundet fosfat frisätts. Då mängden fosfat blir hög bildas vanligtvis fosfatmineraler som sedan begravs, men detta sker i mycket begränsad omfattning i Östersjön.

Ingen långsiktig lösning

Argumenten för konstgjord syresättning handlar om att bryta denna cirkel. Syret skulle göra att fosfat kan bindas till järn­oxidpartiklar istället för att bli näring till växtplankton. Problemet är att detta bara är första steget till en permanent begravning av fosfor. För att långsiktigt bli kvar i havsbotten krävs också att fosfatet omvandlas till fosfatmineraler, men av någon anledning sker det i ytterst liten utsträckning i Östersjön. Vi vet i dags­läget inte riktigt varför det är så, men det är just detta som gör att systemet är så känsligt för ökad tillförsel av fosfor från land.

Med andra ord: även om syresättning skulle leda till att en del fosfat binds till järnoxider så skulle det inte leda till ökad långsiktig begravning av fosfor i Östersjön. Idag finns dessutom så mycket fosfat i Östersjön i förhållande till järn att även om vattnet var syresatt skulle fosfat helt täcka järnoxidernas ytor och sedan fortsätta att läcka från havsbotten. Mängden fosfat skulle alltså fortsätta vara hög i vattnet.

En bit av havsbotten från centrala Östersjön. Vattnet där är vanligtvis syrefritt, men det här sedimentet samlades in efter en kort, naturlig syresättning av bottenvattnet. Den översta millimetern av havsbotten är färgad gul-orange av nybildade järnoxider. Några månader senare hade syret och järn­oxiderna försvunnit. Foto: Astrid Hylén

Viktigast att minska utsläppen

Vi behöver alltså använda andra metoder än konstgjord syresättning för att motverka övergödningen av Östersjön. Ett sätt att snabba på återhämtningen skulle kunna vara att sprida partiklar som binder fosfat men som inte är lika känsliga för syrebrist som järnoxid. Aluminium­oxider är ett exempel. Men alla sådana åtgärder kostar pengar som måste vägas mot hur effektiva de är.

BAKTERIER SOM ANDAS ROST
Djur, växter och bakterier andas - respirerar - för att få energi. Vi människor andas in syre som reagerar med maten vi äter, organiskt material, och vi andas ut vatten och koldioxid. Genom den här reaktionen kan vi tillgodogöra oss den kemiska energi som finns lagrad i det organiska materialet. På samma sätt använder alla djur och växter syre för att bryta ner organiskt material och få energi. Vissa bakterier kan däremot använda andra kemiska substanser än syre för sin respiration. Ett exempel är järnoxider, mer känt som rost. När bakterierna ”andas” rost omvandlas det från fast form till en vattenlöslig form.

Det viktigaste vi kan göra för att förbättra situationen i Östersjön är trots allt att fortsätta minska våra utsläpp av näringsämnen från land. Ännu idag är utsläppen av fosfor en bra bit över den naturliga bakgrundsnivån och flera studier visar att Östersjön kommer att återhämta sig om vi minskar dem ytterligare. Detta kan göras på flera olika sätt, som att förändra olika processer inom jordbruket, förbättra vattenreningsverk och bygga bort enskilda avlopp från hus längs kusten. Just kustområden är miljöer där begravningen av fosfor är hög, och därför är det särskilt viktigt att se till att botten­vattnet i kustnära områden inte blir syrefria.

Vi måste också vara medvetna om att det inte finns några snabba lösningar. Vi har övergött Östersjön i närmare 100 år och det är bara 40 år sedan vi såg toppen på tillförseln av fosfor från land. Samtidigt som vi agerar för att motverka övergödningen måste vi förstå att naturen behöver tid att återhämta sig.

LÄS MER:
Nutrient Dynamics in Coastal and Shelf Oceans: Sediments as a Regulator of Eutrophication Feedbacks. Avhandling
Fosfor och andra grundämnen i kust- och utsjösediment. Rapport
Distribution patterns of different forms of phosphorus in some surficial sediments of the Baltic Sea. Vetenskaplig artikel
Estimating the pool of mobile phosphorus in offshore soft sediments of the Baltic Proper. Vetenskaplig artikel
Iron-phosphorus feedbacks drive multidecadal oscillations in Baltic Sea hypoxia. Vetenskaplig artikel
TEXT OCH KONTAKT:
Astrid Hylén, Department of Biology, universitetet i Antwerpen och Per Hall, Institutionen för marina vetenskaper, Göteborgs universitet
astrid.hylen(snabel-a)uantwerpen.be

MER LÄSNING

Bild: {{item.image_copyright}}

{{item.item_head}}

{{item.ii_caption}}

Laddar nästa artikel..