Byfjorden lider inte längre av syrebrist och svavelvätet är borta, tack vare mig och mina kollegor. Vi har gett livet tillbaka till en dödförklarad fjord.

Sedan 2009 har vi arbetat på att hitta en lösning till syrebristen i havsområden. Vi har undersökt möjligheten att med ingenjörskonst snabbt få ordning på ett marint system. Det var en lång resa med mycket försök, många fel, en hel del frustrerande timmar, lite tur och otur samt en evig kamp mot naturens krafter. I oktober 2010 lyckades vi så få igång vårt system permanent. Med hjälp av pumpar har vi fört vatten från två meters djup till cirka 33 meter, där vi skjutit ut det i jetstrålar. Dessa har spätt ut djupvattnet och sakta sänkt salthalten. Med vattnet, som pumpas ner, kommer också en stor mängd syre.

Under normala omständigheter får Byfjorden nytt vatten någon gång vart tredje till fjärde år. Syret som följer med räcker inte långt, utan tar slut inom några månader. Sedan november 2010 har vi däremot haft syre i vattnet konstant. Så länge har man aldrig kunnat mäta syre på så stora djup i fjorden. Se gärna de senaste graferna över tillståndet på projektets hemsida.

Omkring jul 2011 startade ett nytt inflöde. Denna gång pågick det i över en månad. När jag skriver detta pågår det fortfarande. På en månad har över 200 ton syre flödat in och tagit sig ner till de allra djupaste delarna av fjorden. Inte någon gång sedan mätningar påbörjades under 1960-talet har det funnit så mycket syre. Samtidigt som fjorden blev syresatt försvann de enorma mängder av fosfat och ammonium som normalt förknippas med syrebrist. De nivåer som idag kan uppmätas i fjorden är helt i linje med vad som kan förväntas i ett rent och friskt havsvatten.

Med en frisk fjord återvänder livet. Sakta kommer små organismer att kolonisera de nya markerna. Maskar och musslor kommer att gräva in sig i sedimentet, vilket syresätter ännu mer. Därefter följer små alger, fiskar, krabbor, räkor och annat. Snart har fjorden ett sjudande ekosystem likt de friskaste av hav. Kanske kan de lokala torskbestånden återuppstå igen. Vi vet att det finns stora mängder räkor i fjorden.

Kanske är det en utopisk dröm. Forskningsprojektet lider nu mot sitt slut. När pumparna stängs av är det som att stänga av en pacemaker för en hjärtpatient. Fjorden kommer inom några få år återgå till sitt gamla döda själv. Spåren av den friska fjorden kommer att tyna bort. Istället kommer syrebristen åter att infinna sig, med bottnar av svart sediment, som stinker av illaluktande svavelväte. Fisk och räkor kommer försvinna och tillståndet blir åter grått och trist. Men vem vet, kanske vill någon fortsätta pumpa. Då skulle fjorden leva vidare i gott humör.

De resultat vi sett från projektet räcker långt till vår förståelse om man kan göra liknande för Östersjön. Förmodligen går det, och det borde prövas i mindre skala. Det är dock viktigt att förstå en väsentlig skillnad mellan att pumpa i en fjord respektive Östersjön. I en fjord sätter pumpandet igång inflöden, men i Östersjön skulle det istället syrsätta bottnarna. Det beror på att inflöden till en fjord till största del bestäms av skillnader i densiteten innanför och utanför tröskeln. I Östersjön bestäms inflöden istället av vattenståndsskillnader över de danska sunden och Öresund. Vi skulle alltså inte få fler inflöden till Östersjön om vi pumpade vatten. Däremot skulle vi få ett mer levande hav eftersom större ytor blir syrsatta, mer fosfat binds till sedimentet och större områden skulle kunna vara tillgängliga för torskägg.

Kanske låter det som en dröm. Än så länge är det det, men den är reellt genomförbar.

Arbete på Byfjordens is.

Isvandring för vattenprovtagning i Byfjorden, Uddevalla. Pulkor fungerar utmärkt som transportmedel för utrustningen. Isen är nästan blankis (men ändå inte) och ca 30 cm tjock. Sunningebron, E6, som går över fjordens mynning, syns i bakgrunden.

Byfjorden den 2 december 2010. Varmare och saltare än normalt i ytan och högre syrekoncentrationer än normalt under tröskeldjup (cirka 13 meter och djupare). Nivån för pumparnas utsläpp är markerat med en pil. Under denna nivå har vi inte påverkat så mycket, medan allt ovanför är starkt påverkat. Den streckade linjen indikerar vart gränsen för syrebrist går. Normalt är allt vatten från tröskeln och djupare syrefritt (!!), varför nivåerna efter inflödet är klart förbättrade.

Sisådär en halvmånad sedan skrev jag något om att ett litet inflöde till Byfjorden utanför Uddevalla var välkommet. Detta av två anledningar; 1. Byfjorden lider av svår syrebrist. Tröskeln är grund och hindrar effektivt utbyte av vatten. 2. Vi har ett projekt i fjorden där vi försöker syresätta den genom att pumpa ner ytvatten i djupvattnet och på så sätt reducera densiteten. Därmed underlättar vi inflöden. Ett litet inflöde var därför en effekt av vårt experiment.

Det lilla inflöde som skedde i mitten av november var ju snyggt i sig, och jättekul att det skedde. Jämfört med det inflöde som skett nu bleknar det lilla inflödet till en liten lustig parantes. Mellan 23 och 29 november skedde ett stort inflöde, vilket bytte ut vattnet helt och hållet från tröskeldjup (13 meter) ner till knappt 40 meter. Som alla mina studenter får lära sig så måste volymen vara densamma i bassängen. Detta leder till det gamla vattnet måste försvinna, då det har lägre densitet (det var ju det vi pumpade i) och därmed är lättare, och flöda ut i grannfjorden. En hel del omblandning sker också med vattnet ovan tröskeldjup, vilket gjorde att syrehalten sjönk där uppe samtidigt som temperaturen och salthalten steg.

Innan någon börjar skrika sig hesa över att syrehalterna sjönk i ytan skall vi konstatera tre saker;

1. syrehalterna sjönk eftersom det var gammalt och syrefritt vatten som kom upp i ytlagret. Där blandades det om med väl syrsatt, mättat, vatten. Det gamla syrefria vattnet hade innan inflödet en stor mängd giftigt och illaluktande svavelväte. Mycket av det nya vattnets inflödande syre gick därför åt till att reducera och få bort svavelvätet. Exakt samma sak sker vid naturliga inflöden utan pumpning. Skillnaden är att med pumpning kan inflöden ske oftare, varför syrehalterna kommer stiga över tid.
2. ytvattnet står i direkt kontakt med atmosfären och blandas om hela tiden. Det kommer inte dröja lång tid innan syret i atmosfären tränger ner och mättar vattnet med syre. På så sätt rättas “obalansen” till av sig självt.
3. Syrekoncentrationerna föll förvisso, men de är fortfarande på nivåer långt över vad som kan anses för dåliga eller ens försämrade.

En kall vinter som nu är det också kul att se hur vattentemperaturen steg från 3-4 grader upp till 7 grader i ytan (under valborgspaddlingen var det 8 grader i ytan längs kusten). Det är nästan badvänliga temperaturer såhär i julmånaden. Dessutom steg salthalten, vilket syns tydligt i fjordens siktdjup. I mitten av november var fjordens ytlager täckt av ett sötvattenslock då det hade regnat mycket. Vattnet var brunt och äckligt, det gick inte att se djupare än någon halvmeter, eller kanske en meter i bästa fall. På grund av inflödet försvann även denna bruna vattenmassa och ersattes av en klar och genomskinlig mörkblå dito. Resultatet blev en siktdjup på flera meter.

Vi har nu många prover av hur närsalter och sediment påverkas av stillastående perioder (stagnationsperioder) respektive inflöden, under syrefria respektive syrsatta förhållanden. Återstår “bara” att analysera alla prover och data samt att dra slutsatser. Men en viktig del av projektet är därmed gjord, nämligen att visa att pumpning som sådan utan problem kan skapa inflöden i havsområden… Q.E.F., eller så. Det finns mycket kvar att undersöka innan vi kan konstatera ett quod erat demonstrandum.

För mer information om projektets gång kan man, som vanligt, besök hemsidan. Där kan man också följa fjorden i realtid.

PS. Ja, det var enormt kallt att vara ute och provta Byfjorden denna dag, ÄVEN om vattnet är varmare än normalt. Det blir inte bättre när det är flera minusgrader i luften.

Uppmätta syrenivåer i Byfjorden den 5 oktober (blå streckad linje) och den 15 november (röd heldragen linje). Klicka på bilden för en större version.

I det syresättningsprojekt som jag är involverad i har vi nu, efter drygt en månads pumpande, sett de första tydliga indikationerna på vad som kan hända. Under den gångna helgen började nytt, lite tyngre, varmare och syresatt vatten att rinna in strax under tröskeldjup i Byfjorden. Vilken grej!

Från det att pumparna sattes igång tog det inte många timmar innan de första tecknen på effekt syntes i form av lägre salthalter i vattenkolumnen. Nu, drygt en månad senare, börjar syrerikt vatten utanför fjorden att strömma in och syresätta den tidigare helt syrefria bassängen. Mängden svavelväte bör därför minska vid nästa mätning (den 16 november). Inflödet pågår fortfarande och vi vet inte hur mycket som kommer att komma in. Även om det bara är ett intermediärt inflöde (alltså runt och strax under tröskeldjup) är det en stor händelse för projektet. Det har tidigare inte registrerats såpass stora inflöden såhär års i fjorden vilket tyder på att pumpandet alena borde vara orsaken.

Hur länge syret får finnas kvar återstår att se. Syreförbrukningen är hög i fjorden och vid naturliga inflöden dröjer det bara 1-2 månader innan allt syre är förbrukat. Vi kommer dock fortsätta pumpandet så länge det går.

Uppmätta temperaturer, salthalter och syrekoncentrationer i Byfjorden den senaste månaden. Röd rektangel indikerar vart pumpen har haft påverkan. Klicka för en större version.

Sedan juli har projektet jag arbetar med, att undersöka om det går att syresätta ett havsområde med pumpar, stått lite på stand by. Vi fick tekniska problem med pumparna, men detta är nu åtgärdat – åtminstone för stunden. Teknik och saltvatten är inte en blandning som fungerar bra och alla krafter i havet är enorma. Trots det har pumparna nu varit påslagna i några dagar. Vi har redan kunnat konstatera en trolig påverkan på vattenkolumnen. Det gick snabbare än vad jag trodde. Temperaturen har stigit något i djupvattnet samtidigt som salthalten minskat. På syrekoncentrationerna kan man ännu inte se någon förändring, men då får man komma ihåg att syreskulden i form av svavelväte är stor. Detta måste ju “betalas av” innan syrekoncentrationerna kan stiga. Dessutom, om salthalterna, och därmed densiteten, fortsätter minska kommer skiktningen snart bli ganska svag och tillåta nya inflöden från fjorden utanför. Följ mätningarna i realtid här.

Vattenytan höjdes kraftigt från den 24:e augusti och några dagar framåt, ett tydligt tecken på storm.

Sommarstormen som passerade in över Sverige den 24 augusti satte sina tydliga spår – i vattnet. I Byfjorden, där vi just nu genomför ett stort syresättningsexperiment, kunde vi registrera stormen på alla sätt på alla våra instrument. Både tryckgivare och strömförhållanden blev annorlunda. På ett djup av 13 meter, mitt på fjordtröskeln (rakt under E6 Sunningenbron) har vi en strömmätare installerad. Bilden här till vänster visar de senaste två veckornas strömmar in och ut ur fjorden i vattenkolumnen. Man ser tydligt att vattenytan höjdes kraftigt den 24 augusti och förblev hög under några dagar. Stormen pressade in vatten i fjorden och väl där inne kunde vattnet inte försvinna.

Om man studerar mönstret innan, efter och under själva stormen ser man stora skillnader. När det inte stormar är det en form av tvålagerströmning genom sundet, där vatten flödar in (röd) överst och ut (blå) nederst, eller tvärtom. På grund av stormen övergick dock strömmen till att bli barotop, alltså vattenståndsdriven och konstant hastighet genom vattenkolumnen. När stormen avtog återgick strömmarna till två lager.

Fräckt!

Forskningsfartyget Alice och pontonbryggan med syresättningspumparna i Byfjorden.

Experimentet med att syresätta djupvattnet i Byfjorden utanför Uddevalla har nu inletts. Pumparna är igång och två kubikmeter syresatt ytvatten pumpas ner varje sekund. Inom 9 månader har en volym motsvarande hela fjorden passerat genom rören. Förhoppningsvis har vi redan då sett tydliga effekter av metoden; inflöde av nytt syresatt saltvatten, förhöjda syrehalter i bottenvattnet, mindre fosfor i vattenkolumnen och svagare skiktning. Ett massivt kontrollprogram är också satt igång för att övervaka fjorden så att allt går rätt till. Två gånger per månad görs mätningar och en gång per kvartal görs ordentliga veckolånga sedimentundersökningar.

Det går att följa med i nära realtid (4 timmars fördröjning) via projektets hemsida där temperatur, salthalt och syrenivåer finns visualiserat i fina grafer. Det kommer nog ta någon eller några månader innan de första tecken på experimentet börjar synas.

Ett svavelväte

Syrebrist drabbar stora områden av våra hav och kustnära områden. Östersjön är ett praktexempel på där syrebristen är svår och stora arealer av döda bottnar breder ut sig. Vattenutbytet mellan Östersjön och Nordsjön är dåligt och hämmas av de grunda och smala trösklarna som utgör de danska sunden (Öresund och Bälten). Många av våra fjordar lider av precis samma problem med syrebrist som följd. Vissa fjordar är också, som Östersjön, svårt påverkade av mänskliga aktiviteter och utsläpp av näringsämnen, varför syrebristen där tilltar. Andra fjordar är syrefria av naturliga skäl. För det mesta är det en kombination.

När organiskt material faller ner i vattenkolumnen börjar det att brytas ner. Denna process är syrekrävande. I de områden där nytt syre inte tillförs i tillräckligt stor utsträckning eller tillräckligt ofta drabbas därför av tillfällig eller permanent syrebrist. Då bildas istället svavelväte (kemisk beteckning H2S), vilket lätt känns igen på stanken av ruttna ägg. Svavelväte är också väldigt giftigt och de allra flesta organismer får skador eller dör när de kommer i kontakt med ämnet. Faktum är att svavelväte är såpass giftigt att det även kan ha ihjäl människor. Förvisso behöver koncentrationen vara ganska hög, men då är ämnet så starkt att man aldrig hinner känna lukten innan det är för sent. Giftigheten hos svavelväte är densamma som för cyanid. Men i de allra flesta fall är koncentrationerna så låga att man bara känner den där äckliga lukten. Arbetar man med vatten, eller sediment, som innehåller svavelvatten har jag märkt att mina händer har en svag lukt av ruttna ägg i några dagar samtidigt som huden torkar ut en smula.

Den svenska kustkontrollen gör mätningar av svavelväte när de är ute. I Byfjorden, där vi håller på med vårt intressanta syrsättningsexperiment, finns svavelväte i princip från 15-20 meters djup till botten (maxdjup 45 meter). Jag ägnade mig åt att räkna ut hur många ton svavelväte det fanns vid varje givet mättillfälle och det visar på en spännande utveckling.

Svavelväte i Byfjorden 1990 till juni 2010. Klicka på bilden för en större version.

I medeltal finns det knappt 110 ton svavelväte i Byfjorden, men mängden kan ibland vara uppåt 300 ton. När det väl kommer ett inflöde av nytt vatten, som ofta bär med sig syre, minskar svavelvätehalterna kraftigt eller försvinner helt. Det sker någon gång mellan var 2-5 år. Men det varar inte länge före syrebristen infinner sig igen, cirka 3 månader. Ett inflöde skedde exempelvis under mars månad i år. Det medförde kraftigt reducerade svavelvätemängder, från 230 ton i december 2009 till cirka 30 ton i juni 2010 – en minskning med 87%! Trots det märker man i de senaste mätningarna att svavelvätet åter börjar byggas upp i de djupaste delarna av fjorden.

Med tanke på att Byfjorden, som bara är en ytterst liten del av våra havsområden – och att många fler fjordar och fjärdar lider av syrebrist – samt att Östersjön döda bottnar breder ut sig allt mer, kan man bara anta att mängden svavelväte runt Sverige är enorma. Inte för att det finns någon risk att det kommer upp till ytan, men det ger en viss känsla för problematikens omfång.

På BOX-projektets hemsida kan man följa förändringen av svavelväte både innan och efter att vi startat pumparna. Uppdatering sker cirka 1-2 gånger per månad.

I mitten av april, då vi var där senast, var fågellivet ganska skralt. Annat var det idag. När vi närmade oss ön där vi har vår sambandscentral började skyn låta allt mer av hög måsskrik. En efter en lyfte måsarna och segelflög omkring vår båt, ibland med små angrepp mot oss i desperata försök att skrämma bort oss. Flertalet gäss vankade omkring på ön och höll ett stenhårt vakande öga på oss. Deras långa halsar såg ut som periskop bakom granithällarna. De ruvande ejderhonorna duckade ner och försökte så gott de kunde maskerade sig mot bakgrunden. Vi kände oss inte speciellt välkomna, men vi hade ett jobb att göra och instrumenten måste sättas ut. Vi försökte därför utföra vårt ärende med allra största respekt mot fåglarna och se till att de inte blev allt för stressade eller skrämda.

Väl framme på ön upptäckte vi att en ejderhona valt att placera sitt rede precis där vår sambandscentral för instrumenten är placerad. Kanske tyckte hon det var en bra idé då det är mysigt med lite master och antenner, och kanske ger datorlådan lite extra regnskydd. Vad vet vi. Skrämd var hon i vart fall inte. Trots att vi satt bara någon decimeter ifrån henne och pillade med installationen rakt ovanför hennes huvud låg hon tryggt kvar och ruvade på sina ägg. Medan vi plockade och härjade i skåpet såg hon till att alla dun runt äggen låg på sin plats.

Hon var ett totalt charmtroll och med min mobil förevigade jag henne i några bilder.

Sambandscentralen på ön där vi skulle göra installationer.

Ejderhonan hade valt sin plats mycket noga... rakt under antennen.

Vi kan ju arbeta bästa vi vill...

Att vi arbetade rakt ovanför hennes huvud verkade inte bekomma henne överhuvudtaget.

Varför mäter vi då ström över tröskeln till fjorden? Byfjorden är en fjord där inflöden sker mycket sällan, ungefär vart tredje till vart femte år. Det gör att fjorden är starkt skiktad under tröskeldjupet. Syrenivåerna är anoxiska (alltså ingen syre alls) från cirka 15-20 meters djup till botten (45 meter). Under ett projekt som vårt är det viktigt att ha koll på nettoflödet över tröskeln för att kunna göra ordentliga budgetar över in/utlödande salt, syre och näringsämnen. Pumpningen kommer förhoppningsvis att försvaga skiktningen och skapa en artificiell cirkulation åt motsatt håll den nuvarande. Det kommer också förhoppningsvis att göra det lättare för vatten utifrån att tränga in i fjorden och förnya vattenkolumnen på naturlig väg. Det bör också kunna synas i strömmätningarna.

Jag reserverar mig mot att instrumenten ibland kan ha svårt att sända data och lång tid kan gå mellan uppdateringarna. Vi är ute och servar dem ganska ofta, men havet är fortfarande en enormt ogästvänlig miljö för teknik. Förhoppningsvis blir det bättre framåt våren när utrustningen går på service och pumpprojektet kommer igång på allvar.