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.

Samtidigt som jag kan skönja ett visst ökat intresse hos media spekulerar läsarna allt mer i vilka konsekvenser dessa metoder kan få för havsmiljön. Förändring är alltid skrämmande, och ur miljösynpunkt är det nästan ren tabu. Men som alla system så är även havet i konstant förändring. Är det då något “onaturligt” att pumpa på detta sätt? Den effekt pumparna är designade att få i ett havsområde är också något som naturen självt ofta gör. I grund och botten handlar det om att sätta in en form av “pacemaker” i havsområdet (exempelvis en fjord eller Östersjön) som ser till att nya inflöden sker oftare än vad de annars skulle. Genom att pumpa ner syrsatt ytvatten och släppa ut det längre ner får man en instabil skiktning eftersom ytvattnet är lättare än djupvattnet. En viss omblandning sker samtidigt som det lättare vattnet rör sig uppåt. På grund av inblandningen ökar densiteten på det stigande vattnet tills dess att densiteten är densamma som omgivande vatten. Då lagras det in på ett nytt djup. Samma mekanism sker när inflöden av vatten sker över fjordtrösklar eller genom Bälten och Öresund för Östersjön. Den stora skillnaden är att en pump tillför mindre volym men under längre period. Med en pumpmetod kan en fjord eller Östersjöns djupvatten få nytt syrsatt vatten en eller flera gånger per år. Lämnar man det till naturen sker det bara någon enstaka gång per årtionde med dålig havsmiljö som följd.

Många är oroliga för att gifter skall frigöras från bottnarna. Risken finns, men den är väldigt liten. När de naturliga inflödena sker, vilket alltså är detsamma som vi inducerar på artificiell väg, finns det inga belägg för att gifter skulle börja frigöras. Däremot är det givet att vi har sämre koll på långtidseffekterna. Ett naturligt inflöde tillför sällan tillräckligt syre för att bottnarna skall hinna bli återkoloniserade av bottengrävande organismer. Men samtidigt vet vi att gifter, framförallt tungmetaller, har högst koncentrationer närmast källan och sällan tar sig ner till de djupa och syrefattiga delarna av ett havsområde. Därför ligger redan idag de flesta gifter i områden som är naturligt syrsatta.

Svavelväte, vilket bildas i våra hav när inget syre återstår, är också ett giftigt ämne och känns igen på sin doft av ruttna ägg. Detta gift är för organismerna i havet förmodligen mer giftigt än vad diverse andra miljögifter kan vara, ty inga högre organismer kan överleva i svavelväte (väldigt små koncentrationer dödar även människor). Genom att syrsätta havsområden försvinner svavelvätet. Det oxideras av syret vilket gör att det värsta giftet i området försvinner.

Vissa invänder mot att överhuvudtaget använda dessa metoder eftersom de antingen anser att algblomningarna är naturliga eller att allt är vattenkraftens fel. Vad gäller algblomningarna så är det sant att det är ett naturliga förekommande fenomen i Östersjön. Det finns källor från 1800-talets slut om stora algblomningar i Östersjön. Men man skall komma ihåg att de är ganska få. Så antingen blev algblomningarna vanligare under 1800-talets slut eller så fanns de tidigare bara till havs. Oavsett verkar det som om algblomningar på denna tiden var något ovanligt som borde dokumenteras. Genom att studera sediment kan man se hur mycket organiskt material som sjunkit ner till botten över tid. På så sätt får man ett arkiv som visar hur stora algblomningarna varit genom historien. Vad man hittar är att det blir allt mer organiskt material ju närmre nutid man kommer, det vill säga att allt fler alger finns i Östersjön. Detta är också en direkt orsak från en allt kraftigare övergödning av vårt innanhav. Algblomningarna har också tilltagit i intensitet och utbredning. Så visst är de naturliga, men de har förvärrats.

Att vattenkraften skulle vara ett problem är något som fortfarande luftas i debatten trots att det inte finns något vetenskapligt stöd för den teorin. Det fanns förvisso en studie som indikerade att så möjligtvis kunde vara fallet, men sedan dess har ingen kunnat bekräfta det  och författarna själva verkar idag inte vara någon tillhängare av den teorin. Jag skrev om detta för ett tag sedan. Sedan mitt inlägg har jag också noterat att vissa driver tesen att färskvattnet på något sätt skulle syrsättas och vara räddningen för Östersjön. Problemet, som de inte verkar förstå, är att ytlagret i Östersjön, alltså det som befinner sig ovanför saltsprångskiktet, oftast är välblandat och väl syrsatt. Det finns alltså inget behov av att syrsätta det ytterligare. Färskvattnet som tillförs Östersjön blandas ut med detta ytvatten i första hand, inte det syrefattiga vattnet under språngskiktet.

Pumpning av syrsatt vatten är inte en permanent lösning till övergödningsproblematiken som vissa tycks tro. Det reella problemet ligger i att allt för mycket fosfor och kväve tillförs systemet, vilket gör det övergött. Syftet med pumpandet är att undersöka om det överhuvudtaget fungerar att syrsätta syrefattigt vatten på detta sätt, hur återkoloniseringen fungerar när ett område blir syrsatt, hur fosfordynamiken fungerar, hur fosfor kan bindas i sediment eller vad annat som nu projekten har i sina projektbeskrivningar. Om det fungerar att pumpa så är det bara meningen att metoden skall användas som en övergångslösning mellan höga till långa utsläpp av näringsämnen. Att det skulle vara permanent tror jag aldrig varit tanken.

Kanske inte helt oväntat fann man att svavelväte, som bildas när syrebristen är svår, minskade när pumparna sattes igång. Att det blir så är ju en förutsättning för att pumpning överhuvudtaget skall kunna vara ett alternativ. Svavelväte är ju en giftig förening som kan betecknas som en form av negativ syreskuld eftersom den uppstår då inget syre finns att tillgå i nedbrytningsprocessen. Att få bort svavelväte är därför en viktig uppgift då högre liv kan återvända till de tidigare “döda” bottnarna och vattenvolymerna.

Det framgår dock från PROPPENs summering att ett vattenutbyte skedde i samband med att pumpningen satte igång, vilket skulle ha haft naturliga orsaker. Det gör det förvisso lite svårt att tyda hur stor effekt själva pumpningen hade, men alla vattenutbyten är i dessa sammanhang av godo. Bäst är det så klart om man med hjälp av pumparna kan inducera ett konstgjort vattenutbyte, men det kräver lite längre prov innan det händer – förmodligen.

I Lännerstasundet tog det ett tag innan man vågade sätta igång experimentet eftersom man var rädd för att svavelvätet skulle komma upp till ytan. Skulle det ske hade invånarna i Nacka inte bara flytt hals över huvud över den stank av ruttna ägg som skulle sprida sig, utan kanske även få andningsbesvär eftersom ämnet i tillräckligt höga koncentrationer är giftigt även för människor, samt reagerar med vissa material (exempelvis kan vit målarfärg oxideras och bli grå/svart).

I Byfjorden utanför Uddevalla, där vi inom kort kommer dra igång ett pumpexperiment med annan vinkel och mål, är risken minimal att svavelväte tar sig upp till ytan. Framförallt täcks fjorden av ett tjockare lager sötvatten, vilket gör att språngskiktet till det saltare havsvattnet är mycket starkt och förhindrar effektivt något att ta sig upp. Dessutom har det ännu inte skett någon form av uppbrott av svavelväte till ytan i den fjorden när den byter vatten av naturliga skäl, vilket som bäst sker någon gång vart femte år. När ett vattenutbyte sker i Byfjorden exporteras stora mängder svavelväte ut ur fjorden, över tröskeln och in i utanförliggande Havstensfjorden. Där lagras det dåliga, syrefria och svavelvätemärkta vattnet in på det djup där densiteten är densamma, vilket gör att man ofta finner ett område med låga syrehalter mitt i vattenkolumnen. Att få syre till djupvattnet i Byfjorden torde alltså få positiva konsekvenser även på fjordsystemet utanför.

Områden med syrefattiga bottnar i Östersjön hösten 2009. Tryck för större version (länk till SMHI).

SMHI har i dagarna genomfört den årliga syrgaskarteringen av Östersjöns bottenvatten. Situationen har inte förändrats nämnvärt jämfört med förra året eftersom inget inflöde av nytt syresatt vatten har ägt rum sedan dess. Nästan hälften av Östersjöns bottnar är för tillfället hypoxiska, vilket innebär kritiskt låga nivåer av syre (mindre än 2 ml/l) och högre liv flyr undan i den mån de kan. Sedan sekelskiftet har arealen med syrefattiga och syrefria bottnar legat ungefär konstant, även om det stora inflödet 2003 hade en mindre lindrande effekt, om än ej långvarig.

För den som gillar kartor har SMHI publicerat en rapport som visar utbredningen av syreförhållandena varje år sedan 1960.

Det är omöjligt att säga när nästa stora inflöde kan komma in i Östersjön. När det väl kommer kan vi bara hoppas att det för med sig väldiga mängder syre som räcker för att täcka upp den “negativa” skuld av syre som Östersjön i dagsläget har i form av svavelväte.

Den totala arealen av döda bottnar kan komma att expandera. Istället för dagens enstaka procent kan döda bottnar expandera och ta upp 5% till 13% av världshaven. Detta kan leda till en annan typ av ekosystem, där framförallt kvävefixerande organismer får ett uppsving. Vi känner sedan tidigare till en liknande mekanism i Östersjön. Där har syrebrist frigjort fosfor från sedimenten, vilket gynnat de blågröna algernas framfart under sommarens varmaste dagar.

Notera att resultaten bygger på i princip två utsläppsscenarier; A2 och B1; där CO₂-utsläppen toppar antingen 2050 eller 2100. Den globala lufttemperaturen beräknas stiga med mellan 3°C och 8°C, medan globala havstemperaturen stiger 1°C till 5,5°C. Modellen är fortfarande under utveckling, men kommer enligt tillverkarna att släppas för allmänheten senare under 2009. Den som har MatLab kan då experimentera själva.

Läs mer:

• Long-term ocean oxygen depletion in response to carbon dioxide emissions from fossil fuels, Nature Geosciences
• Pressmeddelande från DCESS
  
• Modellbeskrivning

Intressant? Läs mer om modeller, forskning, havet.

En av de idéer som skall prövas är en kopia av det naturliga systemet som Östersjön har. Det var under 1990-talet som Östersjön självt reglerade mängden fosfor. Då var det lite blåsigare och vintrarna var milda. Denna kombination gjorde att haloklinen (saltsprångskiktet), som normalt ligger på cirka 60 meters djup, kröp ner till 90 meter och tillförde syre ner till 120 meters djup, se figurer nedan. Fosforhalterna minskade, mer bottenarea var syresatt och algblomningarna var inte lika kraftiga.

I normaltillståndet befinner sig haloklinen på 60 meters djup. Större arealer riskerar att bli syrefattiga.

Under 1990-talet sänktes haloklinen till 90 meters djup, vilket syresatte större områden och band fosfor i sedimenten.

Nu har ett projekt från Göteborgs Universitet fått medel från bland annat Naturvårdsverket och Formas för att pröva en artificiell version av det ovanstående. Vinddrivna pumpar skall pumpa vatten från cirka 50 meters djup (där det är syresatt) ner till 125 meters djup (där vattnet är syrefattigt). Förhoppningen är att snabbt syresätta ytterligare 35 000 km² botten, vilket skulle kunna binda 135 000 ton fosfor. Då hade situationen på 1990-talet upprepats igen. Efter något år eller så borde effekten kunna synas vid ytan; mindre biologisk produktion på grund av lägre fosforhalter, bättre siktdjup, mindre blomningar av cyanobakterier under sommaren, fler syresatta bottnar, bara för att nämna några. Vad långtidseffekterna blir är inte helt kända, eftersom sedimentens fosfordynamik inte är fullt kartlagd. Dessutom skall man inte ta dess projekt, om lyckade, som intäckt för att minska utsläppen av fosfor. Det är därför fortfarande högst rekommenderbart att fortsätta rena avloppsvatten.

Fungerar projektet kan vi kanske snart se betydligt bättre vatten under sommarhalvåret i Östersjön, och badare slippa doppa sig i ett kletigt slem.

Läs mer:

• Så lindras Östersjöns övergödningssymptom, Tellus forskningsplattform vid Göteborgs Universitet
• Syresättning testas i Östersjön, Naturvårdsverket

Intressant? Läs mer om östersjön, syre, forskning.