Appendix med faktabilagor
Bilaga 6. Metodbeskrivning för beräkning av källfördelning
Modifierad från Teknisk rapport nr 80 (2004).
Bakgrund
Årstransporter från avrinningsområdena redovisar områdets samlade effekt på vattenkvalitén vilket inne-bär att det förutom åkermarkens påverkan även ingår läckage från t ex skogsmark och olika punktkällor.
För att ge en bild av åkermarkens nettoarealförlust har denna skattats. Med nettoarealförlust menas åker-markens utlakning till rotzonen (bruttoarealförluster) minus eventuella retentionsförluster och förluster till djupare grundvatten. Detta innebär att punktkällornas bidrag har schablonberäknats efter inventeringar i området. Skogsmarkens och övrig marks förluster har också schablonberäknats om inte mätningar av des-sa förekommit i området eller länet. Åkermarkens nettoarealförlust har sedan beräknats som en differens mellan transporten från hela området och de skattade förlusterna från övriga källor.
Skattningen är ett komplement till de uppmätta halterna och beräknade transporterna, och visar på olika källor till växtnäringsförluster som kan finnas inom ett område. För vissa områden gör bristen på detalje-rad information om t ex punktkällor att åkermarkens läckage underskattas eller överskattas. För andra områden med högre andel åkermark och få punktkällor kommer skattningen närmare det verkliga läcka-get från åkermarken.
Problembild
Det finns en mängd osäkerhetsfaktorer i beräkningarna. Osäkerheten vid källfördelningsberäkningarna ökar med minskande andel åkerareal i avrinningsområdet eftersom övriga källors betydelse ökar vid låg andel åkermark. En mindre andel åkermark i ett område innebär att annan mark får större påverkan på den totala transporten av näringsämnen. Påverkan från punktkällor som spridd bebyggelse ökar också osäker-heten i den skattade nettoarealförlusten. Likaså blir osäkerheterna större när årstransporterna avviker be-tydande från respektive områdes medelvärde. Under år med låg avrinning och därmed liten transport kan skattningarna göra att åkermarkens arealförlust blir negativ. När detta inträffar har läckaget från åkermar-ken antagits vara noll. En underskattning av åkermaråkermar-kens läckage sker när övriga källors förlust översti-ger den totala transporten vilket kan bero på t ex en överskattning av punktkällornas påverkan eller att retentionen i vattendraget underskattas. Att fullt ut kompensera för årsvariationer är svårt vilket kan bidra till negativa värden under år med låg avrinning.
För kväve har andelen åkermark stor betydelse för skattningarnas säkerhet medan punktkällorna har mindre betydelse. Vid skattningarna av fosforförluster från åkermark kan även utsläppen från punktkällor vara betydande i typområden med många gödselanläggningar och enskilda avloppsanläggningar.
Inventeringen av enskilda avlopp har oftast utförts av den länsstyrelse som ansvarar för typområdet. Det är därför oftast inte känt hur inventeringen har utförts eller vilka brister som finns i materialet t ex om alla hus har inventerats, om uppgifterna har följts upp i fält etc. Materialet har levererats till Datavärd i form av inmatade uppgifter i excelfil eller i vissa fall som pappersformulär. Genomgången av enskilda avlopp utfördes för de flesta områdena i samband med att mätningar i området startade. Detta gör att många upp-gifter skulle behöva kontrolleras för att undersöka om några förändringar har skett vad gäller avloppsre-ningen. I de flesta områdena kan man dock anta att mycket små förändringar har skett vad gäller både tillkomst och bortfall av anläggningar.
Andra faktorer som påverkar osäkerheten i beräkningarna är områdets karaktär. Vattendragets längd och retentionsförmåga samt graden av täckdikning i typområdet är faktorer som påverkar förlusterna av när-salter från ett område. Även förluster av närnär-salter till grundvattnet kan vara av betydelse.
Känslighetsanalys
I Teknisk rapport nr 80 redovisas en känslighetsanalys där uppgifterna för de olika ingående parametrarna har förändrats i 10 olika avrinningsområden. Främst undersöktes hur åkermarkens läckage av fosfor på-verkades. Genomgången ledde fram till att en något modifierad beräkningsmetod har använts vid skatt-ningen av åkermarkens läckage för år 2002/2003. Några olika beräkningar från känslighetsanalysen pre-senteras här. Om inget annat anges har alla tidigare antagna schabloner hållits konstanta. För enskilda avlopp gjordes en genomgång av inventeringsuppgifterna, och om inget annat anges har de nya framtagna uppgifterna använts som ursprungsvärde i beräkningen. Detta innebär inga stora skillnader jämfört med tidigare förutom för området i Gotlands län där avloppens andel (utan nederbördsviktning eller retentions-faktorer) av den totala belastningen sjönk från 0,83 till 0,33. Detta beror på att det visade sig att ett antal anläggningar (7 stycken) var belägna utanför avrinningsområdets gräns. Följande beräkningar gjordes bl a i känslighetsanalysen:
Retention: Värdet för retention för fosfor ändrades. Ingen retention, 20 % och 40 % användes för punktkällor.
Största och minsta värde. Två beräkningar gjordes med olika antaganden där en liten belastning från övriga källor antogs i beräkning ett och en hög påverkan från andra källor än åkermark antogs i be-räkning två. Detta för att se hur mycket läckaget från åkermark kan variera med rimliga antaganden.
De olika förändringarna i beräkningen gjorde att ett antaganden om ”bästa val” av beräkningsmetod kunde göras.
Resultat
Retention: Det är troligt att någon form av omsättning sker i vattendragen för fosforförluster från både diffusa källor och punktkällor. Med begreppet retention menas här en fastläggning av fosfor i sediment, men under vissa förhållanden läcker sedimenten fosfor. Detta är väldigt svårt att skatta. I tidigare beräk-ningar har det uppskattats att retentionen för fosfor från punktkällor är 20 %, men det har inte gjorts nå-gon kompensation för ett eventuellt läckage av fosfor från sedimenten. Detta antagande (20 % retention) har jämförts med en beräkning där ingen retention förekommer och en beräkning där 40 % retention har använts. Den största förändringen i läckage från åkermark uppkommer för tre områden med lägst total transport. Detta eftersom dessa områden har en procentuellt högre andel av läckaget som kommer från avlopp, och i viss mån även från skogen. För de tre områdena ökar åkermarkens andel med ca 6 procent om retentionen ökar från noll till 20 %. I övriga områden är förändringen mycket liten. Om däremot re-tentionen ökar till 40 % (vilket inte verkar vara ett rimligt antagande), ökar åkermarkens andel av läckaget betydligt för de tre ovannämnda områdena medan det i övriga områden fortfarande endast uppkommer några procents skillnad.
Största och minsta värde: För att få en uppfattning om hur mycket läckaget av fosfor från åkermarken kan variera gjordes en beräkning för största och minsta värde med olika antaganden (tabell 1). En låg be-lastning från andra källor än åkermark (utläckage från gödselanläggningar togs bort, retentionen antogs vara hög) gav större förluster av fosfor från åkermarken medan antagandet att djuranläggningar och skogsmark hade en stor påverkan gjorde att läckaget från åkermarken blev mindre. Resultatet visar att skillnaden i läckage från åkermark mellan de två beräkningarna inte är så speciellt stor, trots att antagan-den för övriga källor än åkermark gjorts med avsikt att skapa så stora skillnader som möjligt.
Tabell 1. Läckaget av fosfor från åkermark, som största och minsta värde (kg/ha)
Område Inga djur,
re-tention 40%
Retention 0%, djur*2, skogsmark*2,2
Uppsala SV 6 0,55 0,47
Östergötland V 21 0,09 0,06
Gotland 28 0,17 0,13
Skåne NO 40 -
-Skåne S 42 0,31 0,28
Halland V 33 0,57 0,50
Västra Götaland Ö 18 0,89 0,86
Örebro SO 10 0,31 0,23
Örebro Ö 9 1,88 1,80
Västmanland S 8 1,45 1,41
Läckage från gödselanläggningar har i beräkning ett antagits ej förekomma, i beräkning två fördubblades antalet djur samtidigt som läckaget från skogsmark antogs vara 2,2 gånger större än i tidigare antagande.
Beräkning för 10 områden, förändrade värden för övriga källor: Vissa förändringar har gjorts i läckaget från skogsmark. Gödselanläggningar har inte antagits läcka något alls. Enskilda avlopp har be-räknats med tidigare använda schabloner, men efter ny genomgång av antal enskilda avlopp i varje områ-de. Retentionen har inte förändrats jämfört med tidigare beräkning utan har i brist på andra uppgifter även fortsättningsvis antagits vara 20 % (tabell 2 och 3). En beräkning där retentionen sattes till noll men där övriga antaganden var konstanta har även gjorts (tabell 4). Detta visar för de flesta områdena ingen stor skillnad i det beräknade läckaget från åkermark.
Tabell 2. Källfördelning för 10 typområden (%). Medel för hela undersökningsperioden
Område Skog1 Avlopp Åker Skog Avlopp Åker
Kväve Fosfor
Uppsala SV 6 9 5 86 5 10 85
Östergötland V 21 1 2 97 5 21 73
Gotland 28 1 2 97 3 20 77
Skåne NO 40 5 2 93 21 67 12
Skåne S 42 1 1 97 1 14 85
Halland V 33 1 1 98 1 5 95
Västra Götaland Ö 18 1 2 98 0,5 5 95
Örebro SO 10 2 2 96 5 24 71
Örebro Ö 9 17 3 80 3 3 94
Västmanland S 8 4 1 95 1 1 98
1: Uppsala SV 6: För skogsmarken har använts uppmätta läckage från ett område i Stockholms län. Siffrorna har viktats med avseende på medelavrinningen i området.
Örebro SO 10 och Örebro Ö 9: Siffror för skogsmarken efter antaganden i Mårtensson & Kyllmar, 1998.
Skåne S 42 och Skåne NO 40: Siffror för skogsmark från Länsstyrelsen i Skåne.
Tabell 3. Kväve- och fosforförluster från åkermark (kg/ha). Medel för hela undersökningsperioden (för-ändrade värden i beräkningsmetoden)
Område Kväve
(kg/ha)
Fosfor (kg/ha)
Uppsala SV 6 11 0,54
Östergötland V 21 16 0,08
Gotland 28 17 0,16
Skåne NO 40 27
-Skåne S 42 24 0,30
Halland V 33 27 0,56
Västra Götaland Ö 18 21 0,88
Örebro SO 10 48 0,29
Örebro Ö 9 12 1,85
Västmanland S 8 15 1,44
Tabell 4. Kväve- och fosforförluster från åkermark (kg/ha). Medel för hela undersökningsperioden (beräkningsmetod som tabell 3, men utan retention)
Område Kväve
(kg/ha)
Fosfor (kg/ha)
Uppsala SV 6 11 0,52
Östergötland V 21 16 0,08
Gotland 28 17 0,15
Skåne NO 40 27
-Skåne S 42 24 0,28
Halland V 33 27 0,55
Västra Götaland Ö 18 21 0,87
Örebro SO 10 48 0,26
Örebro Ö 9 12 1,84
Västmanland S 8 15 1,44
Beräkning i årsrapporten 2002/2003
I följande avsnitt beskrivs de källor som ingår i beräkningen av källfördelning för avrinningsområden inom Typområden på Jordbruksmark. De källor som tagits med är utlakning från skogsmark och punkt-källor i form av enskilda avlopp och reningsverk. Formel för beräkningen anges i tabell 5.
Tabell 5. Beräkningsformler för källfördelning Formel för beräkning: fosfor
Läckage från åkermark (kg/ha)=
Tot_P-SkogPkg-(reningsverkPkg*retention)-(avr_vikt*retention(AvlP))/Åker ha Formel för beräkning: kväve
Läckage från åkermark (kg/ha)=
Tot_N-SkogNkg-reningsverkNkg-(avr_vikt*AvlN)/Åker ha Beskrivning av ingående parametrar:
Tot_P (N)= total mängd fosfor (kväve) uppmätt i vattendraget (kg) SkogP (N) kg= belastning från skog (kg/ha)*areal skogsmark*avr_vikt Retention= 20 %
Avr_vikt= årsavrinning/medelavrinning för hela undersökningsperioden AvlP (N)= belastning från enskilda avlopp (kg)
ReningsverkP(N)kg= belastning från reningsverk (kg)
Jordbruksmark
I källfördelningsberäkningen utgör läckaget från jordbruksmark en restpost när schabloner för övriga in-gående källor i beräkningen har dragits bort från den totala transporten.
Arealkoefficienter för skog har hämtats från SNV, 1990 eller från länsstyrelsers egna mätningar av areal-förluster från skog i respektive län. I området i Värmlands län har mätningar från ett övre delavrinnings-område som domineras av skog använts som referens. I Stockholms län har mätningar gjorts för ett skogsområde. Dessa kan användas för att jämföra med skattade värden använda i Uppsala SV 6. I områ-det där mätningar gjorts är avrinningen något högre än i Uppsala SV 6, i genomsnitt 8,6 l/(s*km2) i jäm-förelse med 7,5 l/(s*km2) i typområdet i Uppsala län. Den genomsnittliga arealförlusten var för en period av åtta år, 2,1 kg kväve och 0,051 kg fosfor per hektar. Detta är i samma storleksordning som använda läckagesiffror i Uppsala SV 6, 1,5 kg kväve och 0,05 kg fosfor per hektar och år.
Västra Götaland N 14 har modifierade förluster från skogsmarken. Enligt Löfgren och Olsson (1990) bor-de läckaget sättas till 1,5 kg N/ha och 0,051 kg P/ha för Göta älvs avrinningsområbor-de. I beräkningen har 1,98 kg N/ha och 0,057 kg P/ha använts för skogsmarkens läckage vilket är samma som för Kattegatts avrinningsområde. För övriga områden i Västra Götalands län har skogsmarkens läckage skattats efter Löfgren och Olsson (1990).
Retention
För punktkällorna har beräknats att en retention av fosfor uppstår i vattendraget. Den har antagits vara 20
% i samtliga områden. Inga källa finns till antagandet. Under de två första åren beräkningarna gjordes antogs ingen retention på grund av bristande information om denna. Retentionen lades till i beräkningen från och med året 1996/1997 och då justerades även tidigare års beräkningar.
Årsvariationer
Den transport av näringsämnen som förekommer i vattendragen baseras på uppmätta halter och flöden.
Dessa påverkas i sin tur av en rad olika faktorer som ger upphov till årsvariationer. Eftersom läckaget från skogsmark baseras på samma schabloner varje år behövs en faktor som kan ge likartade årsvariationer som för den totala transporten. För att beräkna en sådan faktor användes tidigare en nederbördsviktning. I den har nederbörden för varje enskilt år jämförts med normalnederbörden för respektive SMHI neder-bördsstation. Detta har gett en faktor som läckaget från skogsmark och punktkällor har multiplicerats med.
Den tidigare nederbördsviktningen ändrades i årets rapport till att baseras på avrinningen. Årsavrinningen för varje enskilt år jämfördes med en långtidsavrinning som beräknades för alla år i mätserien, förutom det sista undersökningsåret. Detta tillvägagångssätt gjorde att mellanårsvariationerna togs bättre hänsyn till vilket visade sig genom att beräkningen gav upphov till ett färre antal år med negativa läckagesiffror.
Enskilda avlopp och reningsverk
För områdena i Hallands län och ett av områdena i Blekinge län (K 31) är uppgifterna om avlopp skattade och bygger inte på inventerade uppgifter. För alla andra områden har inventeringar gjorts över vilka en-skilda avloppsanläggningar som finns inom området. Kommunala reningsverk finns inte i något av de undersökta områdena. Referenser för uppgifterna om enskilda avlopp anges i referenslistan i Teknisk rap-port nr 80. Dessa uppgifter har sedan utgjort grund för beräkningen av belastning från avlopp. Följande antaganden har gjorts vid beräkningen.
1. Om antal personer per reningsanläggning saknas antas 2,5 pers/anl.
2. Samtliga markbäddar har vid beräkningarna antagits vara 10 år eller äldre.
3. Om uppgift om toalett- och BDT-reningstyp saknas antas att avloppsvattnet endast renas med slamav-skiljare för permanentboende. För fritidsboende där uppgifts saknas antas att de har torrklosett/sluten tank och slamavskiljare för BDT.
4. Ingen hänsyn har tagits till hur många personer i ett hushåll som dagligen pendlar ut från avrinnings-området eftersom uppgifterna har varit ofullständiga för många områden. Istället har en reduktions-faktor använts för varje persons näringsbelastning. Reduktionen har satts lägre för BDT eftersom stör-re delen av BDT-vattnet belastar hemmet. Reduktionsfaktostör-rerna är antagna utifrån liknade
beräkningar av Falck (1996). För fritidsboende har ingen reduktionsfaktor använts i beräkningarna.
Om uppgift om utnyttjande av fritidsbostaden saknas har antagits att den varit bebodd 1 månad/år.
5. Retentionen har för fosfor antagits vara 20% (enskilda avlopp och gödselanläggningar) i samtliga avrinningsområden.
Beräkning av årlig N- och P-belastning från permanentboende på reningsanläggningarna inom avrin-ningsområdena.
WC/
BDT
N, P Reduktions-faktor1
* Antal personer/
anläggning
* Vn-produktion/
person/dag (kg/d)2
* Antal dagar/
år
= Årlig belastning/
anläggning
WC N 0,8 n 0,0125 365 n*3,65
WC P 0,8 n 0,0015 365 n*0,438
BDT N 0,9 n 0,0010 365 n*0,3285
BDT P 0,9 n 0,0006 365 n*0,1971
1Reduktionsfaktor (sammanslagen) för både personer som vistas och personer som inte vistas hela dygnet inom avrinningsområdet.
2 Växtnäringsproduktion/person/dag (SNV, 1995). Motsvarar 4,9 kg N och 0,77 kg P per år och person.
Olika reningsanläggningars renande förmåga (%).
Reningstyp Rening N Rening P Ålder markbädd (år)
Källa
slamavskiljare 10 10 SNV, 1987; Falck, 1996
infiltration 30 80 SNV, 1987
stenkista 10 10 som slamavskiljare
markbädd 25 25 >10 SNV, 1987
ingen rening 0 0
kommunal anl 10 90 kommunal gemensamhetsanläggning inom
avrinningsom-rådet, rening skattad
Övrigt
En post som inte tas upp i källfördelningen är t ex diskvatten från mjölkrum. I vissa områden har en in-ventering gjorts för att ta reda på hur diskvatten renas, men eftersom antalet mjölkgårdar är få och inven-teringsuppgifterna inte fullständiga har denna post inte tagits med.
Denna serie efterträder den åren 1970-1977 utgivna serien Vattenvård. Här publiceras forsknings- och försöksresultat från avdelningen för vattenvårdslära vid institutionen för markvetenskap, Sveriges lant-bruksuniversitet. Serien vattenvård redovisas i Ekohydrologi nr 1-6. Tidigare nummer i serien Ekohyd-rologi redovisas nedan. Alla kan i mån av tillgång anskaffas från avdelningen för vattenvårdslära. Vissa rapporter kan hämtas elektroniskt från vattenvårdsläras hemsida (adress på omslagets baksida).
This series is successor to “Vattenvård” Published in 1970-1977. Here you will find research reports from the Division of Water Quality Management at the University of Agricultural Sciences. The “Vattenvård” series is listed in “Ekohydrologi
1-6”. You will find earlier issues of “Ekohydrologi” listed below. Issues still in stock can be acquired from the Division of Water Quality Management or downloaded from internet (address, see the back page).
Nr År Författare och titel. Author and title.
1 1978 Nils Brink, Arne Gustafson och Gösta Persson. Förluster av växtnäring från åker. Losses of nutrients from arable land.
2 1978 Nils Brink och Arne Joelsson. Stallgödsel på villovägar. Manure gone astray.
Lars Lingsten och Nils Brink. Åkergödslingens inverkan på miljön i en bäck. The effect of agricultural manuring on the environment in a brook.
Nils Brink. Kväveutlakning från odlingsmark. Nitrogen leaching from arable land.
3 1979 Sven-Åke Heinemo och Nils Brink. Utlakning ur kompost av sopor och slam. Leachate from compost of refuse and sludge.
Nils Brink. Self-Purification studies of silage juice.
Arne Gustafson och Mats Hansson. Växtnäringsförluster på Kristianstadsslätten. Loss of nutrients on the Kristianstad plain.
Per-Gunnar Sundqvist och Nils Brink. En gödselstad förorenar dricksvatten. Pollution of the groundwater by a dung yard.
4 1979 Nils Brink. Vattnet är det yppersta.
Arne Gustafson och Börje Lindén. Kvävebehovet för 1979.
Nils Brink, Arne Gustafson och Gösta Persson. Förluster av kväve, fosfor och kalium från åker. Losses of nitrogen, phosphorus and potassium from arable land.
5 1979 Gunnar Fryk och Sven-Åke Heinemo. Självrening av lakvatten från kompost på sand och mo. Self-purification of leachate from compost on sand and fine sand.
Nils Brink. Växtnäringsförluster från skogsmark. Losses of nutrients from forests.
Nils Brink. Utlakning av kväve från agroekosystem. Leaching of nitrogen from agro-ecosystems.
Nils Brink. Ytvatten, grundvatten och vattenförsörjning.
6 1980 Arne Gustafson och Mats Hansson. Växtnäringsförluster i Skåne och Halland. Losses of Nutrients in Skåne and Halland.
Nils Brink, Sven L. Jansson och Staffan Steineck. Utlakning efter spridning av potatisfruktsaft. Leaching after spreading of potato juice.
Nils Brink och Arne Gustafson. Att spå om gödselkväve. Forecasting the need of fertilizer nitrogen.
Arne Gustafson och Börje Lindén. Lantbruksuniversitetet satsar på exaktare kvävegödsling.
7 1980 Nils Brink och Börje Lindén. Vart tar handelsgödselkvävet vägen. Where does the commercial fertilizer go.
Barbro Ulén och Nils Brink. Omgivningens betydelse för primärproduktionen i Vadsbrosjön. The importance of the environment for the primary production in lake Vadsbrosjön.
Arne Gustafson. Jordbruket och grundvattnet.
Nils Brink. Utlakning av växtnäring från åkermark.
Nils Brink. Vart tar gödseln vägen.
8 1981 Nils Brink. Försurning av grundvatten på åker. Acidification of groundwater on arable land Rikard Jernlås och Per Klingspor. TCA-utlakning från åker. Leaching of TCA from arable land.
Arne Joelsson. Ytavspolning av fosfor från åkermark. Storm washing of phosphorus from arable land.
Arne Gustafson, Sven-Olof Ryding och Barbro Ulén. Kontroll av växtnäringsläckage från åker och skog. Control of losses of nutrients from arable land and forest.
10 1982 Arne Gustafson och Arne S. Gustavsson. Växtnäringsförluster i Västergötland och Östergötland. Losses of nutrients in Västergötland and Östergötland
Barbro Ulén. Växtnäringsförluster från åker och skog i Södermanland. Losses of nutrients from arable land and forests in Södermanland.
Arne S. Gustavsson och Barbro Ulén. Nitrat, nitrit och pH i dricksvatten i Västergötland, Östergötland och Söderman-land. Nitrate, nitrite and pH in drinking water in Västergötland, Östergötland and SödermanSöderman-land.
Lennart Mattsson och Nils Brink. Gödslingsprognoser för kväve. Ferilizer forecasts.
11 1982 Barbro Ulén. Vadsbrosjöns närsaltbelastning och trofinivå. The nutrient load and trophic level of lake Vadsbrosjön.
Arne Andersson och Arne Gustafson. Metallhalter i dräneringsvatten från odlad mark. Metal contents in drainage water from cultivated soils.
Arne Gustafson. Växtnäringsförluster från åkermark i Sverige.
Barbro Ulén. Erosion av fosfor från åker. Erosion of phosphorus from arable land.
Rikard Jernlås. Kväveutlakningens förändring vid reducerad gödsling.
12 1982 Nils Brink och Rikard Jernlås. Utlakning vid spridning höst och vår av flytgödsel. Leaching after spreading of liquid manure in autumn and spring.
Gunnar Fryk och Thord Ohlsson. Infiltration av lakvatten från malda sopor. Leachate migration through soils.
Nils Brink. Measurement of mass transport from arable land in Sweden.
Arne Gustafson. Leaching of nitrate from arable land in Sweden.
13 1983 Nils Brink, Arne S. Gustavsson och Barbro Ulén. Yttransport av växtnäring från stallgödslad åker. Surface transport of plant nutrients from field spread with manure.
Rikard Jernlås. TCA-utlakning på lerjord. Leaching of TCA on a clay soil.
Rikard Jernlås. TCA-utlakning på lerjord. Leaching of TCA on a clay soil.