3. Problembeskrivning: Nitrat i grundvatten
3.1 Nitratkällor
Nitratutlakning – en naturlig process
Nitratutlakning till grundvattnet är en naturlig process. Organiskt material från växter och djur bryts ner och mineraliseras till bland annat vattenlösligt nitrat i marken. Eftersom avrinningen är större än avdunstningen i den norra hemisfären under tidig vår och höst - i södra Sverige även under vintern - transporterar den del av nederbörden, som inte tas upp av växterna eller rinner av som ytvatten, överskottet av nitrat till grundvattnet.
Utlakningens omfattning styrs till stor del av kornstorleken i den aktuella jordarten. Ju mer ler jordarten innehåller desto mindre blir utlakningen. Detta beror på att lerpartiklar har en större specifik yta för näringsämnen att bindas till än sandkorn. Infiltrationen i en lerjord sker dessutom ofta i sprickor, vilket gör att det infiltrerade vattnet inte hinner ställa sig i jämvikt med markvätskan och utlaka nitrat. Lerjordar har genom sin täthet ofta även syrefria zoner där denitrifikation till kvävgas kan ske, vilket får till följd att nitratutlakningen blir mindre.
Temperatur och nederbörd är andra naturligt styrande faktorer som påverkar nitrat- utlakningens omfattning. På vintern gör kylan (< 0° C) att den naturliga frigörelsen av nitrat avstannar. Omvänt utlakas mer nitrat ju större nederbörden och ju högre
temperaturen är.
De naturliga ekosystemen i Sverige har låga nitrathalter (under 2 mg NO3/l), nitrathalter i grundvatten från ogödslad vall uppgår till 2-10 mg NO3/l. Halter över 15 mg NO3/l indikerar en tydlig mänsklig påverkan.
FAKTARUTA 3.1
Nitrat – en kväveförening
Den vanligaste förekomstformen av kväve i grundvatten är nitrat. Andra
förekomstformer är ammonium och nitrit32. Dessa två föreningar bidrar dock totalt
sett endast till en liten andel av den totala kvävehalten i grundvatten. Kväve förekommer även i en rad olika organiska föreningar.
Nitrathalten kan anges antingen som halten NO3 eller omräknat som nitratkväve,
NO3-N, med vilket då avses kvävets massa i nitratmolekylen. Till exempel
motsvaras 50 mg NO3 av 11,4 mg NO3-N. I denna rapport används begreppet
nitrat, NO3. Detta motiveras med att nitrathalter i EG-direktiv samt WHO-
sammanhang anges i form av nitrat.
De areella näringarnas påverkan
Den största antropogena källan av nitrat till grundvattnet svarar jordbrukets växtnärings- läckage för. Det är framför allt kombinationen av sandiga till siltiga jordar, i
nederbördsrika områden med intensivt jordbruk som genererar de största läckagen. I områden med sandjordar har man dessutom ofta, på grund av sämre betingelser för spannmålsodling, valt till exempel potatisodling eller svinuppfödning.
Efter skörd är resterande mängd nitrat beroende av hur mycket gödsel grödan har fått i proportion till sitt behov. Om tillförseln har varit alltför omfattande, vilket exempelvis inte är ovanligt vid stallgödselspridning i områden med intensiv svinuppfödning, ökar risken för utlakning. Även tidpunkten för gödsling är av betydelse. Om stallgödsel sprids när grödans behov är litet kan en del av detta nitrat komma att utlakas.
32 Nitrit är en mindre stabil jon som kan förekomma under reducerande förhållanden i vattnet. Nitrit kan
omvandlas till nitrat.
Figur 3.1
Nitratläckage till grundvattnet från jordbruksmark
Snösmältvatten och kraftiga höstregn kan även lätt transportera ned gödselnitratet under rotdjupet.
Utlakningen kan begränsas genom att skjuta upp den första bearbetningen av jorden (plöjning etc.) efter skörd till sent på hösten eller till våren, eftersom temperaturen då är lägre och därmed även frigörelsen av nitrat.
En mer ingående redovisning av nitratutlakning från åkermark finns i bilaga 3.
Eftersom skogsmarksarealen inom ett tillrinningsområde kan vara stor, är tillskottet från skogsbruket inte försumbart. Men det är inte lätt att jämföra påverkan mellan jordbruk och skogsbruk, eftersom skogsbruket är så pass långsiktigt och det då är åtgärder under en längre tidsperiod som är avgörande. Inom skyddsområden för kommunala vatten- täkter finns ofta begränsningar för skogsbruket vad gäller exempelvis hyggesupptag- ning.
Det är svårt att ange vad som är antropogent betingat kväveläckage från skogsmark. Vanligen menar man den extra utlakningen under hyggesfasen. Under andra faser, ex- empelvis ungskogsfasen, kan läckaget vara lägre än det normala. I avrinnande vatten från skogsmark i västra Götaland är nitrathalterna normalt mycket låga med nivåer på 0,01 – 0,2 mg/l NO3-N (ca 0,05-0,9 mg/l NO3)33, men halter på över 1 mg/l NO3-N har uppmätts under rotzonen på enstaka skogslokaler i Halland och Skåne. Efter avverkning av skogen ökar vanligen nitrathalterna i markvattnet avsevärt. På ett hygge i Kronobergs län ökade halterna från 0,1 mg/l NO3-N vid avverkningen till ca 1,5 mg/l NO3-N efter två år. Därefter skedde en gradvis minskning av halterna under ytterligare två till fyra år. Hyggen i södra Sverige (gran- och tallskog) bedöms i genomsnitt ha en förhöjd nit- ratutlakning under fem år efter en avverkning. Den förhöjda utlakningen upphör med tiden när hyggesvegetationen blir så omfattande att det tillgängliga kvävet tas upp av växterna.
Sett över en hel trädgeneration överskrider kvävenedfallet (se nedan) de kvävemängder som bortförs via avverkning och en naturligt låg utlakning i skogen i stora delar av söd- ra Sverige. Därför ser vi en ökande risk för förhöjda utlakningsnivåer från skogsmarken i dessa regioner, såvida inte kvävenedfallet kan minska från dagens nivåer.
Avloppspåverkan
Avloppsvatteninfiltration i nära anslutning till en fastighets grundvattenuttag, speciellt grunda brunnar är ett problem som i många fall behöver åtgärdas. Det av nitrat påverka- de området är begränsat till en plym av nitrathaltigt grundvatten som utbreder sig i grundvattenströmmens riktning och successivt späds ut till lägre halter (se faktaruta 3.2). Modelleringsstudier visar att nitrathaltens utbredning blir begränsad och att enskil- da anläggningar för avloppsvatteninfiltration endast påverkar grundvattenmagasin lokalt34. Stora avloppsanläggningar eller ett samlat bestånd av små anläggningar, i kom-
33 Westling, O., Löfgren, S., Akselsson, C. (2001). Arealförluster från skogliga avrinningsområden i
Västra Götaland. Jordbruksstyrelsens i Västra Götalands läns publikation 2-2001. IVL och SLU.
bination med en olämplig lokalisering relativt ett grundvattenuttag, kan dock ge ett så- dant nitrattillskott till grundvattnet att åtgärder behöver sättas in för att den föreslagna nitratnormen skall kunna uppfyllas.
FAKTARUTA 3.2
Höga kvävehalter via avloppsvatteninfiltration35
Den specifika kvävetillförseln från enskilda hushåll till avloppsvatten, mätt som to- talkväve brukar ofta anges till 13,5 g/personekvivalenter (pe) och dygn. Fördel- ningen är 11 gram från urin, 1,5 gram från fekalier och 1 gram från BDT (bad, disk, tvättvatten). Denna kvävemängd späds ut med i medeltal 130 l vatten/pe och dygn varvid kvävehalten blir ca 100 mg totalkväve per liter i hushållsspillvattnet. Detta avloppsvatten infiltreras oftast i markbäddar eller infiltrationsanläggningar, där nästan allt kväve oxideras till nitrat, som är mycket lättrörligt i grundvatten.
I samband med visst kväveupptag av växtlighet och av biomassa i infiltrationsbäd- den reduceras den kvävemängd som når grundvattnet till 50-75% av den ur- sprungliga mängden i avloppsledningarna. Innan någon utspädning av avlopps- vattnet börjat äga rum i grundvattnet kan nitrathalten därför uppgå till ca 200-300
mg NO3/l (motsvarar ca 45-68 mg NO3-N/l). Denna halt späds successivt ut i
grundvattnet. För att dimensionera problemet kan nämnas ett modellerat exempel med avloppsvatteninfiltration i sandigt material från ett 5 personers hushåll. Här er- höll man på 50 meters avstånd från utsläppskällan en nitrathalt i kväveplymen i grundvattnet, på ca 90% av nitrathalten i det behandlade avloppsvattnet, vilket så-
ledes lokalt kan ge halter långt över normvärdet 50 mg NO3/l.
Luftburen kvävebelastning
Till kvävebelastningen bidrar även tillförseln av kväveföreningar via atmosfären. Dessa kväveföreningar omvandlas i marken sedan stegvis till nitrat. I sur skogsmark är dock nitratbildningen obetydlig. Nedfallet av kväve orsakas ungefär till lika stor del av kvä- vedioxid som av ammoniak. Regionalt sett är det långväga bidraget betydligt större än det inhemska. Utsläpp av ammoniak från jordbruket i Europa (inklusive Sverige) bidrar till största andelen av den totala luftburna kvävedepositionen över Sverige följt av transporter, främst vägtrafik. Av de svenska kvävekällorna är utsläpp av ammoniakkvä- ve från jordbruket störst samt deponeras i större omfattning längre söderut än kvävet från kväveoxider.
Det förekommer olika uppgifter om storleken på den totala kvävedepositionen över Sverige. Enligt Naturvårdsverkets rapport om miljökvalitetsmålet Ingen övergödning36 är nedfallet störst i sydvästra Götaland (9 - 18 kg N/ha och år) följt av nordöstra Götaland (6 - 9 kg N/ha och år). Nedfallets negativa konsekvenser förstärks av att det delvis kommer vintertid då ingen gröda finns som har nytta av växtnäringen och det kommer över all mark. Nedfallet drabbar dessutom framför allt det nederbördsrika
35 Ibid.
sydvästra Sverige där vi redan har stora problem med kvävebelastning från jordbrukssektorn.
Övriga nitratkällor
Gräsmattor i villaträdgårdar samt golfbanor gödslas i regel med ännu större mängder kväve än i jordbruket och kan under vissa förhållanden påverka viktiga grundvattenfö- rekomster.