UMEÅ UNIVERSITETSBIBLIOTEK
I
llllll lllll
111111111111111111111111111111111
3118258
N EDERBÖRDENS OCH LUFTENS FORSURNING
DESS ORSAKER, FORLOPP OCH VERKAN
OLIKA MILJÖER av SVANTE ODEN Institutionen �ör marklära Lantbrukshögsko1an Uppsala 7 EKOLO GIKOMMITTEN Bulletin nr. l.
Statens Naturvetenskapliga Forskningsråd
-)/�-() ���;:.,,
·-
Ja Unfversltet
Bihliotokot-natur�-901 87 UME�
!VJ-1�·�-NEDE RBÖRDENS OCH LUFTENS FORSURNING
DESS ORSAKER, FORLOPP OCH VERKAN
OLIKA MILJÖER av SVANTE ODEN Institutionen för marklära Lantbrukshögskolan Uppsala 7 EKOLOGIKOMMITTE N Bulletin nr. 1
Statens Naturvetenskapliga Forskningsråd Sveavägen 166, Stockholm 23
I NH E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G
INNEHÅLLS FÖRTECKNING
FÖRTECKNING ÖVER KARTOR, DIAGRAM OCH TABELLER FÖRORD AV GENERALDIREKTÖR M . FEHRM
UNDERSÖKNINGENS ORGANISATION OCH ALLMÄNNA BAKGRUND Fig. 1 - 3 NEDERBÖRDENS FÖRSURHING Fig. 4 - 15 LUFTENS FÖRSURNING Fig 16 FÖRSURNINGENS ORSAKER
SVAVEL I UJFT OCH NEDERBÖRD
Fig. 17 - 22
FÖRSURNINGENS INVERKAN PÅ SJÖAR OCH FLODER Fig. 23 - 27
FÖRSURNINGENS INVERKAN PÅ MARK OCH VEGETATION FÖRSURNINGENS INVERKAN PÅ FISKET
Fig. 28
FÖRSURNINGENS INVERKAN PÅ MATERIAL OCH BYGGNADER Fig. 29
BIOLOGISKA FÖRHÅLI..J\.NDEN INOM SKOGS- OCH LANTBRUKET Fig. 30 - 32
FÖRSURNINGENS EKONOMISKA FÖWDER
SLUTORD
KARTOR OCH DIAGRAM
TABELLER
DISKUSSIONS INLÄGG
Professor c.o. Tarru;i Professor E . Björkman Professor T . Troedsson Laborator E . Eriksson
Fiskerikonsulent u. Lundin Fil. lie. Åo Bresle 0
Fil . dr. A. Nisbeth ENGLISH SUMMARY Uppsal�; 28 maj 1968
@
S., Od6n sida l 4 10 11 13 16 18 22 24 26 28 30 32 61 69 71 73 74 78 82 83 84KARTOR OCH DIAGRAM
1. Europeiska atmosfärskemiska stationsnätet. 2. Atmosfärskemiska trender påverkade av mari
na, agrara eller industriella förhållanden.
3. Ytvattenkemiska stationsnätet i Skandina vien.
4. pH i nederbörden månadsvis vid Röbäcksda
len. sidhänvisning text löpande 2 32 3 33 3 34 4 35
5.
pH
i nederbörden månadsvis vid Forshult. 4 366. pH i nederbörden månadsvis vid Tystofte. 4 37
7. Dagliga pli-variationer i nederbörden, under 4 38 några månader dels 1961-62, dels 1967.
8. Vindtrajektorer till Sverige under okt.- 5 39
nov- 1961.
9. pli-trender för enskilda stationer inom 6 40 Skandinavien baserade på årsmedelvärden.
10. Dito för Centraleuropa. 7 41
11. Dito för de atlantiska öarna. 7 42
12. Hastigheten av nederbördens försurning 7 43
inom Europa.
13. pli-karta för Europa för 1958. 8 44
14. pH-karta för Europa för 1962. 8 44
15. pH-karta för Europa för 1965. 9 44
16. Luftens surhet mätt som
pH
i luftat vat- 10 45 ten.17. S i årsmedelnederbörden för Europa 1962. 13 46
18. S i luft
(
årsmedelvärde)
för Europa 1962. 13 46 19. Adsorption av so2 och H2S relativt pH. 14 470
20. Arsmedelvärden för $-koncentrationen i 14 48
21. Årsmedelvärden för S-koncentrationen i luft under perioden 1952 - 1967.
22. "Den skandinaviska svaveldepressionen. 11
23. pH-trender för några svenska vattendrag.
24. pH-trender för två stationer vid Sävjaån.
25. Synoptisk pli-kart ering av skandinaviska sjöar och vatt endrag.
26. Synoptisk Mg-kartering av skandinaviska sjöar och vattendrag.
27. S- och Ca-trender för några floder under perioden 1900 - 1967.
28. Fångsten av lax och laxöring i Mörrumsån. 29. Sambandet mellan rostningshastighet och
luftens so2-halt.
JO. Exempel på årsringsindex för tall och gran.
Jl. Arealavkastning hos foder- och s o ckerbe tor. Förbrukningen av handelsgödselmedel. 32. Arealavkastningen hos några lantbruksgrö
dor•
TABELLER
1. pH-värdets årsmedelvärde från svenska ne derbördsstationer t.o.me 1967.
2. Dito.
3. Dito från Norge och Finland. 4. Dito från Danmark och Tyskland.
5. Dito från Holland , Belgien, Frankrike, Öst errike och Italien.
6. Dito från Island , England och Irland.
7. Månadsnederbördens pH från Flahult för perioden 1952 - 66.
8. Resultat av o lika beräkningsme toder för pH-värdets årsmedelvärde . sidhänvisning text löpande 14 15 50 16 51 16 52 17 53 17 17 55 23 24 57 27 58 27 59 27 60 61 62 63 64 65 66 67 68
av Generaldirektör Martin Fehrm,
Försvarets forskningsanstalt och ordförande
i Statens Naturvetenskapliga Forskningsrådo
Mina damer och herrar�
Jag vill inledningsvis endast säga några ord med anled ning av tillkomsten av NFR:s ekolocrikommitte och med anled ning av detta seminariumo Det är med stor tillfredsställelse som forskningsrådet nu kan konstatera att nämnda kommitte
har konstituerats0 Den har professor Brinck som ordförande och består av ett antal experter inom områden, som ur av vä sentlig betydelse för förståelse av människa - miljö proble men. Den efterträder, som professor Brinck nämnde, den ned lagda naturresurskommitten inom Rådet� Detta sammanhänger
med att det har inträtt en del organisatoriska förändringar på det här områdeto Meningen är nu att andra organ skall syss la mera med de tillämpade aspekterna under det att Naturveten skapliga Forskningsrådets ekologikommitte skall ta upp mera grundläggande probleme Det är dock min bestämda uppfattning, att man inte får låsa v&.r kom."Ilitte inom aJ.ltf'ör snäva gränser för dess verksamhetc Det måste bli kommittens uppgift att mot bakgrunden av den expertis den har och det nnsvar den känner försöka på olika sätt initiera forskning och information, som kan vara av väsentlig betydelse för främjande av förståelse för och kännedom om våra miljöproblemo
Det är i första hand kunskap vi behöver för att över hu vud taget kunna lösa problem av den arten och det ur klart att det behövs grundläggande kunskaper inom många områden så
som biologi, kemi och geofysik inklusive meteorologi och hyd rografi samt naturligtvis medicino Men det behövs också kän nedom om hur de olika faktorerna samverkar i de komplexa
sys-tem som natur och människa utgör och som förändras, inte
minst genom människans åtgärdere Man måste också här kunna tillämpa en helhetssyn och arbeta med synteser. Det är
där-för också mycket viktigt att var och en inte låser in sig i sitt revir vare sig det är grundforskning, tillämpad forsk ning, ekonomiska problem, tekniska problem etc. Det är abso lut nödvändigt, att det finns ett.koordinerat samarbete mel lan dem som arbetar på olika nivåer och olika delområden, om vi med rimlig snabbhet skall komma till rätta med dessa utom ordentligt viktiga problem�
Det är ju så att sedan länge har man haft klart för sig att miljön inverkar på våra tekniska produkter och satsat en hel del på att klara ut de problemen t.ex. genom �orrosions forskningo Genom omfattande studier söker man klarlägga hur en apparat, en bil, ett flygplan eller någon annan produkt
skall vara uppbyggd med hänsyn till det sätt på vilket mil jön inverkar på det. Men det är först på senare tid som man på allvar börjat ta itu med problemen kring hur tekniken in verkar på miljön och därmed på människans livsbetingelser. Det är ju som vi kan konstatera och konuner att få konstatera i dag av stor vikt att vi där kan komma fram till snabba åt gärder; åtgärder baserade på kunnande och inte på några vare sig politiska, ekonomiska eller andra hänsyn annat än de som
är relevanta i sammanhanget. Det är tyvärr så att när vi be
dömer olika åtgärder, som skall vidtagas och fattar beslut därom, så gör vi det ofta på alltför snäva beslutskriterier och/eller på en för låg beslutsnivå. Man ser ekonomiska och tekniska problem i ett alltför begränsat sammanhang, i ett alltför kortsiktigt perspektiv och glömmer bort eller kan in te ta hänsyn till vad det kan betyda för helheten på sikt. Vi måste över huvud taget i all vår ekonomiska och tekniska
planering verkligen söka räkna med de förändringar vi i och
med verkställande av planerna inför i naturen människa
-miljörelationerna och begrunda, 7nd vi vältrar över till näs ta generation att klara upp efter odå. Det är eller blir snabbt en lika stor realitet som den omedelbara ekonomiska vinningen. Genom de insatser som kommer att göras av ekolo gikommi tt�n och av många, många andra hoppas jag att vi in te bara skall komma till rätta med våra egna problem utan
att vi också skall kunna bli något av ett föregångsland på det här området� Det finns goda förutsättningar för detta, genom den expertis vi har. Men en förutsättning ä.r också
1
NEDERBÖRDENS OCH
LUFTENS FÖRSURNING DESS ORSAKER,FÖRLOPP
OC
H VERK.Al� I OLIKA t-�ILJÖER.UNDZRSÖKNINGARNAS
ORGANISATION OCH
ALU1iÅtH.JA BAKGRUND.J:.ted anknytning till ovanstående titel kommer ett mång årigt och på lång sikt upplagt ·.torskningspro13-ram för första gången att presenteras i ett någorlunda samlat skick. Arbe tet har omfattat studier av de ker.iiska förhållandena i luft, nederpörd och ytvatten srunt betydelsen av ändringar i dessa hänseenden beträf�ande vegetation, fiske och tekniska anord ningar. Det är uppenbart att ett arbete :ned en så bred mål sättning är tidsödande och fordrar en systematisk upplägg ning. Å andra sidan leder en sådan integrerad analys till en förståelse av kopplade processer i naturen, som svårligen ka� överblic�as från en snävare utgångspunkt. Så långt arbe tet lli ttills har :fransl::ridi t har inget väsentligt framkommit, som talar mot omfatta.-i.de störninffar i miljön som följd av atmosfäris!ct kemiska förhållanden. Det fi:ans självfallet luc kor i �evisföri�gen här och var. Dessa håller nu på att kart läggas genom en systematisk f'orskningsplanering inom vitt skilda forskningsområden.
En av förutsättningarna :för detta arbete har varit att jag under några år i början av 1960-talet blev ansvarig för den atmosfäriskt ke:nis!<:a verksa�1eten vid Internationella Heteorologiska Institutet i Stockholm • .Den atmosfäriska
ke-min i Sverige hade under ledning främst av C-G Rossby, Etik. Eriksson och Hans E.gner utvecklats till en betydelsefull och självständig vetensKapsgren med stark internationell förank ring. Resultaten av dessa undersökningar har bl.a. utnyttjats i den teoretiska meteorologin för studier av lu�tens cirkula tion och turbulens. Utfallet (depositionen) av de kemiska komponenterna har också bedömts i relation till växtnärings balansen inom lantbruk och skogsbruk. Åven den atmosfäriska kemins betydelse för korrosion har varit föremål för studier.
De alltjämt fortlöpande mätningarna av luftens och ne derbördens kemiska sammansättning sker via ett stort antal europeiska stationer. Dessa insamlar prover på månadsbasis och �tationsnätet utformades definitivt år 1954. Förarbete � startade emellertid redan 1946 vid Lantbrukshögskolan av prof'. Egner. Analyscentraler upprättades därvid efter hand i XY.skland, Belgien, England, Irland, Finland och Sverige och verksamheten sammanhölls genom upprepade, informella konferenser. Ett försök att auktorisera denna verksamhet via WMO under 1950-talet har emellertid ännu icke gett nå got resultat. När stationsnätet var som tätast omfattade det c:a 120 stationer, dess antal år för år framgår av det lilla diagrammet, som inlagts i fig. 1. Stationsnätets ut formning år 1962 (normalåret för en planerad atmosfärske misk atlas över Europa) framgår av fig. 1. Under 1960-talet har flera stationer upprättats även i Polen och Ryssland. Dessa har införts i fig. 1.
Analyserna av luft- och nederbördsproverna från statio nerna i Sverige, Danmark och Norge ombesörjdes fram till 1960 av prof. Egner vid Lantbrukshögskolan i Uppsala. Från 1961 är arbetet förlagt till Internationella Meteorologiska Institutet. Vid denna tid påbörjade förf. tillsammans med fil.mag. M. Skårman även en systematisk bearbetning och sam manställning av det totala europeiska datamaterialet med av sikt att få fram den areala fördelningen av utfallet av olika äJnnen per ytenhet, fördelningen under årets olika må nader samt förändringarna år för år (trender). Det framkom härvid, att ämnen av marint ursprung saknade trender, d.v.s. varken koncentrationen eller depositionen ändrades med ti den medan andra äJnnen med ett förmodat nära samband med
_positiva eller negativa trender. naturliga klimatiska :fluk tuationer, som leder till atmosfärskemiska koncentrations :förändringar, kan således i viss utsträckning särskiljas
3
:från mänskligt betingade geno'il att jämföra fluktuationsmönst ret för olika funnen. Se fig. 2.
I den mån trender föreligger bör en återverkan förr
el-ler senare ske på andra naturliga syste1::, eftersom de _dyna .miska jäinvikternc>. förskjuts mot iya jämviktslägen. Detta kom
mer i första hand att göra sig gällande beträffande floder och sjöar, i andra hand beträffande mark och biologiska sys tem och slutligen även beträf:fande_,.grundvattnets beskaffen
het, d.v.s. i en ordningsföljd, som betingas av den kemiska trögheten
(
buffertkapaciteten)
hos dessa system, För att :få ett experimentellt material för studier av dessa förhållan den upprättade :för:f. ett reguljärt vattenkemiskt stations nät i Sverige och Finland :från och med 1961/62. Därvid oätes även isotopen tritium. För att möjliggöra jäinförelser av vat tenkemiska förändringar under långa tidrymder återupprätta des en del av J. V. Erikssons vid dåvarande Hydrografiska byrån vattenkemiska stationer (1909 - 1923) . Stationsnätet utformades :för att representera såväl s.to_ra som små avrin ningsområden samt områden med låg resp. hög sjöprocent. Det vattenkemiska stationsnätet har under hand utvecklats i sam verkan med :fil.lie. T . Ahl såväl beträffande stationernas antal som analysernas omfattning. Denne är numera ansvarig :för de reguljära kemiska och :fysikaliska vattenundersökning arna l Sverige liksom .för koordinationen med Horge och Fin .land. Den p!gående utbyggnaden av det vattenkemiska nätet(se :fig. 3) syftar till att ge underlag :för en bedömning av planerade eller pågående aktiviteter, bl.a. med inriktning på 11de stora sjöarna"
(
Mälaren, Vänern och ,Vättern)
samt på transporten av salter, organiskt material och :förorening_ai: till Qstersjön.En :första bearbetning av det 01:1fattande datamaterialet beträffande såväl atmosfärisk kemi som vattenkemi har nu
slutförts. Då nya data ständigt tillkommer sker bearbetningen fortlöpande. Relevanta delar med anknytning till :föreliggan de problematik kommer att redovisas i det följande.
NEDERBÖRDENS FÖRSURNING
Fig. _4 -:_Q__yisar nederbördens pH-v ärd en månad för m ånad
vid tre s tationer i �kandi navi en und er perioden 1955 - 1967.
Trots stora :fluktuationer från e n månad till nästföljande är det fullt tydligt, att nederbörden blivit surare _ under under
s ökningsperioden. :t'lertalot stationer i Europa har ett lik artat förlopp. Av diagrammen kan äv en utläsas c·ct årsperio diskt förlopp med lägre värden under vintern och högre under
sommaren.
Variationerna från månad till månad är ett uttryck för l uftens hetero genitet, l u:ftba nornas o li ka vägar över källom �åd e n resp. icke källområden med avs eende p å försura nde cl
� al l<aliniserande komponenter samt dess utom av vindhastig het och vertikal turbule ns (variationer i ventilatio nsklima
tet) . - Luftens ursprung med beaktande av s törre s kala än Europas torde i detta sammanhang sakna s törre b e tydelse.
-Ett e ns taka månadsvärde i fig. 4 - 6 sammansättes givetvis
av de ens kilda nedcrbördsmängdernas kemiska egenskaper. Varia tio nerna dag för dag kan s ålunda vara mycket s tora, vilket fra1agår av fig. 7. Underlaget till denna figur hänför sig
til l e n nederbördssynoptisk u ndcr::;öl<.ning, som omfattade dagliga observatio ner under 5 månader vid 7 s tationer i Sve rige under åren 1961 - 62. Variationerna kan med.få dagars i ntervall uppgå till 1,5 E-.. 2,0 pH-cnheter. Likartade mätning ar har utförts av U, Lundin i Udd evalla under 1967, av Tele s tyrel s e n m,fl, Av Lu ndi ns mätni ngar framgår att medelvärdet under drygt en månad har l egat vid p
�
),2 och med ett l ägsta värde på ph 2,S. Hederbörd en har s åledes haft en s urhetsgrad mo tsvarande l/lCOO normal svavelsyra� Som jämförelse kan nämnas att vatte n smakar s urt vid pH 3,_2-Latt järn upplös es un der vätgasutveck.ling mellan pH 3 - 4 beroende på vattnets syrgashalt och a tt
C
normalt biologisk liv upphör i s j öar och vattendrag då pI-I är mindre än4
,
o.
)
För att tolka de enskilda dy1F1ssiffrorna har v i nd traj ek torer na på 500 mb bes tämts under tv å månader för de meteoro
logiskt sett "rena" si tuationer, som lett till nederbörd över Sverige. Luftmassornas väg över källområden - icke käll områd e n blir d ärmed bes tämd och följande samma ns tällning
vi-5
sar sambandet med vissa nederbördskemiska komponenter. Beräk ningen är preliminär och omfattar medelvärdet av 51 dygnsob
servationer av nederbörden under oktober - november 1961._
Luftbana till Sverige
från ]iQ_:r:_dsjön över N EngJ.anQ..
:från England över Kattegatt :från England över Centraleuropa
:från Europa över V Rys sland
pH 5,2 4,9 4,7 4,6 Ca S mg/l mg/l o,6 o,8 o,4 1,1 o,B 2,6 2,1 3,3
Lägsta pH-värdena finner vi sålunda då den nederbördsbil dande luften som når Sverige har pass erat över de försurande
källområdena i c entrala eller östra Europa. Motsvarande be räkning :för andra ämnen såsom för Ca och S visar, att den nederbördskemiska situationen över Sverige i hög grad är av hängig av förhållandena i Europa i övrigt. Sveriges eget bi drag till utfallet av lu:ft:föroreningarna över vårt land i
jämförelse med vad som kommer från andra länder kan emeller tid inte med säkerhet fastställas utan samtidiga studier av
vindvektorer och föroreningshalter på likarat sätt som exem pelvis Palmer angivit :för beräkningar av vattenbalansen över Finland.
I
:föreliggande fall skulle man därvid kunna få franen föroreningsbalans eller transportbudget för Sveriges del. På grund av luftens snabba cirkulation kommer nämligen en del av det vi s j älva producerar som luftföroreningar att depone ras hos grannländerna. Det mesta av denna produktion torde emellertid åter utfalla inom Sverige.
Ett exempel på vindtrajektorerna till dels S Sverige, dels N Sverige vid tillfällen som medfört nederbörd under ok
tober - november 1961 framgår av fig. 8 . Luftmassornas väg
under de tre dygn som föregått ett visst nederbördstillfälle har ritats med en sammanhängande allt grövre linje. Luftba norna har som synes en ganska stor spridning. Att .Skandina
vien är ett mottagarområde :för luftburet material och c entra
la Europa ett leveransområde är fullt tydligt av :fig.
8. I
väsent-I��
.1"1?A./ $1'\N ,_,,.'
lig skadeverkan är situationen likvärdig med en .. långsamt på gående kemisk krigföring_. Situationen har tL-ider det sista år tiondet dessutor1 förvärrats av det förl1.ålla::1det, att ::an i England och Europa (liksom i Sverige)
�.k�J.
öser sina föro reningsproblomg�n.2::.!�e
lim�tion utan bl. a. genom att låta utsläppen sko medelst h�ga skorstenar. Därigenom införes för� orcningarna i luftlager som leder till regional spridning och regional skadeverkan r.iedan vissc:. lokala :förbättringar själv fallet uppnås. Följande citat är belysande:"Ministry of Technology fie;ures show that sul phur dioxide output in Britain incrcased by 26 per cent between 1952 and 1965. Even so concent r�tions at ground level have beon declining be caus e thc .very tall chir.meys now used disporse and dilute tho gas so effcctively that power stations in rural areas nake only a negligible contributio� to mean sulphur dioxide concent rntio�s at crop level." (New Scientist, Vol. 36, 1$67' p. 225)
Detta uttalande satt i ro la tio;"l till fig. 8 är svar nog på ett av de problem vi ställs inför när det gäller atmosfä riska föroreningar.
Ett urv2.l av de atmosfärskemiska stationernas
årsmedel-värde år för år boträf'fande pH framgår av f'ig. 9 - ll. F'ig. 9 representerar 6 staticner i Sverig0 och Finland. Samtliga trender är klart negativa och återspeglar de allmänkemiska förändringarn� i nederbörden. I något enstaka fall förelig ger lokal inverkan av urban eller industriell förorening.
Vid en sammc:.nställning av allt material framkommer en tydlig samvariation mellan stationerna (framgår bl.a. av
stationerna Rö, Fl och Sm). Denna är uppenbarligen klimatiskt betingad och kopplad till förhållandena i r:iark och vatten. Förf. bearbetar f.n. denna hypotes medelst experimentella un dersökning-ar under arbetstiteln "l'(limatpumpen". Den leder bl. a. till att om man låter den mänskliga miljöpåverkan gå för långt, så står det inte i mänsklig förmåga, att påverka ett av naturen styrt händelseförlopp. Situationen har med andra ord passerat ett kontrollerbart stadium. I
föreliggan-7
de fall innebär det, att ett löpande utsläpp av svavel till atmosfären kan komma att leda till en kraftig försurning om kring år 1970 - 72 i stort sett oberoende av om svavelutsläp pen totalstoppas under dessa år eller inte.
Fig. 10 hänför sig till stationer i Centraleuropa och även för dessa är den negativa trenden fullt entydig. Sär skilt stationen Ty i Danmark har en påfallande stark nega tiv trend, vilket möj ligen kan bero på närheten av ett olje raffinaderi. Någon enstaka station inom det europeiska nätet utvisar positiv pH-trend,vilket med stor sannolikhet samman hänger med alkaliska utsläpp vid olika industriproces ser.
Fig. 11 ger ett urval av stationer från de atlantiska öarna. Det framgår därvid, att stationer på såväl Island, Irland som Storbritannien har negativ trend. Ett markerat un dantag har medtagits, mänligen stationen Leeds som ger ett exempel på alkalinisering av nederbörden. Som framgår av fi gurerna 9 - 11 är det möjligt, att om än med en viss o s ä kerhet dra trendlinjer för undersökningsperioden och med
linjernas lutning beräkna �örändringen per tidsenhet. Dessa beräkningar har genomförts för hela stationsnätet och sta tioner med samma förändring har sar.unanbundits med isolin jer med 0,5 pH-enheters ekvidistans. Resultatet framgår av fig. 12. Styrkan av de negativa trenderna framgår därvid fullt tydligt som ett bälte tvärs över centrala Europa och med en tunga som skjuter upp i det baltiska bäckenet.
Inom kartans norra och södra randområden förekommer posi tiva pH-trender. En orsak till detta kan vara en separation av sura resp. basiska komponenter under den atmosfäriska transporten från de centraleuropeiska källområdena till an givna randområden och uttrycker därmed komponenternas o lika uppehållstid i atmosfären. Iakttagelsen kan emellertid även vara en följd av en process i än större skaln, nämligen en
ökad luftburen transport av Caco3 från de sig allt mer utbre dande ökenområden� på vår jord, bl.a. dokumenterad av FAO. Mekanismen som sådan är ju välkänd och ledde under sista is
tiden bl.a. till den omfattande avlagringen av de kalkrika jordar i Europa, som går under benämningen lös s jordar.
Årsmedelvärdet av nederbördens pH för det europeiska sta tionsnätet kan f'ro.mställas i form av pd-kartor år för år. En sådan bildserie visar med stor konsekvens hur nederbördens försurning ökat över England och centrala Europa såväl i in tensitet som i utbredning. De trender som redovisats i fig.
9 - 11 överlagras delvis av årliga, kanske klimatiskt beting ade fluktuationer. Utnyttjar vi däremot linjärt eller krok linjigt utjänmande trenddata framkommer de areala kartor som visas i fig. 13 - 15.
1958 (fig. 13) låg nederbördens pH-värde för större delen av Europa inom klassen 5 - 4,5 och dess randområden c:a l pH enhet högre. Endast ett litet område över Holland h�de ett pH-värde mindre än 4,5. Detta "försurningens centrum" är emel lertid icke orsakat av utsläpp från just holländskt område utan är en skene:f:fekt, som framkommer som följd av att sprid ningscirklarna från de verkliga försurningscentra möts eller sammanlägges över just Holland. De ytkällor, som här :främst kan nämnas är industri- och befolkningscentra i S England, N Frankrike och Ruhrområdet.
År 1962 (fig. 14) är situationen väsentligt förändrad, således efter bara 4 år. pli-klassen 5 - 4,5 har nu utbrett sig :från det lilla området över Holland till att o�fatta stör re delen av Europa och berör även Sveriges sydligaste del. Isolinjerna för pH-värdena tränger även upp längs Bottenhavet
oavsett vilkex år som undersökes (jfr. fig. 15). Den bild man för Östersjöbäckenets del därvid får kan emellertid återigen vara en skenbild av det kausala sammanhanget. Nan kan nämli
gen ge två, meteorologiskt sett likvärda förklaringar. 1. Förorenad luft �ed Europas centrala delar §...om
källområde förs lättare norrut över hav än över land, vars höjdryggar medför ett ökad strömningsmotstå.nd.
2. Förorenad luft med Sverige som källområde förs med vindarna medelmässigt öster ut och utfallet skulle således ske i relativ när het av källorna (25 - 50 mil).
En korrekt tolkning av orsakssammanhangen utgående från systematiska studier av vindtrajektorerna under längre
tids-9
perioder är av vital betydelse för en bedömning av försurnings problemet för Sveriges del, Frågan är nämligen: Vilken för bättring av nederbördens och luftens surhet och därmed vilken minskning av skadeverkningarna i vår miljö kan uppnås genom ensidiga svenska åtgärder? Svaret på den frågan kan endast ges efter en noggrann analys av det meteorologiska sambandet mel lan Sverige och Europa liksom uv källstyrkan av försurande produkter inom olika delar av Europa.
Som synes av fig, 14 har en ny surhetsklass, pH mindre än 4,o, uppträtt i Europa. Dess läge och utbredning sammanfaller
med klassen 4,5 - 4 , 0 enligt 1958 års kartering, d,v.s. sprid ningsbetingelser och inbördes förhållanden mellan källområde na har icke ändrats under de fyra åren; det är endast käll styrkan som ökat tre till :fyra gånger under denna tid, Käll styrkan har ytterligare ökat eftor 1962, vilket framgår av 1965 års karta
(
:fig. 15)
. Isolinjerna sprids allt längre ut från centrum, pH-klassen 4,5 4,o har exempelvis nått upp i Mellansverige och pH-klasscm 5 - 4, 5 omfattar i stort sett0
resten av landet. Arsmedelvärdet för flera syd- och
mellan-svenska stationer för 1967 pekar mot pR 4,J
(
prel. enl, ing. L. Granath)
. Den suraste månadsnedcrbörden hade pH J,8. Nå gon förbättring av förhållandena har således inte inträffat, vilket ju är helt naturligt eftersom svavelutsläppen, som är huvudorsaken till försurningen, är i ständigt tilltagande.En viss förbättrine synes ha inträffat inom Ruhrområdet som följd av en omfattande fabriksnedläggelse, vilket visar, att :förändringar inom industrin får återverkningar på nederbördens sammansättning.
Nederbörden är p.g.a. salter och organiska föreningar svagt pH-buffrad. En bestämning av buffertkapaciteten hos ett större antal nederbördsprover har visat, att syraöverskottet är c:a dubbelt så stort som vad man kan beräkna utgående från pH-värdet. Användes 1965 års si�fror finner man sålunda att detta syraöverskott för Sveriges del motsvarar ett utfall via
n.eG.crbörden t:1v c: '1. l nilj. ton svavelsyra eller 20 kg per hektar och år. Mängden torde numera vara dubbelt så. stor. Det väsentliga htir är emellertid inte den exakta siffran
(
som f. ö, aldrig kan fastställas med större noggrannhet än c:a .±. 25%)
utan att mängden är av en storleksordning, sor.1 utgör ettall-varligt hot mot olika naturliga och tekniska förhållanden och kan medföra betydande kostnader och lägre verkningsgrad hos många processer i samhället,
LUF'l'EUS FÖRSURNING
Nederbördens surhet är ett mått på överskottet av syror
�entemot baser men säger givetvis ingenting om de
�..!!:!
syror och baser, som..!!..eutraliscrar varandra, Mängden svavel i luft eller nederbörd kan därför inte utan vidare sättas lika med mängden fri svavelsyra. Endast en bestämning av samtliga ämnen i ett prov gör det möjligt att beräkna ett eventuellt överskott av fri syra. Ett sådant beräkningsför farande skulle ha kunnat tillämpas för en bestämning av luf tens surhet om icke absorptionslösningen för luftproverna i de atmosfärskemiska undersökningarna hade varit �a_lpetersur!.
Direkta pH-bes
�
mningar är naturligtvis uteslutet._Under våren 196 6 , då förf. mer konsekvent började bear beta försurningsprobleraet, star·tades därför en enkel under sökning av luftens surhet g_enom att låta �uft bubbla genom destillerat vatten. Resultatet av pH-mätningarna av de månads vis genombubblade vattenproven framgår av fig. 16. Vattnet i den första absorptionsflaskan har under 1966 - 6 8 antagit sys tematiskt varierande pH-värden. Under oktober - maj 196 6 /6 7
låg pH-värdet omkring L� nedan det under sommarmånaderna steg _ till_pH 6,1 och därvid sammanföll med de under hela året i
stort sett konstanta värdena :från flaska nr två. Denna absorp tionsflaskas roll var att kontrollera, att all absorption av sura och basiska komponenter i luften skedde i första :flaskan.
,
,
1
_pH 6 ,1 är approximativt det förväntade pH-värdet för ett vattenprov i jämvikt med luftens kolsyra. Förhållandena under vinterperioden 196 6/67 har återupprepats under 1967/68, dock att pli-värdena synes ha blivit något lägre.
hed ledning av dessa mätningar har man således ett visst mått på luftens surhet. Använder man dessa i kombination med
ett rimligt värde på luftens depositionshastighet (O,J cm/sek.)
kan man beräkna, att den direkta tillförseln .från luften till
G
mark och vegetation av sura produkter ävenledes uppgår tillsamla-s
11
de utfallet från såväl luft som med nederbörden är sålede s
betydande .
De timnen i luften , som har försurande verkningar , är
främst svave ldioxid o ch svavclväte . Dessa ämnens roll i den I��� tilltagande :förstörelsen av murade �or _och byggnader av kalk rik sten liksom i korrosionssarnmanhang skall diskuteras läng� re fram .
FÖRSURNINGENS ORSAKZR
l•;an kan :för närvarande inte till :fullo kvantitativt ut värdera hur mycket av försurningssituationen över Sverige ,
som beror på åtgärder inom landet alternativt på förhå llan-
4-dena i Europa i övrig t . Någon tvekan om den viktigaste orsa- � ken till försurningen kan emellertid inte råda , näm ligen de
stora utsl�_ppen av svavel i atmosfären i samban� �ed
:förbrän-nin_gen av fQssila bränslen såsom ko l , koks o ch o lja. Stor-' I G>
.i"
�
'>
J
'
leksordningen .för Europa är c: a 20 milj . ton svavel per år. ,Q ( () l ' t b viFörändringarna av :förbrukningen av dessa bränslen samt den
tt
N
011
Jnc&
interna energiomläggningen :från ko l o ch koks till det mindre arbetskrävande bränslet olja har ju fortlöpande rapporterats i olika sammanhang. De ekvivalenta svavel.mängderna har även beräknats , t .ex. av Atterby vid FOA . Tyvärr har man inte ti digare dragit konsekvenserna ur :föreliggande fakta och de trender de ssa visar.
Energiomläggningen har med hänsyn till försurningen en
1 tvåfaldig e:f:fekt . Kol och koks ger vid :förbränningen :förutom svave l även upphov till betydande mängder basiska askre ster, :främst oxider av kalium , kalcium och magnesium, vilka helt eller de lvis f'Qrmår neutralisera utsläppen av svaveldioxid
-;. svave lsyra. Vid övergång till olja minskar askutsläppen o ch
detta visar sig i vissa :fall i en minslL�in� av nederbördens
halter av
9'tj�.
Den ökade o ljeförbrukningen av särskilt.] tungoljor med svavelhalter upp till 4 % har naturligtvis
o ckså medfört att balansen mellan syror och baser i atmosfä ren förskjutits mot ett allt surare tillstånd.
Atmosfärens försurning påverkas emellertid även av två andra starka mineralsyror, nrun ligen �etersyra och .salt
in-dustriprocesser. En betydande mängd salpetersyra kommer
dess-'
utom indirekt från lan-!;brukets använåning av,kvävehaltiga
handelsgödsolmedol. Vid omsuttningon av dessa i marken över
föres c:a 20 % till f'lyktign atmosfäriska f'örcningar, vilka
fotokemiskt eller på annnt s�t-:, förr elle:;� senare omvandlas
til.l salpetersyra. Att så .i:..· i'al:'..ct kan utläsas av det
för-• 011 d t t'- .. kn. d \....". 4 'l 1t b d t kv ..
na an e , a i. .o ingE:r:. ��.r •:10 .cr1;or.�ens J1a_ · av un e ave
är väl korrelerad med ö1-:ninl"C:l_ ::l.-.r 1:y2..rc.:haltiga handelsgödsel
medel
(
c: a 6%
per år, -: :lda f'o.., J. a::.1. genor.JSni ttligt f'ör Europa). De kvävetrender so'11 visa.R :i. �::;_g, 2 återspeglar i själva verket den ökade användl' ingen a.v handelsgödsel1:iedel.
Det föreliggancie si:Z'fermatcrialet visar emellertid att man icke dir�kt kan koppla ncdo:rbördens och lu.ftens försur ning med de industriella utsläppen aY svavel. Vissa fakto rer synes överlagrc:. c�t omcdelbarJ.:; .3amband, av vilka en del kan hänf'öras till mänskliga åtgärder, en del tlll naturliga f'örhålla;-idcn.
'.
'Klimatpumpen" har tidigare berörts. Det är även meteorologiskt kä.J.t att nor:ra halvklotets cykJ onbanor perio diskt tar olika vägar över den europeiska kontinenten. Det innebär bland annat en bättre vent��ation av vissa delar av Europa medan andra blir sämre ventilerade� Ett exempel här på med utnyttjande av atmosf�i.r;.sk-kemisk data, framgår avfig. 2 2 .
s
Lantbrukets användning ':'V . ;:,;vavelrika h8ndclsgödselrnedel tillför jordarna betydanc!.0 mtingdcr svavel.. Detta sulf'at-S omsättes till svave)vätc-S i jo:darna och avgår till atmos
fären. Pågående arbeter h�r vlsat, �tt h�lten av 112s i lant lig atmos:fär kan nå '!P.P till lukttröskclr;·ränscn,d.v.s. c:o 5e gånger högre än luftens normala halt. Svavelväte oxideras i atmosfären till svavelsyra_._
Ytterl:i.garc ett problemkomplex synes ·.rara inkopplat i na
-turens svavelomsättning och därmed atmosfärens försurning,
nämligen vc.�tendragens eutro:.fi0ring. Vid dc t�rganiska mate
rialets omsättning t:::._ .s1� r. '"rc s sulfat-j oncr cll er organiska
Sof"
Sl:l-gruppor, varvid en betydnnde produktion nv svovelväte kan
ske. Svavelvätef'örekomst i cut:..�of'a vattensystem har uppmärk sam.'ilats ett flertal gånger undc:.' det pågående arbetet
13
Föreliggande sammanställning av försurningens orsaker vi sar en mångfasetterad bild. Man kan k;nappast vänta att bilden
skall bli klarare genom insatser av olcoordinerad pttnktforsk ning. Inom detta område liksom inom flera andra, som berör sambandet mellan samhälle och miljö, kan svaret på en fråge ställning, som skall vara bcslutsgrund�nde för administrati va åtgärder, endast ges efter en målplanerad forskningsinsats.
SVAVEL I LUFT OCH NEDERBÖRD
Som tidigare framhållits är den väsentligaste orsaken till luftens och nederbördens försurning dess innehåll av svavel, primärt härrörande från svavelrika fossila bränslen, sekundärt transformerat via omsättningar i mark- och vattensystem. Fig. 17 visar den areala fördelningen av årsnederbördens svavelkon ...Q...entration över Europa år 1962. Som framgår av denna karta fö
religger ett maximum i svavelkon�entrationcn kring Nordsjöns randområden, d.v.s. Holland, Belgien samt delar av England
och dess ögrupper. Från detta centrum sjunker koncentrationen koncentriskt men med viss oregelbundenhet betingad av oregel bunuenheter i landytans inch.:.stritäthet. Från ryuka undersök ningar kan man även dra slutsatsen att .Östeuropa och östra delen av Ryssland har höga koncentrationer av svavel i neder börden. I Tjeckoslovakien orsakar detta bland annat_ stora ska dor på skogen �ch en egendomligt kopplad cancerogen effekt
,!!.Qs barn har uppmärksammats inom samma område.
Fig. 17 har väsentliga likheter med pH-�orna och �g�
därmed ett samband mellan svavel oc�H. Någon detaljerad an
passning av halterna med lokaliseringen av industrier och sam hällen kan inte förväntas, eftersom n��bö� represen�erar
�uftens --.·:101:-_droJmarnas sammansättning på en medelhöjd av. två km, vilket innebär en hög grad av homogenisering av den luft som passerar de olika källområdena.
En anpas·sning till marknära förhållanden finner man vid studier av luftens svavelhalt, eftersom dessa tas c:a � över marl<ytan. Detta framgår av �igo
�·
�åväl Englands in dustriområde som Ruhr-området återfinnes med markerat för höjda koncentrationer (J4 - 64 mikrogram/m3) . Från dessa käll. områden sjunker koncentrationerna i luften i alla riktningar._Förhöjda svavelhalter i luften :förekommer även längs svens ka västkusten och södra Norge, Mälardalens industrialisera de område samt Bott envikens kustområden. Man kan vidare
ob-s ervera lufthavetob-s b�ttre ventilation genom �timtlandob-spaob-sob-set , vilket leder till lägre halter inom ett utbrett område inom det nordsvenska skogsbält et .
Anmärkningsvärt noe har Island f'örhållanåevis höga hal ter. Detta kan knappast förklaras genom hög industriell ak tivitet . Karteringen baseras emellertid endast på två mät stationer i närheten av :le-:,·kjavik, varför kartan på denna
punkt kan vara mis svisand e .
s 0
2.Svavel i luften förekommer dels som svaveldioxid , dels f �
som �elvät c , men äv9n som sulfat�aE�ar. D e gasformiga t komponenternas adsorption till vegetation och mark har visat
'1
sig vara starkt pli-beroend e , vilket illustreras av :fig. 19 .
Jordar med lågt pH-värde kommer sålunda att hn en sämre ad sorptionsbenägenhet för svavelhaltiga gas:formlga komponenter medan a).kaliska jordar däremot :få:- en högre adso_!:Ptions:förmå gn. Detta hnr sitt speciella intresse med hänsyn till bygg nader . Dessa är ju ofta utvändigt beklädda med murbruk ellE
!s.Qj.krj.Js�andst�, som i fuktigt tillstånd :får ett pH-värde
omkring 9. En akj;;:y Stc!sorption av såväl so2 som svav�lvätc sker därför .r!:ill våra by�gnaders murade ytor med :följd att dessa :förstöres.__/
Syayclhalterna för såväl luft som nederbörd för hela det �uroR�J.sk� nätet har .en positiv trend. Några exempel häröver ges i fig. 20 - 2 1 . Rent allmänt kan noteras , att koncentra tionen i nederbörden :från 1950-talets början :fram till om kring 1960 haft en svag positiv trend. Från och med 1960
-_61 inträffade emellertid en mycket markerad höjning av kon centrationen. D enna höjning synes :för Sveriges del vara för knipppad med en snabb omläggning av energi:försörjningen :från kel och koks till �un�ldningsoljor med svavelhalter upp till 4 %.
Trendkµrvorna enligt .fig._20 - 21 har ett något oregel bundet förlopp , vilket sammanhänger med lokala och klimatis ka :fluktuationer. Särskilt påfallande är den markerade ned
gången i .svavelkoncentrationen för stationen Plönninge under perioden 1958 - 6 0 . D enna nedgång inträffar inte endast vid
15
Plönninge utan uppträder vid ett stort antal stationer inom det nord- och väst skandinaviska stationsnätot under snmma tidsperiod och är ett uttryck för storskaliga förändringar av meteorologisk eller hydrologisk natur. J!tgående från en
j ämn trend under perioden l9,J2 - 1962 kan den " skandinaviska �vcldeJ?ressionen" karteras relativt det normala eller för väntade värd e t . Resultatet av on sådan beräkning framgår av
f=i�
.
_32..L
Inom ett område l<:ring Oslo.fjorden och Norges syd:!-·spets ligger svaveldepressiono;.1� cent:r.'Ui-n och koncentrationer na uppgår till endast 20 a l�O
%
av förvä..'1.tade värden. I s o lin j erna för depressionen visar att stora delar av Skandinavien beröres och att svaveldepressionen under perioden 1950 - 60genomsnittligt medfört en rcdu...1<.tion �ted c : a 40 cf.,.
Hed samma bedöaningsgrund som beträffande depre s s i onen finner vi , att svave_lkonccntrationcm ökat något för Europa i
- -
-övrigt . Detta tyder på en !!!.Ctcorologislct_Qeti_p.gad _om.f'örde
l-ning av svavel inom det undersökta området . Vid någon annan tidpu...nkt kan fördelningsmönstrc·t leda till oknde hal ter inom det , gentemot .f'örsurning , känsliea Ska.YJ.dinavien. Då vi uppen barligen har att göra med flera periodiskn. fluktuationer som
antingen kan ligga i fas eller i antifas ( j fr. uppkomsten av springflod) måste studier av periodiska fluktuutioncr av den na art ingå som ett väsentligt led vid en bedömning av den nuvarande situationens riskmoment . Här framförda synpunkter är uppenbarligen endast 011 f'örsto. ansats t i l l analys av prob lematiken.
Halten svaveldioxid i luft bru�car vid luftf'örorcningsun dersökningar anges i sorten _p� För många samhällen i
Sve-_rig-c har man uppmätt vtirden som regelbundet överskrider de av Naturvårdsverket fastställda gränsvärdena , vilket omedel bart borde leda till åtgärder för en begränsning av utsläp
pen av so2. Inom vissa delar av �cntralcuropa överskrides faktiskt svenska hälsonormer bcträ.f'f'andc so2 permanent un der hela året inoi:i relativt stora arealer • . J pphl:i som högsta
årsmedelvärde ( extrapolerat f'rån de svenska normvärdena för olika tider) mot svarar nämligen c : a 45 µg S _por
�
.
Detta värde ligger inom kln.ssen J2 -·64
11g S , d . v . s . det rödasteFÖRSURNINGENS INVERKAN PÅ FLODEn OCH SJÖAR
Den sura nederbörden liksom det direkta utfallet av sura
produkter från atr.1osfärcn kommer förr eller senru:::.c att med
föra en försurning även av .rnar�< och vatten,
ijg
sti
g
b
ete
l!
be ror därvidlag på pessa systoms_ :Juffrande �ör�å�a_cller på deras innehåll av fri kalciura c.J_le!' magnesiumkarbonat_.Genom de långt idsmätningar av vattendrag, som pågått i Skandinavien sedan
1961/62
finne$ en viss möj lighet att be döma en sådan påverkan dels genom studier av eventuella ändringar av vattnens jonsammansättning, dels deras pH-värd c .
D e s i stnämnda mätningarna på')örjndcs s edan T . Ahl övertog och utvecklade den kemiskt - fysikaliska analysverksarnheten röran d e skandinaviska vattendrag ,
pH-värdena för praktiskt t"1.get samtliga svenska vatten
drag har visat sig bli allt lägre under åren 1965 - 67. För
ändringarna har varit störst inom södra och mellersta Sverige och minst i närheten av .fjällkedjan, d . v . s . inom områden med en positiv pH-trend. Det synes d�"irför föreligga e t t tydligt samband såväl i tid som �ed geografisk belägenhet mellan ne
derbördens pH och flodvattnen s . Fig.
23
ger exempel på pHvärdenas vuriationer för några vatt endrag månad för månad.
Den negativa trenden är fullt tydlig för Vänern , Klarälven
och Mörrumsån tro t s de periodiska fluktuationerna som dels beror på variationer i biologisk aktivit et , dels på förhål
landet mellan ytvatten- r0sp. grundvatt enavrinning • . Dessa
variationer .framgår än "tydligare av fig. 24 .
För Vänerns del har pH-sänk�ingen uppgått t i l l 0 , 5 enhe
t e r på tre år och för I1örrumsån till O , J ; d . v . s . d e s s a vat
t endrag har bli.vit
2
- J gånger surare under denna korta tidsperiod. An längre mätserier finnes för S&vjaån , vars resul
tat återges i fig. 24. Trots de höga p�1-värdenu i detta vat
t endrag , som påverkas av kamoro-siluriska avlagringar och därmed får en hög buffertlrn.paci t c t orsakad av l<alciumbikar bonat , är pH-minskningen fullt tydlig. D e periodiska fluktua tionerna vid stntionen Kuggcbro framträder htir synnerligen vackert och rceclbundet .
17
kart ering av hela Skandinavien i samverkan med Hydro logiska Byrån i Finland och Niva i Norge. Sammanlagt provtogs 950 vat t endrag och en sammanställning av analyserna rörn.nde pH fram går av fig. 2 5 . Därvid framträder regionalt homogena områden
som är surare i j ämförelse med omgivningen. Ett sådant område är södra delen av småländska höglandet , andra är delar av Bergslagen, Värmland-Dalarna, väst- och sydnorska f j ällområ dena samt Lule och Kalix älvdalar . D e försurade områdena inom Skandinavien orsakas dels av t i llförs eln av sura ämnen från atmosfären , dels av markens basfatt ig.dom men delvis också av nederbördens intensitet .
Det är i relation till pH-kartan av stort intresse att j ämföra vissa kat j onkoncentrationGr. En försurning av mark vattnet leder givetvis till ökad urlakning och till andra markförändringar med följd att basförrådet kommer att minska.
I fig. 26 har därför magnesiumhalt erna i vatt endragen redovi sats och överensstämr.1elsen med pH-kartan är förhållandevis god. Områden med låga pi-I-värden sammanfaller sålunda med om råden med låga magnesiumhalter. En utarmning av markens bas förråd åt erspeglat i vatt endragens magnesiumkoncentration har redan eller håller på att inträffa inom dessa områden , vilket kan få mycket allvarliga konsekvenser för skogsmarkens natur
liga bonitet .
En analys av denna problematik med ett vidare perspektiv i tiden har gjorts genom att j ämföra nu pågående vatt enkemi s ka undersökningar med de data, som finns att tillgå genom Hofman - Bangs och J �V . Erikssons arbeten i början på
1900-talet. Fig. 27 ger ett exempel på resultatet av en sådan jäm förel s e . Svavelkoncentrationen i Klarälven har under perioden 1900 - 1967 ökat från 0 , 8 till l , L� mg/l och för Skellefteäl vens del är ökningen .från 0 , 4 till 1 , 3 mg/l . Genomgående för
samtliga vattensys tem, där en sådan j ämförelse har kunnat göras , är att svavclkoncentrationerna ökat två till tre gång er under c : a 50 år . Då marken inte innehåller några naturli ga svavelkv<::.ntitctcr i den omfattning , som fordras för att förklara dess siffror , är öknineen av halterna ett uttryck för den atmosfäriska påverkan under 1900-talcts industriepok.
Av�n en jämförelse av transport�ängdcn svavel i kg per ha och år
(
arealkoefficienten)
mellan J . V . Erikssons datafrån perioden 1909 - 23 och de av förf. tillsanunans med Ahl
bedrivna undersökningarna för perioden 1964 - 67 visar cycket
stora olikheter särskilt för västra och södra Sverige. Sålun da har arealkoefficienten :för södra Sverige ökat från 7 till
22
kg per ha och år , för mellersta Sverige från 3 till 10 kg per ha och år och för nordligaste Sverige från 5 till 7 kg per ha och år. De svavelmängder som tillföres via nederbörden uppgår emellertid endas t till l/3 av den mängd som avrinner, varför en betydande adsorption måste ske direkt ur luften.(
j ämför fig. 19) . Visst tillskott kommer även från lantbru kets användning av svavelhaltiga handelsgödselmedel.Eft�rsom svavel ingå� som a�j.Qn skulle man förvänta en .. . ölming q_v kat j onkoncentrationon i vatt endragen. Som framgår av fig. 27 är s å emellertid inte fallet . Halten kalcium
(
den enda katjon som varit möjlig för jämförelse av detta slag)vis§f_ negativ trend och det är uppenbart att andra katjoner
måste
kompensera Q,D.j ontransportcn. D e joner som därvid kankomma ifråga är dels vät e , dels magnesium och kalium, vilka utgör viktiga förutsättningar för den biologiska produktivi
teten.
FÖRSURNINGENS INVERKAN
Pl
MARK OCH VEGETATIONVid en t illförsel till m�rlilLn :från atmosfären av fria mi nera:l,,.§YXQT i storleksordningar. 100 kg koncentrerad svavelsyra per ha och år , kommer i :första hand markens fria karbonater
(
kalcit- eller dolomitkristaller) att upplösas . I våra fattigare moränjo rdar är denna upplösninG genom nederbörd och bio logisk aktivitet en naturlig pro cess som bl . a . lett till , att den s . k . 1-=.alkr:räils en
(
övre gränsen för :förekomst av fria karbonater) l�gger på
t
-it
m djup i marken. Hastigheten i kalkgränsens förskjutning mot djupet kommer s j älvfallet att öka under nuvarande betingelser. Detta torde emellertid icke ha någon väsentlig biologisk betydel s e .
I jordar där kalkhalten av geologiska skäl är hög ända upp
i ytan, sk€r �aturligtvis även där en upplösning av karbonat er. Med tanke på det stora kalkförrådet i sådana j ordar kommer emel
rim-0 M. _, I I
7
19lig tid. Det är även anledningen till att stora delar av de central- och öst europeiska jordbruksområdena är skyddade mot försurningens verkan , eftersom dessa jordar består av karbo- natrika avlagringar från sista istiden, de så kallade lös s j or-darna.
I j ordar som saknar fria karbonater kommer en långsam sänk
ning av markens pH-värde att ske • . En anpassning_ till nederbör
dens pH-värd e , för närvarande 01ru<ring 4,3, kan sålunda förvän
tas . Tidsskalan .för denna anpassningsprocess kan för närvaran de inte anges , eftersom den beror på flera markfaktorer, vil ka först måste undersökas experiment ellt . �n so.mmanställning
av pH-värden i olika j ordar under en lång följd av år �der 193@-talet visar emellertid ingen pH-trend, vare sig positiv eller negativ , under detta &rtionde. På grund av årsperiodiska :fluktuationer mås t e man ha flera års mät serier, för att kunna fastställa eventuella trender och man kan därför inte uttala sig om, hur förhållandena utvecklats under 1960-talet . Påbör jade laboratorieundersökningar med skalning av tidsfaktorn rörande detta problem kornaer att redovisas i annat saJilClanhang .
Eftersom
_'{.ätcjonen �ar en höa adsorptionsenergi til� mar �ens kolloider k.Q.!!!!Tler övriga adsorberade katjoner såsom natrium ,
.l<ali1.Yll, kalcium och magnesiwn att :förträngas genom jonbyt e och urlakas . Den totala mängd kat joner, som finns adsorberade till markens kolloider, varierar högst väsentligt med j ordart och j ordmån. En normal åker.jord ned till 20 cm djyp innehåller så lunda �q:tjoner i storleksordningen 5.000 - 40.000 ke
/
ha. Den nuvarande tillförseln av syror nedför ovillkorligen en motsva rande borttransport av dessa kat joner. I den mån borttransporten går ut över kalcium kommer den att uppgå till c : a 40 kg
/
ha och år. En division mellan dess� två tal ger den s . k. omsätt ninestiden, som är ett mett på var�tigheten av markens bas förråd gentemot den pågående försurningen. Man finner därvid omsättninestidor på 125 - 1e000 ar för våra ukerjordnr. Dessa tidsmarginaler lir i sj älva verket längre , eftersom såväl kalk ning son vittrine ökar förrådet n.v baser. För de :flest� åkerj ordar förclicrgcr sålunda ett naturligt skydd mot syrapåver-kan.
Annorlund� ställer det sig :för skot;s,iordarno. . Der�s inne hå.ll av adsorborade katjoner är på grund av det ursprungliga
�ura tillståndet i skogsmarkerna ringa och uppgår till
l
.
2�0
a .2 . 000 kg/ha . Man kan då bertilC1.a omsättningstiden för detta basförråd till JO - 50 år, d . v . s . en tids skala , som får sin allvarliga innebörd med beaktande av att skogsträden har en 9mloppstid, soa varierar mellan 75 och 125 år. Den nuvarande skogsgene:rationcn konuner sålunda att känna av en minskande !illgån� på �a.lcium, magnesium och kalium, vil�<et kan medföra}
en sämre skogs tillväxt .Det är inte enbart de större katjonerna, som påverkas av
markens försurning , utan också de s . k. raikroelementen såsom
koppar, z ink, mangan oc� kvicksilver. Dessa förekommer normalt i mycket små kvantiteter i marken och de kan antingen fastläg gas genom pH-förtindringar eller urlakas såsom gäller för de
övriga katjonerna.
En tillämpning på kvicksilverförhållandena i vårt land kan vara av speciellt intres s e . Enligt undersökningar av A .
H� Andersson framgår , att kvicksilver i marken iir praktiskt ta- J
get helt bundet till det organiska mat ericlet (hu.musen_} . Av de vatt enkemiska undersökningarna \illder perioden 1965 - 67
framgår vidare, att halten oraaniskt material i form o.v humus
har ökat c : a 50
%
under dessa år, möj ligen med markens försurning som orsak. _Ett betydligt � utflöde av kvicksilver sker
sålunda från våra marker till vatt endragen och man kan
beräk-na, att ökningen uppt;år till c : a 1 ton kvicksilver per år .
Här skall givetvis icke diskuteras, i vad mån detta kvi cksil-ver ursprungligen kommer från industriella eller urbana
käl-lor eller tas från under lång tid ackumulerade förråd i
mar-ken, utan endast peka på det komplicerade samspel, som före ligger mellan o lika processer i naturen. D e höga halt erna av kvicksilver i fisk :från såväl svenska. som nor.s.ko. f j tillvatt en
får kanske ccnom ovanstående påpekanden en rimlig förklaring. En yiss komp0nsation mot en ökad url<:'.kning av kat joner av skilda slag sker genom vittrin{) av markmineralen. Förrådet därvidlag är enormt stort och i �aturresursutredningen har framfö;i:ts siffran, att markens livsltinc;d gent er.1ot försurning en under antaE_ande av en total vittring y:.v de primära markmi-_neralen ligger på storleksordningen 5@@.@©� år. Vittringen
är emellertid en långsam process och man vet :för närvarande inte i vilken omfattning- vittrinc-en kan kor.ipensera
urlaknings-förlusterna och därmed vidmakthålla en biolot:;iskt acceptabel produktivit et.
Y.i..:t..iringen leder �ven till mincralociska förändringar och en j ämförelse mellan äldre och nyare uppgifter rörande vissa jordars mineralocriskn sammansättnincr , aer kanske ett svar på försurnincrens markeffekt . Skossmarkernns s.k._12qdsoljordar_ i såväl Skandinavien eora Kanada och Rys sland har enligt äldre
1.
!i tt eraturuppc;iftcr (under 1'3G:>- ta.lct)
en mineralogisk samman sättning bes tående huvudsc .. kligen av kaolini t . Senareforsk-2.
ningsresultat (under 1950- och '0-talen) ger emellertid en annan bild av dessa jordars mineralociska sor.unans�ttning, näm
.!icrcn att montmorillonit och illit är de förhärskande lermine ralen och att ko.elini t endast filireke1mmer mer eller
mindre_s.pn.r-.J,
.samt . Genom labtrntorie- och modellstudier har man vidare funnit , att montmorillonit kan uppstå under sura betingelser �
nom . .§mt es av_]rnl..J...Qidala �ililsatfraQJlcn.:L. Eftersom e n ökad
�
,,e-
surning av marken har påb'utt under de sista 15 - 20 åren och
förekomsten av fria mineralsyror i såväl torv- som fastmarks jordar påvisats redan i mitten på 1950-talet , ter sig den mot stiG"elsefulla uppfattninc;en om podsoljordarnas mineralogiska sanunansättninG som endast skenbar. I verkligheten kan en mine
ralogisk omvandling redan ha skett och §åväl äldre som nyare
forslmingsresultat i sig �j_tilv vara riktiga .
Det är givet , att förändrinear av markens pH liksom dess
jonsammansättning kommer att pe.verka do bttanisku fi*rhZ..llande-:_
na. M&ngåricra växter ter sig därvid u� observations synpun.kt
/
mindre känsliga än ettåric:a växtcr...- på a-rund av deras bio logis -ka tröahet . Det .finns all anledning att under nuvarande beting
elser förmoda , att vissR viixt�rtcrs utbredninesområdcn håller på att ändras likson art ernas individtcthet ocn de inbördes artrelationerna. Kalktilskande eller pH-ncutralu viixtcr kommQr
främst att påverkas, och kontinuerlic;a studier av ref�s
ytor på olika h�ll i landet bör kunna cc en värde.full diacrnos på markförtindringarnas biolocriska ef'fekt . Den praktiska bety dels en iir där-vid crivetvis svar att :förutsiiqa. Utdöen .. let av
blåsippsbestånd viu ertinserna för deras utbredninqsområden är ..J:>.jälv.fallet en övcrkomliG .förlust!
Ska<.lever!mingar p& vegetationen med hänsyn till S02 eller andra sura produkt er har rapporterats i en måncr.fald arbeten.
I de flesta fall rör det sig därvid om direkta skador genom atmosfärisk påverkan. I vårt land är ju Skyes arbeten över lavutbredningen inom städerna välkänd och på många håll i värl den har man sedan länge upprr.irksammat barrträdens tillbaka gång i..!l.Q!!! urbanis erade eller industrialiserade områden,
Allvarligare ter sig situationen i den mån markens mikro
biella förhållanden mer allmänt påverkas av antingen _pH-fak
torn eller markens �örhållanden. De högre växternas närings
upptagning beror nämligen till stor del på mikrobiellt beting ad mineralisering av humus- och förnamateria.le:t.0 En förändring av den mikrobiella aktiviteten kan därmed väsentligen påverka markens ponitet för de högre växterna. Särskilt för skogsmar kens del har man anledning att uppmärksamma de kvävefixerande __ mikroor_ganismernas livsbetingelser. _c : a
l/
'J
av skogs trädensJcväveförsörjning sker nämligen genom mikrobiell fixering av elementärt kväve. D e ?lågröna algerna har b l . a . denna funktion och man vet också, att deras kvävefixerande förmåga upphör när
milj öbetingelserna beträffande pH är under •,�. Organismerna
som sådana överlever vis serligen, men deras roll i ekosyste met har upphört . Miljöns försurning kan sålunda s ekundärt få
en negativ kväveeffekt. Problemställningen bearbetas för närvarande som ett svenskt proj ekt inom det .Internationella Bio logiska Progr�et_._
FÖRSURNINGENS INVERKAN PÅ FISKET
I äldre skandinavisk litteratur finnes ett flertal uppgif ter om fiskdöd , som satts i samband med starkt försurade vat ten. Försurningen har vid dessa ti llfällen orsakats av extrema torrår, vilket lett till att markens sulfidförekomster oxide rats till svavelsyrao Denna har därefter urlakats och sänkt pli-värdet i sj öar och vattendrag.
En långsam förändring av vattendragens pH leder på sikt biologiskt sett till samma resultat. Eftersom orsaken i detta fall är atmosfäriska förändringar kan eventuell skadeverkan komma att få betydligt större omfattning. Under b earb etningen av det nederbörds- och ytvatt enkemiska datamaterialet rappor terade fiskerikonsulent Lundin dels en omfattande fiskdöd , dels förändringar i artbest3..ndet i o lika s j öar i västra
Sve-23
rige. Hans uppgifter var alarmerande , eftersom förhållandena kunde återföras på storskaliga regionala förändringar av vat t endragens kemiska egenskaper.
Enligt Lundin kan gränsen för o lika fiskarters pli-känslig het anges enligt följande:
Fisks lag Lax Laxöring Gädda Abborre Kritiskt pH-värde 5 , 5 s , o 4 , 3 4 , o
D e angivna gränsvärdena är icke nödvändigtvis dödsgränser för de o lika fiskart erna , utan kan under i övrigt gynnsamma betingelser utgöra gränsen för skyendereaktioner. Man kan så
lunda antingen få en utvandring av fisk från sura vatt endrag eller, i den mån utvandring inte är möjlig, ett utdöend e . En sådan utvandring av lax ( eg. förhindrad laxuppvandring) har under sorrnnaren 1967 rapporterats från ett par områden i Norge. En sammanställning av u. Grimås rörande fångster av lax och
laxöring i Mörrumsån belyser frågan ytt erligare , vilket fram går av fig. 28. Den pågående försurningen ( s e fig. 23) har lett till dels en minskad lax.uppgång , dels en artdifferenti ering så att laxtillgången minskat medan den mer to leranta laxöringen . ökat . Vid ytt erligare försurning kan man förvänta , att även laxöringen kommer att minska i antal. - Den eventuel la industriella andelen i detta problemkomplex måste emeller tid även beaktas .
Man kan för närvarande inte klarlägga det direkta samban det mellan fiskdöd eller skyendereaktioner och vattnets pH.
En orsak kan vara , att kolsyreavgången från gälarna försvåras vid lågt pH , eftersom bikarbonatlös ligheten praktiskt taget upphör under pH .S . Ett kolsyreöverskott i blodet är fysioloei.skt liktydigt med syrebrist ocn Lundin anger , att fiskarna visar symtom på syrebri s t e Någon syrebrist i vattnet kunde emeller tid inte konstat era s .
Under andra betingelser kan låga pH-värden leda till ut fällning av hUr.tater som dödar näringsbottnarna , varvid fis ken svälter ihjäl. Av de försök, som utfördes i anslutning till de inledningsvis nämnda fallen, kom man även underf'und
med, att fiskar ,-:---_ -:-elativt toleranta mot enbart svavelsyra. men att de var extremt känsliga för kombinationen svavelsyra - humusämneno Denna kombination är vad som just nu förelig ger i många sjöar och vatten'rag, nämligen en ökad aciditet och ett ökat humusinnehåll.
Förfo har med dessa alternativa förklaringar velat peka på kopplingen mellan olika proceGser i naturen och hur otör ningar av naturliga järnvikter kan få återverkningar, som icke direkt kan förutsägas. Kall�ning av en sjö kan exempelvis få motsatt effekt än man förväntat , eftersom utfällningen av Ca humater ökar och näringsbottnarna därmed k<J.n försämras o
YÖRSURNINGENS INVERKAN PÅ MATERIAL OCH BYGGNADER
Genom praktisk erfarenhet och genom undersökningar av b2.
..
r:-.,. IVA: s korrosionsnämnd är man sedan länge medveten om kor
rosionens skadeverkningar och dess omfattning och delvis ock�· så över sambandet mellan korrosion och omgivande f!'.:_:torer i såväl atmosfären som i vatten och mark.
Det aggresivaste ämnet i atmosfären har visat sig vara
so2 , som efter oxidation till svavelsyra löser upp oskyddat
stål till järnsulfat eller under rostbildning., Eftersom rost�· bildningen är minst lika stor på undersidan av en lutandG plåt som på översidan, må.ste luften vara minst lika aggresiv som nederbördeno Resultat �rån viMsa mätstationer visar fak�
tiskt , att nederbörden har en korrosionshänunande
(
rentvättan�·de
? )
verkan, var:::'ör de luftkemiska förhållandena kanske bör anses som de mest betydelsefulla.Figo 29 visar sambandet mellan korrosionen hos oskyddat stål och luftens svavelhalt , baserat på en undersökning från slutet av 1950-talet e Det framgår därvid , att ett rätlinjigt samband föreligger dels för stationer med lantlig atmosfär, dels för stationer i industriellt påverkad atmosfäro De hal t er av svavel: som förelegat i luf'ten llllder denna tid har
genomsnittligt uppgått till
3
mikrogram S per m3 luft och kor-·2
rosionshastigheten har därvid utgjort c : a 150 g per m och år,
Under senare år har luftens svavelhalt varit 4