Geoviden nr.4 2014 PDF - geocenter.dkgeocenter.dk/xpdf/geoviden-4-2014.pdf · 04 GEOVIDEN NR. 4 2014 Nitrat og kvælstofkredsløbet Nitrat består af et kvælstofatom og tre iltato-mer

2014

GEOLOGI OG GEOGRAFI NR. 04

NITRAT- Nitrat i drikkevand og vores sundhed- Transport af nitrat fra rodzonen til overfladevand- Omsætning af nitrat i undergrunden- Beskyttelse af grundvandsressourcen- Virker beskyttelsen af grundvandet?- Hvor forsvinder kvælstoffet i grundvandet?- National kvælstofmodel- Nitrat i økosystemer

GEOVIDEN_4_2014_Nitrat 02/12/14 12.50 Side 1

02 GEOVIDEN NR. 4 2014

Hvor stammer nitratindholdet i drikkevandet fra? I Danmark producerer vi vores drikkevand fragrundvand, som kun gennemgår en simpel be -handling på vandværkerne. Samtidig har vi etintensivt landbrug med et relativt stort tab afkvælstof (N) fra gødningen til miljøet, da plan-terne ikke optager det hele. En del af det kvæl -stof, som planterne ikke optager, udvaskes frarodzonen til grundvandet i form af nitrat (NO3

-).Nitrat i drikkevandet stammer således fra land -bruget. Oftest består vandbehandlingen påvandværkerne i at grundvandet iltes og filtre-res gennem sandfiltre. Herved opnås som re-gel en tilfredsstillende vandkvalitet, og drikke-vandet kan ledes ud i vandhanerne til os for-brugere. Under vandbehandlingen på vand - værkerne fjernes nogle stoffer ved afgasning(fx svovlbrinte, kuldioxid og metan) eller ud-fældning (fx jern, mangan og ammonium). Det-te gælder dog ikke nitrat, og derfor har drikke-vandet samme koncentration af nitrat somgrundvandet.

Grænseværdi I Danmark og EU er grænseværdien for nitrat igrundvand og drikkevand 50 mg/l, hvilket eri overensstemmelse med anbefalingerne fraVerdenssundhedsorganisationen WHO. Nårkoncentrationen af nitrat i drikkevandet er om -kring grænseværdien, vurderes det at indta-gelsen med drikkevandet er betydelig, fordiman dertil skal lægge den nitrat, man får gen-nem fødevarer. I mundhulen omsættes denmængde nitrat, der er indtaget, delvis til nitritved hjælp af bakterier. Grænseværdien for ni-trat i drikkevandet er fastsat af hensyn til vo-res sundhed og risikoen for akut forgiftningmed nitrit, da et for højt indhold af nitrit i blo-det kan resultere i ‘blå børn-syndromet’ (se fi-guren). Risikoen for blå børn-syndromet øges,hvis der både er et højt indhold af nitrat ogmikrobiologisk forurening af drikkevandet,da maveinfektioner kan øge nitritdannelse ikroppen. Denne sygdom forekommer kun hosspædbørn og er yderst sjælden i Danmark.

Indtagelse af nitrat med drikkevandet mis-tænkes også for at være årsagen til forskel -lige kroniske sygdomme som fx tarmkræft.Forklaringen skal søges i at nitrit i mavesæk-ken kan omdannes til kræftfremkaldende ni-trosaminer (se figuren). Omvendt peger nogleundersøgelser på, at nitrat i drikkevandet imindre koncentrationer kan have en positivantioxiderende effekt på vores sundhed.

Forskning i sammenhæng mellem nitrat i drikkevand og sundhedSammenhængen mellem befolkningens ind-tag af nitrat i drikkevandet og forekomsten afkræft er et forskningsområde, hvor der stadiger mange ubesvarede spørgsmål. Ved hjælp

af registeroplysninger om hele den danskebefolkning, bliver problemstillingen analyse-ret i et nyt dansk forskningsprojekt (www.DNARK.org). Dette kan lade sig gøre, fordi da -ta om nitrat i drikkevandet og sygdoms- oghelbredsoplysninger i Danmark er registreretgennem mange årtier. Samtidig har vi alle etCPR-nummer, som er geokodet. Det vil sige, atvi ved, hvor hver enkelt person har boet gen-nem hele livet. Internationalt set er det heltunikt at have sådanne detaljerede og pålide -lige data for et helt lands befolkning. Projektetforventes at kunne kaste lys over, hvor vigtignitratkoncentrationen i drikkevandet er for ud -viklingen af kræft i forhold til andre kendtekræftfremkaldende faktorer.

Nitrat i drikkevandet og vores sundhed

Birgitte HansenSeniorforsker, GEUS [email protected]

Jörg SchullehnerPh.D. studerende, GEUS og AU [email protected]

Torben SigsgaardProfessor, Institut for Folkesundhed, [email protected]

MundhulenNO3

- + e- + H+ → NO2- + H2O

Blodet4 NO2

- + 4 HbO2 + 4 H+ →4 NO3

- + 4 Met-Hb + 2 H2O + O2

MavesækkenNO2

- + H+ → HNO2R2NH + HNO2 → R2N-NO + H+

Blå børnMet-Hb

Kræftfremkaldendenitrosaminer

R2N-NO

NO3 -

NO2- NO2

-

HbO2

NO2-

HNO2R2NH

Nitrat i drikkevandet er uønsket, da det kan påvirke vores sundhed negativt. Denøvre grænse for hvor meget nitrat der tillades i drikkevandet er fastsat i forhold tilrisikoen for akut forgiftning med nitrit og blå børn-syndromet. Men nitrat i drikke-vandet mistænkes også for at være medvirkende årsag til mavekræft.

Illustration af N-strømningsveje og -pro-cesser i mundhule, blod og mavesæk.

Kilde: Forfatterne efter M. Ruiz; V.A. Anlicker og J. Morgan.


Danmark består hovedsageligt af sedimen-tære bjergarter. Det vil sige, at jorden er op-bygget af korn, fx ler eller sand, aflejret ovenpå hinanden. Mellem disse korn er der mel-lemrum, porer, der kan være fyldt af luft ellervand, eller en blanding. I de øverste dele af‘undergrunden’ er porerne kun delvist vand-fyldte, hvilket benævnes den umættede zone.I denne zone strømmer vandet næsten udeluk-kende lodret nedad. I en vis dybde finder mangrundvandsspejlet, der er overfladen af grund-vandet. Under denne grænse findes den mæt-tede zone, hvor alle porerne er vandfyldte. Herer der en lodret grundvandsstrømning i denøverste del, men med dybden vil strømningenprimært være vandret og vandet strømmer modindvindingsboringer, vandløb eller kysten. I om -råder, hvor vandløbene ligger dybere end grund-vandsspejlet, vil grundvandet strøm me ud ivandløbene i såkaldte udstrømningsområder.Foruden vandløb vil grundvandet kunne strøm - me af mod andre typer af overfladevand someksempelvis søer og vådområder. I nogle om-råder ligger grundvandsspejlet meget tæt påjordoverfladen og det kan endda stige til overjordoverfladen og evt. danne små søer. Detteforekommer typisk i vinterhalvåret, hvor ned-børsmængden er stor, og i lerede områder,hvor vandet er længe om at infiltrere til grund-vandet. Vand tæt på eller over terræn er pro-blematisk på landbrugsarealer, idet det forhin-drer jordbearbejdning. Det er derfor nødven-digt at aflede vandet via dræning i drænrør, dertypisk er placeret ca. 1 m under terræn. Det sam -lede drænede areal i Danmark er ikke kendtpræcist, men det skønnes, at ca. 50 % af detdyrkede landbrugsareal drænes.

I grundvandet er der forskellige iltforhold.I de øvre jordlag er der generelt ilt til stede –miljøet er oxiderende, mens de dybere jordlagovervejende er iltfrie, dvs. karakteriseret af etreducerende miljø. Opdelingen i hhv. iltede og

iltfrie forhold er vigtig for nitratens skæbne,idet nitrat vil blive brugt som iltningsmiddel,hvis der ikke er tilgængelig ilt; dvs. bakterier-ne anvender nitrat til respiration. I denne pro-ces omdannes nitrat, og det endelige produkt– lattergas (N2) – siver op i atmosfæren. Ni-traten bliver således opbrugt, eller omsat/re-duceret, under iltfrie forhold. Omvendt vil ni-traten ikke blive omsat, hvis der er tilstrække-ligt med ilt til bakteriernes vækst. I iltholdigegrundvandsmagasiner vil der derfor ikke skeen omsætning af nitrat. Adskillelsen mellemde oxiderende og reducerende forhold be-nævnes ofte redoxgrænsen. De generellestrøm ningsmønstre i jordlagene, samt opde-ling i oxiderende og reducerende forhold igrundvandet er illustreret i figuren.

Under vandets, og dermed nitratens, trans-port i grundvandet vil der ske en væsentligomsætning af nitrat. Man regner med, at ca.2/3 af den nitrat, der siver ud af rodzonen,bliver omsat inden den når ud i overfladevan-det. I grundvandet alene er det vurderet, atca. halvdelen af den nedsivende nitrat kan re-

duceres, mens den resterende del reduceresi områderne tæt ved vandløbene, eksempel-vis i vådområder, hvor der kan være rigeligt aforganisk materiale, som bakterierne lever af,og hvor der samtidigt kan være reducerendeforhold.

Når man skal vurdere, hvor meget nitrat derbliver omsat, fra det forlader rodzonen til detnår overfladevandet eller de marine områder,er der således behov for at kende til både degeokemiske forhold i grundvandet (ilt/ikke ilt)samt til de lokale grundvandsstrømninger.Dette er en stor udfordring, da disse forholdkan variere meget over selv små afstande.Denne variation, eller heterogenitet, er i højgrad bestemt af de geologiske forhold. Grund-vandets strømning er således forskellig for for-skellige sedimenter, eksempelvis ler og sand,hvor strømningen generelt vil være størst i desandede områder, mens strømningen kanvære helt ubetydelig i lerede aflejringer. Degeokemiske forhold er ligeledes afhængige afsedimenterne og deres kemiske sammensæt-ning (læs mere herom på side 5). Drænedearealer udgør en yderligere udfordring, idetdrænene kan fungere som ‘motorveje’, hvorivand og nitrat ledes direkte fra rodzonen tilvandløb, uden at passere de reducerende mil-jøer med mulighed for omsætning.

GEOVIDEN NR. 4 2014 03

Anker Lajer HøjbergSeniorforsker, [email protected]

Jens Christian RefsgaardForskningsprofessor, [email protected] af nitrat

fra rodzonen til overfladevandKvælstof er et nødvendigt næringsstof for plantevækst og udbringes derfor på dyr-kede arealer for at optimere afgrødeudbyttet, enten i form af husdyr- eller kunst -gødning. Planterne er imidlertid ikke i stand til at optage hele den tilførte mængde,hvorfor der er et overskud. Det meste af dette overskud bliver opløst i nedbøren, pri-mært som nitrat, og transporteret ned i grundvandet.

Vandets transportvej

Mættet zone

Indvindingsboring

Vandløb

Dræn

Redoxgrænse

Grundvandsspejl

Umættet zone

Opbygningen af de forskellige geologiske jordlag med angivelse af grundvandsspejl, drænog redoxgrænsen. Vandets strømningsmønstre fra overflade til vandløb er også angivet.



Nitrat og kvælstofkredsløbetNitrat består af et kvælstofatom og tre iltato-mer (NO3

-). Nitrat er en negativt ladet ion, dernormalt ikke binder sig til jordlagenes organi-ske eller mineralske partikler og som findesopløst i jordvandet og følger vandets be-vægelse fra jordoverfladen ned gennem jord-lagene til grundvandsmagasiner samt søer ogvandløb (det akvatiske miljø) hvorfra det kantransporteres ud i fjordene (det marine miljø).

Nitrat indgår i et stort og kompliceretkvælstofkredsløb (figur 1). I kvælstofkreds-løbet optræder kvælstofatomerne i mange

forskellige former, herunder også som nitrat.Organisk bundet kvælstof findes i levende el-ler døde dyr og planter og uorganisk kvælstoffindes i næringssalte i jord og vand og i for-skellige kvælstofgasser. Når dyr eller planterrådner bort, omsættes det organisk bundnekvælstof til uorganisk kvælstof gennem enrække nedbrydningstrin. Processen kaldesmineralisering. Mange organismer (fx ormeog bakterier) deltager i processen, og i sidsteende bliver kvælstof frigivet som ammonium(NH4

+), der under iltrige forhold ved hjælp franitrificerende bakterier kan omdannes til ni -

trit (NO2-) og nitrat (NO3

-) ved en proces, derkaldes nitrifikation. Planter kan kun optageuorganisk kvælstof og er derfor afhængige af,at mineraliseringen leverer det nødvendigeuorganiske kvælstof. Luften indeholder storemængder (80 %) kvælstofgas, der kan udnyt-tes af kvælstoffikserende planter, eksempel-vis ærter og kløverplanter. Andre landbrugs-afgrøder, der ikke er kvælstoffikserende, måtilføres kvælstofholdig gødning for at sikre etoptimalt udbytte.

Nitrat i den umættede zone Det nedsivende vand indeholder nitrat undersåvel dyrkede som ikke-dyrkede arealer. Kon-centrationen af nitrat vil typisk være langthøjere i vand fra landbrugsarealer, der gødesend i vand fra ikke dyrkede arealer (natur -arealer). Koncentrationen af nitrat vil forudenarealanvendelsen afhænge af de klimatiskeforhold (nedbør og fordampning), samt for dyr-kede arealer desuden af afgrødetype og dyrk-ningspraksis (gødskning og jordbehandling).

Omsætning af nitrat i undergrunden Nitrat (NO3

-) forekommer under dyrkede områder såvel som under naturarealer. Ni-trat indgår i et meget kompliceret kvælstofkredsløb. Nitrat findes opløst i jordvan-det og følger vandets bevægelse ned gennem jordlagene. I den umættede zone skerder nogen omsætningen af nitrat inden for de øverste 3–5 meter ved en fornybarpulje af organisk stof fra plantedækket. I dybere jordlag strømmer vandet stort setuhindret ned gennem de oxiderede jordlag, indtil vandet møder redoxgrænsen ogde stoffer, der omsætter nitraten. Fjernelsen af nitrat kan forgå over eller nede igrundvandsmagasinerne. Ved at bestemme grundvandets alder er det muligt at be-skrive udviklingen i nitrat tilbage i tid.

Vibeke ErnstsenSeniorforsker, [email protected]

Dødtplantemateriale

Organisk stof

Husdyrgødning

Nitrat (NO3-)

Kvælstof-udvaskning

Ammonium (NH4+)

Binding til ler

Delvis efter: funny-pictures.pic photos.net

Planteoptagelse(assimilering)

Kunstgødning

Biolo

gisk

kvæ

lsto

ffik

serin

g

Opt

agel

se

Nitrifikatio

n

Denitrifikation

Kemisk om

sætning

AmmonifikationIndustriel N-fiksering

Lyn spalternitrogen til

NOx

N2/N2OFoder

Bælgplanter

Atmosfæriskkvælstof

Kvælstof fjernesmed afgrøder

Ammoniakfordampning Ammoniak

fordampning

Figur 1. Kvælstofkredsløbet i jord.

Omtegnet af: Carsten Egestal Thuesen, GEUS.



NITRAT

Når vandet siver fra jordoverfladen og ned gen-nem rodzonen, vil nitratens videre skæbnevære bestemt af de geologiske, hydrauliske og(geo-)kemiske forhold i jordlagene. Når vandetsiver ned i jorden, vil den første del af bevæg -elsen for det meste foregå gennem den umæt-tede zone, hvor porerne kun er delvist vand-fyldte. Denne zone kan variere i tykkelse fra de-cimeter til mange meter.

I den umættede zone vil det oprindeligegeologiske indhold af reducerende stoffer (or-ganisk stof, pyrit og ferrojern) ofte være brugtop, men her sikrer plantedækket en stadig til -førsel af organisk stof der kan bruges i forbin-delse med en vis fjernelse af nitrat (se boksenforoven). Tilførslen af døde plantedele og bio-tilgængeligt organisk stof er størst i pløje -laget, hvor en forholdsvis høj biologisk akti -vitet i forbindelse med vandmætning virkerfremmende for dannelsen af iltfrie forhold ogdermed en nitratfjernelse (denitrifikation).Under pløjelaget tilføres organisk stof i bl.a.rødder og bakterier eller det transporteres op-løst eller som partikler ned fra jordoverfladengennem sprækker og makroporer. Den biotil-gængelige del af dette organiske stof udnyt-tes af forskellige bakterier under forbrug af ilt,hvorved der dannes iltfrie mikromiljøer, hvornitrat kan reduceres og omdannes til fritkvælstof. Da organisk stof ofte binder sig tilmineraloverflader, vil reduktionen af nitrat iden umættede zone – baseret på tilskud aforganisk stof fra overfladen – ofte være be -grænset til de øverst 3–5 meter. På steder,hvor den umættede zone når dybere ned, vilder ikke kunne finde nogen nævneværdig ni-tratfjernelse sted.

Mættet zone – grundvands magasinerne – processer og alder på vandI den oxiderede del af grundvandet er nitratkemisk stabilt og kan være mere end 50 årgammelt. En effektiv nitratfjernelse i den mæt-

tede zone – i grundvandet – kræver iltfrie for-hold. I de oxiderede dele af grundvandsma-gasinerne vil der således ikke kunne reduce-res noget nitrat. Er grundvandsmagasinerneiltfrie (anaerobe) vil der kunne ske en reduk -

tion af nitrat og processerne her vil afhængeaf sammensætningen af de reducerende stof-fer; jernforbindelser (FeII), organisk stof, pyrit(FeS2) eller opløst metan (CH4). Samtidig medat sammensætningen af reducerende stoffervarierer, vil grundvandets kemiske sammen -sætning blive ændret på forskellig måde.Reduktion af nitrat med organisk kulstof ogmetan giver således grundvandet et øgetindhold af bikarbonat (HCO3

-) og en pH-stig-ning, mens pyrit vil føre til dannelse af sulfat(SO4

2-) og opløst ferrojern (Fe2+). Når ferro-

jern iltes til ferrijern (Fe3+), vil det gøre van-

det mere surt og grundvandets pH vil falde(se boksen foroven).

Nitratholdigt vand forekommer almindeligvis under oxiderende eller svagt reducerende for-

hold, hvor mikrobiologiske eller ikke-biologiske nitratreduktionsprocesser ikke kan foregå.

Under iltfrie (anerobe) forhold kan nitraten omsættes og fjernes fra det nedsivende vand og

processen afhænger af, hvilke reducerende stoffer der er til stede i jordlagene. Omsætningen

mellem nitrat og organisk stof (C), pyrit (FeS2), ferrojern (Fe2+) og metan (CH4) kan beskrives

ved følgende processer:

Organisk stof: 5 C + 4 NO3- + 2 H2O → 2 N2 + 4 HCO3

- + CO2

Pyrit: 5 FeS2 + 14 NO3- + 4 H+ → 7 N2 + 10 SO4

2- + 5 Fe2+ + 2 H2OFerrojern ved dannelse af frit kvælstof: 5 Fe2+ + NO3

- + 12 H2O → 5 Fe(OH)3 + 0,5 N2 + 9 H+

Ferrojern ved dannelse af ammonium: 8 Fe2+ + NO3- + 21 H2O → 8 Fe(OH)3 + NH4+ + 14 H+

Metan: 5 CH4 + 8 NO3- - + 3 H+ → 4 N2 + 5 HCO3

- + 9 H2O

Kemiske processer og nitratomsætning

Koncentration

Reducerendestoffer

Nitrat

Dyb

de

Figur 2. Snegleboring med moræneler. Skiftet fra det oxiderede, brunfarvede sediment til det reducerede,gråfarvede sediment markerer redoxgrænsen. Resultatet af de kemiske analyser viser, at nitrat er til stede idet oxiderede sediment. Indholdet aftager ved redoxgrænsen, hvor det nitratholdige vand møder jordlage-nes indhold af reducerende stoffer (summen af bl.a. organisk stof, pyrit og ferrojern) på overgangen til denreducerede zone.


Forekomsten af ilt er som nævnt afgørendefor, i hvilken dybde nitrat omdannes og fjer-nes. Undersøgelser har desuden vist en sam-menhæng mellem forekomsten af nitrat ogsedimenternes farver. Således kan nitrat fo-rekomme i jordlag med gule, gulbrune, bruneog gråbrune farver, mens jordlag med grå,brungrå og sorte farver normalt ikke indehol-der nitrat. Andre undersøgelser har vist, at ni-tratfjernelsen ofte er effektiv på overgangenmellem den oxiderede og reducerede zone,altså omkring redoxgrænsen. For at forståden geografiske udbredelse af nitrat er detderfor vigtigt at kende til beliggenheden afredoxgrænsen. Der findes ikke noget lands-dækkende kort over udbredelsen af den ilte-de zone og redoxgrænsen men farveoplysnin-ger fra boringsbeskrivelser kan bruges til atbeskrive dens udbredelse. Der findes storegeografiske forskelle knyttet til de geologiskeforhold (se boksen side 7). Det generelle bil-lede viser, at den oxiderede zone i områdermed unge leraflejringer (unge kvartære aflej-ringer) ofte er ringe udviklet (se figur 2) og atdet her kun vil være de overfladenære, se-kundære grundvandsmagasiner, der er påvir-ket af nitrat. I disse områder sker nitratreduk-tionen over det dybere, primære grundvands-magasin. I områder med tykke sandaflejringerfindes den oxiderede zone og nitrat derimodofte udbredt fra overfladen og ned i grund-vandsmagasinerne. I disse områder foregår ni-tratfjernelsen nede i grundvandsmagasinerne(figur 3).

Ved kortlægningen af den oxiderede zoneog dybden til redoxgrænsen er det muligt atbeskrive, hvor dybt det nitratholdige vand be-


0

20

40

60

80

100

120

2015

Nit

rat (

mg/

L)N

itra

t (m

g/L)

Nit

rat (

mg/

L)

Dybde 13 mAlder: 6 år

Prøvetagningsår

Dannelsesår

0

25

50

75

100

1998

1960

2001

1963

2004

1966

2006

1968

2009

1971

2012

1974

2015


Prøvetagningsår

Dannelsesår

Prøvetagningsår

Dannelsesår

0

20

40

60

80

100

1998

1979

2001

1982

2004

1985

2006

1987

2009

1990

2012

1993

2015


1998

1992

2001

1995

2004

1998

2006

2000

2009

2003

2012

2006

30

20

10

50 100 0 40 80 0 4 80

GVS

Dybdem.u.t.

0

Sand, brunligt uden brunkulsfragmenter

Sand, gråligt med brunkulsfragmenter

NO3 mg/l SO4 mg/l Fe opløst

Grundvandets alder bestemmes ved dets indhold af forskellige stoffer. Tidligere blev grund-

vandets alder bestemt ved dets indhold af tritium (3H). Tritium blev frigivet til atmosfæren i for-

bindelse med brintbombesprængningerne i 1950erne og 1960erne og sammen med naturligt

dannet tritium blev det indbygget i nedbørens vandmolekyler. Ved at bestemme grundvandets

indhold af tritium, var det muligt at bestemme udbredelsen af vand, der var yngre eller ældre

end ‘bombevandet’. Siden er grundvandets alder bestemt ved dets indhold af CFC-gasser.

Samtidig med at produktionen af CFC-gasser er blevet betydeligt reduceret og koncentrationen

aftagende, kan denne metode kun bruges til at datere grundvand, der er ældre end år 2000. Til

aldersbestemmelse af yngre grundvand anvendes tritium/helium-metoden, der bygger på

målinger af tritium (3H) og dets henfaldsprodukt (3He).

Grundvandets alder

Figur 3. Fordelingen af nitrat, sulfat og jern i grundvand fra et sandmagasin. Vandet er udtaget fra en boringi en plantage, der grænser op til et dyrket landbrugsareal. Det øverste grundvand fra ca. 15–23 meter underterræn, med lavt indhold af nitrat, sulfat og opløst jern, stammer fra plantagen. Grundvandet i det brunligesand i 25–28 meter har høje koncentrationer af nitrat og vandet stammer fra det dyrkede areal. Det dybestegrundvand i det grålige sand, fra 29 til 34 meter under terræn, stammer ligeledes fra det dyrkede areal, menher er det oprindelige indhold af nitrat blevet fjernet ved en kemisk proces med pyrit. Resultatet af processenses ved forhøjede koncentrationer af sulfat og ferrojern. Processen er beskrevet i boksen foroven.

Figur 4. Indhold af nitrat i grundvand udtaget i 13, 21 og 35 me-ter under terræn. Diagrammerne viser vandets indhold af nitratpå det tidspunkt, det blev udtaget. Ved at bestemme alderen afvandet er det muligt at beskrive indholdet af nitrat tilbage i tid.Grundvandet er 6, 19 og 38 år i henholdsvis 13, 21 og 35 me-ter. Vandprøven fra 35 meter er udtaget under redox grænsen ogfremstår over hele perioden nitratfrit. Y-akse: Nitrat (mg/l).



væger sig ned under jordoverfladen før endnitraten fjernes. Supplerende undersøgelseraf grundvandets alder fortæller, hvor gam-melt grundvandet er. Grundvandets alder kanbestemmes ved at analysere dets indhold afforskellige stoffer: tritium, CFC-gasser ellertritium/helium (se boksen side 6). Ved atsammenligne de målte koncentrationer overtid for netop dette punkt – altså den givne

dybde – er det på baggrund af dateringen mu-ligt at tilbagedatere nitratkoncentrationer (fi-gur 4). Dateringer viser, at strømningstidenfor vandet er henholdsvis 6, 19 og 38 år nedtil en dybde af henholdsvis 13, 21 og 35 me-ter på det sted, hvor boringen er placeret. Påbaggrund af disse aldre er det nu muligt atberegne dannelsestidspunktet for de vand-prøver, der blev indsamlet over perioden 1998

til 2012. Vandprøverne med det varierendeindhold af nitrat fra 13 meter blev dannet iperioden 1992–2006; vandet med stigendekoncentrationer af nitrat i 19 meter blev dan-net fra 1979 til 1993 og det reducerede, ni-tratfrie vand i 35 meter stammer fra perioden1960 til 1974.

NITRAT

Det nationale redox-kort viser udbredelsen af den øverste oxi derede zone og overgangen til den reducerede zone (redox grænsen). Kortet er ba-

seret på én oplysning pr. km2 og derfor kan der lokalt forekomme forskelle i dybden til redox grænsen, der ikke fremgår af kortet. Kortet viser,

at redox grænsen på Sjælland, Fyn og Østjylland ofte ligger tæt på overfladen mens den i Vestjylland og Himmerland findes på langt større dyb-

de. Årsagen til disse forskelle skal bl.a. findes i sedimenternes indhold af reducerende stoffer og mængden af vand, der siver ned i jordlagene.

Processerne og den rum lige udbredelse af redoxgrænsen er ikke forstået og beskrevet i detaljer. Der foregår stadig forskning inden for emnet.

Redox-kort

Dybde i meter

0 - 0.1

0.1 - 1

1 - 5

5 - 10

10 - 15

15 - 30

30 - 50

50 - 100

0 25 50 75 100Km

Dybden til redox grænsen

Kortet er lavet ved tolkning af boringer ogoplysninger om den geologiske opbygning.

Kilde: Vibeke Ernstsen, Peter Roll Jakobsen og Frants von Platen. 2006,


Vandmiljøplaner og generelkvælstof (N)-regulering Den generelle N-regulering af landbruget udgørden indtil videre vigtigste beskyttelse af grund-vandet mod nitrat og er iværksat gennem for-skellige nationale vandmiljøplaner siden 1985

(se tabel 1). Planerne er løbende blevet evalue-ret, og nye virkemidler er indført for at nå deoverordnede miljømål. I tabellen er angivet nog-le af de vigtigste virkemidler, som er indført forat reducere nitratudvaskningen fra landbru-get til grundvandet. Det drejer sig hovedsage-

ligt om 1) bedre udnyttelse og håndtering afhusdyr gødningen, 2) kvælstofkvoter (maksi-mal N-anvendelse) til forskellige afgrøder og3) efteraf grøder og grønne marker om efter -året og vinteren.

Den nationale grundvandskort-lægning og lokale indsatsplanerEt af formålene med den nationale grund-vandskortlægning er at identificere områder,hvor den generelle N-regulering af landbrugetikke er tilstrækkelig til at beskytte grundvan-det imod nitratforurening fra landbruget, oghvor der derfor er brug for en særlig indsats.Det er Naturstyrelsen i Miljøministeriet, derhar det overordnede ansvar for opgaven,mens kommunerne skal lave lokale indsats-planer i samarbejde med vandværker og pri-vate lodsejere. GEUS står bl.a. for fagligrådgivning og vejledning samt udvikling afmetoder og databaser.

Den nationale grundvandskortlægningforløber fra 2000–2015 og koster i alt 2,7mia. kr. Den finansieres ved at vi alle betaler67 øre pr 1000 liter ledningsført vand somforbruges. Grundvandskortlægningen foregårpå ca. 40 % af Danmarks areal, på Områdermed Særlige Drikkevandsinteresser (OSD, blåområder på figur 1) samt i indvindingsoplan-dene til almene vandforsyninger uden for dis-se. På baggrund af en detaljeret kortlægningaf undergrunden udpeges såkaldte Nitrat-Følsomme Indvindingsområder (NFI, grønneområder på figur 1). NFI-områderne udgør ca.15 % af Danmarks areal. Inden for disse om-råder udpeges indsatsområder, hvor det ernødvendigt at reducere den nuværende ni-tratudvaskning for at sikre rent drikkevand.

Detaljeret kortlægning af undergrundenDen nationale grundvandskortlægning beståraf en detaljeret kortlægning af de geologiskelag, hvori grundvandet strømmer. Der brugesbl.a. geofysiske metoder, eksempelvis denluftbårne, elektromagnetiske SKYTEM-metode(se figur 2), som scanner jordens opbygning


Beskyttelse af grundvandsressourcen I Danmark beskytter vi grundvandet imod nitrat både af hensyn til vores sundhed ogmiljø. Vi ønsker at drikkevandet skal være baseret på grundvand af en høj kvalitet,og at det grundvand, som strømmer ud i åer og søer, ikke forurener. Derfor beskyt-tes det danske grundvand imod nitrat og det sker gennem tre overordnede initiati-ver: 1) Vandmiljøplaner med generel kvælstof-regulering i landbruget, 2) Lokaleindsatsplaner baseret på detaljeret viden fra den nationale grundvandskortlægningog 3) Ekstra beskyttelse omkring drikkevandsboringer.


Lærke ThorlingSeniorrådgiver, [email protected]


Tommy DalgaardSeniorforsker, [email protected]

Handlingsplan for et bæredygtigt landbrug

År Vandmiljøplan1985 NPO-handlingsplanen

1987 Vandmiljøplan I

1991

1998 Vandmiljøplan II

2004 Vandmiljøplan III2009 Grønvækst

Vigtigste virkemidler

Maksimum N-anvendelse til afgrøder svarende til økonomisk optimum.

Loft over antal dyr per hektar, minimumsopbevaringskapacitet af gylle,forbud mod vinterudspredning af gylle til vårafgrøder, krav om fastbund under ensilage og møddinger.

Krav til gødningsregnskab, vinterafgrøder og anvendelse af husdyrgødning.

Maksimum N-anvendelse til afgrøder svarende til 10 % under økonomiskoptimum. Tilskud til bl.a. økologisk drift og skov.

Flere efterafgrøder.Maksimum N-anvendelse til afgrøder svarende til 15 %under økonomisk optimum.

Aars

Arden

Støvring

Skørping

Figur 1. Kortet viser Områder med Særlige Drikkevandsinteresser (OSD, blå områder) og Nitrat-FølsommeIndvindingsområder (NFI, grønne områder).

Kilde: Miljøportalen 2013.

Tabel 1. De danske vandmiljøplaner med angivelse af vigtigste virkemidler til beskyttelse af grundvandetmod nitratforurening fra landbruget.

Modificeret efter Dalgaard med flere (2014).


ned til en dybde af 150–200 meter. Måleud-styret hænger under en helikopter, der flyvermed en hastighed på ca. 20 km i timen i15–25 meters højde. Der bores også dybe un-dersøgelsesboringer for at få mere viden omde geologiske lag. Grundvandets nitratind-hold måles i vandprøver udtaget i forskelligedybder i boringerne. Der opstilles avancere-de, geologiske 3D-modeller af undergrunden,og modeller for hvordan grundvandet strøm-mer i de geologiske lag.

Sandede grundvandsmagasinerog beskyttende lerlagVed Jeksendalen syd for Århus ligger en begra-vet dal. I figur 3 er vist et ca. 4 km langt tvær -snit af undergrunden gennem dalen. Der fin-des tre boringer med geologiske og kemiskeoplysninger om grundvandet langs profilet.Desuden er der lavet geofysiske målinger i om-rådet. Geologiske sandlag har en god hydrau-

lisk ledningsevne og en høj porøsitet. Sandla-gene udgør de egentlige grundvandmagasi-ner. I geologiske lag, som overvejende beståraf ler, er den hydrauliske ledningsevne lav ogporøsiteten lille. Disse lag beskytter derfor deunderliggende grundvandsmagasiner mod fxnedsivning af nitratholdigt grundvand. Resul-taterne viser, at grundvandsmagasinet beståraf sandede aflejringer fra de tre seneste isti-der: Elster, Saale og Weichsel (gule områder ifigur 3 A). De lerede aflejringer (grå områder ifigur 3 A) over det sandede grundvandsmaga-sin (gule områder i figur 3 A) er ikke særlig tyk-ke og sammenhængende, og yder dermed ikkeen god beskyttelse.

Et nitratsårbart grundvandsmagasin Et eksempel på et nitratsårbart grundvands-magasin, undersøgt i den nationale grund-vandskortlægning, er vist i figur 3. Målinger-

ne viser, at der er trængt nitrat og pesticiderdybt ned i grundvandsmagasinet til ca. 90meter under terræn. Overgangen (kaldet ni-tratfronten i figur 3 B) mellem de iltede jord-lag, hvor der er nitrat (gule områder i figur 3 B),og de dybere reducerede jordlag, hvor nitra-ten er omsat (grønne områder i figur 3 B), haret uroligt forløb som passer med udbredelsenaf de beskyttende lerlag. Simuleringerne afgrundvandsstrømningen langs profilet viser, atstrømningshastigheden er relativ høj. Den sto-re gennemstrømning af vand kan desuden for-klare hvorfor arsenkoncentrationerne er rela -tive lave og forvitringen af calcit er høj. Målin-ger viser også, at nitratreduktionskapacitetener lav, det vil sige at sedimentets evne til at re-ducere nitraten er ringe. Alle resultaterne pegerderfor på, at det sandede grundvandsmagasiner nitratsårbart. Hvis kommunen beslutter atindvinde grundvand fra dette grundvandsma-gasin, er der brug for en lokal indsatsplan tilbeskyttelse af grundvandsressourcen.

Ekstra beskyttelse af områdetomkring drikkevandsboringer Siden 2011 har det været lovpligtigt at ud-lægge 25 meters sprøjte- og gødningsfri zo-ner omkring alle indvindingsboringer til al-mene vandværker, da der her er en stor risikofor forurening af grundvandet. Ud over 25 me-ter-beskyttelseszonen har kommunerne si-den 2011 haft mulighed for at udlægge størreBoringsNære BeskyttelsesOmråder (BNBO)på baggrund af konkrete vurderinger af fx risi -koen for nitratforurening af grundvandet.


NITRAT

Figur 3. Geologisk tværsnit (A) og geokemisk tværsnit (B) ved et nitratsårbart grundvandsmagasin. Resultaterne stammer fra kortlægningsområdet i Jeksendalen, Århus Syd.

Reducerede lag

Iltede lag

Eocæn ler

Kvartære lerede aflejringer

Kvartære sandede aflejringer

Grundvandsspejl

NitratfrontenSandede aflejringer(Saale/Mellem- Weichsel)

Lerede aflejringer(Saale/Mellem-Weichsel)

Lerede aflejringer(Elster)

Sandede aflejringer(Elster)

Eocæn ler

Sandede aflejringer(Elster/Saale/Mellem- Weichsel)

Lerede aflejringer(Elster/Saale/Mellem -Weichsel)

88.1346

88.1344

88.529

Nitrat: 50 mg/lPesticid fund

BA

Havniveau

500 m

40 m

Vest ØstVest Øst

Havniveau

40 m

500 m

Nitrat: 35 mg/lPesticid fund

Nitrat: 25 mg/l

Lav nitratreduktionskapacitetHøj grad af calcit-forvitringHøj simuleret grundvandsstrømningArsen: 3–4mg/l

Lovgivning

Figur 2. SkyTEM. Elektromagnetisk geofysisk metode til scanning af jordens opbygning.

Foto: SkyTEM.

Rammerne for den danske grundvandsbeskyttelse

mod nitrat er fastsat af EU’s nitratdirektiv (1991),

EU’s vandrammedirektiv (2000) og EU’s grund-

vandsdirektiv (2006), implementeret i den danske

lovgivning gennem bl.a. Miljømålsloven (2009).

Beskyttelse af det danske grundvand mod nitrat

sker gennem tre overordnede initiativer:

1. Den primære beskyttelse er kvælstof-regule-ringen af landbruget, som er iværksat gen-

nem nationale vandmiljøplaner siden 1985.

2. Den nationale grundvandskortlægning(2000 – 2015) har til formål at identificere

områder, der har brug for en særlig indsats for

at beskytte grundvandet mod landbrugets

nitratforurening.

3. Ekstra beskyttelse omkring drikkevands -boringerne foregår ved udlægning af 25

meters beskyttelseszoner og BoringsNære

BeskyttelsesOmråder (BNBO).



Balancen mellem rent drikkevand og et intensivt landbrugDen danske drikkevandsforsyning, der næstenudelukkende (99 %) er baseret på simpelt be-handlet grundvand, kan fungere side om sidemed et intensivt landbrug af to overordnedegrunde. For det første er undergrunden i Dan-mark fra naturens side i stand til at fjerne nitratfra grundvandet ved nitratreducerende proces-ser (se artikel s. 4-7). For det andet har vi sam-tidig en lovgivning, som har til formål at be-skytte vores grundvands- og drikkevandsres-sourcer ved at sætte grænser for, hvor megetkvælstof landmanden må anvende på sinemarker (se side 3). Men har den danske miljø -politik haft den ønskede effekt, når det gælderbeskyttelse af grundvandet mod nitrat?

Overvågning af nitrat i grundvandetGrundvandsovervågningen (GRUMO) i Danmarker en del af det nationale overvågningsprogram(NOVANA) for vand og natur. Overvågningensoverordnede formål er at måle effekten af de nati-onale vandmiljøplaner, som blev iværksat fra1985 (se side 3, tabel 1).

Nitrat i grundvandet findes typisk i de øvrejordlag. Med stigende dybde falder nitratkoncen-trationen såvel som den andel af grundvandet,der indeholder nitrat (se figur 1). De højeste kon-centrationer af nitrat findes derfor i grundvandettættest på jordoverfladen. Nogle steder i landetkan nitrat trænge dybt ned i jordlagene – til mereend 100 meters dybde – især hvor grundvands-magasinerne ikke er godt beskyttede af lerlag, oghvor der sker en stor nedsivning. I 2013 fandt vinitratmængder, der overskred grænseværdien på50 mg/l i ca. 20 % af alle de boringer, hvor vi over-våger grundvandet. Hvis man kun kikker på ni-tratindholdet i den iltede grundvandszone (derhvor nitraten endnu ikke er omsat til frit kvælstof),så var der overskridelser af grænseværdien i ca.40 % af målepunkterne i 2013.

Der er mest nitrat i grundvandeti Nordjylland, Thy, Himmerlandog på DjurslandMålinger viser, at der overalt i landet er fundetnitratholdigt grundvand i den øverste del af vo-

res grundvandmagasiner. Figur 2 viser, at derindvindes nitratholdigt grundvand til drikke -vandsformål overalt i landet, men at de højestenitratkoncentrationer særligt optræder i Nord-jylland, Thy, Himmerland og på Djursland. Den

Virker beskyttelsen af grundvandet?I Danmark har vi gjort rigtig meget for at nedbringe nitratudvaskningen fra land-brugsdriften til grundvandet. Effekten heraf ses i det nationale overvågningspro-gram, idet nitratindholdet i iltet grundvand generelt har været faldende siden be-gyndelsen af 1980erne. Dog er der stadig lokale områder i Danmark, hvor udviklin-gen i nitratindholdet ikke går i den ønskede retning i forhold til EU’s direktiver, oghvor der er brug for lokale indsatsplaner for at beskytte grundvandet yderligeremod nitratforurening.


Lærke ThorlingSeniorrådgiver, [email protected]


Tommy DalgaardSeniorforsker, [email protected]

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

0-10

10-20

20-30

30-40

40-50

50-60

60-70

70-80

80-90

90-100

>100

Antal indtag

Dybd

e un

der t

erræ

n

>50 mg/l nitrat25-50 mg/l nitrat1-25 mg/l nitrat<= 1 mg/l NO3

50 km

!

!

!

!

Nitrat i aktive vandforsyningsboringer2009-2013

Indhold i mg/l< 1

> 5025-501-25

!!!!!!!!! !

!! !

!!!!

!!!

!

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!!!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!!

!

!

!

!

!

! !

!

!!

!

!

!!

!!

!!

!

!!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!!!

!

!

!

!!

!!

!

!!! !

!

!! !

!!

!

!!

!!!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!

! !!

!!

!

!

!

!

!!

!! !!

!!!!

!!!!!!

!!

!!!

!

!

!

!

!! !

!!

!

!!!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!!!!!!!!

!

!!

!!

!

!

!!

!!

!

!!!

!!!

!

!! !

!!

!!

!!

!!

!

!

!

!

!

!!!

!

!

!!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!! !

!

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!!

!

!

!

!

!!

!!

!

!!!!!!!! !

!!!!!!!!

!!!

!!

! !

!!

!!!

!!!

!

!!

!!!!

!

!

!!! !

!

!

!

!

!

!

!

!!

!!!!!

!!!!!!

!!!

!!

!!

!!!

!!

!

!!!!

!!

!!

! !!

!!!

!!!

!

!

!

!!

!

!!

!

!!

!

!!

!!

!!

!

!

!

!

!

!!!

!

!! !

!

!!

!

!!!!

!!

!

!!

!!

!

!

!

!!

!

!

!

!!

! !!!!!

!

!!!

!!!

!

!! !!!!!

!

!!

!!

! !

!!

!

!

!

!

!

!!!!!!

!!!

!

!!

!!!!

!!!

!

!

!!

!!

!

!

!

!!

!!

!

!!

! !

!

!!

! !!

!!

!

!! !

!

!

!!

!

!!

!!

!

!

!!!

!

!

!

!

!

!

! !

!!

!!!!

!

!

!!

!!!!

!

!!!

!

!

!

!

!!!

!

!

!!!!

!

!!!

!!

! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!!!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!!!!!!!

!

!

!

!!!

!

!!

!

!

!

!!!

!!!!!

!!

!

!!

!!

!!!

!

!

!

!!!! !!!

!

! !

!!! !!

!!

!!!

!

! !

!!!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!!

!! !

!

!!!

!

!

! !

! !!!!!!!

!

!!

!! !! !

!

!!!

!

!!!!

!

!!!

!!!!!!!!!

! !!!

! !!

!!!!!

! !!!!!!

!!

!!!

!!

!

!

!! !

!!

!

!!!

!!

!!!

!

!

!

!!!

!

!

!!

!!!!!

!

!

!

!

!

!!

!

!!!!!!!

!

!

!

!!

!!!

!!!!!

!!!

! !

!

!!!!

! !!!

!!!!

!

!

!!

!

!

!

!! !!!!!

!

!!

!!

!

!

!

!!!

!!

!!!

!

!

!!!

!!

!

!!

!

!!!

!

!!

!

!!!!

!

!

!!

!

!!!!!

!

!!!!

!

!

!!

! !!

!!!

!

!! !

!

!!!

!!!!!

!

!

!

!

!

! !

! !

!

!!

!

!

!!! !!!!

!

!

!

!!

!

!!

!

!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!

!!!

!!!!!

!!!!

!!!!

!!

!!

!

!!!!

!!!

!

!! !

!!!

!! !!!!!!

!!!

!

!! !!!!!!!!!

!

!!!!

!!

! !

!!!!

!

!!!

!

!!

!!!!

!

!

!

!!!

!

!

!

!

!

!!

!

!!!!!!!! !

!!!

!! !

!!

!

!

!!!!!

!

!

!!!!!!!!!

!

!!!!!!!!!!!!!

!

!

!

!

!!

!!

!

!

!

!

!!!

!!

!

!

!!!

!! !!

!

!

!

!

!

!!! ! !

!

!!!

!

!!

!!

!

!

!

!!!

!!!

!!

! !!! !

!

!!!

!!

!!

!

!!

!!!

!

!!!

!

!

!!!!

!

!!

!

!!!!!

!

!!

!!

!

!!

!

!!! !!!

! !! ! !

!

! !!

!!!!

!

! !

!

!!!

!

! !

!!!!

!

!

!

!!! !!!

!

!

!!

!!!

!

!

!!

!

!

! !!

! !

!!

! !!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!!!

!

!!

!!!!!!!

!

!!

!

!! !! !

!

!!

!!

!

!!!

!!

!

!

!

!

!!!!

!!

!

!

!!!!

!!

! !!!

!!!

!

!

!!!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!!

!

!!!!

!

!

!

!!!

!!

!

!!

! !

!

!!

!

!

!!

!

!!

!

!!

!

!!! !!!!

!

!

!

!!

!!

!!

!!

!!

!!

!

!

!

!!

!!! !

!!!

!

!

!

!!

!

!!

!

!!

!

!!!

!

! !!

!!! !

! !

!

!

!

!!

!

!

!

!

!!

!

!!

!!!

!

!!!

!! !! !

!

!

!

!!!

!!

!!

!

!

!

!

!

!!

!

!! !!!

!

!

!!!! !! !!!!

! !! !!! !!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!!!

!!!

!!

!!

!

!

!!

!!

!!

!!!

!!

!

!!

!

!! !

!

!!

!

! !!

!

!! !

!

!

!

!

!!

!

!!!! !!!

!

!! !

!!!!!

!

!

!

!

!!!

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!!

!!

!!

!

!

!

!

!

!!!!!!!

!

!

!

!

!!

!!!

!

! !

!

!!

!

!!!

!

!!

!!

!

!!

!

!

!

!

!!!!!!

!!

!!

!

!

! !

!!

!!!

!!

!!!!

!

!!! !!

! !!

!!!!!!!!!

!

!!!

!

!

!!

!!

!

!

!

!!!

!!!

!

!

!!

!

!!!

!

!

!

!!

! !

!

!

!

!

!!

! !

!

!!!

!

! !

!

!!

!!

!

!

!! !

!

!

!

!

!

!!

!

!!

!!!

!

!

!

!

!!

!!

!

!

!

!!

!

!!

!

!

!!

!!

!!

!! !!

!!!!!!!!

!

!

!!

!

!!!!

! !!!

!!!

!!

!!

!

!

!

!

!! !

!

!

!

!

!

!!

!

!

!!! !

!!!!

!!!

!

!!!!

!!

!

!!!

!

!

!!

!!!!

!!

!

! !!

!

!

! !!! !! !!!

!!!

!

!

!

!!

!!!

!

!

!

!

!

!!!

!!!!!

!

!

!!!

!!!!

!

!

!

!!

!!

!

!

!!!

!

!!

!

!

!

!!

!

!

!!

! !!

!!

! !!!

!

!!!

!

!!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!! !

!!

!

!

!

!!!

!

!!

!!

!!

!

!!!

!!

! !!

!!

!!!

!!!!

!!

!!!

!!

!

!!

!

!!

!

!!

!!

!!!!!

!! !

!

!!

!

!

!

!!!!

!! !

!

!

! !

!

!

!

!

!!!

!

!!

!!

!!

!!

!!!

!

!

!

!!!

! !

!

!!!!

!

!!

!!!!!

!

!!!!!

!

!!

!

!

!!!

!

!!!!!

!!

!

!!!!!!!!

!!

!!!

!

!

!!

!

!!!

!!!

!

!!

!

!!!!

!

!!! ! !!

! !!

!!

!!

!

!

!

!!!

! !

!

!

!!! !!!

!

!

!!

!

!

!!

!

!

!

!

!!!

!

!!

!

!!!!!

!! !

!

!

!!!!!!

!!

!

!

!

! !

!

!!

!! !!!!!

!

!

!!!

!

!

!!!!

!

!!

!!!!!!!!

!

!

!!!!!!!!!!

!!

!!!

!

!!

!!!

!!

!

!!

!!

!!!!

!

!

!

!!!

!

!

!!!!

!!

!!!

!!!

!!

!

!

!!

!!!

!

! !!!! !!!!!!

!

!

!

!

!!

!!

!!!

! !

!

!!! !

!

!

!!

!

!

!

!

!!

!

!!!!

!!

!

!!

!!

!!

!

!!!

!

!!!

!

! !!

!

!

!

!

!!! !

!!

!!!

!!

!!!

!! !

!

!!!!!!!!

!

!

!

!

!!

!

!!

!!

!

!

!

!! !

!!!

!!! !!!

!

!

!!

!!!!

!!

!

!

!!!

!

!

!!! !

!

!

!!

!

!

!

!! !! !!

!

!!!

!

!!!!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!!

!!

!!

! !!

!!

!

!!

!

!!

!

!

!

!!

!!

!

!

!

!!

!!

!!!!

!!!!!!!!!!

!!!!!!

!!!

!!!!

!!!!!!

!

!

!!

!

!

!

!

!!!

! !

!

!!!!!!!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!!!

!!! !!

!

!!!!!!!!!

!

!!!

!!!

!!!

!

!

!

!

!

!!!

!

!!

!

!!

!

!

!

!!!! !!

!

!

!!

! !

!

!

!

!!!!!

!!

!

!

!!!

!!

!

!

!

!

!!

!

!!

!

!!!!

! !

!

!

!

!

!

! !

! !

!!!

!!

!

!!

!

!!!!!!!!

!

!

!!

!!

!

!

!

!!

!!

!

!!

!

!! !!

! !!

!!

!

!

!!

!

!!

!!! !! !

!!

!

!

!!!!!

!

!!

!!

!

!!

!

!!!!!

!

!!!

!!!

!!!

!!

!

!

!!

!

!

! !!

!

!!

!!

!

!

!!

!

!

!

!

!!

!!!!

!

!!

!

!!

!

!

!! ! !! !

! !!

!

!!

!

!!

!

!!!

!

!!

!

!

!

!

!!!!

!!!

!

!!

!

! !

!

!

!

!

!

!

!

!!

!!

!

!

!!

!

!!!

!

!

!!

!

!!!

!

!!

!

!!!

!

!!!!

!

!! !!!!! !

!

! !

!

!

!!!

!

!!!!!

!!!!

!

!!

!

!

!

!!!

!

!

!

!!

!!

!

!!

!

!

!!

!

!!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!!

!

!!!

!!

!!!

!

!

!!!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!!

!

!!!

!!! !!!! !

!!!

!

!

!

!!

!

!

!!

!

!!

!!

!

!

!!

!

!

!

!!

!

!

!!

! !

!

!!!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!!

!

!!

!!

!!

!!

!!!!!!

!!

!!

!

!!!

!

!!

!

!!

!!

!

!

!

!!!

! !!! !

!

!!! !

!!!

!!

!

!

!

!!

!

!

!

!!

!!!!!! !!

!

!

!

!!

! !!

!!

!

!!

!!

!

!

!!!!

! ! !!

!

!!!!

!! !

!

!!!

!

!

!!!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!!

!

!

!

!!

!

!

!!!!

!

!

!

!

!

!

!!

!!

! !!!

!!!!!! !

!!!!!!!!!

!! !! !!!!

!!!

!!!

!

!

!!!

!!!

!

!!!!!!!!!

!!!!

!

!!!!!!!

!!!!

!

!! !

!

!

!

!

!

!

! !

!

! !

!

!

!

!

! !!!!!

!

!

!

!!!

!!

!!

!

!

!! !

! !

!!!

!!

!!

! !!!!!!!!!!!!

!

!

!

!!!!!

!!!

!!!

!

!!

!!

!!

!

!!

!!

!

!!!!!!!!

!

!!

!!!!!

!!!

!

!!!

! !!!!!!!!!

!

!

!!

!!

!

!

!

!!!

!

!

!

!

!!

!

!!

!!

!!!!!

!!!!!!!!!

!

!

!!

!

!

!!!

!

!! !!!!

!!

!

!

!!

!

!

!

!!!!!!!!

!

!

!

!

!!

!

! !!

!!

!!!!!

!!!!!!!!!!!

! !!!

!!!

!

!!!!!!!

!!!

!!!!!

!

!!!

!!!!

!

!

!

!!! !!!! !!!

!!

!!!!!

!

!

!!

!!

!!!

!!

!!

!!

!

!

!

!

!!!

!

!!!!!!!!

!! !!!!

!!!

!!!! !

!!!

!

!! !

!!!

!!!

!

!!!

!

!

!

!!!!

!

!!!! !!!!! !!!

!

!

!

!

!!

!!!!

!!!

!!

!

!

!

!

!!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!!

!!

!

!!

!

!!

!

!

!!

!

!!!!!!

!!

! !!!!

!!

!

!

!

!

!

!

! ! !!

!

!! !

!

!!

!

!

!

!!

!

!!!

!!

!!!!

!!!

!!!

!

!

!!!!

!!

!

!!!

!!!!

!!!

!

! !!

! !

!!

!

!!

!

!

!!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !!!!!

!!

!

!

!

!

!

!

!!

!!

!!!

!

!

!

!!

!

!

!

!!

!

!

!! !!

!

!!

!!!

!

!

!!!

! !

!

!!!

!!

!!! !

!!!!!!!! !! !

!!!

! !

! !!

!

!

!

!!

! !

!

!

!

!

!

!

!! !

!!

! !

!

!!

!!

!

!

!!! !

!

!

!

!

!

!

!!

!!

!

!!

!!

!

!

! !

!!!!

!!!!

!

! !!

!!

!!!

!!!!

!

!!!

!

!!!!!

!

!!

! !!!!!

!!

!

!!! !!

!!!

!!!

!

!

!!!

!

!

!

!!

!!

!

!!

!!

!!!

!

!

!

!!!!

!

!

!!

!

!!!!

!!

!

!!!!!

!!

!

!!

!

!

!!!!!!!!

!!

!!

!!! !!!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!!

!

!

!!!

!

!!!!

!!!

!!!!!

!!!

!

!

!

!!!

!!!

!

!!!! !

!

!!!

!

!

!!

!!

!!

!!!!

!

!

!

! !

!!

!

!

!

!!

!

!

! !!

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!!

!!!!!!!!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!!!!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!!

!

!!!!!

!!!

!

!

!

!

!

!!

!!!!!

!

!!

!!!!

!

!

!

!

!

!

!!

! !!!!!

!!

!!

!

!

!!!

!!!

!

!

!

!!

!!

!!

!

!!!!

!!! !!!!!

!

!!

! !!!!

!!!

!

!

!

!!

!

!

!!! !

!

!

!!!

!

!

!

!!

!!!!! !!

!

!

!

!!

!

!

!!!!

!!!

!

!!

!!

!!

!!

!

!

!!

!!

!

!!

!

!

! !!!!

!!

!

!!

!

!

!!!!

!

!

!

!!

!! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!!

!!

! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!!!

!

!

!

!!

! !

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!!

!

!

!

!!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!!

!

!!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!!!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!!

!

! !

!

!!

!

!

!

!!!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!!!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !!

!!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!!

! !

!

!

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

! !

!!

!!

!!

! !!

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!!

!!

!

! !

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!!! !

!

!

!

!

!!

!!

! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!!

! !

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!!

!

!!

!

!!

!!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

! !!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!!

!!

!

! ! !

!

!

!

!

!

! !!

! !

!

!

!

!

!!!

!

!

! !

!

!!!

!

!!

!

!!

!!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!!

!

!

!!!

!

!

!

!

!

!!

!

!!

!

! !

!

!

! !

!

!!

!

!!

!

!!

!

!

!

!

!!

!

! !

!!

!!

!

!

!

!

!!!!

!

!

!

!

!

!!!!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!!

! !

!!

!

!

!

!!

!

!

!!

!

!! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!!

! !

!!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!!

!

!!

!

!!!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!

!

!

!!

!!!

!

!

!

!

! !

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

Figur 1. Fordelingen af nitratkoncentrationer med dybden (meter) under terræn i 2013.

Kilde: Thorling m.fl. 2014.

Figur 2. Nitratindholdet i grundvandet i aktive vandforsyningsboringer i perioden 2009–2013.

Kilde: Thorling m.fl. 2014.



NITRAT

naturlige beskyttelse fra jordlagene er mindsti disse områder (se artiklen på side 4), og jord-bunden er samtidig sandet med stor risiko fornitratudvaskning. I disse egne af landet erder desuden det højeste antal dyr per hektarog det højeste overskud af kvælstof fra land-brugsproduktionen.

Udviklingen i nitrat i grundvandetEffekten af de danske vandmiljøplaner bliverundersøgt ved at lave statistiske tendens-analyser. Analyserne viser (med en usikker-hed på omkring 3 år), at den generelle udvik-ling i nitratindholdet i iltet grundvand ændre-des omkring 1980. Før 1980 var der en signifi-kant stigende tendens (ca. 1,83 mg/l/år), og ef-ter 1980 var der en signifikant faldende tendens(ca. -1,61 mg/l/år) som vist i figur 3.

Det nationale kvælstofoverskud (N-over-skuddet) i landbruget er forskellen mellem input(handelsgødning, foderstoffer mv.) og output(æg, mælk, kød mv.) af kvælstof. N-overskuddetkan bruges som en indikator for, hvor meget ni-trat, der udvaskes fra rodzonen til grundvandet.

Udviklingen i nitratindholdet i iltet danskgrundvand afspejler tydeligt udviklingen i detnationale N-overskud, hvor der også kan seset knækpunkt omkring 1980 (se figur 3). År-sagen til opbremsningen omkring 1980 ersandsynligvis styret af økonomiske incita-menter, reduktion af N-tab fra punktkilder,samt bedre håndtering af husdyrgødning.Landmændene bruger således mindre kvæl -stof nu end for 30 år siden, og dette har enpositiv effekt på grundvandet, da nitratind-holdet i gennemsnit er blevet mindre. De be-grænsninger, der pålægges landmændene ideres brug og håndtering af kvælstofgødninggør derfor en forskel for kvaliteten af voresgrundvand og drikkevand.

Behov for lokale indsatsplanerMere nuanceret ser det ud, når nitratudviklin-gen beregnes i individuelle boringer. Nitratud-viklingen i 152 indtag (prøveudtagningsste-der) med iltet grundvand er vist i figur 4. Her erresultaterne inddelt i tre aldersgrupper med

stigende, faldende og ingen udvikling i nitrat-indholdet. Prøvetagningen fandt sted i perio-den fra 1988 til 2009, og fra dateringerne vedvi, at grundvandet er dannet fra 1952 til 2003.

Resultaterne viser at faldende nitratindholdforekommer i 44 % af det yngste grundvand(0–15 år) og i kun 9 % af det ældste grund-vand (25–50 år). Modsat forholder det sigmed det stigende nitratindhold, som langtovervejende forekommer i det ældste grund-vand (64 %) og meget sjældnere (18 %) i detyngste grundvand. Det er endnu en tydelig in-dikation på at N-reguleringen i landbruget haren målbar effekt på det iltede grundvands ni-tratindhold. Resultaterne viser også at den ge-nerelle N-regulering ikke virker overalt. Særligtdér hvor nitratkoncentrationen er stigende oghøj i det yngre grundvand er der brug for loka-le indsatsplaner til beskyttelse af grundvan-det. Og det er netop identifikation og beskyt-telse af disse områder, der er hovedformåletmed den nationale grundvandskortlægning.

Nitratindholdet i drikkevandeter blevet mindre Nitratkoncentrationen i det grundvand, somindvindes til drikkevand, er helt afhængig af,

hvor indvindingen foregår i landet, og hvor dybti undergrunden der indvindes fra. Den danskedrikkevandsforsyning er meget decentral medmange vandværker. I alt har vi ca. 2.700 alme-ne vandværker (≥ 10 husholdninger), som for-syner ca. 5 mio. danskere, og omkring 70.000enkeltindvindinger (< 9 husholdninger), der for-syner ca. 400.000 danskere med drikkevand.På de almene vandværker bliver drikkevandetkontrolleret regelmæssigt, mens drikkevandetfra enkeltindvindingerne kontrolleres mere ure-gelmæssigt og afhænger af kravene i den loka-le kommune. Derfor er der også et langt bedrekendskab til vandkvaliteten på de almene vær-ker end hos enkeltindvindingerne.

For nylig er der blevet lavet en analyse af ud-viklingen i nitratindholdet i drikkevandet i Dan-mark både hos enkeltindvindinger og på alme-ne vandværker. Analysen viser, at ca. 5,1 % afden danske befolkning i 2012 indtog drikke-vand med mere end 25 mg nitrat pr. liter, og atkoncentrationen for ca. 1,3 % af befolkningenvar mere end 50 mg nitrat pr. liter. Det er langtovervejende mennesker, som får deres drikke-vand fra enkeltindvindinger, der indtager ni-trat i højere doser end 50 mg/l. Forbrugere, derer tilsluttet de almene vandværker har siden1970 indtaget en faldende mængde nitrat meddrikkevandet, mens der er en tendens til enstigning hos de forbrugere, der er koblet til en-keltindvindingerne.

Årsagen til det faldende nitratindhold påde almene vandværker er hovedsagelig struk-turelle ændringer, og i mindre grad effektenaf den generelle N-regulering af landbruget.Vandværkerne er nødt til her og nu at findenye drikkevandsressourcer, hvis koncentra -tionen af nitrat er højere end 50 mg/l. Denkortsigtede løsning på problemet er at lukkeindvindingsboringer med for høje koncentra-tioner af nitrat, og udføre nye dybere borin-ger, der ikke er påvirket af nitratforurening,eller at blande vand fra forskellige boringer.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100% Faldende nitrattendensIngen nitrattendens

Stigende nitrattendens

Yngst 0-15 år

Medium 15-25 år

Ældst 25-30 år

0

50

100

150

200

0

50

100

150

200

mg

nitr

at p

er li

ter

Grundvandets dannelsesår (CFC-år)

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

kg N oversud per hektar

Første vandmiljøplan i 1985

Grænseværdi 50 mg/l

Nitrat i iltet grundvand (nitrat>1mg/l, jern<0.2 mg/l & ilt>1mg/l)

Flydende gennemsnit af nitrat i grundvandet

Stigende nitrattendens

Faldende nitrattendens

N overskud i landbruget

Figur 3. Udvikling i nitrat i iltet grundvand og kvæl -stof-overskud i landbruget på national skala.

Kilde: Hansen m.fl. 2011.

Figur 4. Andelen af indtag fra tre aldersgruppermed faldende, ingen og stigende tendenser i nitrat-indholdet i iltet grundvand baseret på data fra 152indtag.

Kilde: Hansen m.fl. 2011.


Hvorfor skal vi vide det?Den danske regulering af kvælstof har indtilnu baseret sig på ensartede principper for he-le landet uden hensyntagen til den variation,der er mht. omsætningen af nitrat i grundvandsamt i ådale og vådområder inden det nårfrem til overfladevandet. Med denne praksishar det været muligt at reducere udvasknin-gen af nitrat fra rodzonen betragteligt. Over-vågningsdata viser ligeledes et fald i kvælstofi mange vandløb, mens effekten af regulerin-gen endnu ikke er slået igennem andre steder.Reduktionen i hvor meget kvælstof, der måudbringes på dyrkede arealer, har imidlertiden negativ effekt på afgrødeudbyttet, der fal-der når kvælstoftilskuddet falder. Samtidigtvil de nye vandplaner, der er den danske im-plementering af EU’s vandlovgivning (Vand -rammedirektivet), forventeligt medføre behovfor yderligere reduktion. Skal denne yderlige-re reduktion opnås gennem ensartede virke-midler for alle dyrkede arealer, vil det havestore konsekvenser for landbruget.

Differentieret reguleringI 2013 oprettede den danske regering derforNatur- og Landbrugskommissionen (NLK), derskulle komme med nye bud på, hvordan enhensigtsmæssig regulering kan udformes, såvi både opnår en god naturtilstand sam tidigtmed, at der er plads til en intensiv landbrugs-drift. En af de vigtigste anbefalinger fra kom-missionen med hensyn til anvendelse afkvælstof var, at reguleringen skal differentie-res, dvs. den mængde kvælstof, der må ud-bringes, skal varieres i forhold til hvor stor endel, der omsættes fra nitraten forlader rod -zonen, til det når frem til overfladevandet.

En forudsætning for at kunne gennemføreen differentieret regulering er et indgåendekendskab til nitratreduktionen i grundvand

og overfladevande, samt hvordan denne re-duktion varierer rumligt. Til dette formål ud-vikles der nitrat-reduktionskort for hele lan-det, ofte også kaldet retentionskort.

Det første nationale kort blev udviklet i2007 af GEUS og Danmarks Miljøundersøgel-ser og benyttes som del af det administrativegrundlag for behandling af landmænds ansøg-ning om udvidelse af husdyrbrug. Nitrat-re-duktionen er vigtig at kende i denne sammen-hæng, idet et øget antal husdyr medfører øgethusdyrgødning og dermed kvæl stof, der skalspredes på markerne.

På reduktionskortet er landet opdelt i ca.400 områder med forskellige klasser af ni-trat-reduktion, men arealerne af disse områ-der varierer i størrelse fra få og helt op til fle-re tusinde kvadratkilometer. Med NLK´s an-befalinger om en differentieret regulering, erdet ønskeligt at kunne bestemme reduktio-nen på en mere detaljeret og mere ensartetskala for hele landet. Der er derfor igangsat etnyt projekt, der har til formål at forfine det ek-sisterende reduktionskort, der skal indgå i re-guleringen af kvælstofanvendelsen.

Hvordan gør man?Reduktionen af nitrat kan ikke måles direkte inaturen, da den afhænger af den samledetransportvej og de geokemiske forhold, somvandet gennemstrømmer, fra det forlader rod -zonen til det når ud til kysten. Selvom nitratenikke bliver reduceret umiddelbart under rod -zonen, kan vandet alligevel godt på et sene - re tidspunkt gennemstrømme reducerendeområder, hvor nitraten omsættes, enten i dedybere dele af grundvandet eller ved ud-strømningen til vandløb eller vådområder. Dadet ikke er muligt at måle reduktionen direkte,er det nødvendigt at anvende modeller. Enmodel er en beskrivelse af sammenhænge i

det naturlige system. Modellers opbygningkan dog være meget forskellige. Nogle model-ler er såkaldte statistiske modeller, hvor deropstilles en relation mellem observerede tids-serier af in- og output. Det vil sige, at der påbaggrund af observationer opstilles en beskri-velse af, hvordan et givet fysisk system reage-rer på et input. En helt anden modeltype er desåkaldte fysisk baserede. I disse modeller ernaturen så at sige sat på formel, dvs. at der eropstillet matematiske udtryk, der beskriver defysiske processer. Mellem disse to fundamen-talt forskellige modeltyper findes adskilligevarianter, der i mindre eller højere grad er fy-sisk baseret. En anden måde, hvorved model-ler adskiller sig, er beskrivelsen af de rumligevariationer. Nogle modeller bygger på den an-tagelse, at alt er homogent (ensartet), mensandre modeller giver mulighed for en fuld -stændig rumlig beskrivelse af de fysiske for-hold, eksempelvis geologiske variationer,hvilket kaldes distribuerede modeller, se bok-sen side 13.

I Danmark anvendes de fysisk baserede ogrumligt distribuerede modeller i alt overvejen-de grad til beregning af grundvandssystemet.De fysiske beskrivelser i modellerne er univer-selt gældende, men det er nødvendigt at be-stemme parameterværdierne, der beskriverstørrelse eller hastighed af de fysiske proces-ser. I grundvandsmodellering er en grund-læggende parameter den hydrauliske led-ningsevne, der angiver den modstand, somgrundvandet møder, når det strømmer igen-nem forskellige jordlag. I sand vil den hydrau-liske ledningsevne være større end i ler oggrundvandet vil derfor lettere kunne strømmei sandede områder. Men forskellige typer afsand har også forskellig hydraulisk lednings-evne. Der kan derfor være markant forskel på,hvor let grundvandet strømmer i de forskelligesandområder. Ledningsevnen kan ikke målesdirekte, hvorfor der er behov for en kalibre-ring. Gennem kalibreringen justeres værdienfor den hydrauliske ledningsevne, indtil deropnås en tilfredsstillende overensstemmelse


Hvor forsvinder kvælstoffet i grundvandet?Reduktion af kvælstof i undergrunden varierer fra sted til sted. Hvis vi ved hvor dersker en hhv. stor eller lille reduktion kan vi samtidigt afgøre, hvor der er størst be-hov for at gøre en indsat overfor anvendelsen af kvælstof. Vi kan dog ikke måle den-ne reduktion direkte og har derfor behov for modeller til at beskrive, hvad der skeri naturen.

Anker Lajer HøjbergSeniorforsker, GEUS [email protected]

Jens Christian RefsgaardForskningsprofessor, [email protected]


NITRAT


mellem beregningerne og observationernegjort i udvalgte områder. Udover den hydrau-liske ledningsevne indgår der andre (model)parametre, der skal justeres gennem kalibre-ringen. Hvilke parametre, der skal kalibreres,afhænger af hvilke processer modellen skalbeskrive.

Et eksempel på en fysisk baseret og rum-ligt distribueret model er den nationale van-dressourcemodel, til dagligt kaldet DK-model-len (www.vandmodel.dk). Denne model er op-stillet for hele Danmark og er en integreretmodel, der beskriver strømninger i grundvan-det og udvekslingen mellem grundvand ogoverfladevand. I modellen er også inkluderetboringer, hvorfra der indvindes vand. DK-mo-dellen har været anvendt i en række studier

bl.a. til vurdering af den samlede ferskvands-ressource; hvordan klimaændringerne kanhave påvirket det hydrologiske system og tilestimering af hvordan indvinding af grund-vandet påvirker vandføringen i vandløb.

DK-modellen kan beskrive grundvandetsstrømningsveje. Når informationer om strøm-ningsvejene kombineres med placeringen afredoxgrænsen, kan det udnyttes til at vurdere,hvor nitraten omsættes i grundvandet. Detkan enten gøres direkte ved en stoftransport-beregning, hvor transport og spredning af ni-traten opløst i grundvandet beregnes, og hvorder ikke sker nogen reaktion af nitraten, sålænge det befinder sig over redoxgrænsen,mens der sker en nedbrydning af nitrat underdenne grænse. Alternativt kan transporten be-

regnes ved partikelbane-simulering. Ved den-ne metode beregnes, hvordan en partikel be-væger sig gennem grundvandet fra den ram-mer grundvandsspejlet og til den opfanges ienten en boring, i overfladevandssystemet el-ler strømmer af til kysten. Til hver partikel kander tilknyttes en (nitrat) masse og det er mu-ligt at holde styr på om partiklen har været un-der redoxgrænsen eller ej. Når det antages, atnitrat der når ned under redoxgrænsen ned-brydes, kan det beregnes, hvor meget af nitra-ten fra et geografisk område, fx en mark, dernedbrydes og hvor meget, der når frem til bo-ringer, overfladevandssystemer eller kysten.

Nedbør

Snesmeltning

GrundvandsspejlDrænstrømning

UdvekslingGrundvand Overfladevand

Fordampning

Rodzone

Umættetzone (1D)

Mættetzone(3D)

Overflade-afstrømning

En fysisk baseret og rumlig distribueret hydrolo-

gisk model er en matematisk beskrivelse af van-

dets kredsløb. Modellen kan opstilles som en

grundvandsmodel, der kun beskriver strømningen

i de forskellige jordlag, eller en integreret hydrolo-

gisk model, der også indeholder en beskrivelse af

strømning i overfladevandet og udvekslingen mel-

lem grundvand og overfladevand.

Det vigtigste grundlag for en beskrivelse af

strømninger i undergrunden er den geologiske

model og tal for nedbør og fordampning. Til hver

geologisk enhed er der tilknyttet parametre, der

karakteriserer jordens strømningsegenskaber.

Eksempelvis gives sandlag højere talværdier

(permeabilitet) for vandets evne til at strømme

igennem mediet end lerlag. I praksis er en hydro-

logisk model et computerprogram (en numerisk

model), hvor området opdeles i beregningsenhe-

der; fx opdeles undergrunden i modelceller, hvis

udformning bedst muligt tilpasses de geologiske

strukturer. I computerprogrammet udføres og

sammenkædes alle de beregninger, der tilsam-

men beskriver vandets strømnings- og opmagasi-

neringsforhold, såvel som udvekslingen mellem

grundvand, vandløb og søer.

En model er en forenklet beskrivelse af vir-

keligheden og vil derfor aldrig kunne vise et

fuldt korrekt billede. Jo større vores viden er og

des flere informationer og data vi har om de na-

turlige forhold, fx geologi og geokemi, desto

bedre og mere nøjagtig er det muligt at få mo-

dellen til at gengive det, vi observerer i naturen.

Hydrologisk model


I 2013 startede udviklingen af en ny landsdæk-kende kvælstofmodel til beskrivelse af transportog omsætning af kvælstof fra jordoverfladen tilkysten. Modellen skal anvendes til en vurderingaf, hvor der i kommende vandplaner – ved for-skellige initiativer – kan sættes ind på at reduce-re kvælstofudledningen. Et vigtigt element i den-ne modeludvikling er etablering af nye redukti-onskort for såvel grundvand som overfladevandog den samlede reduktion hele vejen frem tilkysten. Den faglige udvikling sker i et samarbej-de mellem GEUS og Århus Universitet. Modellensamt reduktionskort udviklet på baggrund afmodellen skal anvendes i myndighedsopgaver iNaturstyrelsen, NaturErhvervstyrelsen og Miljø -styrelsen, der alle deltager i projektet.

Den nationale model er opbygget af for-skellige modelværktøjer, der beskriver kvæl -stof transporter i forskellige dele af det fysiskesystem, se figuren nedenfor.

• Udvaskning af nitrat fra rodzonen bereg-nes i en statistisk model baseret på kend-te tilførsler af kvælstof og målinger af nitrati en meters dybde under jordoverfladen.

• Transport af nitrat i grundvandet bereg-nes med DK-modellen ved anvendelseaf partikelbane-metoden.

• Omsætning af kvælstof i overfladevan-det beskrives med statistiske modeller.Der er udviklet modeller for hhv. omsæt-ningen i vandløb, søer og vådområder.

De forskellige modeller er koblet sammen, såtransporten og omsætningen af kvælstof kanbeskrives fra det siver ud af rodzonen til detnår kysten. I denne beskrivelse medtages allebidrag af kvælstof, dvs. udvaskning fra bådedyrkede arealer, naturarealer og nedfald fraatmosfæren på frie vandflader. Endvidere in-kluderes udledninger fra punktkilder samt or-ganisk kvælstof fra det åbne land.

I den nationale overvågning observereskvælstoftransporten i udvalgte vandløb. Dissemålinger anvendes til en kalibrering af nitrat-modellen, så de beregnede værdier stemmerbedst muligt overens med målingerne. I prin-cippet er det således muligt – for et vilkårligtsted – at beregne, hvor stor en del af nitraten,der bliver omsat fra det forlader rodzonen.

Modeller er imidlertid en forsimpling af natu-ren, idet vi ikke kender til alle detaljer. Eksem-pelvis kender vi ikke den geologiske opbyg-ning af – eller de geokemiske forhold i under-grunden – præcist. Detaljerede undersøgelserhar vist, at der ofte er store variationer i disseforhold. I forskningsprojektet NiCA (www.ni-trat.dk) er det undersøgt, hvad denne mang-lende homogenitet betyder for, hvor præcist vikan vurdere reduktionen af nitrat på lokal ska-la. Resultaterne fra dette projekt viser, at re-duktionen varierer meget, selv inden for korteafstande (få hundrede meter), og at usikkerhe-den på den vurderede reduktion er betydeligpå denne skala. Foruden undergrundens op-bygning er der andre faktorer, der bidrager tilusikkerheden på beregningerne. Dette omfat-ter bl.a. et ufuldstændigt kendskab til de de-taljerede processer i vådom råder, lavbunds -områder, ådale samt vandløb og søer, som harbetydning for, hvor og hvor meget kvælstof deromsættes, ligesom placeringen og effekten afdrænede arealer ikke er kendt på landsplan.

Da modelberegningerne således er behæf-tet med en usikkerhed, er det vigtigt ikke ale-ne at beregne, hvad omsætningen af kvælstofer, men også at vurdere, hvor stor usikker -heden på disse værdier er. Til dette er der be-hov for at kunne foretage en sammenligningmellem modelberegningerne og de målte data.De vandløb, hvori der foretages målinger, va-rierer meget i oplandsstørrelse, dvs. det areal,som de modtager vand fra. De mindste arealerligger på omkring 15 km2 og det er derfor valgt,at arbejde med denne størrelse i det nye re-duktionskort, der således bliver en underind-deling af landet i mindre områder med en mid-delstørrelse på ca. 15 km2.


National kvælstofmodelGEUS og Århus Universitet udvikler en ny national kvælstofmodel, der beskrivertransport og omsætning af kvælstof for hele landet. Modellen skal anvendes somgrundlag for vandplanerne og i den fremadrettede regulering af kvælstof.

Anker Lajer HøjbergSeniorforsker, [email protected]

Lars TroldborgSpecialkonsulent, GEUS [email protected]

Jørgen WindolfBiolog, Århus [email protected]

Hans ThodsenSeniorforsker, Århus Universitet [email protected]

Gitte Blicher-MathiesenSeniorrådgiver, Århus [email protected]

Christen Duus BørgesenSeniorforsker, Århus Universitet [email protected]

Terrestriskøkosystem (A)

Lavpermeabelt lag

g

Regionaltgrundvandsmagasin

Oxideret

Dybtgrundvandsmagasin

Grundvandsmagas

Ådalsmagasin

Redoxgrænse

Reduceret

Landskabet Nord for Fårevejle.Foto: Peter Warna-Moors, GEUS.


Grundvandsbeskyttelse og beskyttelse af vand - løb, søer og fjorde bygger i dag primært på enrække direktiver vedtaget i EU og gælder derforfor alle 28 medlemslande. Inden for vandom -rådet er det især 3 EU-direktiver, som har betyd-ning: Nitratdirektivet (1991), Vandrammedirek-tivet (2000) og Grundvandsdirektivet (2006). Detre direktiver definerer de beskyttelseskrav, somalle EU’s medlemslande skal efterleve. Alle lan-de har forpligtet sig til at udarbejde såkaldtevandplaner for oplande. Vandplaner skal be-skrive hvordan hvert land konkret vil sikre godøkologisk og kemisk tilstand af alle overflade-vande og betyde lige grundvands forekomster i2015 (dog aller senest i 2027).

Traditionelt er grundvandets tilstand beskyt-tet primært for at sikre en ren drikkevandsres-source (Nitratdirektivet), men med vedtag elsenaf Vandramme- og Grundvandsdirek tiverne erder også krav om at grundvandets tilstand skalvære så god at de tilknyttede terrestriske og

akvatiske økosystemer, som mod tager ud-strømmende grundvand, kan opnå god tilstand.Det medfører i nogle tilfælde strengere krav tilgrundvandskvaliteten, end der er behov for,hvis fokus udelukkende var rent drikkevand.

Det gælder eksempelvis for nitrat (uorga-nisk kvælstof). Den generelle grænseværdi fornitrat i grundvand og drikkevand er 50 mg/l (seside 2), men ifølge EU’s Grundvandsdirektiv,skal EU landende fastsætte en lavere grænse,hvis det ikke sikrer tilstrækkelig beskyttelseog god økologisk tilstand af afhæng ige terres -triske eller akvatiske økosystemer. For netopnitrat (NO3

-) er grænseværdien på 50 mg/l imange tilfælde alt for høj til at sikre god økolo-gisk tilstand i de nedstrøms tilknyttede økosy-stemer. Eksempelvis er det for grundvandet ioplandet til Horsens og Odense fjord beregnet,at det gennemsnitlige nitratindhold ikke børoverstige hhv. 27 og 20 mg/l nitrat for at sikregod økologisk tilstand i de to fjorde.

Grundvandet er en del af det hydrologiskekredsløb. Det dannes af den overskudsnedbør(nedbør minus fordampning), der falder påjordoverfladen, og som herfra siver gennemrod zonen til grundvandet med et opløst over-skud af nitrat fra markerne. Grundvandetstrømmer derfra videre til vådområder (terres -trisk økosystem) og søer, vandløb og fjorde(akvatiske økosystemer, se figur 1). Ofte erden direkte udstrømning fra grundvandet tilfjorde relativt lille, idet langt det meste af van-det, der løber ud i fjordene, stammer fra vand-løb. En stor del af vandet i vandløbene kom-mer dog fra vand, som oprindeligt er dannetsom grundvand et eller andet sted i oplandet –derfor påvirker grundvandets indhold af nitratbåde nitratindholdet i vandløb, søer og fjorde.

I det følgende fokuserer vi på nitratindhol-det i grundvand, og de tilknyttede akvatiskeøkosystemer; hvilken økologisk effekt nitrat-indholdet har; og hvordan man kan beregnede tærskelværdier, der er nødvendige for at be-skytte den økologiske tilstand af de grund-vandsafhængige økosystemer.

Nitrat i økosystemerDenne artikel beskriver hvordan nitrat transporteres med vandet fra jord til fjordgennem grundvand, dræn, vandløb og søer, og hvilke effekter nitrat har både ifersk vandsøkosystemer og marine økosystemer. Artiklen illustrerer de negative ef-fekter af en for høj nitratbelastning, og hvordan EU og national lovgivning stillerkrav til vurdering af grundvandets kemiske tilstand baseret på tærskelværdier, derskal fastsættes for at sikre god økologisk og kemisk tilstand af grundvandstilknyt-tede akvatiske økosystemer.

Klaus HinsbySeniorforsker, GEUS [email protected]

Brian KronvangForskningsprofessor, [email protected]

Stiig MarkagerProfessor, [email protected]


Lavpermeabelt lag

Mark

Mark

Mark

Sø

Fjord

Vandløb

TilknyttedeVandøkosystemer

Drænrør

Lokaltgrundvandsmagasin

Regionaltgrundvandsmagasin

Oxideret

Dybtgrundvandsmagasin


Terrestriskøkosystem (B)

Terrestriskøkosystem (C)

Grundvandsmagasin

Ådalsmagasin

Redoxgrænse

Oxideret nitratholdigt

Reduceret nitratfrit

Reduceret

Figur 1. Konceptuel figur (blokdiagram)af oplandet til en dansk fjord.

Illustration: Carsten Egestal Thuesen, GEUS.



Den endelige recipient for grundvandet i et na-turligt vandkredsløb, er fjorde og havet. Sidenmidt i 1980erne har der været store problemermed miljøtilstanden i havet pga. tilførsler afnæringsstoffer, og der er i dag ingen danskehav områder, som opfylder kravene til god øko-logisk tilstand (dele af Kattegat og enkelte fjor-de nærmer sig dog). Vi starter derfor med kort atbeskrive nitrats (‘TN’) påvirkning af kystvande,og hvordan tåle grænsen (tærskelværdien) fornitrat kan bestemmes. Dernæst illustrerer vi,hvordan denne kan anvendes til at fastsættetærskelværdier for hhv. vandløb og grundvand.

Principperne der præsenteres her, vil også kun-ne anvendes ved fastsættelse af tærskelvær -dier til beskyttelse af fx søer og vådområder.

Effekter af nitrat i fjord og havI havet, som i søer, er planktonalger (mikro-skopiske planter, som svæver frit i vandet) envigtig del af økosystemet og den samledeplantevækst. De andre planter sidder på bun-den, som fx ålegræs. Fra februar til novemberer der overskud af sollys, så deres vækst stop-per først når alt enten fosfor eller kvælstof erbrugt op. I havet er det oftest kvælstof, som er

begrænsende for deres vækst, så større ud-ledninger af kvælstof er lig en større plante-planktonproduktion. Det sætter gang i en kas-kade af processer med en række negative ef-fekter som under et kaldes ‘eutrofiering’.

Planktonalgerne, som jo lever oppe i van-det, gør vandet uklart, hvilket igen betyder atde bundlevende planter, som fx ålegræs, for-svinder. Nu er der endnu næring til rådighed forplanktonalgerne, når de bundlevende planterikke optager deres del. Når planktonalger dørfalder de ned på bunden og rådner under for-brug af ilt. Da danske havområder ofte er lag-

Akvatiske økosystemer er følsomme overfor den samlede tilførsel af næringsstoffer, primært kvælstof (N) og fosfor (P), som de modtager fra de-

res tilknyttede opland. Økosystemernes tålegrænser for N og P opgives normalt som den maksimale tilladte samlede årlige tilførsel af total

kvælstof (TN) eller total fosfor (TP) for at sikre god økologisk tilstand. Denne tilførsel kan ved hjælp af kendskab til den samlede vandafstrøm-

ning omsættes til en afstrømningsvægtet koncentration eller tærskelværdi for vandløb og grundvand (den årlige belastning divideres med den

årlige afstrømning, så man får en koncentration). Total N og P udgøres af både opløste og partikulære samt organiske og uorganiske fraktioner

af de to næringsstoffer. I denne artikel koncentrerer vi os om kvælstof, og vi antager at den samlede kvælstofmængde hovedsageligt udledes

som nitrat. Dette er ikke helt korrekt, men da nitrat typisk udgør langt hovedparten af TN (i Danmark ofte omkring 90 %) er fejlen i mange tilfæl-

de relativt begrænset. Ved præ cise analyser af den samlede kvælstofbelastning til eksempelvis en fjord, er det nødvendigt at indregne alle be-

tydelige kilder til TN i det tilstrømmende vand fra oplandet, samt det N, som falder på fjordens vandoverflade med nedbøren (atmosfærisk aflej-

ring, se figur 4b). Figur 4b viser også den estimerede andel af nitrat som fjernes (reduceres ved denitrifikation) under transporten fra mark til

fjord, som sker både i grundvand og overfladevand i oplandet til Horsens Fjord.

Denne andel er estimeret for hele landet og præsenteres på det såkaldte retentionskort. Retentionskortet angiver hvor landmænd skal være

opmærksomme på ikke at anvende for meget gødning på særligt følsomme arealer, og hvor der er meget lille risiko for at gødning påvirker grund-

vands-tilknyttede økosystemer.

Faktaboks


Figur 2. Ved eutrofiering (for høj næringsstof-belastning) forsvinder ålegræsset på bekost-ning af høj algekoncentration, der kan føre tililtsvind og død havbund (se figur 3).

Foto: Gunnar Broge.


delte, dvs. at vandsøjlen er delt i en øvre relativfersk og varm del og en nedre mere salt og kolddel, sker forrådnelsen i bundvandet, som ikketilføres ilt fra atmosfæren. Resultatet er iltsvind.Iltsvind slår højere dyr som muslinger, orme ogfisk ihjel, og det ålegræs, som ikke er skyggetvæk. Hvis ikke fiskene når at svømme væk, erderes fødegrundlag væk og fiskene dør. Iltsvindstarter også en række kemiske processer i bun-den, som frigør store mængder N og P, dvs. viigen har en positiv tilbagekobling som accele-rerer processen.

Eutrofiering og iltsvind er kendt fra mangedele af verden fx Kina og den Mexicanske Gulf,hvor Mississippi Floden løber ud. Østersøenhar et af verdens største områder med iltsvindog alle danske fjorde er så påvirkede afnæringsstoffer, at de ikke opfylder EU’s vand -rammedirektiv for god økologisk tilstand.Danmark har siden ca. 1990 reduceret tilfør-slerne af kvælstof til havet med 50 %. Sam -tidig er fosfortilførslerne reduceret med over90 %. Samlet har det medført tydelige for-bedringer i tilstanden, især i fjordene. Der erdog stadig et stykke vej endnu. Tidligere komisær fosfor, men også en del kvælstof fra spil-devand, men nu er rensningsanlæggene såeffektive, at næsten alt kvælstof kommer fradet åbent land, heraf det meste fra landbru-get, og meget af det når fjordene via grund-vand og vandløb.

Tærskelværdier eller maximalttilladt belastningDen økologiske tilstand af fjorde og kystvan-de fastsættes ud fra forekomsten af iltsvind,hvor dybt ålegræs vokser, vandets klarhed ogmængden af planktonalger. For alle disse pa-rametre beregnes sammenhængen mellemkvælstoftilførsler og tilstand. Samtidig er derfastsat kriterier for ‘god økologisk tilstand’,og man kan så regne tilbage, og få den mak-simalt tilladelige årlige tilførsel af kvælstof.Dette gøres for hver eneste fjord og havområ-de i Danmark, og for hvert område anlæggesen helhedsbetragtning på tværs af parame-trene, der er nævnt ovenfor.

Effekter af nitrat i vandløbNitratindholdet i vandløb er som hovedregelikke et problem i forhold til den økologiske til-stand, der er styret af mange andre og vigtige-re faktorer, så som den hydrologiske påvirk-ning (minimums vandføringen), den fysisketilstand (fx bundens beskaffenhed og vand-løbets form), og tilførslen af organiske stoffer(iltforbrugende) og miljøfremmede stoffer frafx spildevand og landbrug (pesticider m.m.).

Tærskelværdier for nitrat i vandløbHvis vi antager, at det mest sårbare økosystem,der er tilknyttet et kystnært fjordopland er fjor-den selv, skal der fastsættes en tærskelværdi

for grundvand og vandløb i oplandet til fjor-den, for at beskytte den økologiske tilstand ifjorden. Overskrides denne tærskelværdi, hargrundvandet en dårlig kemisk tilstand og op-fylder dermed ikke miljømålene i EU-direk -tiver og vandplaner. For at kunne sætte entærskelværdi for grundvandet i oplandet tilen følsom fjord, skal tålegrænsen for fjordenførst fastlægges og relateres til den eksiste-rende kvælstofbelastning. Herudover skal densamlede kvælstofbelastning fra alle kilder(diffuse kilder: landbrug og baggrunds bi -drag; punktkilder: rensningsanlæg, industri-er, dambrug, spredt bebyggelse og regnvands-betingede udledninger; atmosfærisk afsæt-ning) til fjorden fastlægges (se figur 4b).Dernæst skal man have styr på, hvor megetnitrat, som tilbageholdes eller afgasser somN2-subscript (nitrat nedbrydes til N2-sub -script i iltfrie miljøer) undervejs fra marken oggennem transporten i grundvand, vandløb ogsøer (N-retention, se figur 4b). Først derefterkan forholdene mellem de enkelte kilders bi-drag til N bestemmes. I langt de fleste oplan-de i Danmark er det største bidrag typisk fralandbruget (figur 4a og b).

Vurderes det, at nitratbelastningen af fjor-den skal reduceres, er det som oftest nitrat -belastningen fra de vandløb, som strømmer tilfjorden, der skal reduceres.


NITRAT Figur 3. Død (iltfri) havbund med “ligklæde” af svovlbakterier.

Foto: Peter Bondo Christensen.



Effekter af nitrat i grundvandNitrat opfattes generelt ikke som et problemfor økosystemer (af primært mikroorganis-mer) i grundvandsmagasinerne. Tværtimodbidrager bakterier i grundvandsmagasinernepositivt ved effektivt at nedbryde en langrække menneskeskabte forureninger, herun-der også nitrat og nogle pesticider. Dermedbeskytter de grundvandet som drikkevands-ressource, samt reducerer de ofte negativemiljøeffekter af forureningerne på andre grund -vandsafhængige økosystemer. Det er doguklart, i hvilket omfang forureningerne ogsåkan have negative virkninger på grundvands -økosystemerne og den miljøbeskyttelse, de

yder (‘ecosystem services’). Forskning gennemde seneste to årtier viser, at der er en overras -kende høj bioaktivitet i grundvands zonen, oget relativt varieret akvatisk økosystem, som viendnu ikke for alvor kender betydningen af.Aktuel forskning, der i Europa især gennem-føres i Tyskland, Frankrig og Østrig, søger at af-klare betydningen af de underjordiske akvati-ske økosystemer i grundvandet.

Tærskelværdier for nitrat i grundvandHvis der ikke bliver indarbejdet virkemidler,der kan hjælpe med at fjerne nitrat fra vandeti oplandet – fx ved retablering eller konstruk-

tion af vådområder – så er der kun tilbage atregulere på kvælstoftransporten i vandløbet,som skal reduceres til det niveau, som denpågældende fjord kan tåle at modtage. Fast-sættelse af en tærskelværdi for nitrat i detøvre grundvand vil så afhænge af det reduk -tionsmål, som er fastsat for vandløbetskvælstoftransport, samt den reduktion af ni-trat, der sker via denitrifikation (biologisknedbrydning) i det dybere grundvand, hvorder ikke er ilt til stede (figur 1), og i vandløbog søer. Først når grundvandet overholder ensådan beregnet tærskelværdi, har grundvan-det en god kemisk tilstand og opfylder EU-di-rektivernes krav.

N-fjernelse i grundvand(1208) Vandløb, vådområder og søer

N-fjernelse i overfladevand(213)

Atmosfærisk N-afsætning(90)

(1026) Horsens fjordLandbaseret N.belastning

(903)

Landbrugsjord(2170)

Skov og andrenaturarealer

(64)

Udledning fra punktkilder(renseanlæg m.m.)

(90)

Udvaskning fra rodzone

Figur 4a. Typisk dansk opland med høj andel af opdyr-ket land tæt på vandløb. Næringsstoffer, herunder ni-trat, siver fra jordbunden til grundvand og dræn ogløber til nærmeste vandløb, og derfra til søer og fjorde.

Foto: Fyns Amt.

Figur 4b. Kvælstof (total N) kilder til densamlede kvælstofbelastning af Horsensfjord (i ton). Nitrat fra landbrug udgørmere end 80 % af den samlede kvælstof-belastning til fjorden.

Kilde: Hinsby et al., 2012.


NITRAT

Figur 5. Målestation i Skjern Å lige inden udløb til Ring -købing Fjord. Stationen måler afstrømning og udtagerprøver til analyse af blandt andet nitrat to steder i åen,således at den samlede nitratbelastning til fjorden kanberegnes.

Foto: Niels Bering Ovesen, (AU).

Klimaændringers virkning påøkosystemer og tærskelværdierfor grundvandetNy forskning viser, at de akvatiske økosystemer,fx de marine økosystemer i Nordsøen og Øster-søen, vil blive mere sårbare overfor næringsstof-belastning i fremtiden, og at antallet af algeop-blomstringer vil stige, blandt andet pga. stigen-

de vandtemperaturer. Det er derfor sandsyn-ligt, at tærskelværdier for grundvand og vand-løb og de maximalt tilladte årlige udledningeraf nitrat, skal reduceres i takt hermed for atsikre en god økologisk tilstand af fjorde, kyst -vande og hav i fremtiden.

Artiklen illustrerer den stigende komplek-sitet i vand- og miljøforvaltning, og under-

streger behovet for tværfaglig forskning ogsamarbejde mellem både geo- og bioviden-skabelige discipliner. I sidste ende er det des-uden nødvendigt at inddrage agri- og socio-økonomiske studier for at klarlægge, hvilkevirkemidler til reduktion af kvælstofbelastnin-gen, der er mest effektive i forhold til omkost-ningerne for samfundet.



Mag

asin

pos

t U

MM

ID-n

r. 4

6439

Por

toS

ervi

ce, P

ostb

oks

9490

, 949

0 P

and

rup

AUDE NATIONALE GEOLOGISKE UNDERSØGELSER FOR DANMARK OG GRØNLAND (GEUS)

Øster Voldgade 101350 København KTlf: 38 14 20 00E-mail: [email protected]

INSTITUT FOR GEOVIDENSKAB OG NATURFORVALTNING (IGN)

Øster Voldgade 101350 København KTlf: 35 32 25 00E-mail: [email protected]

GEOLOGISK MUSEUM (SNM)

Øster Voldgade 5–71350 København KTlf: 35 32 23 45E-mail: [email protected]

INSTITUT FOR GEOSCIENCEAarhus UniversitetHøegh-Guldbergs Gade 2, B.1670

8000 Århus CTlf: 89 42 94 00E-mail: [email protected]

GEOCENTER DANMARK

Er et formaliseret samarbejde mellem de fire selvstændige institutioner De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS), Institut for Geoscience ved Aarhus Universitet samt Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning, samt Geologisk Museum (Statens Naturhistoriske Museum) begge ved Københavns Universitet. Geocenter Danmark er et center for geovidenskabelig forskning, uddannelse, rådgivning, innovation og formidling på højt internationalt niveau.

UDGIVER

Geocenter Danmark.

REDAKTION

Geoviden – Geologi og Geografi redigeres af Senior-forsker Merete Binderup (ansvarshavende) fra GEUSi samarbejde med en redaktionsgruppe.Geoviden – Geologi og Geografi udkommer fire gangeom året og abonnement er gratis. Det kan bestillesved henvendelse til Annette Thy, tlf.: 91 33 35 03, e-mail: [email protected] og på www.geocenter.dk,hvor man også kan læse den elektroniske udgave af bladet.

ISSN 1604-6935 (PAPIR)ISSN 1604-8172 (ELEKTRONISK)

Produktion: Annabeth Andersen, GEUS.Tryk: Rosendahls - Schultz Grafisk A/S.Forsidefoto: Halmballer på jysk stubmark. Foto: Vibeke Ernstsen, GEUS.Reprografisk arbejde: Benny Schark, GEUS.Illustrationer: Forfattere og Grafisk, GEUS. Eftertryk er tilladt med kildeangivelse.

Borearbejde på jysk mark. Boreriggen erforsynet med larvefødder og sneglebor.

Foto: Vibeke Ernstsen.

www.geus.dk/DK/data-maps/jupiter

Her finder du oplysninger om grundvandet

og drikkevandets kvalitet der hvor du bor.


Documents

Geoviden nr.4 2014 PDF - geocenter.dkgeocenter.dk/xpdf/geoviden-4-2014.pdf · 04 GEOVIDEN NR. 4 2014 Nitrat og kvælstofkredsløbet Nitrat består af et kvælstofatom og tre iltato-mer