Kväveretention i svenska sjöar och vattendrag – betydelse för utsläpp från reningsverk

Den här rapporten har tagits fram på uppdrag av Naturvårdsverket för att underlätta diskussionen med EU-kommissionen, som har annonserat att den tänker stämma Sverige inför EU-domstolen för otillräckligt genomförande av avloppsdirektivet. Vid bedömningen av vilka reningsverk som omfattas av krav på kväverening tas i Sverige hänsyn till den naturliga avskiljning (retention) som sker i vattendrag under transporten från utsläppskälla till havet.Kväveretention är ett vedertaget begrepp som inkluderar ett flertal naturliga biogeokemiska processer som permanent reducerar kväve från vattenfasen i sjöar och vattendrag. Speciellt stor är effekten i sjörika områden. Naturlig retention är dock svår att mäta. I Sverige har man utvecklat ett modellsystem för storskalig beräkning av närsalttransport, inklusive retention, från land till hav med relativt hög geografisk upplösning. Systemet kopplar fältskalemodeller med avrinningsmodeller (HBV-NP), är vetenskapligt dokumenterat och granskat och har tillämpats storskaligt sedan 1997 för internationell rapportering till HELCOM.Det är stor skillnad i sjöars retentionskapacitet; i norra delarna av landet är den låg medan sjöarna i de södra delarna av landet är betydligt effektivare som kvävesänkor. Totalt reduceras ca 30 000 tonkväve per år i sjöar och vattendrag, varav 70% i södra Sverige.De reningsverk vars utsläpp passerar fler sjöar får liten påverkan på havet. Naturlig kväveretention i vattendrag och sjöar reducerar de svenska reningsverkens bidrag till kusten med 3200 ton/år, vilketmotsvarar 18% av reningsverkens totala utsläpp. Retentionen varierar dock betydligt mellan olika delar av landet. De flesta reningsverk med större utsläpp finns längs kusten och i södra Sverige.This report has been compiled on request of the Swedish Environmental ProtectionAgency to facilitate the discussion with the EU Commission. The EU Commission hasannounced that it will take Sweden to the European Court of Justice for failing to ensureproper treatment of urban waste water according to the Urban Waste Water TreatmentDirective (Directive 91/271/EEC). In Sweden natural nitrogen removal (retention) inwaterbodies is considered as part of the treatment of emissions, when transported to thesea.Nitrogen retention is a well-known phenomenon that includes several naturalbiogeochemical processes, which permanently remove nitrogen from the water. Theeffect may be considerable in areas with many lakes. Sweden has 92 000 lakes larger than1 hectare. It is rather normal with 30-70% nitrogen retention in Swedish lakes and rivers.The main process for natural nitrogen retention is denitrification, which is the sameprocess that is applied for biological treatment in waste water plants.Natural retention is hard to measure, however, and has to be estimated based on severalassumptions like so many other fluxes in nature. In Sweden a model system has beendeveloped for large-scale calculation of nutrient transport, including retention, from landto the sea, with relatively high geographic resolution. The system couples field-scalemodels with catchment models and is scientifically documented and reviewed. It has beenapplied since 1997 for international reporting to HELCOM. The catchment model (HBVNP)is tuned and evaluated against monitored time-series of measurements where suchare available. The nitrogen retention that is calculated with HBV-NP is composed ofnitrogen that is permanently transferred to the atmosphere and sediment, and whichtherefore will not further contribute to the eutrophication of water systems