Miljønyt, 79 – Stedafhængig variation i miljøvurderingen i LCA

6 Akvatisk eutrofiering

Baggrundsinformation for dette kapitel kan findes i:

  • Kapitel 5 i “Environmental assessment of products. Volume 2: Scientific background” af Hauschild og Wenzel (1998a).
  • Kapitel 5 i “Background for spatial differentiation in life cycle impact assessment – EDIP 2003 methodology” af Potting og Hauschild (2005)

6.1 Introduktion

Eutrofiering betyder egentlig “at blive rig på næringsstoffer”. Den eutrofierende påvirkning, som den typisk er karakteriseret i livscyklusvurdering vedrører implicit eutrofiering i akvatiske økosystemer. Dette er betinget af udformningen af påvirkningen, som indenfor livscyklusvurdering normalt tager sit udgangspunkt i sammensætningen af den akvatiske biomasse. (Wenzel et al. 1997, Heijungs et al. 1992, Lindfors et al. 1995). Akvatisk eutrofiering belyses i dette kapitel mens metoderne til vurdering af terrestrisk eutrofiering findes i kapitel 5.

6.2 Klassificering

De næringsstoffer, som normalt er begrænsende for biologisk vækst i akvatiske systemer er nitrogen og fosfor. For at et stof skal kunne bidrage til den akvatiske eutrofiering, skal det altså indeholde nitrogen eller fosfor i en biologisk tilgængelig form. I praksis omfatter Tabel 6.1 alle de emissioner, som i opgørelsen kan klassificeres som akvatisk eutrofierende.

Fri nitrogen (N2) betragtes ikke som en bidragsyder til akvatisk eutrofiering, selvom det er tilgængeligt for visse bakterier og alger. Dette skyldes at emissionen af N2 ikke har yderligere eutrofierende effekt i forhold til de store mængder fri nitrogen, der i forvejen findes i atmosfæren.

Akvatisk eutrofiering kan opstå som følge af emissioner til luft, vand og jord.

6.3 UMIP97 karakteriseringsfaktorer

De aktuelt eksisterende karakteriseringsfaktorer for eutrofiering tillader summering af bidrag fra nitrogen og fosfor baseret på Redfield forholdet, som refererer til den typiske sammensætning af akvatisk phytoplankton: C106H263O110N16P. Disse faktorer skelner i de fleste tilfælde ikke mellem akvatiske og terrestriske systemer og modellerer dem begge som om der var tale om påvirkninger på akvatiske systemer. Også i UMIP97, anvendes terrestrisk og akvatisk eutrofiering som én påvirkningskategori kaldet næringssaltbelastning.

UMIP97 faktorerne fra Wenzel et al. (1997) er vist i Tabel 6.1.

Tabel 6.1. Karakteriseringsfaktorer for eutrofiering fra Wenzel et al. (1997)

Stof Formel CF(N)
(g N/g stof)
CF(P)
(g P/g stof)
CF(ne)
(g NO3-ækv/g stof)
Kvælstof
Nitrat NO3- 0,23 0 1,00
Kvælstofdioxid NO2 0,30 0 1,35
Nitrit NO2- 0,30 0 1,35
Kvælstofoxider NOX 0,30 0 1,35
Dinitrooxid N2O 0,64 0 2,82
Kvælstofoxid NO 0,47 0 2,07
Ammoniak NH3 0,82 0 3,64
Cyanid CN- 0,54 0 2,38
Total kvælstof N 1,00 0 4,43
Fosfor
Fosfat PO43- 0 0,33 10,45
Pyrofosfat P2O72- 0 0,35 11,41
Total fosfat P 0 1,00 32,03


Wenzel et al. (1997) foreslår at sammenlægge påvirkningerne fra kvælstof emissioner (3. kolonne) og fra fosfor emissioner (4. kolonne) separat, men giver alligevel også faktorer for sammenlægning af påvirkninger fra fosfor og kvælstof (5. kolonne). Den foretrukne separate sammenlægning af de to næringssalte skyldes det faktum, at fosfor typisk udgør den begrænsende faktor for biomasses vækst i floder og søer imens kvælstof normalt er det begrænsende næringsstof i havmiljøer.

Der er flere problemer med karakteriseringsfaktorerne baseret på Redfield forholdet. Således tager disse faktorer ikke hensyn til:

  • At de hydrogeologiske forhold i den pågældende region er bestemmende for transporten af næringsstoffer fra landbruget i form af afløb af overfladevand og erosion (kvælstof og fosfor), og grundvandsudsivning (nitrogen) til overfladevand.
  • Fosfor fjernes normalt ikke igen (i de fleste tilfælde lages det midlertidigt i bundsedimenter), men kvælstof forlader i et vist omfang det akvatiske system gennem denitrifikation (nitrat forbruges under anaerob biologisk nedbrydning under frigivelse af N2). Mængden af tilgængeligt kvælstof for biomassevækst over tid er således mindre den mængde der tilføres det akvatiske system.
  • Alle næringsstoffer som ikke forlader det akvatiske system ender til sidst i havet. En vis mængde af næringsstofferne udledes direkte til havet, men det meste udledes til vandmiljøer inde på land, og når først havet siden hen via transport i vandløb og floder.
  • Akvatiske økosystemer har forskellige kapaciteter med hensyn til at kunne klare næringssaltbelastning og efterfølgende phytoplankton vækst, og den i forvejen tilstedeværende baggrundsbelastning er bestemmende for hvor meget denne kapacitet udnyttes og hvorvidt en yderligere påvirkning er skadelig.

6.4 UMIP2003 karakteriseringsfaktorer

Hidtil er typiske karakteriseringsfaktorer for akvatisk eutrofiering baseret på den teoretisk maximale mængde biomasse som kan produceres fra et stof. Som det er beskrevet i det tidligere afsnit, er det maximale potentiale for biomasse vækst et dårligt mål for næringssaltbelastningen fra emissioner til akvatiske økosystemer. I denne sammenhæng er CARMEN modellen[3] anvendt til at opstille eksponeringsfaktorer for akvatisk eutrofiering, hvilket overvinder nogle af de identificerede problemer (de, der relaterer til næringsstoffernes skæbne). Faktorerne, som er beregnet ved hjælp af CARMEN modellen, udtrykker den andel af næringssaltemissionen fra landbrugsjord eller spildevandsanlæg, som vil eksponere søer og vandløb eller havmiljøet; dvs. faktorerne relaterer emissioner af næringsstoffer, til den næringssaltbelastning af vandløb, søer eller havmiljø, som de giver anledning til.

CARMEN modellen (version 1.0) beregner ændringen i næringssaltbelastningen i grundvand, ferskvandsrecipienter (flodafvanding) og kystområder ud fra ændringen i tilførsel af næringsstoffer. De næringsstoftilførsler, der modelleres af CARMEN er atmosfærisk deponering af kvælstof på jord og i kystområder, fosfor og kvælstoftilførsel til landbrugsjord, og fosfor- og kvælstofudledninger fra kommunale rensningsanlæg. (se Figur 6.1).

Figur 6.1 De væsentligste kilder for kvælstof (fuldt optrukne pile) og fosfor (stiplede pile) til jord, grundvand, overfladevand og kystområder som modelleres i CARMEN modellen (Beusen ikke publiceret).

Figur 6.1 De væsentligste kilder for kvælstof (fuldt optrukne pile) og fosfor (stiplede pile) til jord, grundvand, overfladevand og kystområder som modelleres i CARMEN modellen (Beusen ikke publiceret).

CARMEN modellerer transporten af næringssalte til overfladevand fra landbrugsdrift, gennem udsivning af grundvand og afløb af overfladevand, og gennem atmosfærisk deponering, med en høj rumlig opløsning, baseret på 124320 gitter-elementer af hver 10x10 minutter (groft regnet 100-250 km², afhængigt af den geografiske position (længde- og breddegraden) for det enkelte gitter-element. Kvælstof- og fosforkilderne bliver allokeret til hvert gitterelement på baggrund af anvendelsen af landområdet i det givne gitterelement (agerland, græsdyrkning, permanent dyrkning, skov, byområde, ferskvandsområder eller andet). Transporten af næringsstof via floder til havet er modelleret meget enkelt i CARMEN under forudsætning af faste fjernelseshastigheder for N og P fra ferskvandssystemerne. Vandstrømningen er den væsentligste transportmekanisme for næringsstofferne fra jord til overfladevand. Strømningsvejene, som modelleres, er grundvandsreservoirafvanding (kvælstof), overfladeafstrømning (kvælstof) eller overfladisk jorderosion (fosfor) efterfulgt af flodtransport til kystområder.

De nationale eutrofieringsfaktorer beregnes ved at forøge den totale mængde af enten kvælstof eller fosfor fra en givet kildekategori i et land (andre emissioner for alle lande og andre kildekategorier forbliver uændrede). Den resulterende forøgelse af påvirkningen summeres over alle flod-oplande og have for at finde frem til faktorer, som udtrykker hvor stor en andel af emissionen der bidrager til næringssalt belastning i henholdsvis ferskvandsområder og havmiljø (udtrykt i kg per kg udledt). For hver kildekategori udregnes ændringen i næringsstofmængderne med en stedlig opløsning på 101 flodafvandinger og 32 kystområder. Desuden medtager beregningerne for kystområderne også den atmosfæriske afsætning som en kvælstofkilde. CARMEN modellen tager ikke hensyn til sammenhænge mellem emissionsland og afsætning i kystområder for atmosfæriske emissioner. På dette område suppleres modellen derfor med nationale data for de enkelte europæiske lande for den andel af luftbårne kvælstofemissioner som ender i europæiske have.

En yderligere detaljeret beskrivelse af CARMEN modellen og den anvendelse til beregning af stedafhængige karakteriseringsfaktorer kan findes i Potting et al., 2005a.

Ikke-stedafhængige eksponeringsfaktorer for Europa er givet i Tabel 6.2, og Appendiks 6.1 indeholder stedafhængige eksponeringsfaktorer for 32 europæiske regioner, hvori kvælstof og fosfor emissioner fra udledningslandet relateres til deres næringssaltbelastning af ferskvandsområder og havmiljø. Ferskvandsområderne omfatter: søer, åer, floder og afvandingsoplande, mens havmiljø omfatter kystområder, brakvand og åbent hav.

De stedafhængige eutrofieringsfaktorer udtrykker hvor stor en andel af det udledte næringsstof der bidrager til eutrofiering af europæiske ferskvandsmiljøer og kystområder. CARMEN modellen omfatter ikke en vurdering af effekterne, dvs. om det udledte næringsstof i praksis resulterer i forøget biomasse produktion og hvilken effekt dette måtte have på vandets økologiske kvalitet. De beregnede faktorer repræsenterer således de højest mulige bidrag til biomassevækst (den værst tænkelige realistiske situation forstået på den måde, at fjernelse af næringsstoffer før de når vandmiljøet er taget i betragtning). Sammenlignet med de UMIP2003 faktorer, som er udviklet for terrestrisk eutrofiering og forsuring, dækker de således en kortere del af årsagskæden og bør betragtes som skæbne- eller eksponeringsfaktorer frem for, at de udtrykker en økologisk effekt i form af eutrofiering eller biomassevækst. Denne nyeste integrerede vurderingsmodellering af akvatisk eutrofiering tillader ikke en sådan effektvurdering.

Eftersom de er eksponeringsfaktorer, erstatter UMIP2003 faktorerne ikke UMIP97 faktorerne, som repræsenterer det forholdsvise indhold af næringsstof i forskellige forbindelser. I stedet skal de anvendes i kombination med UMIP97 faktorerne for separat karakterisering af kvælstofforbindelser og fosforforbindelser. I de tempererede og subtropiske regioner i Europa er ferskvandsområdernes vækst typisk fosfor begrænsede, men væksten i havområder er kvælstofbegrænsede (i troperne kan det være omvendt). Under hensyntagen til denne forskel behandles ferskvandsområder og havmiljø som to under-kategorier under den nye miljøpåvirkningskategori, akvatisk eutrofiering (næringssaltbelastning).

Anvendelse af UMIP2003 ikke-stedafhængige - og UMIP2003 stedafhængige eksponeringsfaktorer sammen med UMIP97 faktorerne er ligetil (se sektion 6.5 og 6.6). De typiske livscyklusopgørelser omfatter i forvejen den eneste yderligere og nødvendige information, som er krævet for stedafhængig vurdering, nemlig den geografiske region hvori emissionen finder sted.

Anvendelsen af stedafhængige eksponeringsfaktorer tilføjer imidlertid kun en begrænset yderligere opløsning svarende til maksimalt en faktor 7 i forskel mellem højeste og laveste vurdering. Den begrænsede forskel på de højeste og de laveste stedafhængige eksponeringsfaktorer retfærdiggør en vis skepsis overfor anvendelsen af stedafhængig vurdering, eftersom modelleringen i sig selv medfører en vis usikkerhed i stedfaktorerne.

Den væsentligste anvendelse af stedafhængige eksponeringsfaktorer for akvatisk næringssaltbelastning er i forbindelse med følsomhedsanalyse.

Hvad udtrykker påvirkningerne?
De akvatiske eutrofierings potentialer i henhold til UMIP 2003 for en emission af næringsstof, udtrykker den maksimale eksponering, som den kan forårsage på akvatiske systemer. Hvad dette angår, er de mage til næringssaltbelastningspotentialerne i UMIP97, og de udtrykkes også i de samme enheder, nemlig som N- eller P-ækvivalenter. Imidlertid, hvis man sammenligner med UMIP97 påvirkningerne, bliver en større andel af stoffernes skæbne modelleret, og UMIP2003 påvirkningspotentialet repræsenterer således andelen af emissionen, som faktisk kan forventes at nå frem til forskellige akvatiske systemer. Hvor påvirkninger i henhold til UMIP97 repræsenterede ”værst tænkelige tilfælde” for eutrofieringspotentialet, kan UMIP2003 eutrofieringspotentialerne betragtes som ”realistiske værst tænkelige tilfælde”.

6.5 Korrekte opgørelsesdata

Det er almindelig praksis indenfor livscyklusvurdering at betragte overfladejord på landbrugsmarker som en del af teknosfæren. Opgørelsen for næringsstofemissioner i landbruget henfører derfor normalt til den mængde næringsstof, som der er mulighed for kan forlade de øverste jordlag efter planternes optag af næringsstof og binding af dem. I tilfælde, hvor dette tal ikke er kendt, stiller Anneks 6.3 faktorer til rådighed for estimering af den kombinerede udvaskning og afløb af næringsstoffer fra landbrugsjord såfremt den tilførte mængde gødning er kendt (dvs. før planterne har optaget næringsstofferne og de er bundet i jorden).
Tilsvarende refererer eksponeringsfaktorerne i Tabel 6.2 og Anneks 6.1 til emissionen af næringsstoffer med spildevand, dvs. efter passende spildevandsbehandling. I tilfælde, hvor spildevandsbehandling ikke har været modelleret som en del af opgørelsen, kan data findes i Potting et al., 2005a for typiske fjernelseseffektiviteter for næringsstoffer i forskellige typer spildevandsbehandling i Europa.

6.6 Ikke-stedafhængig karakterisering

Det begrænsede interval mellem højeste og laveste stedafhængige eksponeringsfaktorer, som kan findes i Anneks 6.1, betyder at der kun er et lille incitament til at foretage en fuld stedafhængig vurdering af eksponeringen for denne påvirkningskategori, idet betydningen for resultatet som regel vil være begrænset.

Der er imidlertid stadigvæk god grund til at foretage ikke-stedafhængig karakterisering under anvendelse af de nye ikke-stedafhængige eksponeringsfaktorer i Tabel 6.2 i kombination med UMIP97 faktorerne, som beskrevet i det følgende. Proceduren er den samme for begge underkategorier: Ferskvandområder og havmiljø.

Den ikke-stedafhængige akvatiske eutrofierende påvirkning i ferskvandsområder og havmiljø hidrørende fra et produktsystem kan udregnes ved hjælp af følgende formel:

Formel

Hvor:

sg-EP(ae) = Den ikke-stedafhængige akvatiske eutrofieringspåvirkning hidrørende fra en emission til ferskvandsområder eller havmiljø (i enten N-ækvivalenter eller P-ækvivalenter).

sg-AEEFs = Den ikke-stedafhængige eksponeringsfaktor fra Tabel 6.2, som relaterer emissionen af stoffer for den givne kildekategori (f.eks. land) til den eutrofierende påvirkning af ferskvandsområder eller havmiljø.

CF(ne)s = Karakteriseringsfaktoren fra Tabel 6.1, som understøtter aggregeringen med andre stoffer, som tilhører den samme gruppe (kvælstof- eller fosforforbindelser).

Es = Emissionen af stoffet (s) (i g/f.u)

Tabel 6.2. Eksponeringsfaktorer for ikke-stedafhængig karakterisering, og for stedafhængig karakterisering af eutrofiering i ferskvandsområder og havmiljø.

Emission til ferskvandsområder Ikke-stedafhængig vurdering   Stedafhængig vurdering
  Ikke-stedafhængige eksponeringsfaktorer = sg-AEEF(s)   Stedafhængige eksponeringsfaktorer (faktor findes i Anneks 6.1)
Stof/kildekategori Faktor (standardafvigelse) faktor = sd-AEEFi,s
P- landbrug (*) 0,06 (0,03) sd-AEEFi(P-landbrug)
P-spildevand (**) 0,88 (0,15) sd-AEEFi(P-spildevand)
N- landbrug (*) 0,53 (0,08) sd-AEEFi(N- landbrug)
N-spildevand (**) 0,59 (0,15) sd-AEEFi(N-spildevand)
 
Emission til havmiljø Ikke-stedafhængig vurdering Stedafhængig vurdering
  Ikke-stedafhængige eksponeringsfaktorer Stedafhængige eksponeringsfaktorer
Stof/kildekategori = sg-AEEF(s)   (faktor findes i Anneks 6.1)
  Faktor (standardafvigelse) faktor = sd-AEEFi(s)
P- landbrug (*) 0,06 (0,03) sd-AEEFi(P-landbrug)
P- spildevand (**) 1,00   sd-AEEFi(P-spildevand)
N- landbrug (*) 0,54 (0,08) sd-AEEFi(N- landbrug l)
N- spildevand (**) 0,70   sd-AEEFi(N- spildevand)

*Disse faktorer vedrører næringsstofemissioner efter planternes næringsstofoptagelse
**Faktorerne for spildevand udtrykker den andel, som frigives direkte til havmiljøet eller indirekte gennem floder for en gennemsnitlig europæisk situation.

Standardafvigelsen, som er givet for hvert stof i Tabel 6.2, repræsenterer den stedligt bestemte variation som ligger skjult i de ikke-stedafhængige eksponeringsfaktorer.

6.7 Stedafhængig karakterisering

Idet intervallet mellem den højeste og den laveste stedafhængige eksponeringsfaktor i Anneks 6.1. er ret begrænset, er motivationen, som tidligere nævnt, for at foretage en fuld vurdering med stedafhængige eksponeringsfaktorer for akvatisk eutrofiering, begrænset. I stedet kan man betragte de stedafhængige faktorer som en information til brug i en følsomhedsanalyse og muligvis også for reduktion af den potentielle stedlige variation i den ikke-stedafhængige påvirkning.

Til brug for stedafhængig karakterisering er der udviklet en tretrinsprocedure. Den akvatisk eutrofierende påvirkning hidrørende fra et givet produkt er som regel bestemt af en enkelt eller ganske få processer. Disse identificeres ved en udregning af den ikke-stedafhængige påvirkning, som beskrevet i afsnit 6.6 (trin 1), og, hvis det er ønsket, kan den ikke-stedafhængige påvirkning justeres med de relevante stedafhængige faktorer (trin 2 og 3).

Trin 1
Den ikke-stedafhængige eutrofiering fra et produktsystem, som beregnet i det forrige afsnit, opdeles i bidragene fra de enkelte processer. Disse bidrag rangordnes derefter fra det største til det mindste bidrag, og processen med det største bidrag vælges.

Trin 2
Den ikke-stedafhængige akvatiske eutrofiering fra trin 1 reduceres med bidraget fra processen som er valgt i trin 1. Dernæst beregnes den stedafhængige påvirkning fra emissionerne af denne proces ved brug af de relevante stedafhængige akvatiske eksponeringsfaktorer.

Formel

Hvor:

sd-EP(ae)p = Den stedafhængige akvatiske eutrofieringspåvirkning hidrørende fra emissionerne fra processen (p) til ferskvandsområder eller havmiljøer.

sd-AEEFs,i = Den stedafhængige eksponeringsfaktor i Anneks 6.1 som relaterer emissionen af stoffer for den relevante kildekategori i land eller region (i), hvor proces (p) finder sted, med den eutrofierende påvirkning i ferskvandsområder eller havmiljø. Emissioner fra en ukendt region eller fra ikke europæiske regioner kan som en første tilnærmelse repræsenteres ved de ikke-stedafhængige faktorer.

CF(ne)s = Karakteriseringsfaktoren fra Tabel 6.1 som understøtter aggregeringen med andre stoffer, som tilhører samme gruppe (kvælstof- eller fosforforbindelser)

Es,p = Emissionen af stoffet (s) fra den valgte proces (p) (i g/f.u).

Eksponeringsfaktorerne i Anneks 6.1 for spildevand dækker situationer, hvor landet, hvorfra emissionerne kommer, er kendt. På samme måde som ved fordelingen af spildevandsemissioner mellem ferskvandsområder og havmiljø, afspejler eksponeringsfaktorerne i Anneks 6.1 gennemsnitssituationen for det givne land. Såfremt det vides på forhånd, at en emission af næringsstof udelukkende går til ferskvandområder, bliver faktoren for kvælstof 0,7 og for fosfor 1,0 i stedet for den værdi der findes i Anneks 6.1. Såfremt emissionen går udelukkende til havmiljøet, bliver faktoren for ferskvandområder 0 for såvel kvælstof som for fosfor.

De relevante faktorer bestemmes af den geografiske region, hvor emissionen forekommer. Som en første tilnærmelse kan emissioner fra en ikke-europæisk eller ukendt region karakteriseres ved hjælp af de ikke-stedafhængige faktorer fra Tabel 6.2. Standard afvigelserne for disse faktorer i Tabel 6.2 giver et interval for stedlig variation, som er indeholdt i de ikke-stedafhængige faktorer indenfor Europa. I betragtning af størrelsen af variationen i emissioner og følsomheder indenfor Europa, forventes den stedafhængige faktor at ligge indenfor dette interval for de fleste regioner - også i resten af verden. Ekspertvurdering er muligvis nødvendig for at kunne afgøre om faktoren for emissionerne fra processerne i ikke-europæiske regioner skal findes i den øvre eller nedre del af intervallet.

Trin 3
De stedafhængige bidrag fra den valgte proces i trin 1 lægges sammen med de justerede, ikke-stedafhængige bidrag fra trin 2. Trin 2 gentages indtil det stedafhængige bidrag fra de valgte processer er så stort at den stedligt bestemte variation ikke længere kan påvirke konklusionen af studiet (dvs. når den stedafhængige andel er større end 95% af det totale bidrag).

6.8 Normalisering

UMIP2003 personækvivalenterne for akvatisk eutrofiering er, under brug af UMIP2003 eksponeringsfaktorerne 12 kg N-ækv./person/år og 0,41 kg P- ækv./person/år eller i aggregeret form 58 kg NO3--ækv./person/år.

I overensstemmelse med UMIP97 baseres normaliseringsreferencen for akvatisk eutrofiering på den påvirkning, der svarer til de aktuelle emissionsniveauer for 1995 (se Hauschild og Wenzel 1998d og Stranddorf et al., 2005). Inddrages UMIP2003 eksponeringsfaktorerne for akvatisk eutrofiering i beregningerne sammen med karakteriseringsfaktorerne fra UMIP97, bliver den totale påvirkning fra de europæiske emissioner 4467 kt N-ækv./år og 151 kt P-ækv./år eller i aggregeret form 21467 kt NO3--ækv/år. Personækvivalenten beregnes som en gennemsnitlig europæisk påvirkning per person for en europæisk befolkning på 3,70 • 108 personer. Beregningen af normaliseringsreferencen er dokumenteret i Anneks 6.4.

6.9 Fortolkning

I betragtning af den begrænsede forskel der er mellem de højeste og de laveste stedafhængige eksponeringsfaktorer, vil den overvejende interesse for de stedafhængige eksponeringsfaktorer ligge i deres anvendelse til at repræsentere denne del af den stedlige variation i en følsomhedsanalyse.

Eksponeringsfaktorerne udtrykker den andel af emissionerne, som vil bidrage til eutrofiering af henholdsvis ferskvandsområder og havmiljø (i kg per kg frigivet). Kombineret med UMIP97 eller tilsvarende karakteriseringsfaktorer for akvatisk eutrofiering antyder eksponeringsfaktorerne den mængde phytoplankton, som maksimalt kan blive produceret ud fra næringsstofemissionen. Sammenlignet med de faktorer, som under UMIP2003 er udviklet for terrestrisk eutrofiering og forsuring, repræsenterer faktorerne for akvatisk eutrofiering en mindre del af årsagskæden, og de må derfor betragtes som skæbne eller eksponeringsfaktorer frem for faktorer der udtrykker den økologiske effekt i form af eutrofiering og biomassevækst.

Ferskvandsområder er typisk begrænsede af fosfor, mens havmiljøer for det meste er begrænsede af kvælstof. Dette bør afspejles i fortolkningen af den vurderede næringssaltbelastning. Den nyeste integrerede vurderingsmodellering af akvatisk eutrofiering tillader ikke en nærmere vurdering af den økologiske effekt. Anneks 6.2 indeholder et overblik over den økologiske kvalitet af floder i et antal lande. Dette overblik kan anvendes til en kvalitativ vurdering.

I Potting et al., 2005a er de stedafhængige eksponeringsfaktorer også indenfor landene stedligt bestemt for mere end 101 flod oplande og 42 havmiljøer. Denne information kan, om ønsket, anvendes til en kvalitativ effektvurdering i fortolkningen.

6.10 Eksempel

Under anvendelse af UMIP2003 faktorerne foretages karakterisering for den opgørelse, som er præsenteret i Afsnit 1.6.

Ikke-stedafhængig karakterisering
Som det er beskrevet i Afsnit 6.6, beregnes først de ikke-stedafhængige påvirkninger. Den akvatiske eutrofieringspåvirkning, som er vist i Tabel 6.3 er bestemt ved hjælp af UMIP97 faktorerne fra Tabel 6.1 og de ikke-stedafhængige eksponeringsfaktorer i Tabel 6.2.

Tabel 6.3. Ikke-stedafhængige akvatiske eutrofieringspåvirkninger udtrykt som N- og P- ækvivalenter for en støtteklods fremstillet i plastic eller zink.

N-ækvivalenter Plastic del Zink del Akvatisk eutrofiering Plastic del sg-EP(ae) Zink del sg-EP(ae)
Stof Emission, g/f.u. Emission, g/f.u. g N/g g N/f.u. g N/f.u.  
      UMIP97 sg-AEEF        
Emissioner til luft 0 0   Gns. std. afv Gns. std. afv. Gns. std. afv.
Hydrogen-chlorid 0.001163 0.00172              
Carbon-monoxid 0.2526 0.76              
Ammoniak 0.003605 7.1 · 10-5 0,82 0,23 0,15 6,80 · 10-4 4,43 · 10-4 1,34 · 10-5 8,73 · 10-6
Methan 3.926 2.18              
VOC, kraftværk 0.0003954 0.00037              
VOC, diesel motorer 0.02352 0.0027              
VOC, uspecificeret 0.89 0.54              
Svovldioxid 5.13 13.26              
Nitrogen-oxider 3.82 7.215 0,3 0,32 0,14 0,367 0,160 0,693 0,303
Bly 8.031 · 10-5 0.0002595              
Cadmium 8.66 · 10-6 7.451 · 10-5              
Zink 0.000378 0.00458              
Emissioner til vand 0 0              
NO3N 5.487 · 10-5 4.86 · 10-5 1 0,7   3,84 · 10-5   3,40 · 10-4  
NH4+-N 0.0004453 0.003036 1 0,7   3,12 · 10-4   0,0021  
PO43- 1.4 · 10-5 0 0 0,83 3,83 · 10-6 0 0 0 0
Zink 3.171 · 10-5 0.002209              
                   
Total           0,368 0,160 0,695 0,303
 
P-ækvivalenter Plastic del Zink del Akvatisk eutrofiering Plastic del sg-EP(ae) Zink del sg-EP(ae)
Stof Emission, g/f.u. Emission, g/f.u. g N/g g N/f.u. g N/f.u.  
      UMIP97 sg-AEEF        
Emissioner til luft       Gns. std. afv Gns. std. afv. Gns. std. afv.
Hydrogen-chlorid 0.001163 0.00172              
Carbon-monoxid 0.2526 0.76              
Ammoniak 0.003605 7.1 · 10-5 0 0 0 - 0 0  
Methan 3.926 2.18              
VOC, kraftværk 0.0003954 0.00037              
VOC, diesel motorer 0.02352 0.0027              
VOC, uspecificeret 0.89 0.54              
Svovldioxid 5.13 13.26              
Nitrogen-oxider 3.82 7.215 0 0 0 - 0 0  
Bly 8.031 · 10-5 0.0002595              
Cadmium 8.66 · 10-6 7.451 · 10-5              
Zink 0.000378 0.00458              
Emissioner til vand 0 0              
NO3N 5.487 · 10-5 4.86 · 10-5 0 0 0 - 0 0 0
NH4sub>+-N 0.0004453 0.003036 0 0 0 - 0 0 0
PO43- 1.4 · 10-5 0 0,33 0,83 3,83 · 10-6 1,02 · 10-6 0 0 0
Zink 3.171 · 10-5 0.002209              
                   
Total         3,83 · 10-6 1,02 · 10-6 0 0 0


Anvendes de ikke-stedafhængige karakteriseringsfaktorer, har zinkstøtteklodsen den største N-ækvivalent, hvorimod kun plastic-klodsen har bidrag til den akvatiske eutrofiering med P. For begge komponenter er den akvatiske næringssaltbelastning overvejende forårsaget af NOX-emissioner afsat i havmiljø, mens bidragene fra vandbårne emissioner er uden betydning. For de ikke-stedafhængige påvirkninger er den potentielle stedlige variation så stor (hvilket fremgår af den stedligt bestemte standardafvigelse) at konklusionen kan blive ændret hvis den stedlige variation inkluderes.

Derfor foretages en stedafhængig karakterisering for de processer, som bidrager mest til den ikke-stedafhængige akvatiske næringssalt-belastning med N i bestræbelserne på at reducere den stedligt bestemte usikkerhed og styrke konklusionen.

Stedafhængig karakterisering
Tabel 6.3 viser, at de overvejende bidrag til den ikke-stedafhængige akvatiske næringssaltbelastning skyldes emissioner af NOX til luft. Bidragene fra emissioner af NH3 til luft og NO3-N, og NH4+-N til vand kan der ses bort fra i den samlede påvirkning. For zink komponenten, er de væsentligste kilder til NOX emission produktionen af zink fra minen i Bulgarien, støbningen af komponenten i Jugoslavien, og den del af transporten som foregår på lastbil gennem Tyskland (data ikke vist). For plastickomponenten er de væsentligste kilder til NOX produktionen af polymeren i Italien, sprøjtestøbningen af komponenten i Danmark og transporten af komponenten på lastbil, fortrinsvis gennem Tyskland (idem). Emissionerne fra disse processer bidrager til omkring 99% og 75% af alle de ikke-stedafhængige påvirkninger i Tabel 6.3 for zinkkomponenten henholdsvis plastickomponenten (data ikke vist).

Til beregning af de stedafhængige påvirkninger fra disse nøgle-processer, anvendes de relevante stedafhængige faktorer fra Anneks 6.1. Resultaterne er vist i Tabel 6.4.

Tabel 6.4. Stedafhængige akvatiske eutrofieringspåvirkninger for nøgle processer fra begge produktsystemer.

Zink del Emission
g/f.u.
Karakteriseringsfaktor, Tabel 6.1
g N-ækv./g
Akv. eutr. faktor, Anneks 6.1g/g Påvirkning
sd-EP(ae)
g N-ækv./f.u.
NOX emissioner        
Zink produktion, Bulgaria 0,97 0,3 0,31 0,09
Zink støbning, Jugoslavien 1,65 0,3 0,19 0,09
Transport, hovedsagelig Tyskland 4,56 0,3 0,23 0,31
 
Total, zink del       0,5
Plastic del Emission Karakteriseringsfaktor, Tabel 6.1 Akv. eutr. faktor, Anneks 6.1 Påvirkningsd-EP(ae)
  g/f.u. g N-ækv./g g/g g N-ækv./f.u.
NOX emissioner
Plastic produktion, Italien 0,63 0,3 0,40 0,08
Sprøjtestøbning, Danmark 0,48 0,3 0,41 0,06
Transport, hovedsagelig Tyskland 1,74 0,3 0,23 0,12
 
Total, plastic del       0,3

De ikke-stedafhængige påvirkninger fra nøgleprocesserne trækkes fra de oprindelige ikke-stedafhængige påvirkninger i Tabel 6.3, og de stedafhængige påvirkninger i Tabel 6.4 lægges til. De således korrigerede akvatiske eutrofieringspåvirkninger vises i Tabel 6.5, og afvigelsen fra de originale ikke-stedafhængige påvirkninger i Tabel 6.3. vises i Figur 6.2.

Tabel 6.5. Akvatiske eutrofieringspåvirkninger vist som N-ækvivalenter fra begge produktsystemer med stedafhængig karakterisering af emissionerne fra nøgleprocesserne.

  Akvatisk eutrofiering,
sd-EP(ae)
g N-ækv./f.u
Zink komponent 0,50
Plastic komponent 0,35

Stedafhængig karakterisering reducerer størrelsen af den akvatiske eutrofiering med N en smule og reducerer dominansen af zink komponenten. For den zinkbaserede komponent er omkring 99% af denne påvirkning nu beregnet under anvendelse af stedafhængige karakteriseringsfaktorer, mens den stedafhængige andel for plastickomponenten er omkring 75%. Selvom stedafhængig karakterisering var udført for alle de øvrige processer i produktsystemet, er det ikke sandsynligt at resultatet ville være meget anderledes på grund af deres begrænsede andel af det totale, samt standard afvigelsen. Det stedligt betingede potentiale for variation af påvirkningen er i stor udstrækning blevet annulleret for begge komponenter.

Figur 6.2 Ikke-stedafhængige og stedafhængige akvatiske eutrofieringspåvirkninger med N fra de to produktsystemer. For de stedafhængige påvirkninger, er de stedafhængige eksponeringsfaktorer kun anvendt for nøgleprocesserne som beskrevet i det forrige.

Figur 6.2 Ikke-stedafhængige og stedafhængige akvatiske eutrofieringspåvirkninger med N fra de to produktsystemer. For de stedafhængige påvirkninger, er de stedafhængige eksponeringsfaktorer kun anvendt for nøgleprocesserne som beskrevet i det forrige.

Anneks 6.1: Stedafhængige eksponeringsfaktorer for eutrofiering i ferskvandsområder og havmiljø

 Ferskvand Havmiljø
  Kvælstof Fosfor Kvælstof     Fosfor
  landb sp.v landb sp.v. landb sp.v. NH3 NO2 landb sp.v.
Albanien 0.53 0.57 0.1 0.81 0.53 0.7 0.29 0.32 0.1 1
Østrig 0.6 0.7 0.15 1 0.6 0.7 0.06 0.18 0.15 0.98
Baltiske lande 0.51 0.63 0.05 0.9 0.52 0.71 0.19 0.2 0.05 1
Hvide Rusland 0.45 0.7 0.04 1 0.45 0.71     0.04 1
Belgien & Luxembourg 0.56 0 .66 0.05 0.94 0.58 0.7 0.19 0.27 0.06 1
Bulgarien 0.56 0.7 0.03 0.99 0.55 0.7 0.13 0.31 0.03 1
Kaukasus 0.53 0.59 0.06 0.88 0.54 0.7     0.06 1
Tjekkiet & Slovakiet 0.64 0.7 0.07 1 0.64 0.7 0.07 0.16 0.06 0.99
Danmark 0.34 0.35 0.02 0.48 0.44 0.7 0.45 0.41 0.03 1
Finland 0.57 0.46 0.04 0.64 0.64 0.71 0.29 0.32 0.04 1
Frankrig 0.57 0.65 0.06 0.93 0.59 0.7 0.28 0.34 0.06 1
Tyskland, øst 0.53 0.66 0.03 0.94 0.55 0.7 0.16 0.23 0.03 1
Tyskland, vest 0.52 0.68 0.06 0.97 0.53 0.71 0.16 0.25 0.06 1
Grækenland 0.51 0.42 0.04 0.63 0.51 0.7 0.38 0.55 0.04 1
Ungarn 0.5 0.7 0.03 1 0.51 0.69 0.07 0.16 0.02 0.99
Island 0.64 0.59 0.09 0.88 0.64 0.7     0.09 1
Irland 0.62 0.64 0.13 0.91 0.62 0.7 0.51 0.69 0.13 1
Italien 0.52 0.55 0.06 0.79 0.52 0.7 0.29 0.4 0.06 1
Moldavien 0.5 0.7 0.02 1 0.51 0.68 0.1 0.2 0.02 0.98
Holland 0.26 0.31 0.03 0.37 0.36 0.72 0.27 0.38 0.03 1
Norge 0.56 0.5 0.08 0.71 0.64 0.71 0.52 0.51 0.09 1
Polen 0.47 0.69 0.03 0.98 0.47 0.7 0.11 0.18 0.03 1
Portugal 0.62 0.52 0.06 0.75 0.62 0.7 0.37 0.44 0.06 1
Rumænien 0.57 0.7 0.04 1 0.57 0.7 0.08 0.18 0.04 1
Rusland 0.55 0.6 0.04 0.86 0.55 0.7 0.18 0.38 0.04 1
Spanien 0.61 0.6 0.03 0.86 0.61 0.7 0.25 0.41 0.03 1
Sverige 0.52 0.56 0.04 0.83 0.59 0.71 0.37 0.38 0.04 1
Schweiz 0.63 0.7 0.12 1 0.65 0.7 0.06 0.19 0.12 1
Tyrkiet 0.53 0.59 0.06 0.88 0.54 0.7     0.06 1
Ukraine 0.49 0.68 0.03 0.97 0.5 0.7 0.11 0.17 0.03 1
England 0.53 0.58 0.08 0.84 0.6 0.71 0.48 0.57 0.09 1
Jugoslavien 0.59 0.69 0.09 0.99 0.59 0.69 0.08 0.19 0.09 0.98
Gennemsnit 0.53 0.59 0.06 0.88 0.54 0.7 0.23 0.32 0.06 1
Standardafvigelse 0.08 0.15 0.03 0.15 0.08   0.15 0.14 0.03  
Minimum 0.26 0.05 0.02 0.37     0.06 0.16    
Maksimum 0.64 0.07 0.15 1 0.65   0.52 0.69 0.15  


Anneks 6.2: Procentandel af flodstrækninger i forskellige europæiske lande klassificeret som god, rimelig, dårlig eller elendig kvalitet

Flodstrækninger af god kvalitet har næringsfattigt vand, lavt indhold af organisk stof, mætning med opløst ilt, rig invertebrat fauna, og passende gydesteder for laksefisk. Flodstrækninger med moderat organisk forurening næringssaltindhold, gode iltforhold, rig flora og fauna og stor fiskebestand er klassificeret som rimelige. Flodstrækninger med dårlig kvalitet har kraftig organisk forurening, normalt lave iltkoncentrationer, lokalt forekommende anaerobe sedimenter, forekomster af større mængder af organismer, som er upåvirkede af iltfattige forhold, små eller ingen fiskebestande og periodisk fiskedød. Floder med elendig kvalitet vand har ekstreme mængder af organisk forurening, lange perioder med meget lavt iltindhold eller ligefrem iltsvind, anaerobe sedimenter, kraftig tilførsel af toksiske stoffer, ingen fisk (Kristensen og Hansen 1994). Det bør nævnes, at opgørelsen i tabellen er baseret på meget forskellige antal floder og flodstationer i hvert land, og at klassifikationen er baseret på hvert enkelt lands egne målinger, som indbyrdes ikke er blevet kalibreret i forhold til hinanden.

Land God Rimelig Dårlig Elendig
Østrig (1991) 14 82 3 1
Belgisk Flandern (1989-1990) 17 31 15 37
Bulgarien (1991) 25 33 31 11
Kroatien 15 60 15 10
Tjekkiet 12 33 27 28
Danmark (1989-1991) 4 49 35 12
England/Wales (1990) 64 25 9 2
Finland (1989-1990) 45 52 3 0
Tidligere Vesttyskland (1995) 44 40 14 2
Island 99 1 0 0
Irland (1987-1990) 77 12 10 1
Italien 27 31 34 8
Letland 10 70 15 5
Litauen 2 97 1 0
Luxembourg 53 19 17 11
Holland 5 50 40 5
Nord Irland (1990) 72 24 4 0
Polen 10 33 29 28
Rumænien 31 40 24 5
Rusland 6 87 5 2
Skotland (1990) 97 2 1 0
Slovenien (1990) 12 60 27 1


Anneks 6.3: Udvaskning og overfladeafstrømning af næringsstoffer fra overfladejord

Faktorerne anvendes til bedømmelse af kombinationen af udvaskning og afstrømning af næringsstoffer fra overfladelandbrugsjord til overfladevand efter planternes optag og binding (eksponeringsfaktorerne i Tabel 6.1 gælder for denne slags opgørelsesdata). Skal anvendes i tilfælde hvor opgørelsens information vedrører mængderne af næringsstoffer, som er tilført snarere end emissionen fra jord.

  Kvælstof efter planternes optagelse og binding
(i kg/kg tilført)
Fosfor efter planternes optag
(i kg/kg tilført)
  Græsmarker
<100 kg Nappl./ha
Græsmarker
>100 kg Nappl./ha
Dyrkede & Naturlige områder Alle typer land
Sand 0,00 0,15 0,25 0,10
Lermuld 0,00 0,10 0,18 0,10
Ler 0,00 0,05 0,10 0,10
Tørv 0,00 0,01 0,05 0,10

Anneks 6.4: Normaliseringsreference for akvatisk eutrofiering

En fælles europæisk normaliseringsreference for akvatisk eutrofiering er udregnet på baggrund af nationale emissionsopgørelser for en række europæiske lande - tilvejebragt af Larsen, 2005, under anvendelse af UMIP2003 eksponeringsfaktorer og UMIP97 karakteriseringsfaktorer i henhold til ligning 6.2 for stedafhængig akvatisk eutrofiering:

Formel

Følgende antagelser gælder:

  1. For EU15 landene, beskriver opgørelserne over vandbårne emissioner af N og P de mængder, der årligt ender i havet (Østersøen, Nordsøen/ Atlanterhavet eller Middelhavet). Der er således ikke behov for at indføre en eksponeringsfaktor idet den fjernelse, som finder sted mellem emissionen fra landbrug eller spildevands-behandlingsanlæg og havet, allerede er foregået.
  2. Der er foretaget en korrektion for at estimere den menneskeskabte andel af den totale næringssaltbelastning, som når havet. Danske resultater viser at 85-90% af de vandbårne emissioner af kvælstof og fosfor er menneskeskabte. Forudsættes disse tal at være repræsentative for Europa, skal de totale emissionsopgørelser multipliceres med en faktor 0,88 for at komme frem til den totale menneskeskabte emission, som når ud til havene omkring Europa.
  3. For de nationale emissionsopgørelser for luftbårne næringsstoffer af NOX og NH3, kan de relevante nationale AEEFs findes i Anneks 6.1 og anvendes sammen med karakteriseringsfaktorerne i UMIP97 for næringssaltbelastning.

Beregningen af normaliseringsreferencen for den akvatiske eutrofiering er vist i tabellen nedenfor.

Normaliseringsreferencen er beregnet ved at dividere de totale EU-15 påvirkninger for 1994 med det totale befolkningstal i EU15 landende i 1994:

Normaliseringsreferencer for Akvatisk eutrofiering
Næringssalt EU15 emission
1994
EU15 befolkningstal
Millioner personer i 1994
Normaliseringsreference
1994
Kvælstof 4467 kt N-ækv./år   12
370 kg N-ækv./person/år
Fosfor 151 kt P-ækv./år   0,41
  kg P-ækv./person/år
N og P 21467 kt NO3--
ækv./person/år
  58
  kg NO3--ækv./person/år

Land Befolkningstal Udløb til floder
    Total N Total P Menneskeskabt N Menneskeskabt P
  (Millioner) (kt/år) (kt/år) (kt/år) (kt/år)
Tyskland 81,1 376,4 13,1 331,2 11,5
Storbritannien 58,2 376 36 331 32
Frankrig 57,7 185 8 163 7
Italien 57 346 29 304 26
Spanien 39,1 185 11 163 9,7
Holland 15,3 490 27,5 431 24,2
Grækenland 10,4 117 7 103 6,2
Belgien 10,1 47 2 41 1,8
Portugal 9,9 15,7 14,2 13,8 12,5
Sverige 8,7 137,8 5 121,3 4,4
Østrig 8     0 0
Danmark 5,2 140,6 4,5 123,7 4,0
Finland 5,1 66,1 3,6 58,2 3,2
Irland 3,6 179,1 10,5 157,6 9,2
Luxembourg 0,4     0 0
EU-15 369,8 2661,7 171,4 2342,3 150,8
           
Land Befolknings-tal Luftbårne emissioner
    NOX AEEF for NOX til luft NH3 AEEF for NH3 til luft
  (Millioner) (kt/år) (g/g) (kt/år) (g/g)
Tyskland 81,1 2266 0,24 623 0,16
Storbritannien 58,2 2387 0,57 320 0,48
Frankrig 57,7 1682 0,35 667 0,28
Italien 57 2157 0,4 389 0,29
Spanien 39,1 1223   344  
Holland 15,3 530 0,38 172 0,27
Grækenland 10,4 357 0,55 445 0,38
Belgien 10,1 374 0,27 79 0,19
Portugal 9,9 249 0,44 93 0,37
Sverige 8,7 444 0,38 51 0,37
Østrig 8 171 0,18 86 0,06
Danmark 5,2 276 0,41 94 0,45
Finland 5,1 288 0,32 41 0,29
Irland 3,6 117 0,69 125 0,51
Luxembourg 0,4 23 0,27 7 0,19
EU-15 369,8 12544   3536  

Land Befolknings-tal Stedafhængigt akvatisk eutrofieringspotentiale
  (Millioner) kt N-ækv./år kt P-ækv./år kt NO3ækv./år
Tyskland 81,1 576,1 11,5 2684,84
Storbritannien 58,2 865 32 4192,75
Frankrig 57,7 492,6 7, 2269,32
Italien 57 655,8 26 3190,94
Spanien 39,1 162,8 9,7 822,36
Holland 15,3 530 24,2 2604
Grækenland 10,4 301 6,2 1401
Belgien 10,1 84 1,8 393
Portugal 9,9 75 12,5 465
Sverige 8,7 187 4,4 880
Østrig 8 13 0 60
Danmark 5,2 192 4,0 896
Finland 5,1 96 3,2 458
Irland 3,6 234 9,2 1136
Luxembourg 0,4 3 0 13
EU-15 369,8 4467 151 21467


Fodnote

[3] CARMEN er et akronym for CAuse effect Relation Model to support Environmental Negotiations. Det er en integreret vurderingsmodel til at analysere og vurdere strategier for reduktion af næringssaltbelastning i ferskvandsområder og kystområder i Europa. Modellen omfatter ikke en vurdering af økologiske effekter, men beregner ændringerne i næringsstofbelastninger i grundvand, ferskvand (flodafvanding) og nære kystområder ud fra ændringerne i næringsstofemissioner og tilførslerne (dvs. årsagerne).

 



Version 1.0 Januar 2006, © Miljøstyrelsen.