Förbättring i sötvatten, försämring i havet. Mänskliga aktiviteter bidrar till ökad försurning av mark och vatten. Det kan leda till fiskdöd och försvåra bildningen av kalkskal. Generellt visar våra sötvatten en viss återhämtning sedan 1990-talet medan situationen i den marina miljön riskerar att gå åt fel håll, till följd av ökad koldioxidhalt i luften.
Orsakerna till försurningen skiljer sig åt mellan sötvatten- och saltvattenmiljöer, och även effekterna. Gemensamt är att den kemiska livsmiljön förändras snabbare än känsliga arter är naturligt anpassade till. Gemensamt är också att det tar lång tid innan tidigare försurade miljöer återställs efter att påverkan upphört. I havet tar återhämtningen dock mycket längre tid beroende på att volymerna där är mycket större.
Försurning påverkar sötvatten och saltvatten på olika sätt. Sötvatten kan naturligt vara både surt (pH 4) och alkaliskt (pH 8), medan saltvatten till sin natur har ett högt pH-värde (runt 8). Detta innebär att försurning medför olika kemiska och biologiska effekter.
I sötvatten är det främst luftutsläpp av svaveldioxid. De tvättas till starka syror av regn och försurar både mark och vatten när buffrande joner i dessa miljöer inte längre klarar av att hålla pH på tidigare nivå. I havet är det upptaget av de ökade halterna av koldioxid i luft som leder till surare hav. Båda beror på förbränning av fossila bränslen men det är alltså olika ämnen som är inblandade.
För att motverka försurningen på sikt behöver vi både minska de globala utsläppen från fossila bränslen och fortsätta att minska regionala utsläpp av svavel- och kväveoxider. I arbetet med att nå miljökvalitetsmålet Levande sjöar och vattendrag i försurade vatten, kalkas varje år tusentals sjöar och vattendrag. Att tillämpa motsvarande åtgärder i världshaven är inte möjligt, eftersom skalan av problemet där är så mycket större.
Arbetet med att minska de försurande utsläppen drivs av Sverige bland annat genom EU:s takdirektiv, FN:s luftvårdskonvention och inom ramen för FN:s globala mål.
Försurning:
Eftersom det mesta av nederbörden faller på land och passerar genom marken försuras grundvattnet först innan sjöar och vattendrag drabbas. Detta eftersom grundvattnet har lång omsättningstid och att skogsmarkens surhetsgrad ändrar sig långsamt. Det innebär att försurat grundvatten kan påverka ytvattnens återhämtning långt efter att utsläppen minskat.
Problemen med försurade sjöar och vattendrag är störst i sydvästra Sverige. En försurad sjö har ofta ett pH långt under 5,5, men effekter på levande organismer ses redan vid pH under 6. Utsläppen av försurande svaveldioxider har minskat kraftigt och en återhämtning är nu på gång i många vatten, men den går långsamt eftersom tidigare försurande utsläpp har minskat buffringsförmågan i marken. I de sydvästra delarna av Sverige kommer man behöva kalka en lång tid framöver, men i stora delar kan mycket av kalkningen avslutas.
Den återhämtning från försurning som gått snabbast är försurningsepisoderna i samband med vårfloden i Norrlands vattendrag. Här finns i dag bara de naturliga surstötarna under vårfloden kvar.
I svenska hav däremot har vi inga bra data om långsiktiga trender för surhetsgraden i ytvattnet eftersom det är mycket svårt att göra pålitliga och noggranna mätningar av pH i brackvatten. Nya mätmetoder är under utveckling.
Vetenskapliga modeller pekar på att stigande koldioxidhalter i atmosfären kommer att bidra till en fortsatt försurning av kusthaven, och att känsliga arter kan utsättas för skadliga surhetsnivåer redan inom de närmsta årtiondena. En översyn av försurningseffekter pekar på att både negativa och positiva biologiska effekter av havsförsurningen redan nu kan förekomma bland svenska marina arter.
Nedfallet av atmosfäriskt svavel var som högst under 1970-talet och har sedan dess minskat. Det syns i grundvattenövervakningen i form av minskande sulfathalter. Grundvattnets buffertförmåga eller så kallade alkalinitet, har dock inte ökat ännu.
En fortsatt hög deposition av kväveoxider och ammonium i södra Sverige kan orsaka mer omfattande försurning i skogsmark. Det kan i sin tur leda till lokalt förhöjda halter av nitrat i grundvattnet.
Eftersom det mesta av ytvattnet härrör från grundvatten har grundvattnets försurning även drabbat sjöar och vattendrag. Grundvattnets långa omsättningstider och att surhetsgraden i skogsmarker är oförändrad gör att försurat grundvatten kan försena återhämtningen av ytvattnet.
Problemen med försurade sjöar och vattendrag är störst i sydvästra Sverige. En återhämtning är på gång, men rester av tidigare försurande utsläpp i marken påverkar fortfarande sjöar och vattendrag. I Norrlands vattendrag finns nu bara de naturliga surstötarna under vårfloden kvar. I delar av Sverige kvarstår behovet av kalkning för att motverka försurningseffekterna.
Med nedfall av svavelsyra från förbränning av fossila bränslen har onaturligt höga surhetsnivåer skapats i svenska sjöar och vattendrag. Det har lett till förödande effekter på vattenlivet det senaste halvseklet, i form av fiskdöd och utslagning av andra vattenorganismer.
Utsläppen av försurande ämnen har på senare tid minskat och nedfallet är nu i nivå med vad det var för hundra år sedan. Det försurande nedfall som nått marken tidigare har dock påverkat marken och ger försurningseffekt i sjöar och vattendrag.
Tillståndet i alla Sveriges sjöar kan beskrivas med det nationella miljöövervakningsprogrammet med omdrevssjöar som omfattar ca 5000 slumpvis utvalda sjöar. Omkring 6,7 procent av Sveriges sjöar bedömdes som försurade vid den senaste nationella bedömningen, år 2020. Med försurat menas att pH minskat med mer än 0,4 enheter sedan 1860. Försurningen är mycket ojämnt utspridd över landet och avspeglar skillnaden i deposition.
De flesta försurade sjöarna ligger i södra Sverige. Där är så många som 34 procent av sjöarna försurade. I Norra Sverige är bara 2 procent av sjöarna försurade och de flesta ligger längs kusten.
Reproduktionen hos kräftdjur och fisk störs av pH under 6. Mört är en av de känsligaste fiskarterna. När fisken försvinner kan vissa stora insektsarter gynnas av att de inte längre är bytesdjur. Vitmossor gynnas medan övriga växter stressas av lågt pH. I vattendrag minskar fisken samt många sländarter. Alla djur med gälar (t.ex. fisk, insektslarver, musslor och kräftdjur) påverkas starkt av att oorganiskt aluminium ökar vid försurning. Gälarna är basiska och där fälls aluminium ut vilket minskar syresättningen kraftigt vilket gör att djuren kvävs.
Även regionalt, där nedfallet av försurande ämnen är likartad, syns stora skillnader i hur försurningspåverkade sjöarna är. Det beror på att den omgivande markens geologi (buffringsförmågan) styr hur försurningskänslig marken är.
På Skåneslätten där jordarna är kalkhaltiga och lättvittrade förekommer till exempel ingen försurning, medan sjöarna i skogsbygden i norra Skåne är kraftigt drabbade.
För vattendrag finns ingen motsvarande storskalig övervakning av försurning som för sjöar. Eftersom vattendragen binder samman sjöarna i det nätverk som leder vattnet från marken ut till havet kan man ändå anta att försurningens utbredning är i samma storleksordning i vattendrag som i sjöar, eller något större.
Under högflöden är vattnet naturligt surare och försurningspåverkan kan då få större genomslag. Det gällde särskilt under den årliga vårfloden i norra Sverige fram till 1990-talet.
Det minskade svavelnedfallet har lett till en viss återhämtning från försurningen för sjöar. Det beror på att marken kring sjöar fortfarande är förändrad av tidigare surt nedfall liksom av skogsbruk. Effekterna av tidigare utsläpp kommer att påverka sjöar och vattendrag i många årtionden framöver.
Den återhämtning från försurning som gått snabbast är försurningsepisoderna i samband med vårfloden i Norrlands vattendrag. Här finns i dag bara de naturliga surstötarna under vårfloden kvar.
Fjällsjöarna är och har i stort varit förskonade från försurning, med något undantag. När det försurande nedfallet var som störst, under 1980-talet, påverkades fjällvattendragen troligen av försurning under vårfloden.
I sjöar och vattendrag på över 800 meters höjd är det sura nedfallet så pass litet att sjöarna har förskonats från det mesta av försurningen. I dag är det bara en av 67 sjöar i miljöövervakningens omdrevsundersökning i regionen som klassas som försurad: Tangåsjön i norra Dalarna.
Vattendragen har troligen däremot påverkats av en viss vårflodsförsurning under 1980-talet då det sura nedfallet var som störst. Dataunderlaget från fjällsjöar och fjällvattendrag är dock bristfälligt.
Endast ett fåtal sjöar i norra Sverige är försurade. Fram till slutet av 1990-talet drabbades dock många av vattendragen i norra Sverige av försurning under vårfloden.
Norra Sverige är betydligt mer förskonat från försurning än södra Sverige tack vare det längre avståndet till de stora utsläppskällorna i Europa. Det är bara 2 procent av sjöarna som klassas som försurade. Dessa sjöar ligger i en region som har extremt låg förmåga att stå emot försurande nedfall.
Däremot drabbades många vattendrag i norra Sverige av försurning under vårflodsepisoderna tidigare och fram till slutet av 1990-talet, när det sura nedfallet var större.
Under vårfloden späder det tillrinnande smältvattnet ut vattendragens buffertkapacitet. Vid höga flöden ökar samtidigt ofta halterna av naturliga organiska humussyror i vattnet, då det mesta av smältvattnet rinner genom ytliga marklager, där det finns mycket organiskt material. Det sammantagna resultatet blir så kallade naturliga surstötar i vattendragen. Under perioden med naturliga surstötar är vattendragen extra känsliga för sur deposition.
Eftersom en stor del av smältvattnet rinner ovanpå marken eller ytligt genom tjälad mark, kan även svavelsyran från försurande nedfall, som lagrats i snön, nå direkt till vattendragen. När det sura nedfallet tidigare var större bidrog det till vårflodsförsurning, som stundtals orsakade fiskdöd.
Det minskade sura nedfallet har lett till att försurningsepisoderna i samband med vårfloden i Norrlands vattendrag har upphört. Här finns i dag bara de naturliga surstötarna kvar.
En knapp tredjedel av sjöarna i södra Sverige är fortfarande försurande, trots en omfattande återhämtning efter att det sura nedfallet minskat. Den fortsatta återhämtningen väntas ta många årtionden.
Södra Sverige är den del av landet som drabbats hårdast av försurning. Närheten till övriga Europa gör att både det historiska och den nutida nedfallet med försurande ämnen är stort. Trots en omfattande återhämtning, efter att nedfallet minskat, klassas fortfarande nästan 30 procent av sjöarna som försurade. För dessa sjöar är surhetsgraden fortfarande mer än 0,4 pH-enheter lägre än under förindustriell tid. Det tidigare stora nedfallet gör att markförsurningen är omfattande vilket gör att den fortsatta återhämtningen kommer ta många årtionden.
Försurningspåverkan varierar mycket inom södra Sverige. Från sydväst till nordost finns en kraftig gradient i nedfall av försurande ämnen. Mönstret i nedfallet beror dels på närheten till utsläppskällorna, men också på nederbördens storlek. Det regnar mer på västkusten än på östkusten som därmed får ett större nedfall med försurande ämnen.
Försurningskänsligheten varierar också mycket inom regionen. Slättbygderna samt Öland, Gotland och Uppland har kalkrika marker som har kunnat agera som buffert och stå emot försurningen. Resten av regionen består av sura jordarter som gör vattnet försurningskänsligt och ibland till och med naturligt surt. Här kan förekomsten av finkorniga jordar med högre vittringshastighet göra att tillståndet är mindre surt.
De flesta försurade sjöarna återfinns i en tänkt båge från Blekinge via norra Skåne, Västkusten och in i Värmland. Vi kan vänta oss en viss fortsatt återhämtning från försurningspåverkan de närmaste årtiondena, men en fjärdedel av sjöarna kommer att klassas som försurade (pH-förändring > 0,4 enheter) för en lång tid framöver.
I Östersjön och Västerhavet går det inte att se att vattnet blivit surare, inga långsiktiga trender syns för surhetsgraden (pH) i ytvattnet. En översyn av försurningseffekter pekar dock på att det redan nu kan förekomma både negativa och positiva biologiska effekter av havsförsurningen bland svenska marina arter. För ekonomiskt viktiga fiskarter har hittills inga signifikanta effekter av havsförsurning visats.
Starka naturliga säsongsvariationer i ytvattnets surhetsgrad och metodproblem har hittills gjort det svårt att upptäcka havsförsurningstrender i Östersjöns och Västerhavets ytvatten. Vetenskapliga modeller pekar dock på att stigande koldioxidhalter i atmosfären kommer att bidra till en ännu större variation i ytvattnets surhetsgrad. Dessutom förutspår forskarna att de lägsta vintervärdena i ytvattnens surhetsgrad gradvis sjunker. Det innebär att känsliga arter kan utsättas för skadliga surhetsnivåer redan inom de närmsta årtionden.
Ytvattnet förutspås bli surare med stigande koldioxidhalter. Här visas resultaten från en vetenskaplig modellanalys i form av dagliga pH-värden för ytvatten i östra Gotlandsbassängen samt årsmedelvärde för pH. Säsongsvariationen i pH ökar med tiden men sommarens maximala pH förblir mestadels konstant till ungefär år 2090. Samtidigt sjunker vinterminimum i ytvattnets pH nästan linjärt under den modellerade perioden. Prognosen är gjord med ECHAMS globala klimatmodell och scenariot ”Business as usual”. Figuren modifierad efter Omstedt et al., 2012, se referens i avsnittet Vetenskaplig analys längre ned.
Havsförsurning kan påverka marina organismer på olika sätt. Direkta effekter är till exempel fysiologisk påverkan; att skalbildningen hos blåmusslan kan blir sämre, ta längre tid, eller kräver mer energi i ett surare hav. Indirekta effekter är till exempel att fettsyrainnehållet hos mikroalger kan påverkas av försurning så att hoppkräftor som äter dessa alger växer sämre.
I en aktuell översyn av biologiska försurningseffekter i Östersjön och Västerhavet sammanfattas resultaten från knappt hundra olika studier (Havenhand et al. 2018). En slutsats är att havsförsurning ger starkare effekter – både positiva och negativa – för enskilda arter än på ekosystemnivå.
Effekterna av havsförsurningen för enskilda växtplanktonarter är tydligt negativa, neutrala, eller positiva på artnivå – det finns både vinnare och förlorare. Effekterna för hela växtplanktonsamhället är mer subtila. Här syns bara en svag positiv respons och förändringar i vilka arter är mest dominerande. Liknande mönster sågs även bland marina djur. För till exempel ormstjärnor sågs starka negativa effekter för många arter, medan andra arter reagerade neutralt, men ytterst få arter reagerade positivt.
Inga signifikanta effekter av havsförsurning har hittills visats för de ekonomiskt viktigare fiskarterna såsom torsk och sill i Östersjön och Västerhavet.
Varje år absorberar världshaven cirka 25 procent av koldioxiden som släpps ut i atmosfären, vilket gör haven surare.
Havsförsurning innebär att haven blir surare - att surhetsgraden (pH) i havens ytvatten minskar†Dore, J. E., Lukas, R., Sadler, D. W., Church, M. J. & Karl, D. M. Physical and biogeochemical modulation of ocean acidification in the central North Pacific. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 106, 12235-12240, doi:10.1073/pnas.0906044106 (2009).,†Bates, N. et al. Detecting anthropogenic carbon dioxide uptake and ocean acidification in the North Atlantic Ocean. Biogeosciences 9, 2509-2522 (2012).. I dag räknas världshaven vara cirka 0,1 pH-enheter surare, motsvarande en ökning med 30 procent, än jämfört med nivån före industrialiseringen†Le Quéré, C. et al. Global Carbon Budget 2018. Earth System Science Data 10, 2141-2194, doi:10.5194/essd-10-2141-2018 (2018)..
Koldioxidhalten i atmosfären (blå linje) och havet (svart linje) ökar, vilket driver havets surhetsgrad (pH) nedåt (grön linje). Data från Hawaii, Stillahavet. Källa: Dore et al. (2009)1.
När koldioxid löses upp i haven bildas kolsyra. I vilken utsträckning det händer beror inte bara på koldioxidkoncentrationen i havsvattnet utan även på andra egenskaper. En viktig sådan egenskap är vattnets innehåll av ämnen som kan motverka försurning. Det brukar kallas vattnets buffertförmåga och mätas i form av vattnets alkalinitet. Ju högre alkalinitet ett vatten har, desto bättre är buffertförmågan mot försurning.
I de flesta kusthav finns ett starkt samband mellan vattnets alkalinitet och salthalten - saltare hav brukar ha en högre alkalinitet. Men det finns undantag. I Östersjön gör till exempel stora skillnader i lokal geologi att alkaliniteten i vissa områden är oberoende av salthalten†Omstedt, A., Gustafsson, E. & Wesslander, K. Modelling the uptake and release of carbon dioxide in the Baltic Sea surface water. Conteintal Shelf Research 29, 870-885, doi:doi:10.1016/j.csr.2009.01.006 (2009).. I norra Bottenviken är till exempel alkaliniteten ovanligt låg. Det beror på att Bottenviken påverkas av avrinning från omgivande landområden som domineras av en granitberggrund, vilket ger vattnet en låg alkalinitet. Rigabukten har däremot en ovanligt hög alkalinitet. Det är en följd av påverkan av avrinning från landområden med en kalkrik berggrund.
Mängden koldioxid i havsvatten påverkas också starkt av den biologiska aktiviteten i havet. Fotosyntetiserande alger och ålgräs konsumerar koldioxid, vilket bidrar till att pH-värdet i ytvattnet stiger under sommaren. På vintern produceras istället koldioxid då nedbrytning av dött organiskt material dominerar, vilket sänker ytvattnets pH-värde. Resultatet är naturligt återkommande säsongsvariationer av koldioxidkoncentrationen, både i atmosfären och i havet†Schneider, B., Eilola, K., Lukkari, K., Müller-Karulis, B. & Neumann, T. in Second Assessment of Climate Change for the Baltic Sea Basin (ed The BACC II Author Team) 337-362 (Springer, 2015).. Atmosfären blandas om mycket snabbare än havet. Därför kan säsongsskillnaderna i luftens koldioxidhalt vara flera hundra gånger mindre än de i havet.
Säsongsförändringar i västplanktonproduktionen påverkar hur mycket löst koldioxid som finns i vattnet (mörkturkos linje). Under vår och sommar när växtplanktonproduktionen är hög blir koldioxidnivån i vattnet lägre än i den överliggande atmosfären (ljusturkos linje). Data från centrala Östersjön. Källa: Schneider et al. (2015)5.
Säsongsvariationen i ytvattnets pH-värde i Östersjön är större än den i Västerhavet. En förklaring är på att de mer näringsrika förhållandena i Östersjön ger en högre växtplanktonproduktion under sommaren, pH-värdet stiger mer.
En annan faktor är också att Östersjön vatten har en lägre alkalinitet, mindre buffertförmåga, än Västerhavet. I grunda vikar kan variationen vara ännu starkare där dygns- och säsongsvariationer på mer än 1 pH-enhet kan förekomma†Saderne, V., Fietzek, P. & Herman, P. M. J. Extreme Variations of pCO(2) and pH in a Macrophyte Meadow of the Baltic Sea in Summer: Evidence of the Effect of Photosynthesis and Local Upwelling. Plos One 8, doi:10.1371/journal.pone.0062689 (2013).,†Carstensen, J., Chierici, M., Gustafsson, B. G. & Gustafsson, E. Long-Term and Seasonal Trends in Estuarine and Coastal Carbonate Systems. Global Biogeochemical Cycles 32, 497-513, doi:10.1002/2017gb005781 (2018).. Sådana variationer i surhetsgrad kan tyckas vara mycket viktigare än påverkan genom ökande koldioxidhalter. Det är dock viktigt att komma ihåg att processerna samverkar och på längre sikt kommer ökande koldioxidhalter att skapa en stadigt nedåtgående trend i havsvattnets pH-värde.
Trots många års övervakningsdata är det i dagsläget omöjligt att se några långsiktiga trender i havsvattnets pH för Östersjön och Västerhavet. Starka säsongsvariationer och metodproblem bidrar till att det är svårt. Vetenskapliga modeller pekar dock på att stigande koldioxidhalter i atmosfären kommer att bidra till en ännu större variation i ytvattnets surhetsgrad†Omstedt, A. et al. Future changes in the Baltic Sea acid-base (pH) and oxygen balances. Tellus B 64 (2012).. Dessutom förutspår forskarna att de lägsta vintervärdena i ytvattnens surhetsgrad gradvis sjunker. Det innebär att känsliga arter kan utsättas för skadliga surhetsnivåer redan inom de närmsta årtiondena.
Havsförsurning påverkar marina organismer direkt, indirekt, och genom interaktioner med andra faktorer i havsmiljön†Havenhand, J. N. et al. Ecological and functional consequences of coastal ocean acidification: Perspectives from the Baltic-Skagerrak System. Ambio, doi:10.1007/s13280-018-1110-3 (2018)..
Effekterna av havsförsurningen för enskilda växtplanktonarter är tydligt negativa, neutrala, eller positiva på artnivå†Czerny, J., Ramos, J. B. E. & Riebesell, U. Influence of elevated CO(2) concentrations on cell division and nitrogen fixation rates in the bloom-forming cyanobacterium Nodularia spumigena. Biogeosciences 6, 1865-1875 (2009).,†Eichner, M., Rost, B. & Kranz, S. A. Diversity of ocean acidification effects on marine N 2 fixers. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 457, 199-207 (2014).,†Wulff, A. et al. Ocean acidification and desalination: climate-driven change in a Baltic Sea summer microplanktonic community. Marine Biology 165, 63, doi:10.1007/s00227-018-3321-3 (2018). medan effekterna på hela växtplanktonsamhället är mer subtila. Här syns bara en svag positiv respons och förändringar i vilka arter som var mest dominerande†Kremp, A. et al. Intraspecific variability in the response of bloom‐forming marine microalgae to changed climate conditions. Ecology and evolution 2, 1195-1207 (2012).,†Sommer, U., Paul, C. & Moustaka-Gouni, M. Warming and Ocean Acidification Effects on Phytoplankton-From Species Shifts to Size Shifts within Species in a Mesocosm Experiment. Plos One 10, doi:10.1371/journal.pone.0125239 (2015). Liknande mönster sågs bland marina djur. Bland ormstjärnor sågs starka negativa effekter för många arter, medan andra arter reagerade neutralt, men ytterst få arter reagerade positivt†Dupont, S., Havenhand, J. & Thorndyke, M. in Annual Meeting of the Society-for-Experimental-Biology. S170-S170.,†Almén, A.-K. et al. Negligible effects of ocean acidification on Eurytemora affinis (Copepoda) offspring production. Biogeosciences 13, 1037-1048 (2016).,†Lischka, S., Bach, L. T., Schulz, K.-G. & Riebesell, U. Ciliate and mesozooplankton community response to increasing CO<sub>2</sub> levels in the Baltic Sea: insights from a large-scale mesocosm experiment. Biogeosciences 14, 447-466, doi:10.5194/bg-14-447-2017 (2017).,†aderne, V. & Wahl, M. Differential Responses of Calcifying and Non-Calcifying Epibionts of a Brown Macroalga to Present-Day and Future Upwelling pCO(2). Plos One 8, 9, doi:10.1371/journal.pone.0070455 (2013).,†Appelhans, Y. S., Thomsen, J., Pansch, C., Melzner, F. & Wahl, M. Sour times: seawater acidification effects on growth, feeding behaviour and acid-base status of Asterias rubens and Carcinus maenas. Marine Ecology Progress Series 459, 85-98, doi:10.3354/meps09697 (2012).,†Dupont, S., Lundve, B. & Thorndyke, M. Near Future Ocean Acidification Increases Growth Rate of the Lecithotrophic Larvae and Juveniles of the Sea Star Crossaster papposus. Journal of Experimental Zoology Part B-Molecular and Developmental Evolution 314B, 382-389, doi:10.1002/jezmde.21342 (2010).. Forskare har även rapporterat om genetiska effekter av havsförsurning†Stumpp, M., Wren, J., Melzner, F., Thorndyke, M. C. & Dupont, S. T. CO(2) induced seawater acidification impacts sea urchin larval development I: Elevated metabolic rates decrease scope for growth and induce developmental delay. Comparative Biochemistry and Physiology a-Molecular & Integrative Physiology 160, 331-340, doi:Doi 10.1016/J.Cbpa.2011.06.022 (2011).,†Fehsenfeld, S. et al. Effects of elevated seawater pCO(2) on gene expression patterns in the gills of the green crab, Carcinus maenas. Bmc Genomics 12, doi:488 10.1186/1471-2164-12-488 (2011).,†Huning, A. et al. Impacts of seawater acidification on mantle gene expression patterns of the Baltic Sea blue mussel: implications for shell formation and energy metabolism. Marine Biology 160, 1845-1861, doi:10.1007/s00227-012-1930-9 (2013)..
Negativa effekter av försurning är vanligare högre upp i näringskedjan, till exempel bland bottenlevande djur och fisk9. Trots detta går det inte att se några signifikanta försurningseffekter på ekonomiskt viktiga fiskarter, som torsk och sill, i Västerhavet och Östersjön†Frommel, A. Y., Schubert, A., Piatkowski, U. & Clemmesen, C. Egg and early larval stages of Baltic cod, Gadus morhua, are robust to high levels of ocean acidification. Marine Biology 160, 1825-1834 (2013).,†Frommel, A. Y., Stiebens, V., Clemmesen, C. & Havenhand, J. Effect of ocean acidification on marine fish sperm (Baltic cod: Gadus morhua). Biogeosciences 7, 3915-3919, doi:10.5194/bg-7-3915-2010 (2010).,†Franke, A. & Clemmesen, C. Effect of ocean acidification on early life stages of Atlantic herring (Clupea harengus L.). Biogeosciences 8, 3697-3707 (2011).,†Melzner, F. et al. Swimming performance in Atlantic Cod (Gadus morhua) following long-term (4-12 months) acclimation to elevated seawater P(CO2). Aquatic Toxicology 92, 30-37, doi:10.1016/j.aquatox.2008.12.011 (2009).,†Jutfelt, F. & Hedgarde, M. Atlantic cod actively avoid CO2 and predator odour, even after long-term CO2 exposure. Frontiers in Zoology 10, 7, doi:10.1186/1742-9994-10-81 (2013)..
Tolkningen av försurningseffekter bland svenska marina arter påverkas bland annat av att en högre näringsstatus ger ökad motståndskraft mot havsförsurning†Thor, P. & Oliva, E. O. Ocean acidification elicits different energetic responses in an Arctic and a boreal population of the copepod Pseudocalanus acuspes. Marine Biology 162, 799-807 (2015).,†Thomsen, J., Casties, I., Pansch, C., Kortzinger, A. & Melzner, F. Food availability outweighs ocean acidification effects in juvenile Mytilus edulis: laboratory and field experiments. Global Change Biology 19, 1017-1027, doi:10.1111/gcb.12109 (2013).,†Pansch, C., Schaub, I., Havenhand, J. & Wahl, M. Habitat traits and food availability determine the response of marine invertebrates to ocean acidification. Global Change Biology 20, 765-777 (2014)..
Samtidigt visar undersökningar av de kombinerade effekterna av havsförsurning och klimatfaktorer (till exempel uppvärmning och utsötning) starka interaktioner som överväldigar (till exempel uppvärmning)†Alsterberg, C., Eklof, J. S., Gamfeldt, L., Havenhand, J. N. & Sundback, K. Consumers mediate the effects of experimental ocean acidification and warming on primary producers. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110, 8603-8608, doi:10.1073/pnas.1303797110 (2013).,†Eklöf, J. S., Havenhand, J. N., Alsterberg, C. & Gamfeldt, L. Community‐level effects of rapid experimental warming and consumer loss outweigh effects of rapid ocean acidification. Oikos 124, 1040-1049 (2015). eller väsentligt förändrar (till exempel syrebrist)†Jansson, A., Norkko, J., Dupont, S. & Norkko, A. Growth and survival in a changing environment: combined effects of moderate hypoxia and low pH on juvenile bivalve Macoma balthica. Journal of Sea Research 102, 41-47 (2015). organismers responser till havsförsurning. Det är också viktigt att i många fall har interaktiva effekter av havsförsurning i kombination med andra klimatfaktorer varit små eller inte kunnat upptäckas9.
Starka naturliga säsongsvariationer i ytvattnets surhetsgrad och metodproblem har hittills försvårat upptäckten av havsförsurningstrender i Skagerrak. Vetenskapliga modeller pekar dock på att stigande koldioxidhalter i atmosfären bland annat kommer att bidra till en ökad säsongsvariation i ytvattnets surhetsgrad. I Skagerrak är den säsongsmässiga variationen i ytvattnets surhetsgrad för närvarande ganska låg och ligger runt 0,15 pH-enheter, uppåt och nedåt.
Mätdata visar att surhetsgraden för Skagerraks ytvatten är högre under sommaren än under vintern. Eftersom variationen är 0,15 pH-enheter uppåt och nedåt, innebär det en variation på cirka 0,3 pH-enheter. Variationen beror främst på att upptaget av koldioxid ökar under sommaren då produktionen av växtplankton, alger och andra havsväxter är större. I grunda vikar med mycket makrolager eller ålgräs registreras dessutom säsongs- och dygnsvariationer i surhetsgraden som är ännu större.
Den naturliga och säsongsmässiga variationen är mer än 10 gånger större än förändringen i surhetsgrad som förväntas bli följden av havsförsurningen. Vid fortsatt långsiktig havsförsurning i Skagerrak pekar studier på att vi kan vänta oss effekter, i form av till exempel ökad tillväxt av kiselalger och minskad förökning bland flera arter av hoppkräftor.
Starka naturliga säsongsvariationer i ytvattnets surhetsgrad och metodproblem har hittills gjort det svårt att upptäcka havsförsurningstrender i Skagerrak. Vetenskapliga modeller pekar dock på att stigande koldioxidhalter i atmosfären kommer att bidra till en ökad säsongsvariation i ytvattnets surhetsgrad. I Kattegatt är den säsongsmässiga variationen i ytvattnets surhetsgrad för närvarande ganska låg och ligger runt 0,15 pH-enheter, uppåt och nedåt.
Mätdata visar att surhetsgraden för Skagerraks ytvatten är högre under sommaren än under vintern. Eftersom variationen är 0,15 pH-enheter uppåt och nedåt, innebär det en variation på cirka 0,3 pH-enheter. Variationen beror främst på att upptaget av koldioxid ökar under sommaren då produktionen av växtplankton, alger och andra havsväxter är större. I grunda vikar med mycket makrolager eller ålgräs registreras dessutom säsongs- och dygnsvariationer i surhetsgraden som är ännu större.
Den naturliga och säsongsmässiga variationen är mer än 10 gånger större än förändringen i surhetsgrad som förväntas bli följden av havsförsurningen. Vid fortsatt långsiktig havsförsurning i Kattegatt pekar studier på att vi kan vänta oss effekter, i form av till exempel ökad tillväxt av kiselalger och minskad förökning bland flera arter av hoppkräftor.
Starka naturliga säsongsvariationer i ytvattnets surhetsgrad och metodproblem har hittills gjort det svårt att upptäcka havsförsurningstrender i södra Egentliga Östersjön. Vetenskapliga modeller pekar dock på att stigande koldioxidhalter i atmosfären bland annat kommer att bidra till en ökad säsongsvariation i ytvattnets surhetsgrad. I Kattegatt varierar ytvattnets surhetsgrad säsongsmässigt med cirka 0,2 pH-enheter, uppåt och nedåt
Mätdata visar att surhetsgraden för södra Egentliga Östersjöns ytvatten är högre under sommaren än under vintern. Eftersom variationen är 0,2 pH-enheter uppåt och nedåt, innebär det en variation på cirka 0,4 pH-enheter. Variationen beror främst på att upptaget av koldioxid ökar under sommaren då produktionen av växtplankton, alger och andra havsväxter är större. I grunda vikar med mycket makrolager eller ålgräs registreras dessutom säsongs- och dygnsvariationer i surhetsgraden som är ännu större.
Den naturliga och säsongsmässiga variationen är mer än 10 gånger större än förändringen i surhetsgrad som förväntas bli följden av havsförsurningen. Vid fortsatt långsiktig havsförsurning i södra Egentliga Östersjön pekar studier på att vi kan vänta oss en rad effekter.
Det handlar bland annat om ökad tillväxt bland makroalger och minskad tillväxt bland musslor och kräftdjur.
Starka naturliga säsongsvariationer i ytvattnets surhetsgrad och metodproblem har hittills gjort det svårt att upptäcka av försurningstrender i norra Egentliga Östersjön. Vetenskapliga modeller pekar dock på att stigande koldioxidhalter i atmosfären bland annat kommer att bidra till en ökad säsongsvariation i ytvattnets surhetsgrad. I Norra Egentliga Östersjön är den säsongsmässiga variationen i ytvattnets surhetsgrad för närvarande ganska hög och ligger runt 0,3 pH-enheter, uppåt och nedåt.
Mätdata visar att surhetsgraden för norra Egentliga Östersjöns ytvatten är högre under sommaren än under vintern. Eftersom variationen är 0,3 pH-enheter uppåt och nedåt, innebär det en variation på cirka 0,5 - 0,6 pH-enheter. Variationen beror delvis på att upptaget av koldioxid ökar under sommaren då produktionen av växtplankton, alger och andra havsväxter är större.
I norra Egentliga Östersjön är vattnets förmåga att stå emot stå emot försurning, buffertförmågan, lägre än på Västkusten, vilket syns i mätningar av vattnets så kallade alkalinitet. I grunda vikar med mycket makrolager eller ålgräs registreras dessutom säsongs- och dygnsvariationer i surhetsgraden som är ännu större.
Den naturliga och säsongsmässiga variationen är mer än 10 gånger större än förändringen i surhetsgrad som förväntas bli följden av havsförsurningen. Vid fortsatt långsiktig havsförsurning i norra Egentliga Östersjön pekar studier på att vi kan vänta oss en rad effekter.
Det handlar till exempel om ändringar i artsammansättningen bland bakterier och mikroalger samt försämrad förökning bland musslor. För till exempel hoppkräftor väntas det däremot inga eller svaga effekter av försurning.
Starka naturliga säsongsvariationer i ytvattnets surhetsgrad och metodproblem har hittills gjort det svårt upptäcka försurningstrender i Bottenhavet. Vetenskapliga modeller pekar dock på att stigande koldioxidhalter i atmosfären kommer att bidra till en ökad säsongsvariation i ytvattnets surhetsgrad. I Bottenhavet är den säsongsmässiga variationen i ytvattnets surhetsgrad för närvarande ganska hög och ligger runt 0,35 pH-enheter, uppåt och nedåt.
Mätdata visar att surhetsgraden för Bottenhavets ytvatten är högre under sommaren än under vintern. Eftersom variationen är 0,35 pH-enheter uppåt och nedåt, innebär det en variation på cirka 0,6 pH-enheter.Variationen beror delvis på att upptaget av koldioxid ökar under sommaren då produktionen av växtplankton, alger och andra havsväxter är större.
I norra Bottenhavet är vattnets förmåga att stå emot försurning, buffertförmågan, mycket låg, vilket syns i mätningar av vattnets så kallade alkalinitet. Det bidrar också till större säsongsvariation i vattnets surhetsgrad. I grunda vikar med mycket makrolager registreras dessutom säsongs- och dygnsvariationer i surhetsgraden som är ännu större.
Den naturliga och säsongsmässiga variationen är mer än 10 gånger större än förändringen i surhetsgrad som förväntas bli följden av havsförsurningen. Det finns ganska få studier gjorda om förväntade effekter vid fortsatt långsiktig havsförsurning i Bottenhavet. Effekter som förekommer är bland annat ökad energiförbrukning bland vissa kräftdjur.
Starka naturliga säsongsvariationer i ytvattnets surhetsgrad och metodproblem har hittills gjort det svårt att upptäcka försurningstrender i Bottenviken. Vetenskapliga modeller pekar dock på att stigande koldioxidhalter i atmosfären kommer att bidra till en ökad säsongsvariation i ytvattnets surhetsgrad. I Bottenviken ligger den säsongsmässiga variationen i ytvattnets surhetsgrad på upp till 0,45 pH-enheter, uppåt och nedåt.
Mätdata visar att surhetsgraden för Bottenvikens ytvatten är högre under sommaren än under vintern. Eftersom variationen är 0,45 pH-enheter uppåt och nedåt, innebär det en total variation på cirka 0,9 pH-enheter.Variationen beror delvis på att upptaget av koldioxid ökar under sommaren då produktionen av växtplankton, alger och andra havsväxter är större.
I Bottenviken är vattnets förmåga att stå emot försurning, buffertförmågan, mycket låg, vilket syns i mätningar av vattnets så kallade alkalinitet. Det bidrar också till större säsongsvariation i vattnets surhetsgrad och den genomsnittliga pH-nivån är lägre än längre söderut i Östersjön. I grunda vikar med mycket makrolager registreras dessutom säsongs- och dygnsvariationer i surhetsgraden som är ännu större.
Den naturliga och säsongsmässiga variationen är mer än 10 gånger större än förändringen i surhetsgrad som förväntas bli följden av havsförsurningen. Det finns få studier gjorda om förväntade effekter vid fortsatt långsiktig havsförsurning i Bottenviken.
Eftersom många arter i området ursprungligen är från sötvattensmiljöer är det rimligare att referera till effekter av försurning på sötvattensarter.
Det är främst svavlet i fossila bränslen som gjort mark och sötvatten surare. De sura utsläppen transporterades från källor i sydvästra Europa innan de föll ned över Skandinavien. Här har stora delar av marken en naturligt svag förmåga att tåla surt nedfall. Även skogsbruk kan bidra till lokal markförsurning. Havsförsurningen orsakas främst av globala utsläpp av koldioxid från fossila bränslen. Naturliga processer och övergödning påverkar också havets surhetsgrad. Lokalt kan även fartygsutsläpp orsaka försurning.
Försurningen av mark och vatten har sitt ursprung i den industriella revolutionen som tog fart i slutet av 1700-talet i England. Man började då elda med stenkol och senare även med andra fossila bränslen. Dessa bränslen innehåller svavel, som vid förbränningen når ut i luften och bildar svavelsyra. Med regn och snö förs svavelsyran ned till jordytan igen.
Det sura regnet gav allvarliga skador på både människor och natur kring fabrikerna redan i början av 1800-talet. Lösningen blev då att bygga höga skorstenar. Åtgärden motverkade problemen lokalt, men utsläppen fördes vidare med den huvudsakliga vindriktningen upp mot Skandinavien. Det långväga transporterade sura regnet ledde till att exempelvis laxbestånd i norska älvar slogs ut redan i slutet av 1800-talet, utan att någon visste varför.
Först år 1967 uppmärksammades sambandet mellan utsläpp av luftföroreningar nere i Europa och surt regn som orsakade fiskdöd i Skandinavien. Den nya kunskapen initierade en omfattande verksamhet med forskning, miljöövervakning och diplomati för att säkerställa orsakssambanden och åstadkomma en lösning på problemen.
Surt regn leder inte direkt till försurning av sjöar och vattendrag. Det mesta av regnet passerar genom marken innan det når ytvattnet. Marken kan neutralisera syror och fungerar då som en buffert för försurande nedfall. Ju mer kalkhaltig en jord är desto starkare buffertförmåga har den.
Exempelvis södra Skåne och Västgötaslätten har mark vars buffertkapacitet är så stor att det aldrig blir någon försurning av ytvattnet. I stora delar av Skandinavien är markens buffertförmåga dock ganska svag.
Även skogsbruket bidrar till försurningen genom att växtmaterial förs bort från skogen. Då minskar markens buffertkapacitet. Markförsurningen blir särskilt stor när man inte bara skördar stammarna utan även tar grenar och toppar för biobränsle. Därför är rekommendationen att återföra askan från förbränningsanläggningarna till marken efter utvinning av grenar och toppar.
Cirka en fjärdedel av den koldioxid som släpps ut varje år tas upp av världshaven där den bildar kolsyra, som i sin tur orsakar havsförsurning. Världshaven är idag cirka 0,1 pH-enheter surare, motsvarande en ökning med 30 procent, än jämfört med nivån före industrialiseringen. Klimatmodeller förutspår att försurningen kommer att accelerera så att haven blir 0,2–0,4 pH-enheter surare år 2100. Det motsvarar att havet blir 60–150 procent surare än idag.
Världshaven utbyter kontinuerligt koldioxid med atmosfären. När koldioxidhalten ökar i atmosfären tar haven upp mer koldioxid. När koldioxid löses upp i haven bildas kolsyra, och på så sätt ökar havets surhetgrad, pH. I vilken utsträckning det händer beror inte bara på koldioxidkoncentrationen, utan även på andra egenskaper i havsvattnet. Finns det mycket av ämnen som kan motverka försurning, är vattnets buffertförmåga, eller så kallade alkalinitet, hög. En annan egenskap som påverkar hur försurningen slår är vattnets salthalt. Lägre salthalter är ofta förknippade med att vattnet har en sämre buffertförmåga.
Eftersom salthalten och alkaliniteten minskar från västkusten till Bottenviken, är effekterna av ökande koldioxidhalter – havsförsurning – större i Östersjön än i Västerhavet.
I kustområden påverkas havsvattnets pH starkt av biologiska processer som är säsongsberoende. Under sommaren bidrar en ökad produktion av växtplankton och alger till ökat upptag av koldioxid, vilket höjer pH-värdet. Under dominerar nedbrytning av organiskt material vilket ökar koldioxidhalterna i vattnet - och därmed sänker pH-värdet. Sådana biologiska processer kan orsaka en pH-variation med ± 0,2–0,5 pH-enheter. Lokal geologi, avrinning och övergödning kan också påverka både den biologiska produktionen och vattnets buffertförmåga. Den årliga säsongsvariationen i pH är till exempel starkare vid lägre salthalter.
Utsläpp från avgasreningsanläggningar på fartyg kan också orsaka stark, fast mycket lokal, försurning. Fartygsutsläppen ger lokala och säsongsmässiga fluktuationer i pH som vanligtvis är mycket större än de klimatrelaterade effekterna. Likväl är havsförsurning viktig eftersom den kommer att avgöra vilka extremförhållanden som våra marina organismer kommer att utsättas för framöver.
Den enda långsiktiga lösningen på försurningsproblemet i mark och sötvatten är att minska utsläppen av försurande ämnen. Nedfallet får inte vara större än vad naturen tål. Många sjöar och vattendrag i Sverige behöver även kalkas för att motverka försurningens effekter på kort sikt. Havsförsurningen kan åtgärdas genom att de globala utsläppen – och atmosfärens koncentration – av koldioxid minskar. Även åtgärder för att lindra effekterna av havsförsurning på marina organismer kan behövas.
År 1979 slöts FN:s första luftvårdskonvention där långväga transport av luftföroreningar erkändes som ett allvarligt problem som måste lösas genom gemensamma internationella åtgärder. Detta följdes av flera decennier med kraftfulla åtgärder för att minska försurande och andra utsläpp. Ekonomiska strukturomvandlingar i Västeuropa på 1980-talet och i Östeuropa på 1990-talet bidrog också till att delar av den tunga industrin med stora försurande utsläpp stängdes ner. De åtaganden om fortsatta utsläppsminskningar som länderna i luftvårdskonventionen arbetar med, baserar sig numera på beräkningar av den kritiska belastningen, det vill säga beräkningar av hur mycket surt nedfall som naturen tål.
Utsläppen av försurande ämnen i Europa har på senare tid minskat och nedfallet är nu i nivå med vad de var för hundra år sedan. De senaste åtgärderna som genomförts är att begränsa svavelhalten i drivmedel inom internationell sjöfart. Utsläppen är nu mycket nära vad naturen tål.
Det minskade nedfallet har lett till en omfattande återhämtning från försurningen. Återhämtningen har gått snabbast i Norra Sverige där försurningspåverkan var lägst. I södra Sverige är däremot marken så försurad att den fortfarande ger stor försurningseffekt i sjöar och vattendrag.
Många sjöar och vattendrag i Sverige kalkas i väntan på att tillräckliga utsläppsminskningar har skett och att marken har återhämtat sig. I dag sprider vattenvårdande myndigheter varje år 100000 ton kalk i cirka 2700 sjöar och 1400 vattendrag till en kostnad av 130 miljoner kronor. Kalkningen väntas behöva fortsätta åtminstone några årtionden framöver i de mest försurade delarna av landet.
Eftersom utbytet av koldioxid mellan atmosfären och havet pågår ständigt är det svårt att minska koldioxidhalterna i svenska kustvatten och hav. Att åtgärda försurningen av världshaven – och därmed svenska hav – kräver globalt minskade utsläpp av koldioxid.
I princip borde luftkvalitetsarbete som syftar till att minska utsläppen av försurande ämnen som svavel och kväve också bidra till en minskad havsförsurning. Den internationella maritima organisationen, IMO, jobbar bland annat med att begränsa svaveldioxidutsläpp till atmosfären genom att begränsa svavelhalten i bränsleolja. Dessa åtgärder har tyvärr lett till utveckling av avgasreningssystem som "tvättar" rökgaserna före utsläpp till luften. Då tvättvattnet släpps ut i havet skapar det istället lokal försurning.
Andra åtgärder inkluderar strategier som minskar annan belastning på ekosystemet. Det kan till exempel handla om att minska övergödningen som bidrar till säsongsmässigt lägre pH-värden i haven. Genom att skydda och gynna ekologiskt viktiga nyckelarter och den biologiska mångfalden går det också att öka ekosystemens förmåga att klara störningar, som försurning.
Storskalig kalkning av havet är inte praktiskt genomförbart på grund av de mycket stora mängder kalk som då skulle behövas.
Flera svenska myndigheter jobbar aktivt med strategier och policy som länkar till FN:s hållbarhetsmål 14.3 "Minimera och åtgärda havsförsurningens konsekvenser, bland annat genom ökat vetenskapligt samarbete på alla nivåer".
Grundvatten: Bo Thunholm, SGU
Sjöar och vattendrag: Jens Fölster och Stina Drakare, SLU
Kust och öppet hav: Jonathan Havenhand, Göteborgs universitet