Retention och belastningsberäkningar

Här finns en fördjupad beskrivning av retention av näringsämnen och även presentationer och andra dokument från temadagar och seminarier om små avloppsanläggningar.

Hur kan retention av näringsämnen påverka
bedömning av risk för påverkan på ett ytvatten?

Fosfor och kväve är de näringsämnen som oftast begränsar tillväxten av växtplankton och som kan leda till övergödning. I sötvatten är det oftast bristen på tillgängligt fosfor som är begränsande medan kväve oftast är viktigast i kust och hav.

I Östersjön som är ett mellanting mellan söt- och havsvatten varierar det vilket av ämnena som begränsar tillväxten.
En ytvattenrecipient kan utsättas för påverkan från många olika källor av näringsämnen samtidigt. När tillförseln av näringsämnen är hög ackumuleras näringsämnen i recipienten och recipienten blir övergödd.

Vid bedömning av hur stor påverkan en viss källa har på en viss recipient behöver man förstå och uppskatta mängder som når fram till recipienten efter att naturen tagit upp eller fastlagt näring. De naturliga biogeokemiska processer som innebär att näringsämnen tas upp/fastläggs/fördröjs kallas retention.

Små avlopp och retention

Behovet av rening av näringsämnen i en liten avloppsanläggning är något som beror av i första hand tre faktorer

recipientens förhållanden med avseende på näringsämnen
den samlade belastningen från små avlopp i förhållande till andra källor inom recipientens avrinningsområde
omgivningens förmåga att minska påverkan från ett utsläpp av näringsämnen genom retention.

Vid bedömning av behovet av skyddsåtgärder för att skydda en ytvattenrecipient från utsläpp från en avloppsanläggning behöver hänsyn bland annat tas till retention. Ett utsläpp från en infiltrationsanläggning och i viss mån även från en otät markbädd, sker diffust genom infiltration, vilket innebär att avloppsvattnet transporteras genom marken.

Andra avloppstekniker innebär ofta att avloppsvattnet efter
reningsanläggningen leds ut till diken, åkerdräneringar eller vattendrag. Innan ett avloppsutsläpp når en recipient transporteras det ofta genom en eller flera av dessa
miljöer och påverkas av retentionsprocesser i större eller mindre grad.

Retentionen kan påverka vilken skyddsnivå som behövs för en viss avloppsanläggning men det är viktigt att komma ihåg att en naturlig våtmark inte kan anses ingå i en avloppsanläggning. Den retention som sker i en sådan våtmark kan
således inte tillgodoräknas reningsanläggningen, se mål M 5822–16 från MÖD

Retention av fosfor i mark

Fosfor som rinner med vatten genom mark kan komma att tas upp, fastläggas eller uppehållas på olika sätt. I marken är de viktigaste retentionsprocesserna sorption och utfällning. (FORMAS, 2023)

Vid sorption fastnar fosfor på jordpartikelytor och binder vanligtvis till aluminium eller järn som antingen kan finnas ursprungligen i jorden eller ha tillförts jorden efterhand
via avloppsvattnet. Utfällning innebär att fosfor reagerar med järn, aluminium eller kalcium och bildar mineral. (FORMAS, 2023)

Förstora bilden

Figur 1. Systemet i vilket markretentionen av fosfor från små avlopp sker och de huvudsakliga retentionsprocesserna. Det kan ibland finnas ett större avstånd till grundvattenytan än 1 meter, vilket innebär att det då finns en omättad zon även i marksystemet. (Modifierad efter bild från FORMAS, 2023)

Fosfor i mark kan också fastläggas i organiskt material (Eveborn, o.a., 2014). Detta har viss betydelse närmast utsläppet, där organiskt material och bakterier ackumuleras i den så kallade biofilmen. Dock är sorption och utfällning viktigare retentionsmekanismer för hela systemet, särskilt på lång sikt.

En annan möjlighet är att fosfor kan tas upp av växter som växer på, eller i nära anslutning till anläggningen. Dock visar studier generellt på en relativt liten kapacitet för växtupptag, vilket kan förklaras av att fosforbelastningen i ett enskilt avloppssystem oftast är hög i förhållande till möjligt upptag.

Växtligheten nära anläggningen har alltså inte behov av och tar därför inte upp hela den mängd fosfor som kommer från en avloppsanläggning. Fosfor som tagits upp av växtlighet återförs dessutom till systemet när växterna vissnar och förmultnar om de inte skördas och förs bort. (FORMAS, 2023).

Retention innebär en fördröjning

Alla markretentionsprocesser är i princip reversibla. Markretentionen innebär alltså snarast en fördröjning av fosfortransporten, vilket medför att fosforn inte flödar lika snabbt som vattnet i marken. Det mesta av den fosfor som släpps ut från ett enskilt avlopp når alltså i sinom tid ett ytvatten. Det kan dock ta tid, i vissa fall mycket lång tid. (FORMAS, 2023)

Faktorer som påverkar retention

Flera faktorer avgör i vilken mån ett litet avlopp påverkar vattenmiljön, nedan listas de fem viktigaste (Gustafsson J. P., 2026):

Belastning av fosfor per ytenhet mark. Varje person bidrar med ca 1,6 g fosfor per dygn till avloppsvattnet (Havs- och vattenmyndigheten, 2016). Den mängd fosfor som tillförs marken avgörs alltså av antalet personer i ett hushåll och hur stor andel av tiden man vistas hemma. Därutöver tillkommer procent avskild fosfor i slamavskiljaren (vanligen en liten andel av tillförd fosfor) samt hur stor yta man sprider ut avloppsvattnet på. Ju större yta desto större möjligheter finns att marken kan binda upp fosforn (se punkt 3) och desto lägre vattenflöden får man (se punkt 4).
Sorption och utfällning. Dessa retentionsprocesser är av avgörande betydelse för hur mycket avloppsvattnets fosfor påverkar ytvattnet. De hjälper till att späda ut vattnets fosforkoncentration ”i tiden”, så att ekosystemens möjlighet att omhänderta näringsämnen ökar, vilket minskar risken för skadliga effekter på vattenmiljön i form av övergödning. FORMAS’ slutsats i rapporten Markretention av fosfor från enskilda avlopp är att bedömningen av hur effektiva retentionsprocesserna är handlar mer om hur stor fördröjningen av transporten är, snarare än hur mycket som fastläggs vid en viss tidpunkt. (FORMAS, 2023).
Den jordvolym vattnet tränger igenom i mark- och grundvattenzonen. Ju mer jordmaterial det infiltrerande vattnet tränger igenom, desto större blir markretentionen.
Vattenflödet genom marken. Då man infiltrerar avloppsvatten genom mark ökas vattenflödena genom jorden väsentligt, vilket i sig ökar mängd utlakad fosfor per tidsenhet – detta kan spela stor roll för inverkan på vattenmiljön.
Avloppsanläggningens varaktighet. Effekterna på vattenmiljön påverkas också av hur länge man infiltrerar avloppsvattnet på samma plats. Ju längre tid anläggningen är i drift, desto större volymer jord i vattnets flödesriktning blir ”mättade” på fosfor, vilket på sikt ökar utlakningen.

Bedömning av markretention av fosfor från små avlopp

Trots svårigheterna att kvantifiera markretention finns ett verktyg framtaget som stöd i bedömningen. Länsstyrelsen i Jönköpings län förvaltar det så kallade GIS-stödet för prövning och tillsyn av små avlopp. GIS-stödet består bland annat av ett antal kartskikt som tillsammans ger en viss uppfattning om potentialen för markretention av fosfor utan att retentionen kvantifieras. GIS-stödet bygger sammanfattningsvis på principen att risken för påverkan beror på

den hydrologiska risken som ökar med:
- högre grad av vattenbelastning i landskapet och
- minskade transportavstånd till permanenta vattendrag
den geologiska risken som ökar med:
- minskad infiltrationsförmåga och
- tunnare jordlager.

(Eveborn & Djodjic, 2015)

I GIS-stödet anges inte några exakta värden på retentionen utan kartan visar genom färger relativ risk för att fosfor når ytvattnet, alltså var man i landskapet rimligtvis kan anta att retentionen är större eller mindre beroende på hur fort avloppsvattnet förflyttar sig till ytvattnet (hydrologisk risk) respektive hur mycket jordmaterial som avloppsvattnet rinner igenom (geologisk risk). Sammanvägningen av hydrologisk och geologisk risk visas i kartskiktet LR 1 ”Lokal retentionspotential” i GIS-stödet. GIS-stödet innehåller inga skikt som visar kväveretention. (WSP Sverige, 2024)

Bakgrundsbeskrivning av GIS-stödets retentionsskikt finns i rapporten GIS-stöd för små avlopp på länsstyrelsernas webbplats.

I GIS-stödet finns andra skikt som tillsammans med LR 1 stödjer bedömningar av status och belastning, för att tillsammans ge en indikation på behovet av skyddsåtgärder avseende näringsämnesreduktion, se figur 2. I GIS-stödet beräknas risk för påverkan på möjligheten att uppnå miljökvalitetsnormen i en vattenförekomst utifrån vattenförekomstens åtgärdsbehov i relation till hur stor del av den totala fosforbelastningen på vattenförekomsten som kommer från små avlopp.

Förstora bilden

Figur 2. Skiktet P11 i GIS-stödet visar risk för påverkan på möjligheten att uppnå miljökvalitetsnormen med avseende på fosfor i en vattenförekomst när hänsyn tagits till retentionspotentialen. Risken beräknas utifrån vattenförekomstens åtgärdsbehov som sätts i relation till hur stor del av den totala fosforbelastningen som kommer från små avlopp.

Retention av fosfor i diken

Sker utsläppet av avloppsvatten till ett dike kan förutsättningar finnas för att partiklar ska kunna sedimentera på vägen fram till slutrecipienten. Detta bidrar till att mängden fosfor som når ett känsligt ytvatten från ett litet avlopp blir lägre eftersom fosforn då kan bindas till järn- och aluminiumföreningar i bottensedimentet. (Ahlgren, Djodjic, & Löfgren, 2011).

Möjligheterna för fosforn att sedimentera i diket beror på lokala förutsättningar. Dikessegment i samma eller olika dikessystem har skiftande förutsättningar för fosforsedimentation beroende på bland annat hur stor del av året de är vattenförande, deras bredd och djup samt om de är rätade och/eller bevuxna. Förutom fysiska och hydrologiska skillnader är variationer i kemiska egenskaper också stora. Det förekommer naturliga variationer i halter av järn och aluminium i bottensedimenten vilket påverkar fosforbindningskapaciteten (Ahlgren, Djodjic, & Löfgren, 2011)

Det finns inget vedertaget vetenskapligt sätt att kvantifiera retention i diken. Generellt främjar låga flöden retention av fosfor i dikessediment (Ahlgren, Djodjic, & Löfgren, 2011).

Retention av fosfor i åkerdräneringar

Det är vanligt att avloppsvatten från en liten avloppsanläggning avleds till täckdiken i åkermark. Fosforretentionen i sådana system är svårbedömd. Är jordarten styv lera och det inte finns så mycket sprickbildning, rotsystem eller liknande så är det sannolikt att avloppsvattnet har svårt att infiltrera vilket ökar risken för en snabbare spridning av fosfor till ytvatten.

Under växtsäsongen tar dock åkergrödan upp vatten. Därmed uppnås ofta högre fosforretention under sommarhalvåret vid avledning till åkerdräneringar medan risken för fosfortransport till recipienten är större under vintern.

Retention av kväve

Kväve i vatten fastläggs, omvandlas eller försvinner främst genom sedimentation, växtupptag eller denitrifikation. Det sistnämnda innebär att nitrat omvandlas till kvävgas av mikroorganismer och är den dominerande processen för avskiljning i naturliga system. Kväve som avskiljs via denitrifikation försvinner permanent till atmosfären och bidrar därför inte vidare till övergödningen av vattensystemen. (Arheimer & Pers, 2007)

Kväveretentionens storlek kan relateras till faktorer som temperatur, vattenflöde och syreförhållanden. Med ökad temperatur ökar också metabolismen hos organismer och därmed hastigheten i processer, såsom växtupptag och denitrifikation. I naturliga vattendrag ger detta lägre kvävehalter under sommaren. Kväveavskiljningen blir störst där vattnet samlas i landskapet och processerna får verka i vattenmassan under en längre tid, exempelvis i våtmarker, sjöar och vattendrag. Där brukar förutsättningarna för denitrifikation vara gynnsammast eftersom det finns syrefattiga miljöer. Generellt är kväveretentionen hög i sjörika områden, men 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. (Arheimer & Pers, 2007)

Litteraturreferenser

Litteraturreferenser
Referens	Författare
Åtgärder för att förbättra fosforretention i öppna diken i riskområden i jordbrukslandskapet runt Östersjön. En kunskapssammanställning.	Ahlgren, J., Djodjic, F., & Löfgren, S. (2011).
GIS-kartering av miljöskyddsnivå för små avlopp - Ett hjälpmedel vid tillstånds- och tillsynsarbete. Rapport 53, Kretslopp & Avfall.	Eveborn, D., & Djodjic, F. (2015).
Kväveretention i svenska sjöar och vattendrag – betydelse för utsläpp från reningsverk, Hydrologi nr 107	Arheimer, B., & Pers, C. (2007)
Havs- och vattenmyndighetens allmänna råd om små avloppsanordningar för hushållsspillvatten HVMFS 2016:17	Havs- och vattenmyndigheten. (den 18 maj 2016).
Phosphorus in soil treatment systems: Accumulation and mobility	Eveborn, D., Gustafsson, J. P., Elmefors, E., Yu, L., Eriksson, A.-K., Ljung, E., & Renman, G. (2014).
Underlag för vägledning om retention av fosfor från små avloppsanläggningar.	(Gustafsson J. P., 2026):
Markretention av fosfor från enskilda avlopp	Eveborn, D., Gustafsson, J. P., Elmefors, E., Yu, L., Eriksson, A.-K., Ljung, E., & Renman, G. (2014).
Gis-stöd för små avlopp, slutrapport beskrivning	WSP Sverige. (den 08 10 2024).