Náttúrufræðingurinn - 2020, Síða 75

Tímarit Hins íslenska náttúrufræðifélags
75
jarðar sem mengun. Líkanreikningar
sem byggðar eru á mælingum frá Íslandi
sýna til dæmis að aðeins 8% af loftbornu
NOx og um 30% af NHx sem verður
til á Íslandi fellur aftur hér á landi.38
Afgangurinn berst burt frá landinu og
fellur annaðhvort á Norður-Atlantshaf
eða í Evrópu. Langt að borin köfnunar-
efnismengun á Íslandi veldur því stórum
hluta þess næringarefnaálags sem hér
er.4,39,40 Þessi mengun veldur aukinni
frumframleiðni í ferskvatni á Íslandi þar
sem ljóstillífun takmarkast af köfnun-
arefni í mörgum vötnum á landinu, sér-
staklega í gosbeltinu.6,10,22
SAMANTEKT
Rannsókn á styrk efna í Þingvallavatni
sem hér er greint frá hefur staðið yfir frá
2007 til dagsins í dag. Hér eru birt gögn
frá árunum 2007 til 2014. Vatnssýnum var
safnað úr tveimur lindum sem renna inn
í norðanvert vatnið, Silfru og Vellankötlu,
og úr útfalli þess við Steingrímsstöð.
Heildarstyrkur leystra efna (TDS)
í vatni úr Silfru og útfallinu við Stein-
grímsstöð var svipaður en minni í
Vellankötlu, og bendir það til þess til
þess að megnið af innflæði vatnsins eigi
uppruna í Silfru eða öðrum lindum með
svipaða efnaeiginleika og Silfra.
Gildi pH í lindunum Silfru og
Vellankötlu var á milli 9 og 9,5 sem er
dæmigert fyrir lindarvatn í basískum
berggrunni. Hátt pH í lindarvatni hér á
landi stafar af efnaskiptum vatns og basalts
í jarðlagastaflanum, þar sem koltvíoxíð úr
andrúmslofti nær ekki til vatnsins. Gildi
pH lækkar (vatnið súrnar) á nokkrum
mínútum eftir að grunnvatnið kemst í
snertingu við andrúmsloft vegna leysingar
koltvíoxíðs úr andrúmslofti í vatnið.
Leysni margra málma er háð pH-gildi
vatnsins og það hefur til dæmis áhrif
á styrk uppleysts Al sem minnkar við
pH-breytinguna eftir að lindarvatnið
streymir fram. Styrkur leysts Al var því
minni í útfallinu en í lindarvatninu.
Styrkur næringarefnanna kísils, köfn-
unarefnis og fosfórs var minni í útfallinu
en í lindunum sökum upptöku ljóstillíf-
andi lífvera í vatninu. Kísilþörungar nota
kísil sem byggingarefni í skeljar sínar en
köfnunarefni og fosfór eru nauðsynleg
til ljóstillífunar ásamt mörgum öðrum
efnum í snefilmagni. Köfnunarefni er
það efni sem getur verið takmarkandi
fyrir ljóstillífun í Þingvallavatni. Fosfór
er hins vegar í ríkum mæli í lindarvatn-
inu, þar sem hann er auðleystur úr ungu
fersku basalti sem er einkennandi fyrir
berggrunninn á vatnasviðinu.
Samanburður við gögn frá 1975
benda til minni styrks brennisteins
í innstreymi Þingvallavatns sökum
alþjóðlegra aðgerða sem ætlað var að
takmarka losun brennisteins út í and-
rúmsloftið frá því á áttunda áratug síð-
ustu aldar. Samanburður við gögnin
frá 1975 bendir hins vegar til þess að
styrkur NO3 hafi aukist í lindum norðan
Þingvallavatns og valdið hækkun á N/P-
-hlutfalli lindarvatnsins, sem gefur til
kynna aukið framboð köfnunarefnis.
Samanburðurinn gefur vísbendingar
um aukinn styrk NO3 í lindarvatni síðan
1975 en ekki er hægt að merkja þá aukn-
ingu í útfallinu þar sem allt NO3 er nýtt
til ljóstillífunar á dvalartíma vatnsins í
Þingvallavatni á tímabilinu. Hins vegar
hefur styrkur kísils og forsfórs minnkað
í útfallinu á rannsóknartímabilinu, sem
bendir til til aukinnar frumframleiðni
í Þingvallavatni á tímabilinu. Minnkun
leysts kísils í vatninu fellur saman við
aukna sólblettavirkni, sem bendir til
að beint samband kunni að vera á milli
vaxtar kísilþörunga og sólblettavirkni.
Aukinn vöxtur kísilþörunga hefur í för
með sér aukna upptöku á leystum kísli og
öðrum næringarefnum úr vatninu og við
það verður vatnið snauðara af efnunum.
Minnkandi styrkur kísils og fosfórs í
Þingvallavatni yfir rannsóknartímabilið
2007–2014 bendir sterklega til þess að
frumframleiðni í vatninu hafi aukist,
annað hvort vegna ljóstillífunar í dýpri
lögum vatnsins vegna aukinnar sólbletta-
virkni, vegna aukins framboðs á bundnu
köfnunarefni í vatninu og/eða vegna
aukinnar virkni köfnunarefnisbindandi
blágrænna baktería í vatninu. Skortur á
leystu köfnunarefni í vatninu takmarkar
ekki virkni þeirra frumframleiðenda sem
eru sjálfum sér nógir um köfnunarefni og
framleiða það úr andrúmsloftinu (blá-
grænar bakteríur). Þessar lífverur nota
mólýbden (Mo), járn (Fe) og vanadíum
(V) til að hvata niðurbrot N2 úr and-
rúmslofti. Í Þingvallavatni hafa fundist
köfnunarefnisbindandi bakteríur sem
lifa í sambýli við nokkrar tegundir kís-
ilþörunga og stuðla að auknu framboði
nýmyndaðs bundins köfnunarefni sem
kísilþörungarnir geta notfært sér.
Aukin ákoma köfnunarefnis í Þing-
vallavatn veldur aukinni frumframleiðni
í vatninu þar sem nægilegt framboð er af
fosfór. Aukin frumframleiðni getur dregið
úr gegnsæi í vatninu og þar með skert það
ljósmagn sem berst niður í vatnsbolinn.
Það hefur áhrif á möguleika botnlægra
þörunga til vaxtar, en botngróðurinn
hefur mikla þýðingu fyrir dýralíf í vatn-
inu. Það er því ljóst að takmarka þarf
losun köfnunarefnis á vatnasviðinu. Þó
er aðeins hluti aukinnar köfnunarefnis-
ákomu ættaður beint af vatnasviðinu, frá
landbúnaði, rotþróm á svæðinu og bíla-
umferð. Mikill hluti hennar er langt að
kominn, og veldur það ákveðnum vanda-
málum þar sem loftmassar hlýða engum
landamærum frekar en fyrri daginn. Auk-
inn styrkur köfnunarefnisoxíðs í and-
rúmslofti veldur ofauðgun víða um lönd
og er auk þess mikilvirk gróðurhúsaloft-
tegund. Það þarf því alþjóðlega samvinnu
til að stemma stigu við styrk þess í and-
rúmslofti, á sama hátt og brennsteins-
tvíoxíðs og koltvíoxíðs.
10. mynd. Samanburður á hlutföllum styrks
fosfórs (PO4-P) og köfnunarefnis (NO3-N) í
lindum og útfalli Þingvallavatns 19753 og
2009–2014. – Comparison of the phosphate
(PO4-P) and nitrogen (NO3-N) ratio from
springs and the outlet of Þingvallavatn since
1975 and 2007–2014.
PO4-P (μmól/l)
N
O
3-
N
(μ
m
ól
/l)
16N:1P
0,0
0
2
4
6
8
0,5 1,0
Silfra
Vellankatla
Steingrímsstöð
Flosagjá 1975
Vatnsvík 1975
Stöð 1 1975
0
0,0
2,0
4,0
5,0
6,0
8,0
10,0
0
5
10
15
20
25
30
0
100
200
300
400
500
600
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,4
1,2
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
30
20
10
0
40
50
60
70
20
0
40
60
80
100
120
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,2
1,0
100 200 300 0 100 200 300
0 100 200 300 0 100 200 300
0 100 200 300 0 100 200 300
0 100 200 300 0 100 200 300
Cl (μmól/l)
N-total (μmól/l) NO3 (μmól/l)
P-total (μmól/l) PO4 (μmól/l)
SO4 (μmól/l)
Silfra
Vellankatla
Steingrímsstöð
Flosagjá 1975
Vatnsvík 1975
Stöð 1 1975
Mg (μmól/l)
Na (μmól/l) Ca (μmól/l)
Cl (μmól/l)