Hoppa till huvudinnehåll

Artikel


Ny metod för kväveanalyser

Havet 2011. Lars Sonesten, Sveriges lantbruksuniversitet. Publicerad: 2016-11-16

Mängden kväve som tillförs havet har genom åren mätts med hjälp av flera olika metoder. På senare år har så kallad katalytisk oxidation kommit att dominera mätningarna eftersom den anses mindre skadlig för laboratoriepersonalens hälsa och för miljön. Bytet av metod är inte helt okomplicerat eftersom den katalytiska oxidationen ger något lägre halter kväve än tidigare mätningar. Däremot verkar metoden kunna mäta speciellt låga halter kväve med större noggrannhet.

Att övervaka kvävebelastningen på havet är mycket viktigt för att ta reda på vad som händer med tillförseln och vilka åtgärder som bör sättas in för att begränsa kvävet. Resultaten visar också om eventuella åtgärder har haft någon effekt.

Genom åren har flera olika metoder för att analysera kväve i vatten använts, var och en med sina styrkor och svagheter.

Vanliga analysmetoder

Den totala kvävehalten i vattnet – kallad just totalkväve – bestäms vanligen genom en av tre analysmetoder. (Det exakta tillvägagångssättet vid varje metod lämnas utanför denna artikel.)

  1. Persulfatmetoden (Tot-N_ps)
  2. Summakvävemetoden/summametoden (summan av så kallat Kjeldahlkväve* + nitrit- och nitratkväve = Tot-N_sum)
  3. Katalytisk oxidation följt av en bestämning av de bildade kväveoxiderna genom kemiluminiscens – det ljus som utstrålas vid en kemisk reaktion (Tot-N_TNb).

Samtliga tre metoder har använts vid Sveriges lantbruksuniversitets laboratorium, som har analyserat totalkväve sedan 1965. Analyserna har legat till grund för alla beräkningar av kvävebelastningen på havet sedan dess.

Fram till och med 2009 baserades beräkningarna till största delen på metoden med summakväve. Under de allra senaste åren har metoden fått ge vika för den katalytiska oxidationen istället. Det beror på att Kjeldahl­analysen, som ingår i summakväve­metoden, har haft en negativ påverkan både på arbetsmiljön och på omgivningen på grund av de kemikalier som används. Våren 2010 blev analyserna av totalkvävet vid flodmynningarna de sista som analyserades med denna metod.

Istället används numera enbart den katalytiska oxidationen. Bytet till den nya metoden påbörjades 2007 för att ge en så säker och smidig övergång som möjligt. På sikt kommer den nya metoden att ge ännu bättre data i och med att analysprecisionen är bättre vid låga halter.

* Kjeldahlkväve är oorganiskt kväve bundet till ammonium.

FAKTA

Allmänt om kväve

Kväve är ett av våra så kallade makronäringsämnen som behövs för att växter och djur skall kunna växa och leva. Kväve anses vara en begränsande faktor för vattenväxters och algers tillväxt i många av våra havsområden. Men ju längre upp i Östersjön man kommer desto sötare blir vattnet och då blir istället fosfor det näringsämne som begränsar tillväxten.

Kvävet tillförs havet naturligt genom tillförsel via våra vattendrag och från atmosfären, men genom ökad mänsklig påverkan har tillförseln ökat kraftigt sedan mitten av 1900-talet såväl genom utsläpp i våra vattendrag som direkt i havet och till luften.


Jämförelse summametoden och katalytisk oxidation

Figuren visar de totalkvävehalter som analyserats med båda metoderna under mars–april 2010. Det blå fältet visar det intervall där nya observationer med 95% sannolikhet skulle hamna.


Så påverkas beräkningarna

Skillnaden i totalkvävehalt mellan summametoden och katalytisk oxidation är generellt sett mycket liten. Skillnaden mellan enstaka prov kan däremot vara stor, speciellt vid höga vattenflöden. Detta ökar skillnaderna något mellan metoderna om man ser till beräkningarna av kvävetransporten ut till havet.

Övergången till att basera kvävebelastningen på katalytisk oxidation innebär att transporten ut till havet kan bli något lägre än tidigare med summametoden. Ändå är det en förbättring jämfört med den 25 procentiga skillnad som förekom när den katalytiska oxidationsmetoden infördes och metoderna inte hade trimmats mot varandra. Under de tre år som de användes parallellt utvecklades metoderna och mot slutet av perioden var skillnaden mellan dem mycket liten. Det beror framför allt på en förbättrad omskakning av proverna och att automatisk omrörning av proverna infördes i mars 2010, vilket säkerställer att mindre partiklar verkligen kommer med när provet sugs in i det kombinerade TOC/TNb-instrumentet.

Den skillnad som eventuellt fortfarande finns mellan de två metoderna verkar bero på att större partiklar inte kan sugas in i analysinstrumentet. De är helt enkelt för stora för kanylens diameter. Skillnaden i analysresultat är så liten att den är svår att uppskatta på det begränsade material som finns att tillgå. Den större mätosäkerheten för summametoden vid låga halter av totalkväve påverkar också möjligheten att upptäcka eventuella skillnader. Detta gör att det i dagsläget inte går att säkert fastställa att metodbytet verkligen ger en lägre uttransport av kväve till havet, och i så fall hur stor skillnaden är. Vi kommer att studera detta vidare med hjälp av trendanalys för att se om man statistiskt kan säkerställa storleken på en eventuellt minskad belastning när mer data finns insamlat.

Flera osäkerheter

Förutom den rena mätosäkerheten vid analyserna på laboratoriet, finns flera osäkerheter vid uppskattningar av hur mycket av olika ämnen som transporteras ut i havet. Exempel på sådana är att provtagning sker endast en gång i månaden och att provresultatet skalas upp till att gälla hela vattendraget under en månad, hur provet tas och så vidare. Även osäkerheter i uppskattningen av vattenföringen påverkar belastningsuppskattningarna. Därutöver sker även en uppskattning av belastningen från områden där det saknas övervakning eller åtminstone nationell övervakning. En översyn av de svenska belastningsberäkningarna har gjorts och kommer att redovisas i en rapport.

Betydelsen för Sveriges internationella åtagande

Eftersom nivån på Sveriges kvävebelastning sedan tidigare baseras på uppskattningar utifrån analyser av ”summakväve”, kommer en eventuell skillnad orsakad av metodbytet att innebära en sänkning av nivån med motsvarande mängd. Skillnaden mellan de två analysmetoderna är störst i de nordligaste vattendragen, där också halterna är lägst och vattenflödet varierar mest. Tar man hänsyn till det, samt att Sveriges åtagande att minska kvävebelastningen gäller Egentliga Östersjön och söderut, får en eventuell nivåskillnad mindre betydelse i detta sammanhang.

Nedan listas lästips och referenser i urvalAnalysmetoder vid institutionen för vatten och miljös vattenlaboratoriumBaltic Sea Action Plan (BSAP)Sonesten L. Beräkningar av belastningen på havet från landområden – Genomgång av dagens beräkningar och jämförelser med recipientkontrolldata och PLC5-data, samt förslag till förbättringar. Underlag till rapport för Naturvårdsverket.