Iltforbrug fra oversvømmede enge i Gravlev Ådal

I forbindelse med restaureringsprojekter i vandløb ændres vandstandsforholdene i hele ådalen sig ofte. Det gælder både når det drejer sig om simpel ændring afgrødeskæringspraksis, og når det drejer sig om mere omfattende projekter. Specielt vil der i forbindelse med projekter, der tilsigter fjernelse af kvælstof, oftest foregå større oversvømmelser af engarealer.
Nordjyllands Amt har i forbindelse med målinger af iltforhold i tilknytning til oversvømmelser i Lindenborg Ådal fundet meget lave iltværdier i vandløbet. Der er fundet værdier ned til 2 mg ilt pr liter, hvilket er dødeligt for ørred indenfor få minutter. På talrige stationer er der konstateret værdier på 4 mg ilt pr liter eller derunder, hvilket får ørreder til at forlade området. Under alle omstændigheder findes på alle målestationer værdier under den vejledende minimumsværdi på 6 mg ilt pr l.
Opfølgende punktmålinger har vist, at dette iltforbrug kan relateres til udledning af vand fra oversvømmede enge. På en lokalitet ved Gravlev findes to oversvømningsområder. Et område, er oversvømmes om efteråret i hjørnet mellem åens hovedløb og Kovadsbækken, og et område der oversvømmes permanent kaldet Gravlev Sø. Punktmålinger på langs af vandløbet fra spangen ovenfor Kovadsbækken forbi bækkens munding og videre forbi udløbet af Gravlev Sø viser følgende mønster:

• Iltniveauet er normalt (10 mg/l) ovenfor det punkt, hvor vandet fra det oversvømmede område løber i åen (10 m opstrøm Kovadsbæk)
• Iltniveauet falder herfra dramatisk iden side af vandløbet, hvor engarealet afvander
• Iltniveauet i Kovadsbækken er normalt (10mg/l) indtil 25 m fra mundingen, hvor engarealet udleder en mindre del af sit vand.
• Efter opblanding af de tre vandmasser falder iltniveauet yderligere til 4 mg/l ovenfor udledningen fra Gravlev Sø.
• Efter denne udledning falder iltniveauet yderligere. I første omgang langs samme bred som udledningen.
• Efter opblanding falder iltniveauet yderligere til 2 mg/l 500 m længere nedstrøms.
• Herfra stiger åens iltforbrug langsomt igen. I alt skønnes ca. 10 km vandløb, at være berørt.

Det må på baggrund af ovenstående umiddelbart konkluderes, at de oversvømmede områder har afgørende indflydelse på iltforholdene i vandløbet.

Der er fem muligheder for, hvordan dette kan finde sted:

1. Iltforbrug på det oversvømmede område, der resulterer i fuldstændigt iltfrit vand. Påfølgende udledning og opblanding af dette med åvand.
2. Udsivning af reducerede, uorganiske forbindelser til vandet i engene og et fortsat iltforbrug fra disse efter samenblanding med åvandet.
3. Udsivning af delvist nedbrudte organiske forbindelser fra engområdet til vandet og et fortsat iltforbrug af disse efter sammenblanding med åvandet.
4. Kontinuert udvaskning af partikulært organisk materiale fra engene til vandløbet og et påfølgende iltforbrug fra dette på vandløbsbunden.
5. Pludselig udvaskning af større mængder partikulært organisk stof fra engen til vandløbet i forbindelse med store ændringer af åens vandstand. Påfølgende ”forsinket” iltforbrug fra vandløbsbunden pga. sedimentation og nedbrydning af dette.

Forskellige kombinationer af dette er selvfølgelig også muligt.
Vi ved allerede at mulighed 1 forekommer. Idet vandets iltindhold i engene er målt til tæt ved 0 mg/l selv i dagtimerne. Imidlertid ved vi også fra synkronmålinger af vandføringen opstrøms og nedstrøms for engområdet, at det kun gennemstrømmes af ca. 1/5 af åens vand. Det betyder, at selv med 0 mg/l i engvandet og 10mg/l i åvandet, sænkes det sammenblandede vand kun til 8 mg/l. Iltindholdet i det sammenblandede vand vil desuden sandsynligvis stige efter sammenblandingen og ikke falde yderligere, som det faktisk observeres.
Det kan derfor konkluderes, at iltforbrug i vandet inde over engene er betydende og under alle omstændigheder er en del af den samlede forklaring, men at det ikke kan være hele forklaringen.
Mulighed nummer 2 vil nødvendigvis inkludere reducerede Fe, Mn, S eller N forbindelser. Det vil derfor blive nødvendigt at måle disse i udløbsvandet.
Muligheden for reducerede N-forbindelser undersøges direkte ved kemisk analyse for ammonium og nitrit. De andre tre grundstoffer analyses ved at måle mængden af grundstof direkte og på den baggrund lave en støkiometrisk beregning af deres samlede iltningspotentiale. Af hensyn til redox forholdenes døgnvariation laves denne måling som en døgnmåling, hvis der ilt i engvandet på noget tidspunkt. Ellers foretages kun et passende antal målinger fra et tidspunkt.
Mulighed nummer 3 vil kunne indbefatte udledning af acetat eller mere komplicerede organiske forbindelser, der alle er slut- eller mellemprodukter af en anaerob nedbrydning af organisk stof i sedimentet. Acetat her pga sin mindre molekylestørrelse en langt hurtigere diffusionshastighed op gennem sedimentet end de mere langkædede organiske mellemprodukter. Der er derfor en stor sandsynlighed for, at acetat kan være en mulig årsag til iltforbruget. Der analyseres derfor direkte for dette og for andre kortkædede forbindelser.
Analyserne for hurtigt nedbrydeligt stof i endvandet slås sammen, således at der analyseres for både uorganisk og organisk stof samtidigt.
Den støkiometriske beregning af det potentielle iltforbrug fra opløste stoffer suppleres med analyse af det biologiske iltforbrug (OUR og BI-5) fra prøver af engvandet. De to beregningsmeto holdes op mod hinanden.
Det er muligt allerede på nuværende tidspunkt at beregne et iltforbrug i vandløbet på mellem 3 og 4 mg ilt pr liter pr time. Hvis dette skulle finde sted i vandfasen alene, ville det med en normal ratekonstant for nedbrydning på 0,02 pr time give en BI-5 i åvandet på mellem 150 og 200 mg/l, og en værdi for engvandet på optil 1000 mg/l. Dette er urealistisk højt, og under alle omstændigheder ville det være meget nemt at måle. Hvis det derimod drejer sig om ovennævnte hurtigt nedbrydelige stoffer med en ratekonstant på ca. 0,75/t, ville vi få en BI-5 i åvandet på 5-10mg/l og en tilsvarende i engvandet på 25-50 mg/l. Også i dette tilfælde er der tale om koncentrationer, der vil være meget lette at måle.
En beregning vha. Thackston og Krenkels formel viser på baggrund af af iltfrit vand i engområdet en geniltning i størrelsesorden 0,5 mg/l*t. Oveni dette tilføres med åvandet ca. 0,2 mg/l*t. Det forhåndkalkulerede iltforbrug på mindst 25 mg/l*t er altså så meget større end tilførslen af ilt, at vi må forvente iltfri forhold på engen også om dagen. Det er også blevet målt af amtet ved punktmålinger. Alligevel vil der som sikkerhed blive udført døgnmålinger af engvandets iltindhold mindst en gang.
Hvis mulighed 2 og/eller 3 skal have betydende indflydelse på åvandets iltindhold skal koncentrationen i engvandet med andre ord være høj og dermed nem at måle. Opslitningen i de enkelte stoffers delbidrag vil derfor også være nem.
Et betydende kontinuerligt bidrag fra partikulært materiale måles som forsskellen på BI-5 fra filtrerede og ufiltrerede vandprøver efter standardmetoden. Hvis bidraget er af signifikant størrelse vil det skulle give en betydelig forskel mellem disse to analyser, fordi det samlede bidrag er stort. Målingen udføres kun for at afkræfte, at der kan være et betydeligt bidrag fra denne kilde; idet det på forhånd må anses for ret usandsynligt.
Måling af OUR, det vil sige kontinuert måling af iltforbruget i en prøve af endvandet fra prøvetagningstidspunktet, bliver dermed hele programmets centrale måling. Den udføres i feltens pga de høje nedbrydningskonstanter og på ufiltrerede prøver af tekniske grunde. Den vil give både en nedbrydningsrate og en ækvivalent mængde af organisk stof.
Det skal understreges, at alle ovenstående muligheder for en sænkning af iltniveauet ved hjælp af kontinuerte udledninger stemmer godt overens med de aktuelle målinger af ilt i vandløbet, som netop viser den samme iltsænkning i månedslange perioder. Også efter udledningen fra Gravlev Sø er der fundet iltsvind. Dette støtter formodningen om tilstedeværelsen af kontinuerte udledninger; idet der næppe kan udledes større mængder partikulært stof fra denne.
Målinger af bundens iltforbrug kunne direkte af- eller bekræfte formodningen om et forsinket sedimentbaseret iltforbrug. Det er imidlertid stort set umuligt at gennemføre en sådan måling direkte, da en hvilken som helst manipulation af sedimentet vil ændre dettes redoxprofil og derigennem ødelægge målingen.
Der vil i stedet blive anvendt en indirekte metode, hvor vandets beregnede samlede iltforbrug (mg/l*t) fratrækkes det som er fundet ved OUR analyser af vandet.