– effektvurdering på Danmarks længst iltede søer: Hald Sø og Furesø.
Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 1, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder
(læs originalartiklen her)
Af Sofie Kamlarczyk1, Henrik Skovgaard2, Julia Groth1, Theis Kragh1 og Kasper Reitzel1
1 Biologisk Institut, Syddansk Universitet, Odense
2 WSP Danmark A/S
Kunstig iltning af søers bundvand kan oxidere jernforbindelser, som efterfølgende kan binde fosfor (P) i søernes sediment. Formålet med iltningen er at reducere sedimentets frigivelse af ophobet P i sedimentet til søvandet, så søvandets P-koncentration holdes nede for at forbedre vandkvaliteten og den økologiske tilstand. Så længe der iltes, vil denne mekanisme dominere, men det vides ikke, hvilken betydning den kunstige iltning har for sedimentets langsigtede P-akkumulering og frigivelse af P, når iltningen ophører.
Hald Sø har modtaget kunstig iltning siden 1986 og er dermed Danmarks længst iltede sø. I 2023 besluttede Viborg Kommune forsøgsvis at stoppe iltningen fra sæsonen 2024. Til sammenligning har Danmarks dybeste sø, Furesø, modtaget ilt siden 2003 og iltes stadig.
For at få en bedre forståelse for effekten af kunstig iltning og hvad ophør af iltning betyder, har vi undersøgt både Hald Sø og Furesø. Vi har analyseret sedimentets P-puljer i begge søer og simuleret ophør af iltning på indsamlede sedimentprøver og yderligere målt P-koncentrationen i bundvandet i de to søer under iltfrie forhold for at undersøge og sammenligne konsekvenserne af langvarig kunstig iltning samt effekten af ophør heraf.
Fosfors rolle i søer
Ifølge EU’s vandrammedirektiv skal der være god økologisk tilstand i alle europæiske søer senest ved udgangen af 2027 [1]. I 2023 var det dog kun fem ud af 986 overvågede danske søer, der opfyldte denne målsætning [2].
Nuværende og historiske udledninger af store mængder næringsstoffer fra søernes opland er den primære årsag til dårlig økologisk tilstand i danske søer. Særligt har store tilførsler af P fra især landbrug, spildevand og dambrug haft store konsekvenser for søernes nuværende tilstand [3].
Fosfor er som regel det begrænsende næringsstof for primærproducenterne (alger, undervandsplanter m.m.) i søer, og derfor kan forurening med P føre til store algeopblomstringer, som er en af indikatorerne på dårlig økologisk tilstand [4]. Tilførslen af P kan komme fra eksterne kilder, for eksempel gennem afstrømning fra marker og fra spildevand. Denne eksterne tilførsel kan føre til akkumulering af P i søernes sediment (bund), og på sigt vil dette bevirke, at en del af denne ophobede og nu internt bundne P kan frigives fra sedimentet og derved fastholde søerne i en uklar tilstand i en kortere eller længere årrække, selv hvis de eksterne P-tilførsler reduceres [4].
En af de vigtigste interne P-kilder er P bundet til oxideret jern (III) i sedimentet under iltede forhold. Men når iltniveauet falder på grund af nedbrydning af organisk materiale, reduceres jern (III) til jern (II), hvorved P frigives til vandsøjlen [2]. Denne ophobning og efterfølgende interne P-frigivelse fra sedimentet kan fastholde en sø i en forringet økologisk tilstand, selv mange år efter de eksterne belastninger er reduceret [5].
Restaureringstiltag
Da en stor intern P-belastning i mange søer er en væsentlig årsag til søers vedvarende dårlige tilstand, fokuserer nogle af de mest benyttede restaureringsmetoder netop på at immobilisere mængden af internt ophobet P i søerne [3].
Ved kemisk sørestaurering tilsættes P-bindende kemikalier som aluminium og lerproduktet Phoslock til søens sediment [3]. Disse kemikalier danner tungtopløselige forbindelser med P, der herved bliver bundet permanent i sedimentet og vil være utilgængeligt for blandt andet alger.
En anden form for sørestaurering er iltning af dybe søers bundvand. Iltning adskiller sig fra kemisk restaurering ved at udnytte sedimentets egen naturlige evne til at binde P ved at holde jern på sin oxiderede form, så P fastholdes i sedimentet [6]. Dette forudsætter dog, at der er tilstrækkelige mængder jern til stede i søens sediment. I modsætning til kemisk restaurering faciliterer iltningen som udgangspunkt ikke en permanent binding i sedimentet, og effekten må formodes at ophøre, hvis iltningen stopper og der igen opstår iltfrie forhold [6]. For at iltning kan have en langvarig effekt på den økologiske tilstand, efter ophøret af iltningen, skal den eksterne belastning derfor være reduceret tilstrækkeligt til, at der ikke dannes nye store algeopblomstringer, der vil kunne opbruge alt ilten i bundvandet [6].
En yderligere mulighed for at fastholde P permanent i sedimentet efter endt iltning, kunne ske gennem dannelsen af reducerede jern-P-forbindelser som vivianit, der ikke opløses under iltfrie forhold [7]. Denne mekanisme er dog endnu ikke verificeret i danske iltede søer.
Hald Sø og Furesø – Danmarks længst iltede søer
Hald Sø i Viborg Kommune har et areal på omkring 330 hektar og en maksimal dybde på cirka 31 meter, og var den første danske sø, hvor iltning blev igangsat, i 1985. Hald Sø er blevet iltet stort set hver sommer, men iltningen blev forsøgsvis standset i 2024 [8].
I 2003 blev iltning også påbegyndt i Danmarks dybeste sø, Furesø nord for København. Furesø har et areal på omkring 941 hektar og en maksimal dybde på cirka 38 meter [9]. I Furesø iltes der stadig hver sommersæson.
Iltning af både Hald Sø og Furesø har medført store omkostninger i begge søer [10,11]. I Hald Sø har de 37 års iltning kostet omkring 11,1 millioner kroner i driftsomkostninger [10], mens beløbet er tættere på 20 millioner i Furesø. Da både Furesø og Hald Sø er dybe søer (+30 m dybde), der har været udsat for iltning i en lang årrække, fremstår de som sammenlignelige systemer. At iltningen nu er ophørt i Hald Sø, giver derfor en unik mulighed for at undersøge, hvilken betydning langvarig iltning og dens ophør har for søernes økologiske og kemiske forhold. Vores hypotese er, at ophør af iltning i Hald Sø ville kunne føre til iltfrie forhold i bundvandet og dermed P-frigivelse fra sedimentet fra den opbyggede jern-P-pulje. Det skal her nævnes, at en dyb sø som Hald Sø med et stabilt temperaturspringlag om sommeren også naturligt vil have en periode med iltfrie forhold i bundvandet. Iltningen af bundvandet kan dermed betragtes som en form for kunstig forøgelse af iltindholdet.
Potentiel P-frigivelse under iltfrie forhold
For at undersøge den potentielle P-frigivelse fra sedimentet under iltfrie forhold indsamlede vi uforstyrrede sedimentkerner fra Furesø i 2022 og fra Hald Sø i 2024. I både Furesø og Hald Sø blev der indsamlet otte sedimentkerner fra 31 meters dybde. Tre sedimentkerner blev anvendt til såkaldt P-fraktionering, hvor sedimentet opskæres i horisontale lag, og forskellige P-former (for eksempel jern (III)-P) kan ekstraheres og bestemmes (figur 1 og 2).
For at simulere de forventede iltfrie forhold efter endt iltning blev de resterende fem sedimentkerner inkuberet under iltfrie forhold, så P-frigivelsen til det overliggende vand i rørene kunne følges over tid (figur 1). Der blev udtaget prøver hver 10. dag i cirka 15 måneder, hvor blandt andet P-koncentrationen blev bestemt. Vandet i sedimentkernerne blev løbende udskiftet for at hindre, at det overliggende vand blev mættet med P, hvilket ville mindske frigivelsen fra sedimentet. Udover disse laboratorieforsøg fulgte vi de naturlige ændringer i koncentrationerne af ilt og P samt nitrat i løbet af sommersæsonen 2025 i de to søer.
Vores resultater viste en stor jernbundet P-pulje i de øverste 10 centimeter af de to søers sediment svarende til 49 og 35 tons P for hhv. Hald Sø og Furesø under forudsætning af, at vores sedimentprøver repræsenterede arealer mellem 15-30 meters vanddybde.
I laboratorieforsøgene blev der observeret en stor og langvarig frigivelse af P fra sedimentet i laboratorieforsøgene for begge søer. I Hald Sø estimerede vi, at tre måneders iltfrie forhold årligt potentielt ville kunne medføre en P-frigivelse svarende til cirka 3,2 tons P, hvis resultaterne blev opskaleret til søens areal med dybder på mellem 15 og 30 meter (1,65 kvadratkilometer). For Furesø estimerede vi tilsvarende en frigivelse på omkring 5,1 tons P fra arealer med samme dybdeinterval (3,54 kvadratkilometer). Efter henholdsvis 1000 og 472 dages P-frigivelsesforsøg frigiver sedimentkernerne fra Furesø og Hald Sø stadig P den dag i dag, dog med en lavere rate.
Sammenlignes P-frigivelsen fra laboratorieforsøgene med de faktiske P-målinger i Hald Søs og Furesøs bundvand, tegner der sig dog et noget andet billede (figur 2). I begge søer indtræffer iltfrie forhold i bundvandet omkring juli. Men P-frigivelsen bliver først betydelig omkring august i Hald Sø, mens den i Furesø starter tidligere, allerede omkring maj/juni. På trods af måneder med iltfrie forhold var sommer P-frigivelsen fra sedimentet i Hald Sø i 2024 og 2025 sammenlignelig med årene før ophøret af iltningen [12]. Det var først i efteråret 2024 og 2025, at der i blandingsprøver fra Hald Søs bundvand blev observeret en betydelig P-frigivelse.
Det tyder derfor på, at sedimentets jernpulje stadig kan tilbageholde P, selv under iltfrie forhold i Hald Sø. En forklaring på dette kan være en væsentligt højere nitratkoncentration i Hald Sø sammenlignet med Furesø [14]. Som det fremgår af faktaboks 1 kan tilstedeværelsen af nitrat bevirke, at Fe holdes oxideret. Den høje nitratkoncentration i Hald Sø kan derfor forsinke reduktionen af jern (III) i sedimentet, hvilket bevirker, at P forbliver bundet i søens sediment, selv under iltfrie forhold. Da nitratkoncentrationen i Hald Sø er betydeligt højere end i Furesø (figur 2), og er lav om efteråret, kan dette forklare den lavere og forsinkede P-frigivelse om sommeren i Hald Sø sammenlignet med Furesø (figur 2).
I vores iltfrie P frigivelsesforsøg udskiftes vandet typisk med intervaller på 10 dage, hvorimod vandudskiftningen hen over sedimentoverfladen i søen sker kontinuerligt som følge af naturlige vandbevægelser. Det er derfor meget sandsynligt, at nitratet i vores forsøgsvand forbruges hurtigere end de 10 dages inkubationstid, hvormed effekten af nitrat på jernoxidationen vil blive undervurderet ud fra vores laboratorieforsøg. Det formodes derfor, at dette potentielt kan føre til en større P-frigivelse end den, der faktisk forekommer i søen. I Furesø stemmer P-frigivelsen, der er observeret i frigivelsesforsøget, heller ikke overens med den P-frigivelse, som forventes under iltfrie forhold i søen. Denne uoverensstemmelse kan dog forklares ved, at der fortsat iltes i søen, også i perioden 2025, hvilket betyder, at iltfrie forhold i bundvandet ikke nødvendigvis er vedvarende eller sammenhængende. Som følge heraf kan forholdene i søen blandt andet adskille sig fra de strengt iltfrie forhold, der er etableret i P-frigivelsesforsøget.
Konklusion
Vores sedimentanalyser viser, at iltningen i både Hald Sø og Furesø som forventet har medført en akkumulering af store mængder jernbundet P i sedimentet, som potentielt kan frigives under iltfrie forhold. Laboratorieforsøg af P-frigivelsen under iltfrie forhold stemte dog ikke overens med in situ-målinger i Hald Sø, hvor den faktiske P-frigivelse var meget mindre end forventet trods flere måneder med iltfrie forhold på de største dybder. Denne forskel kan sandsynligvis tilskrives de høje nitratkoncentrationer i Hald Sø, som hæmmer reduktionen af jern (III) og dermed tilbageholdes P i sedimentet i længere tid. De generelt lavere nitratniveauer i Furesø resulterer i en hurtigere frigivelse af P, når der opstår iltfrie forhold i bundvandet.
Hald Sø har haft en god vandkvalitet i 2025 og har ikke været påvirket af P fra bundvandet. Efter opblanding af vandmasserne om efteråret geniltes bundvandet og frigivet P til bundvandet genudfældes i løbet af vinteren. Selvom P-frigivelsen i Hald Sø indtil videre har været begrænset, er det usikkert, hvordan søen vil udvikle sig i fremtiden, hvis nitratkoncentrationen falder, eller iltforbruget stiger. På baggrund af vores forsøg kan det konkluderes, at effekten af iltning og ophør heraf må forventes at kunne variere mellem søer. Det er derfor væsentligt at inddrage og vurdere flere forskellige faktorer, når beslutningen om at ophøre kunstig iltning skal træffes. I sådanne beslutninger kan også hensynet til bunddyr, fisk og andre biologiske forhold inddrages.
E-mail:
Kasper Reitzel: reitzel@biology.sdu.dk
Litteratur
1. Miljøstyrelsen and M.-o. Energiministeriet, Redegørelse om Vandrammedirektivet. 2001, Miljøstyrelsen: mst.dk.
2. Fødevareministeriet, m.-o. (2019). Basisanalyse for vandområdeplaner 2021-2027. Miljøstyrelsen.
3. Kasper Reitzel, L.D., Ulla Gro Nielsen, Kemisk Sørestaurering. Dansk Kemi, 2015(6/7): p. 22-24.
4. Sofie Emilie Svendson Kamlarczyk, K.R.J.o.T.K., Fosfor-kredsløbet og fremtidens sørestaurering. Aktuel naturvidenskab, 2022. 4.
5. Sondergaard, M., J.P. Jensen, and E. Jeppesen, Role of sediment and internal loading of phosphorus in shallow lakes. Hydrobiologia, 2003. 506-509(1-3): p. 135-145.
6. Søndergaard, M., et al., Vejledning for gennemførelse af sørestaurering: Videnskabelig rapport fra DCE. 2020: Aarhus Universitet.
7. Wang, Q. et al. Quantitative determination of vivianite in sewage sludge by a phosphate extraction protocol validated by PXRD, SEM-EDS, and 31P NMR spectroscopy towards efficient vivianite recovery, Water Research 2021 Vol. 202.
8. Liboriussen, L., et al., Effects of hypolimnetic oxygenation on water quality: results from five Danish lakes. Hydrobiologia, 2009. 625(1): p. 157-172.
9. Gertz-Hansen, O. Furesøs miljøtilstand 2017: Effekten af ilttilførsel 2003-2017, 2018.
10. Søndergaard, M., et al. Danske søer og deres restaurering: Temarapport fra DMU. 1999. Miljø- og Energiministeriet.
11. Furesø Kommune, Budget 2025-2028 2025. Bevillingsoversigter. UÅ.
12. Danmarks Miljøportal. 2023: Miljødata.dk.
13. Bondo, P. et al., P.B.C.e., Stofomsætningen i havbunden. Danmarks Miljøundersøgelser, 2002.
14. Hansen, J., et al., Effects of aluminum, iron, oxygen and nitrate additions on phosphorus release from the sediment of a Danish softwater lake. Hydrobiologia, 2003. 492(1): p. 139-149.
FAKTABOKS 1:
Respirationsprocesser
Nedbrydning af organisk materiale i søens sediment sker gennem en række respirationsprocesser, som udføres af mikroorganismer i sedimentet. De forskellige respirationsprocesser er ikke alle lige energimæssigt fordelagtige. Den mest energetisk favorable proces er respiration ved brug af ilt, hvorfor ilten bliver opbrugt først. Blandt de anoxiske respirationsprocesser rangerer energiforbruget fra højst til lavest, som følger: Nitratrespiration, manganrespiration, jern (III)-respiration, sulfatrespiration og til sidst metandannelse [13]. Da nitratrespiration er mere energetisk favorabel end jern (III)-respiration kan tilstedeværelsen af nitrat i tilstrækkelige mængder hæmme jern (III)-respirationen og dermed frigivelsen af P [13].
