En vurdering av effekten utvidelsen av Bekkelaget renseanlegg har på økologiske og kjemiske tilstandsparametere i Bekkelagsbassenget

Abstract

Den positive utviklingen for miljøtilstanden til Indre Oslofjord har stagnert, og tilstanden for livet i fjorden er vurdert til svært alvorlig. De to viktigste påvirkningsfaktorene på miljøtilstanden i fjorden er ifølge den helhetlige tiltaksplanen for Indre Oslofjord, lagt frem av regjeringen, utslipp fra kommunalt avløp og avrenning fra jord- og landbruk. Bekkelaget renseanlegg (BRA) er et av renseanleggene i Indre Oslofjord, og er det nest største i Norge. På grunn av økt befolkningsvekst har BRA blitt utvidet for å øke kapasiteten, og i 2021 begynte prøvedriften av det utvidede renseanlegget, som nå er beregnet for 540 000 personekvivalenter. Utvidelsen av BRA åpnet for en unik mulighet for å studere og vurdere dens effekt på vannkvaliteten til Bekkelagsbassenget. Bassenget er et av fjordbassengene i Indre Oslofjord, og grenser til Oslo havnebasseng og Bunnefjorden. Vannkvaliteten er definert ut fra veilederen for klassifisering av miljøtilstand i vann, hvorpå målet er god kjemisk- og økologisk tilstand, som per 2022 er henholdsvis «dårlig» og «moderat». For å kunne vurdere mulige endringer i vannkvaliteten ble det valgt ut følgende økologiske tilstandsparametere: total nitrogen, total fosfor, og klorofyll-a (kla). Årsaken til at disse ble valgt var at de er parametere som potensielt kan bli direkte påvirket av renseanleggets utslipp, da BRA slipper ut fosfor og nitrogen. For kjemisk tilstand ble tungmetallene arsen, kobber, bly, nikkel, krom, kadmium, sink og kvikksølv valgt av samme grunn.

For å vurdere effekten av renseanlegget på de økologiske tilstandsparametrene, ble det innhentet data fra målinger gjort i overflatelaget (0-2 meter) ved stasjon Cq1 av NIVA, samt utslippsdata fra BRA, for perioden 2019 til august 2022. Det ble også samlet inn blåskjell for å vurdere effekten av tungmetaller på biota. Trendanalyser for utslippet fra BRA viste en signifikant nedgang i utslippet av fosfor og nitrogen på henholdsvis 3.02 mg/L og 72.4 mg/L per år. I overflatelaget hadde fosfor en signifikant nedadgående trend på 0.091 mg/L per år, mens nitrogen ikke hadde en signifikant nedadgående trend. Tilsvarende var observert for kla i overflatelaget, som hadde en ikke-signifikant nedadgående trend. Granger causality testen viste et signifikant forhold mellom årlig endring i utslipp av fosfor på årlig endring i fosforkonsentrasjonen i overflaten, og på kla konsentrasjonen. Det var ikke observert en signifikant effekt ved Granger causality testen for utslipp av nitrogen og overflatekonsentrasjoner av nitrogen og kla. Distributed lag modellene viste også at årlig endring i fosfor utslipp fra BRA hadde en signifikant påvirkning på årlig endring av fosfor i overflatelaget. Trendanalysen for utslippet av tungmetaller fra BRA viste en signifikant nedgang i arsen på 0.0115 mg/L per år, og en signifikant økning i nikkel utslipp på 0.0272 mg/L per år. Tungmetall-konsentrasjonene i blåskjell indikerer at utslippet til BRA ikke har en signifikant påvirkning. For å vurdere forurensningsgraden ble grenseverdier, miljøkvalitetsstandarder og PROREF (Provisorisk høy referansekonsentrasjon for miljøgifter) verdier benyttet. Kvikksølv og arsen konsentrasjonene i blåskjellene fra 2022 var høyere enn miljøkvalitetsstandardene, og kvikksølv, bly, sink og kobber var høyere enn deres respektive PROREF verdier.

Utvidelsen av BRA ser ut til å ha hatt en positiv effekt på utslippet av nitrogen og fosfor, da begge har hatt en signifikant nedgang. Det samme kan ikke sies for tungmetallutslippene. Det er sannsynlig at nedgangen i total fosfor i overflatelaget skyldes til dels oppgraderingen av BRA, og at årsaken til at det samme ikke er observert for total nitrogen skyldes ulike prosesser (som denitrifikasjon, nitrogen-fiksering og dypvannsfornyelser) og ekstern tilførsel. Det er veldig usikkert i hvilken grad tungmetallutslippene påvirker biota, og dette trengs det videre overvåkning for å øke vurderings-grunnlaget. Det er for tidlig å si om miljøtilstandsklassifiseringen vil endre seg som følge av utvidelsen, da det trengs flere langtidsstudier for å vurdere effekten utvidelsen vil ha på de ulike tilstandsparameterne.

The positive development for the environmental condition of Inner Oslofjord has stagnated, and the condition of life in the fjord is considered very serious. According to the comprehensive action plan for Inner Oslofjord presented by the government, the two most significant factors influencing the water quality of the fjord are municipal wastewater discharge, and runoff from agricultural and land use. Bekkelaget wastewater treatment plant (BRA) is one of the treatment plants in Inner Oslofjord and is the second largest in Norway. Due to increased population growth, BRA has been expanded to increase capacity, and in 2021, the trial operation of the expanded treatment plant, now designed for 540,000 population equivalents, began. The expansion of BRA made for a unique opportunity to study and evaluate how the upgrade affects the water quality of Bekkelagsbassenget. The basin is one of the fjord basins in Inner Oslofjord and borders Oslo havnebasseng and Bunnefjorden. Water quality is defined based on “veilederen for klassifisering av miljøtilstand i vann”, with the goal of achieving good chemical and ecological status, which for 2022 is respectively “poor” and “moderate” in Bekkelagsbassenget. To assess possible changes in water quality, the following ecological parameters were selected: total nitrogen, total phosphorus, and chlorophyll-a. These were chosen because they are parameters that can potentially be directly affected by the treatment plant's discharge. For chemical status, the heavy metals arsenic, copper, lead, nickel, chromium, cadmium, zinc, and mercury were chosen for the same reason.

To assess the effect of the treatment plant on the ecological parameters, data were collected from measurements taken in the surface layer (0-2 meters) at station Cq1 of NIVA, as well as discharge data from BRA for the period 2019 to August 2022. Blue mussel samples were also collected to assess the effect of heavy metals on biota. Trend analyses for BRA discharge showed a significant decrease in phosphorus and nitrogen discharge at 3.02 µg/L and 72.4 µg/L per year, respectively. In the surface layer, phosphorus showed a significant decreasing trend of 0.091 µg/L per year, while nitrogen did not. The same was observed for chlorophyll-a in the surface layer, which also had a non-significant downwardgoing trend. The Granger causality test showed a significant relationship between the annual change in phosphorus discharge and the annual change in phosphorus concentration in the surface layer, as well as the chlorophyll-a concentration. No significant relationship was observed between nitrogen from BRA and surface nitrogen nor chlorophyll a in the Granger causality test. Distributed lag models showed that the annual change in phosphorus discharge from BRA had a significant effect on the annual change in phosphorus in the surface layer as well. The trend analysis for heavy metal discharge from BRA showed a significant decrease in arsenic at 0.0115 µg/L per year and a significant increase in nickel discharge at 0.0272 µg/L per year. The heavy metal concentrations in mussels indicate that the discharge from BRA does not have a significant impact. To assess the level of pollution, limit values, environmental quality standards, and PROREF (Provisional High Reference Concentration) values were used. Mercury and arsenic concentrations in mussels from 2022 were higher than environmental quality standards, and mercury, lead, zinc, and copper were higher than their respective PROREF values.

The expansion of BRA appears to have had a positive effect on nitrogen and phosphorus discharge, as both have shown a significant decrease. The same cannot be said for the heavy metals’ concentrations. It is possible that the decreasing concentration of phosphorus in the surface layer is partly due to the expansion of BRA. It is possible that the reason as of why the same is not seen for nitrogen is due to other processes, such as denitrification, deep-water renewals, and external loading. Further studies are necessary to establish the effect the expansion on BRA will have on the environmental quality assessment of Bekkelagsbassenget, and how heavy metal discharge can affect biota.