Generell klassifiseringsprosedyre for økologisk tilstand. Inkl. beregning av EQR, samlet vurdering og usikkerhet

Transkript

1 Generell klassifiseringsprosedyre for økologisk tilstand Inkl. beregning av EQR, samlet vurdering og usikkerhet Anne Lyche Solheim og Jannicke Moe, NIVA 1

2 Innhold a) Trinnene i klassifiseringen og krav til data b) Samlet tilstandsvurdering: «Det Verste Styrer» prinsippet og kombinasjonsregler (innen og mellom kvalitetselementer) c) Vurdering av usikkerhet og pålitelighet d) Rimelighetsvurdering (årsaker til avvik) 2

3 Trinnene i klassifiseringen (trinn 1-3 av 7) se klassifiseringsveileder kap , s Bestem påvirkningstype(r) som er mest aktuelle for vannforekomsten/ vannområdet 2. Bestem hvilken vanntype som skal benyttes til klassifiseringen (finn riktig vanntype i Vannnett). 3. Sammenstill alle tilstandsdata for vannforekomsten som skal klassifiseres, dvs. overvåkingsdata for de aktuelle parameterne innen de biologiske, fysisk-kjemiske og hydromorfologiske kvalitetselementene (Se oversiktstabeller med alle kvalitetselementene i kap. 3.3 og 3.4). Klassifiseringen skal primært gjøres ved bruk av biologiske kvalitetselementer med bruk av de fysisk-kjemiske og hydromorfologiske parameterne som støtteparametere. 3

4 Trinnene i klassifiseringen (trinn 4-5 av 7) se klassifiseringsveileder kap , s Finn fram riktig klassifiseringsskjema for hvert kvalitetselement og parameter det finnes data for i forhold til riktig vannkategori og påvirkningstype (se Vedlegg med tabeller med klassegrenser) 5. Sammenlign den observerte årsverdien for hver av de målte parameterne (se kap ) med klassegrensene for denne parameteren for den aktuelle vanntypen, og bestem riktig klasse for hver parameter. Anne Lyche Solheim, Copyright NIVA mars

5 Trinnene i klassifiseringen (trinn 6-7 av 7) se klassifiseringsveileder kap , s Kombiner resultatene for flere parametere og kvalitetselementer til et endelig resultat for vannforekomsten ved å beregne EQR verdier, normalisere disse, og benytte det verste styrer prinsippet, se kap om hvordan dette skal gjøres. 7. Vann-Nett kan brukes som verktøy i klassifiseringen basert på automatisk innhenting av data fra Vannmiljø, beregning av EQR og neqr, og kombinasjon ved det verste styrer prinsippet, mer om dette i kap Vær obs på feilkilder: parametere som er lite følsomme for den dominerende påvirkningen blir inkludert og alle data for hver parameter inkluderes, eks. ekstremverdier 5

6 Definisjon av EQR Fra EQR-verdien for parameteren eller indeksen beregnes som forholdet mellom den målte verdi og referanseverdien. Verdien ligger i intervallet 0 (svært dårlig) - 1 (svært god) NB: Kan også overstige 1!! For indekser som SYNKER langs belastningsgradienen: EQR = observert verdi delt på referanseverdien. ("Metode 1") For indekser som STIGER langs belastningsgradienten: EQR = referanseverdi delt på observert verdi. ("Metode 2") Fungerer dårlig! Trenger bedre alternativ... ("Metode 3") 6

7 Beregning av EQR: Metode 1 For indeks som får lavere verdi med høyere belastning Formel: [observert] [referanse] Eksempel: ASPT (bunndyr i elv, organisk/eutrofiering) WS-FBI (fisk i innsjø, eutrofiering) 7

8 Beregning av EQR: Metode 1 Normalising EQR Metric INDEKS value "Beste verdi" REF 20 national EQR EQR for the metric (NASJONAL) 1 Normalised EQR for the metric 1 SG/G 17 G/M 11 17/20 11/20 0, ,75 0,55 (0,75-0,55)*(0,80-0,60) (0,85-0,55) +0,60 0,80 0,73 0,60 M/D SD/D 7 4 7/20 4/20 0,35 0,20 0,40 0,20 0 "Dårligste verdi" 0 Prepared by: Anne Lyche 0 Lyche Solheim & JRC 8

9 Beregning av EQR: Metode 2 For indeks som får høyere verdi med høyere belastning Formel: [referanse] [observert] Eksempel: Klorofyll-a (eutrofiering) Hvorfor er dette en dårlig idé? 9

10 Beregning av EQR: Metode 2 Problem: Når formelen snus på hodet blir indeksen "forvrengt" Indeksen "oppfører seg rart" i hver ende av belastningsgradienten Klf-a Ref Ref Klf-a Total P Total P 10

11 Beregning av EQR: Metode 3 Alternativ formel, kan brukes uansett om indeksen får høyere verdi eller lavere verdi med høyere belastning Formel: [observert]-[verste mulige verdi] [referanse]-[verste mulige verdi] (rekkefølgen i teller og nevner kan snus - tallet blir det samme) Eksempel: PIT: Begroingsalger i elv, eutrofiering (øker med belastning) AIP: Begroingsalger i elv, eutrofiering (synker med belastning) TIc: Makrofytter i innsjø, eutrofiering (synker med belastning) 11

12 EQR-metode for hver indeks Kategori BQE Indeks EQR-Metode Innsjø Planteplankton Klorofyll a Metode 2 Innsjø Planteplankton Biovolum, PTI, cyanobakterier Metode 3 Innsjø Vannplanter TIc Metode 3 Innsjø Bunnfauna LAMI, Multiclear Metode 1 Innsjø Fisk WS-FBI, NEFI Metode 1 Innsjø Fisk Bestandsnedgang Metode 3 Elv Begroingsalger PIT, AIP, HBI Metode 3 Elv Bunnfauna ASPT, Forsuringsindeks 2 Metode 1 Innsjø, elv Fysisk-kjemisk ph, siktedyp Metode 1 Innsjø, elv Fysisk-kjemisk TP, TN, LAl Metode 2 Innsjø, elv Fysisk-kjemisk ANC Metode 3 12

13 Normalisering av EQR Normalisering justerer EQR-verdien i forhold til "normaliserte klassegrenser": SG/G = 0.8 G/M = 0.6 M/D = 0.4 D/SD = 0.2 Hensikt med normalisert EQR: Kan sammenliknes på tvers av land Kan lettere kombinere flere indekser for ett kvalitetselement f.eks. 4 indekser for planteplankton Mer informativt om tilstand i forhold til klassegrenser Norm.EQR >0.6 betyr alltid God eller bedre Skjema for normalisering på Vannportalen: 13

14 Normalisering av EQR Normalising EQR Metric INDEKS value "Beste verdi" REF 20 national EQR EQR for the metric (NASJONAL) 1 Normalised NORMALISERT EQR for the EQR metric 1 SG/G 17 G/M 11 17/20 11/20 0, ,75 0,55 (0,75-0,55)*(0,80-0,60) (0,85-0,55) +0,60 0,80 0,73 0,60 M/D SD/D 7 4 7/20 4/20 0,35 0,20 0,40 0,20 0 "Dårligste verdi" 0 Prepared by: Anne Lyche 0 Lyche Solheim & JRC 14

15 Normalisering av EQR Generell formel for normalisert EQR: ([EQR] - [Nedre EQR klassegrense]) x 0.2 ([Øvre EQR klassegrense] - [Nedre EQR klassegrense]) + [Nedre norm. klassegrense] Normalisert EQR kan ikke overstige 1 - skal da rundes ned til 1. 15

16 Samlet tilstandsvurdering 1. kombinere alle parametere eller indekser for innen hvert kvalitetselement, eks: a) Planteplankton: klorofyll, biovolum, indeks for artssammensetning, PTI og blågrønnalgebiomasse b) Bunnfauna: Forsuringsindeks1, Multiclear, LAMI c) Fisk: NFI, CPUE ørret, WS-FBI 2. kombinere de forskjellige biologiske kvalitetselementene ut fra det verste styrer ( one-out-all-out ) prinsippet a) Ivaretar føre-vár prinsippet: det mest følsomme kvalitetselementet bestemmer resultatet (tilstandsklassen og EQR verdien) b) Kan utelate svært usikre parametere/indekser/kvalitetselementer 3. kombinere alle kvalitetselementer: a) Hydromorfologiske kvalitetselementer kan nedgradere fra svært god til god tilstand b) Vannkjemiske kvalitetselementer kan nedgradere fra svært god eller god til god eller moderat tilstand 16

17 Trinn 1: Kombinasjon av indekser/parametere innen et biologisk kvalitetselement Hvis forskjellige påvirkninger så brukes Det verste styrer: Eksempel: Begroingsalger i elver Indeks eller parameter Verdi Klasse EQR Norm.EQR Begroingsalger, Trofisk indeks (PIT) 17,06 M 0,81 0,59 Begroingsalger, Forsuringsindeks (AIP) 7,05 SG 0,97 0,83 Heterotrof begroing (HBI) (% dekning) 5,0 % M 0,95 0,51 Totalvurdering begroingsalger M 0,51 NB: For planteplankton-indeksene gjelder egne regler, som angitt i foredrag Hvis samme påvirkning så brukes middelverdi evt. median: Eksempel: Bunnfauna i innsjøer Indeks eller parameter Verdi Klasse EQR Norm.EQR Bunnfauna, Forsuringsindeks (LAMI) 3,10 M 0,74 0,43 Bunnfauna, Forsuringsindeks (Multiclear) 3,4 G 0,81 0,66 Totalvurdering bunnfauna M 0,55 17

18 Trinn 1: Kombinasjon av indekser/parametere innen vannkjemiske kvalitetselementer Næringssalter: neqr midles for Tot-P og siktedyp, (Tot-N brukes kun for eutrofierte vannforekomster) Forsuringsparametere: neqr median for ph, ANC og LAL Spesifikke miljøgifter: Det verste styrer 18

19 Trinn 2: Kombinasjon av de forskjellige biologiske kvalitetselementene det verste styrer ( one-out-all-out ): Dette betyr at det kvalitetselementet som har lavest normalisert EQR angir klassen for hele vannforekomsten. Denne regelen skal kun brukes for de biologiske kvalitetselementene 19

20 Trinn 3 Kombinasjon av alle kvalitetselementer 20

21 Vurdering av usikkerhet og pålitelighet Pålitelighetsgrad (Konfidensnivåer): høy pålitelighet: klassifiseringen er basert på overvåkingsdata for minst ett biologisk kvalitetselement og noen støtteparametre, samt andre kriterier som f.eks. bruk av interkalibrerte indekser og klassegrenser, mange prøver, lite standardavvik og middelverdi som ikke er i nærheten av en klassegrense. middels pålitelighet: Klassifiseringen er basert på solide overvåkingsdata for minst ett biologisk kvalitetselement, og alle unntatt ett av kriteriene som kreves for høy pålitelighet er innfridd. lav pålitelighet: klassifiseringen er gjort uten overvåkingsdata, er basert på ekspertvurderinger, eller sparsomme data for ett kvalitetselement finnes, men ingen av kriteriene som kreves for høy pålitelighet er innfridd. 21

22 Usikkerhetsvurdering for kvalitetselementer i basisovervåking innsjøer Grad av usikkerhet Enkeltindeks/kvalitetselement Liten usikkerhet er anslått for kvalitetselementer/indekser som er interkalibrert eller avledet fra disse i form av publiserte regresjoner Middels usikkerhet er anslått for ikke-interkalibrerte indekser der det finnes noe erfaringsgrunnlag, og. for indekser som er benyttet for andre vanntyper/habitater enn de indeksene er interkalibrert for Planteplankton: klorofyll a, totalt volum, PTI og Cyano max Vannplanter: TIc Næringssalter: Totalfosfor, Siktedyp (humuskorrigert) Bunnfauna forsuringsindeks: MultiClear Bunnfauna forsuringsindeks: Forsuringsindeks 2 (kun elv) Bunnfauna eutrofieringindeks: ASPT (kun elv) Forsuringsparametere: ph, ANC, LAL Bunnfauna forsuringsindeks: Forsuringsindeks 1 Fiskeindeksen (NEFI): endring fiskesamfunn¹ Totalnitrogen 2 Høy usikkerhet gjelder indekser med begrenset erfaringsgrunnlag. Til denne kategorien hører også indekser som er utviklet for et begrenset antall vanntyper (siktedyp). Ikke brukt i tilstandsvurderingen Fangstutbytte ørret, CPUE³ Småkreps (antall arter, andel forsuringsfølsomme arter, andel forsuringstolerante arter og rel. tetthet dafnier): klassifiseringssystem under utvikling 1 Fiskeindeksen (NEFI) brukes kun i de tilfeller der usikkerheten vurderes som lav eller moderat 2 Tot-N brukes kun i de eutrofierte innsjøene 3 Klassegrenser gjelder kun for rene ørretbestander (et fiskesamfunn kun bestående av ørret). For rene ørretbestander vurderes denne indeksen å være beheftet med moderat usikkerhet. Modifisert fra Schartau et al

23 Eksempler på klassifisering Vansjø-Hobøl (Morsa) (Haande et al. 2011, NIVA-rapport 6166) Begroing Bunndyr Fisk Tot-P Total klasse Status neqr Status neqr Status neqr Status neqr Status neqr Svartorbekken SG 0,99 G 0,64 SG 0,90 G 0,64 Ålivassdraget SG 1,01 M 0,56 SG 0,90 M 0,56 Bergsengbekken M 0,50 G 0,64 SD 0,00 SD 0,00 Tangenelva SG 0,93 M 0,60 D 0,36 SG 0,84 D 0,36 Østbybekken M 0,50 G 0,67 SG 0,90 M 0,50 Hobølelva Svikebøl M 0,54 G 0,76 M 0,48 SG 0,81 M 0,48 Fossbekken M 0,49 G 0,69 SG 0,90 M 0,49 Tingulstadbekken SG 0,94 M/D 0,39 SD 0,00 SD 0,00 Hobølelva Årås M 0,49 M 0,58 SG 0,90 M 0,49 Kråkstadelva M 0,41 G 0,72 SG 0,90 M 0,6 M 0,41 Hobølelva Kure M 0,46 G 0,65 D 0,21 M 0,6 D 0,21 Skårnesbekken I SG 1,05 SG 1,05 Skårnesbekken II M 0,51 M 0,51 Folkestadbekken M 0,48 M 0,48 Veidalselva D 0,29 G 0,75 D 0,29 M 0,6 D 0,29 Veidalselva 2 G 0,76 G 0,76 Mørkelva M 0,50 G 0,66 SG 0,90 G/M 0,60 M 0,50 Havoldbekken M 0,56 M 0,56 Svinna f Sæbyv M 0,56 M 0,47 SD 0,00 M 0,6 SD 0,00 Engsbekken G/M 0,60 M 0,6 M 0,60 Ravnsjøbekken SG 1,01 D 0,29 SD 0,00 SD 0,00 Svinna v Klypen M 0,42 M 0,59 M 0,50 M 0,42 Mosseelva Krapfoss M 0,41 D 0,30 SG 0,90 G 0,68 D 0,30 Guthusbekken M 0,43 D 0,24 M 0,6 D 0,24 Augerødbekken M 0,41 D 0,26 M 0,6 D 0,26 Dalenbekken G 0,75 SG 0,83 G 0,75 Norebekken SG 0,86 D 0,31 M 0,53 D 0,31 Ørejordetbekken SD 0,16 M 0,6 SD 0,16 Hananbekken SD 0,14 M 0,6 SD 0,14 Støabekken D 0,29 M 0,6 D 0,29 Huggenesbekken SD 0,19 M 0,6 SD 0,19 Kapteinbekken D 0,28 M 0,6 D 0,28 Fredskjærbekken M 0,44 M 0,6 M 0,44 Starengbekken D 0,31 M 0,6 D 0,31 Bjørnebekk SD 0,19 D 0,39 M 0,6 SD 0,19 Hukebergbekken M 0,43 M 0,6 M 0,43 Arnebergkanalen D 0,24 SD 0,17 D 0,33 M 0,6 SD 0,17 Heiabekken D 0,36 SD 0,16 M 0,6 SD 0,16 Kuråa SD 0,14 SD 0,14 Akersbekken SD 0,20 D 0,23 M 0,6 SD 0,20 Støtvikbekken D 0,33 D 0,22 SG 0,90 M 0,6 D 0,22 Evjeåa D 0,29 M 0,6 D 0,29 Gunnarsbybekken D 0,33 SD 0,16 SG 0,90 M 0,6 SD 0,16 Kambobekken D 0,29 SD 0,14 M 0,46 SD 0,14 Reierbekken SD 0,13 SG 0,90 M 0,6 SD 0,13 23

24 Eksempler på klassifisering TUNEVATNET RAVNSJØEN Kvalitetselement Verdi Klasse EQR Normalisert EQR Biologiske kvalitetselementer Kvalitetselement Verdi Klasse EQR Normalisert EQR Biologiske kvalitetselementer * * * * Totalvurdering planteplankton (klorofyll a, µg/l) Totalvurdering vannplanter (Tic) Bunnfauna forsuringsindeks: Forsuringsindeks 1 Bunnfauna forsuringsindeks: MultiClear Bunnfauna eutrofieringindeks: ASPT (kun utløpselv) Bunnfauna forsuringsindeks: Forsuringsindeks 2 (kun utløpselv) Bunnfauna forsuringsindeks: NIVA indeks (kun utløpselv) Totalvurdering Bunnfauna innsjø (Forsuringsindeks 1, MultiClear) Totalvurdering fisk (Fiskeindeks: endring i fiskesamfunn) Totalvurdering biologiske kvalitetselementer innsjø 19,9 D 0,13 0,35 53,85 G 0,88 0,75 D 0,35 * * * * Totalvurdering planteplankton (klorofyll a, µg/l) Totalvurdering vannplanter (Tic) Bunnfauna forsuringsindeks: Forsuringsindeks 1 Bunnfauna forsuringsindeks: MultiClear Bunnfauna eutrofieringindeks: ASPT (kun utløpselv) Bunnfauna forsuringsindeks: Forsuringsindeks 2 (kun utløpselv) Bunnfauna forsuringsindeks: NIVA indeks (kun utløpselv) Totalvurdering Bunnfauna innsjø (Forsuringsindeks 1, MultiClear) Totalvurdering fisk (Fiskeindeks: endring i fiskesamfunn) Totalvurdering biologiske kvalitetselementer innsjø 0,375 D na na 1,75 SD 0,15 4,86 D 0,32 0,25 D 0,29 3,5 SD na na D/SD 0,20 0,78 G 0,78 0,63 D/SD 0,20 Fysisk-kjemiske kvalitetselementer Total fosfor, µg/l 39,67 D 0,13 0,25 Total nitrogen, µg/l 533 M 0,52 0,51 * Siktedyp, m 1,38 D 0,23 0,37 ph ANC, µekv/l LAl, µg/l Totalvurdering eutrofiparametre D 0,38 Totalvurdering forsuringsparametre Fysisk-kjemiske kvalitetselementer Total fosfor, µg/l 10,67 SG 0,56 0,80 * Total nitrogen, µg/l 438 G 0,68 0,71 * Siktedyp, m 2,82 M 0,47 0,58 ph 5,52 M 0,95 0,52 ANC, µekv/l 41,32 G 0,74 0,61 LAl, µg/l 45 M 0,06 0,48 Totalvurdering eutrofiparametre SG 0,80 Totalvurdering forsuringsparametre M 0,52 Totalvurdering for vannforekomsten D 0,35 Totalvurdering for vannforekomsten D/SD 0,20 Basisovervåking innsjøer 2010, Haande et al

25 Samlet klassifisering innsjøer basisovervåking Innsjø Tilstand Normalisert EQR Potensielle referansesjøer Austre Bjonevatnet God 0,78 Blindevatnet God 0,77 Hersjøen God 0,74 Sandungen God 0,70 Skjærsjøen God 0,70 Vatnebrynnvatnet God 0,76 Forsurede innsjøer Ravnsjøen Dårlig/Svært dårlig 0,20 Trestikket Dårlig/Svært dårlig 0,20 Eutrofe innsjøer Akersvatnet Svært dårlig 0,19 Borrevatnet Svært dårlig 0,18 Isesjø Moderat 0,42 Tunevatnet Dårlig 0,35 Basisovervåking innsjøer 2010, Haande et al

26 Rimelighetsvurdering (Klassifiseringsveileder tekstboks 3.6, s. 29) Mulige årsaker til et tilsynelatende usannsynlig klassifiseringsresultat Svært lite data foreligger Grove feil er gjort ved prøvetaking, analyse eller beregninger. Gå igjennom alle data og beregninger på nytt for evt. å fjerne regnefeil Plassering av stasjoner i resipientundersøkelser er ikke representative for vannforekomsten Vannforekomsten tilhører egentlig en annen vanntype eller en vanntype som det ikke finnes klassegrenser for. Vurder om resultatet blir mer rimelig dersom man bruker klassegrensene for en annen vanntype enn den man først brukte. Ekstreme værforhold (unormal temperatur, flom, tørke, vind eller strøm). Naturgitte forhold (eks høye verdier av tungmetaller pga geokjemiske anomalier). Kan det finnes andre påvirkninger? o Store nye inngrep som har endret de hydromorfologiske forholdene. o Akutte utslipp av forurensning (lekkasjer fra kloakksystem, industri-utslipp, tankbilvelt og utslipp i forbindelse med skipsforlis). o Store branner eller spesielt omfattende hogst i nedbørfeltet. o Invasjon av introduserte arter eller utrydding av en nøkkel art. Restaureringstiltak i nedbørfeltet eller i vannforekomsten, som f. eks. etablering av vegetasjonssoner, fangdammer, manipulering med fiskearter (utfisking eller utsetting), vannvegetasjon (høsting), sedimenter (tildekking, mudring). Oksygensvinn som følge av ekstreme værforhold Sesongvis oksygensvinn i bunnvann 26