Utskrift
NIBIO ansatte har kompetanse på prosesser i jord, vann og vegetasjon i ulike landskap. Vi benytter kunnskapen til å forstå sammenhenger og til å utrede, utforme og implementere miljøtiltak som naturbaserte systemer (NBS).
Trond Mæhlum
Forsker
-
Divisjon for miljø og naturressurser
(+47) 412 38 270 trond.maehlum@nibio.no Kontorsted: Ås - Bygg O43
Naturbaserte løsninger inngår i nasjonal og internasjonal politikk, retningslinjer og lovgivning i regi av blant annet EU og FN. Klimatoppmøtet COP27 og naturtoppmøtet COP15 peker på NBS som viktige i kampen mot klimaendringer og tap av naturmangfold. NBS anses å være både et bærekraftig alternativ og supplement til teknologiske strategier for å løse store utfordringer. Aktivitetene omfatter i dag et mangfold av løsninger for å forbedre vannkvaliteten for en rekke vannkvaliteter.
Nedenfor gis det eksempler fra tidligere utvikling av NBS hvor NIBIO har deltatt i arbeidet og nåværende aktiviteter.
I Norge har naturbaserte løsninger blitt benyttet som tiltak innen vannmiljø siden 1970-tallet. NIBIOs historiske røtter som GEFO, Jordforsk, Bioforsk og Planteforsk var tidlig ute med forskning, utvikling og rådgivning på denne type miljøteknologi i samarbeid med Norges landbrukshøyskole (nå NMBU), NIVA og andre. Eksempler omfatter infiltrasjon av forurenset vann i jord og grunnvannsmagasin (1,2), selvrensing i: bekker (3), dammer (4), våtmarker (5) og vegetasjonssoner (6). Når kunnskap om slike prosesser var utviklet ble det etablerte tiltak som kopierte og forsterket naturlige renseprosesser i konstruerte filtre, våtmarker og dammer.
På 1990-tallet ble begrepet «rensepark» etablert i Rogaland i tilknytning til vassdraget Frøylandsåna (7). Det omfatter etablering av naturområder tilrettelagt for vannrensing, sammen med andre økosystemstjenester. Anleggene har vanligvis en parkmessig utforming. Siden har det blitt etablert renseparker for ulike vannkvaliteter mange steder i Norge.
Fjerning av nitrogen står høyt på dagsorden i dag i forhold til trusler mot god vannkvalitet, spesielt i tilknytning til Oslofjorden. Dette har også tidligere vært et tema som har blitt utredet i forhold til NBS. NIVA undersøkte mulighet for nitrogenfjerning i våtmarker under norsk forhold allerede på midten av 1980-tallet. Det har lenge vært kjent at våtmarker og infiltrasjon kan ha god evne til å fjerne nitrogen dersom forholdene legges til rette for det, men det er først de siste årene at miljømyndighetene vurderer å bruke NBS til nitrogenfjerning, selv om prosessene og tiltakene har vært kjent lenge.
Det første store nasjonale forskningsprogrammene innen naturbaserte løsninger for avløpsrensing (NAT-programmet) ble utført i regi av NIBIO og NMBU på 1990-tallet (8). Her ble det undersøkt løsninger som infiltrasjon, filterbed, våtmarksrensing og plantebasert slamavvanning.
I behandling av avløpsvann er det krav til fjerning av fosfor siden fosfor bidrar til uønsket algevekst og eutrofiering. Bruk av filtermedia som binder fosfor i avløpsvann ble utviklet av NIBIO og NMBU på 1990-tallet og omfatter bruk av spesielle lettklinker, skjellsand og jernholdig sand. Biologisk rensing med bruk av lettklinker i biofiltre var også en metode som ble utviklet i NAT-programmet.
Naturbaserte tiltak for flomdemping, restaurering av ødelagt natur og sikring mot utrasing og erosjon har blitt tatt i bruk i vid utstrekning siden 2000. I et prosjektet Exflood (2008 – 2011), var en stor del av arbeidet knyttet til implementeringen av naturbaserte tiltak for å få bukt med flom, blant annet i byer og tettsteder. Tiltakene inkluderer grønne tak, ulike infiltrasjonstiltak, fordrøyningsbasseng, kvistdammer i skog og lignende.
Avbøtende tiltak for å redusere skader av flom og tørke er tema som er høyt på dagsorden i NIBIO og ellers i samfunnet som følge av et klima i endring.
I vårt arbeid med NBS jobber vi med grunnforskning, anvendt forskning og forskningsbasert rådgivning. Undersøkelser foregår i laboratorium, i mesoskala og fullskala i felt. På kontoret bearbeides data og effekter av NBS tiltak modellers i ulik skala - fra de enkelte prosesser og tiltak - til effekter på nedbørfeltnivå.
NIBIO samarbeider med andre forskningsinstitutt og universitet, miljøforvaltningen, rådgivende kompetansefirma og private oppdragsgivere om utvikling og implementering av NBS. Formidling er en viktig del av oppgavene.
Utformingen av NBS bestemmes ofte av stedsspesifikke forhold som naturgrunnlaget. Tilgangen til egnede arealer er ofte begrensende da slike tiltak er arealkrevende og konkurrerer om annen bruk.
Det foreligger veiledere for bruk av noen typer NBS for spesifikke vannkvaliteter. Informasjonen hvordan NBS bør utformes er foreløpig mangelfull og spredt, men mye informasjon er tilgjengelig på nett og via nyere lærebøker, rapporter, fagartikler, faktaark og veiledere. NIBIO har bidratt å lage veiledere for bruk av infiltrasjon og våtmarksfiltre for avløpsvann og bygging av fangdammer for avrenning fra landbruk og veier.
Bruk av droner med kamera og geografiske informasjonssystemer (GIS) blir i økende grad tatt i bruk som analyseverktøy for å vurdere hvor i landskapet NBS kan ha en god funksjon.
NIBIO utfører forskning og oppdrag på multifunksjonelle naturbaserte tiltak i vannstrengen, som kan redusere påvirkning fra både diffuse forurensningskilder og punktutslipp. Vi forsker også på sårbarhet av grunnvann og tiltak mot grunnvannsforurensning. Vi har ekspertise på restaurering av vassdrag, og har en helhetlig tilnærming hvor vi ser renseeffekt, biomangfold og erosjonsvern i sammenheng. Prosjekter omfatter for eksempel jord- og skogbruk, avrenning fra: veg og urbane områder, industritomter, avfallsdeponier og snødeponier.
Naturlige arealer som skog, våtmarker og dammer regulerer vannmengder og bidrar til å rense vann. Dess mer vi fjerner disse prosessene ved å ta i bruk arealer til utbygging eller landbruk, dess dårligere vannkvalitet får vi. Det er derfor viktig å redusere naturlige retensjons- og renseprosesser ved å bygge inn slike i de arealene vi tar i bruk.
Fangdammer, grasdekte vannveier, grønne bekkekanter er eksempler på hvordan vi forsøker å optimere, på små arealer i jordbrukslandskapet, de prosessene som naturen selv bruker. Tilsvarende tar vi også inn i byrom. Her er det viktig å redusere arealet av tette flater og få mer og mer av byrommet til å fungere med infiltrasjon i grunnen.
Tiltak mot vannforurensning fra landbruket er en viktig del av oppfølgingen av vannforskriften EUs vanndirektiv. Vannmiljøtiltakene er multifunksjonelle naturbaserte tiltak som holder tilbake vann og næringsstoffer i et nedbørfelt. Eksempler på NBS er bruk av vegetasjon, som grasdekte vannveier, kantsoner og fangvekster, for å redusere tap av næringsstoffer og partikler til vannforekomster.
Se egen Veileder for miljø- og klimatiltak i landbruket; Her beskrives en rekke NBS for å forbedre vannkvaliteten som følge av avrenning fra jordbruk og skogbruk.
NIBIOs strategisk instituttprogram Grønne Byer (2015-2019), tok for seg et utvalg av de naturbaserte løsningene i håndtering av urban avrenning. Erfaringene viste at naturbaserte løsninger kan bidra til både fordrøyning og bedre vannkvalitet i byen.
Nye bydeler med en helhetlig planlegging tar i bruk naturbaserte løsninger til formål som fordrøyning, vann- og luftrensing, biomangfold, opplevelse og gode møteplasser vokser frem og blir stadig mer populært. Ikke minst er interessen for urban matproduksjon økende. Hvordan vi kan utnytte byvann ved sirkulær vannhåndtering og NBS til vanning og grøntanlegg, er et tema som ble utredet i prosjektene SiEUGreen (2018-22) og i samarbeid med EBY i Oslo kommune (2020).
I NIBIO arbeider vi med infiltrasjon i gaterommet - såkalte «raingardens», og bruk av grøntstrukturer og parker i byrom til infiltrasjon og fordrøyning av flomtopper. Vi har et testanlegg for grønne tak på Særheim (Jæren) der vi måler fordrøyningseffektene man kan oppnå ved ulike konstruksjoner og plantesamfunn.
Det å åpne opp bekker som er lagt i rør er også en viktig strategi for å gjøre systemene mer egnet for å ta imot store vannmengder uten at infrastruktur ødelegges. I flere byer i Norge arbeides det aktivt med å gjenåpne flere og flere bekkestrekninger. Det gir dessuten muligheter for å designe flotte nærmiljøer og få tilbake fiskevandring. NIBIO har vært rådgiver for bekkeåpninger iblant annet Oslo, Ski og Lørenskog kommune.
Vi bidrar også i rådgivning for å ta vare på og forbedre økosystemtjenester i eksisterende vassdrag i forbindelse med større utbygginger av infrastruktur (veier og jernbaner) som kan påvirke sårbare vassdrag.
Flomsituasjoner er også utfordrende med tanke på sammenblanding av overflatevann og avløpsnettet. Foruten skader fører store vannmengder nesten alltid til økt hygienisk risiko og mange badeplasser blir kontaminert av tarmbakterier etter store regnskyll. NIBIO har utviklet DNA-baserte metoder for å kildespore ned til hvilke dyrearter tarmbakteriene kommer fra, og vi kan vektlegge betydning av de ulike kildene til forurensning. Dette er svært nyttig og brukes av kommunen for å gjøre drikkevannskilder og vannforsyningsnettet mer robust og til å evaluere effekten av tiltak som NBS. Våtmarker og dammer i vassdrag kan redusere smittestoff fra kloakkutslipp oppstrøms, men også bidra til økt risiko siden det er mange fugler og andre dyr som oppholder seg i slike økosystem og bidrar til smittespredning.
NIBIO har utredet arealer som kan lagre vann i de verste nedbørsepisodene, og disse kan brukes til å dempe flomtopper og redusere konsekvensene av oversvømmelse. Der det er skogarealer i nedbørsfelt oppstrøms flomutsatte områder av høy verdi kan bevaring av gamle dammer med moderne regulerbare overløp og etablering av nye dammer bidra til fordrøyning. Redusert grøfting vil også bidra til større retensjon av vann. Arealer tidligere benyttet til torvutvinning kan være spesielt godt egnet til flomfordrøyning i nærliggende vassdrag. Ved å reetablere slike områder til våtmark/myr vil man kunne binde CO2 foruten å etablere viktige våtmarksbiotoper.
Overgangen til bioøkonomi, med økt fokus på produksjon av fornybare biologiske ressurser medfører endringer i arealbruk som igjen vil ha innvirkning på vannressursene våre. I prosjektet BIOWATER 2017-2022 har NIBIO vurdert hvordan bioøkonomien påvirker utnyttelsen av arealressurser, og hvordan dette igjen vil påvirke ferskvann. Vi har også undersøkt hvilken innvirkning dette vil ha på samfunnet. I en mer sirkulær fremtid vil det bli økt utnyttelse av fornybare ressurser fra både land og vann.
Fornybare ressursene konverteres til mat, fôr, kjemikalier, materialer, farmasøytiske produkter eller energi. Hvis jordbruks- og skogsarealene utnyttes mer intensivt, og valget av vekster både i jord- og skogbruket endres, vil vannkvantitet og -kvalitet påvirkes. I kombinasjon med effekter av klimaendringer kan dette få langtrekkende konsekvenser både i rurale og nedstrøms urbane strøk. NBS kan være løsninger som bidrar til å dempe skadelige endringer.
Her er noen tema NIBIO jobber med:
Øverst på siden finner du lenke til en side som viser NIBIO eksempler på NBS for ulike sektorer.
1. Skjeseth, S. og E. Mjærum. 1976. Jord som resipient. Rapport fra forskningsprogram for rensing av avløpsvann (PRA). Norges landbrukshøgskole.
2. Jenssen, P.D. 1986. Infiltration of wastewater in Norwegian soils. Some design criteriea for wastewater infiltration systems. Doctor Scientiarum Thesis. Report No. 25. Dep. of geology, Agricultural University of Norway.
3. Roseth, R og B. Faafeng. 1991. Bekkers evne til selvrensing . 1 . Rensing i åpen bekk kontra bekkelukking. Jordforsk rapport. ISBN 8274670418
4. Braskerud, B. 2001. Sedimentation in small constructed wetlands. Doctor Scientiarum Theses 2001:11. Agricultural University of Norway.
5. Syversen, N. 2002. Cold Climate vegetativ buffer zones as filters for surface agricultural runoff. Retention of soil particles, phosphorus and nitrogen. Doctor Scientiarum Theses 2002:12. Agricultural University of Norway.
6. Mæhlum, T. 1998. Cold climate constructed wetlands:Aerobic pre-treatment and horizontal subsurface flow systems for domestic sewage and landfill leachate treatment. Doctor scientarium theses 1998:9. Agricultural University of Norway.
7. Hagmann, E, R. Bakke og P.H. Ollestad. 1996. Biologiske renseparker i Frøylandsåna. Utforming, effekter og modellering av renseparker. VANN, nr 2, 306-315.
8. Liltved, H. T. Källqvist og B.Faafeng. 1989. Nitrogenfjerning fra kommunale avløp ved bruk av plantebaserte systemer. NIVA-rapport 2208, VA-rapport;1/89
9. Gaut, A. og R. Aspmo. 1998. Naturbasert avløpsteknologi 1994 – 97. Sammendrag av programmets prosjekter. NAT samlerapport 1998. Jordforsk
