Predicting coastal eutrophication in the Baltic: a limnological approach

Jessica J. Meeuwig, Pirkko Kauppila, Heikki Pitkänen
2000 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences  
Coastal eutrophication is a key environmental concern in Finland. A highly indented, well-settled coastline with a myriad of small estuaries means that eutrophication occurs at numerous localities. There is a clear need for general models that predict eutrophication across estuaries. Lake eutrophication has been successfully predicted using a combination of chlorophyll a (Chl) -total phosphorus (TP) regression models and TP mass-balance models. We applied this limnological approach to 19
more » ... proach to 19 Finnish estuaries. The Chl-TP regression was highly significant, accounting for 67% of the variation in Chl. When combined with a TP mass-balance equation, log observed and predicted Chl differed by 28% on average. Accuracy was improved by dividing the estuaries into those dominated by non-point-source (NPS) loading (n = 11) and those dominated by point-source (PS) loading (n = 7). A land-use regression model based on percentage of the catchment forested and estuarine mean depth then best predicted Chl in the NPS-dominated estuaries. The mass-balance approach remained the most accurate model for the PS estuaries. The land-use model and mass-balance approach are complementary tools in that their use maximizes accuracy for both NPS-and PS-dominated estuaries. This high level of accuracy demonstrates the relevance of limnological approaches to Finnish estuaries. Résumé : L'eutrophisation du littoral est un problème environnemental grave en Finlande. Étant donné que la ligne de côte est extrêmement découpée et fortement colonisée, et compte une myriade de petits estuaires, l'eutrophisation se manifeste à de nombreux endroits. Il est clairement nécessaire d'établir les modèles généraux permettant de prédire l'eutrophisation d'un estuaire à l'autre. Dans le cas des lacs, on a réussi à prédire l'eutrophisation grâce à une combinaison de modèles de régression chlorophylle (Chl) / phosphore total (PT) et de modèles du bilan massique du PT. Nous avons appliqué cette approche limnologique à 19 estuaires finnois. La régression Chl:PT était fortement significative, puisqu'elle rendait compte de 67 % de la variation de Chl. Si on y combinait une équation du bilan massique du PT, la différence des logarithmes des valeurs observées et prédites de Chl était de 28 % en moyenne. Nous avons amélioré la précision en séparant les estuaires entre ceux qui étaient dominés par une charge de pollution diffuse (PD) (n = 11) et ceux qui étaient dominés par une charge de pollution ponctuelle (PP) (n = 7). Un modèle de régression de l'utilisation des terres basé sur le pourcentage boisé du bassin et la profondeur moyenne de l'estuaire donnait alors les meilleures prédictions pour Chl dans les estuaires dominés par la pollution diffuse. L'approche du bilan massique demeurait le modèle le plus exact pour les estuaires à pollution ponctuelle. Le modèle de l'tilisation des terres et l'approche du bilan massique sont des outils complémentaires du fait que leur utilisation maximise la précision pour les deux types d'estuaires. Ce haut niveau de précision montre la pertinence des approches limnologiques pour les estuaires finnois. [Traduit par la Rédaction] Meeuwig et al. 855
doi:10.1139/cjfas-57-4-844 fatcat:3lyh7mpc2vfjtdcrf56sy2zy4e