6.
|
Wielkość depozytu wnoszonego z opadami
atmosferycznymi na terenach leśnych na SPO
MI
Anna Kowalska
Badania składu chemicznego opadów na
terenach leśnych Polski prowadzone są w
ramach monitoringu intensywnego w dwunastu
punktach pomiarowych, zlokalizowanych w
pobliżu stałych powierzchni obserwacyjnych
monitoringu intensywnego (SPO MI) poza
zasięgiem koron drzew, z reguły w
sąsiedztwie stacji meteorologicznych.
W 2015 roku nie pobierano próbek opadów
między styczniem a marcem, stąd niniejsze
opracowanie oparto na wynikach uzyskanych od
kwietnia do grudnia 2015 r.
|
Rys. 12. Suma
opadu bezpośredniego [mm] (prawa oś)
oraz udział depozytu w sezonie
letnim (V-X) i zimowym (I-IV,
XI-XII) na SPO MI w 2015 roku. Dane
dla okresu zimowego bez pierwszego
kwartału 2015 r.
|
Skład chemiczny opadów
Cechą charakteryzującą chemizm opadów jest
przewodność elektrolityczna właściwa
(EC), będąca pośrednio miarą ogólnej
zawartości zdysocjowanych soli. W 2015 r.
dla okresu badań (kwiecień-grudzień) średnie
wartości przewodności opadów zawierały się w
przedziale od 12,3 do 39,8 mS·cm-1.
Niskie średnie roczne przewodności opadów
notowano w rejonach górskich, gdzie opady
były wysokie: w Szklarskiej Porębie i
Piwnicznej (poniżej 13 mS·cm-1),
w Gdańsku, Zawadzkiem i Strzałowie, (do 20
mS·cm-1). W Birczy, Suwałkach,
Chojnowie i Białowieży mieściła się w
zakresie 21-23 mS·cm-1, a w
Krotoszynie i Łącku – w zakresie 28-30 mS·cm-1.
Najwyższe stężenie substancji w opadach
odnotowano w Kruczu (40 mS·cm-1).
Depozycja roczna
Roczny depozyt jonów: azotu całkowitego,
jonów wodorowych, chlorków, siarki w formie
siarczanowej (VI), wapnia, sodu, potasu,
magnezu, żelaza, glinu, manganu i metali
ciężkich w opadach od kwietnia do grudnia
wahał się w granicach od 15,5 do 30,2 kg·ha-1
(Tab. 8). Pomimo że pomiary nie obejmowały
pełnego roku, depozyt był wyższy o 12-22%
niż w roku 2014 na powierzchniach w
Suwałkach, Strzałowie i Białowieży. Na
pozostałych powierzchniach stanowił od 61%
do 88% wartości z roku 2014, a w Łącku
wynosił niemal tyle samo, co w roku 2014
(97%).
Najmniejszą ilość jonów zdeponowały opady w
Nadl. Piwniczna (15,5 kg·ha-1),
dość niską – w Zawadzkiem (16,9 kg·ha-1),
Krotoszynie (18,9 kg·ha-1) i
Strzałowie (20,8 kg·ha-1).
Wartości pośrednie (od 21,4 do 23,1 kg·ha-1)
odnotowano w Suwałkach, Chojnowie, Kruczu,
Szklarskiej Porębie i Łącku. W Gdańsku i w
Birczy wyniósł odpowiednio 24,5 kg·ha-1
i 26,8 kg·ha-1. Najwyższy był w
Białowieży, gdzie osiągnął 30,2 kg·ha-1.
Tabela
8.
Depozyt
roczny [kg·ha-1] (bez
RWO) wniesiony z opadami na SPO MI
od kwietnia do grudnia 2015 roku.
Nr SPO |
206 |
212 |
312 |
405 |
513 |
203 |
701 |
801 |
801 |
322 |
326 |
116 |
804 |
Nadleśnictwo |
Strzał-kowo |
Biało-wieża |
Krucz |
Chojnów |
Zawa-dzkie |
Suwałki * |
Szkl. Poręba |
Bielsko |
Piwniczna ** |
Krotoszyn |
Łąck |
Gdańsk |
Bircza |
Gatunek panujący |
Sosna |
Świerk |
Dąb |
Buk |
Opad [mm] |
452 |
497 |
352 |
404 |
357 |
387 |
846 |
- |
514 |
258 |
271 |
546 |
535 |
H+ |
0,01 |
0,00 |
0,02 |
0,00 |
0,01 |
0,00 |
0,06 |
- |
0,02 |
0,00 |
0,00 |
0,01 |
0,01 |
Cl- |
2,58 |
6,16 |
2,42 |
2,01 |
1,83 |
3,30 |
3,58 |
- |
1,47 |
1,68 |
5,19 |
5,69 |
1,98 |
N-NO3- |
3,32 |
2,55 |
3,60 |
2,05 |
2,32 |
2,07 |
2,82 |
- |
1,37 |
2,04 |
1,78 |
2,27 |
3,36 |
S-SO42- |
2,12 |
2,43 |
2,43 |
2,84 |
2,40 |
1,73 |
3,34 |
- |
2,60 |
2,28 |
2,53 |
2,10 |
4,35 |
N-NH4+ |
4,45 |
3,09 |
5,32 |
5,30 |
3,73 |
3,94 |
3,46 |
- |
2,08 |
4,65 |
2,57 |
4,50 |
6,32 |
Ca |
3,78 |
8,91 |
3,34 |
4,57 |
2,97 |
5,20 |
3,12 |
- |
3,10 |
2,45 |
4,55 |
2,38 |
5,68 |
Mg |
0,44 |
1,06 |
0,44 |
0,46 |
0,32 |
0,73 |
0,36 |
- |
0,40 |
0,49 |
0,66 |
0,50 |
0,47 |
Na |
1,68 |
1,78 |
1,56 |
1,19 |
1,06 |
1,92 |
2,96 |
- |
1,20 |
1,20 |
0,93 |
3,71 |
1,11 |
K |
1,14 |
1,53 |
1,18 |
1,44 |
0,91 |
0,72 |
1,21 |
- |
2,08 |
2,60 |
3,47 |
1,61 |
1,53 |
Fe |
0,03 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
- |
0,01 |
0,03 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
Al |
0,03 |
0,02 |
0,03 |
0,02 |
0,02 |
0,01 |
0,04 |
- |
0,02 |
0,03 |
0,03 |
0,02 |
0,04 |
Mn |
0,03 |
0,01 |
0,05 |
0,02 |
0,05 |
0,01 |
0,04 |
- |
0,07 |
0,03 |
0,23 |
0,05 |
0,02 |
Cd |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
- |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,03 |
Cu |
0,02 |
0,06 |
0,03 |
0,05 |
0,03 |
0,03 |
0,07 |
- |
0,06 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,04 |
Pb |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,01 |
- |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
Zn |
0,12 |
0,18 |
0,11 |
0,12 |
0,11 |
0,14 |
0,24 |
- |
0,15 |
0,09 |
0,09 |
0,17 |
0,17 |
RWO |
18,1 |
24,2 |
11,5 |
21,5 |
11,8 |
16,0 |
10,8 |
- |
9,07 |
18,8 |
19,6 |
12,1 |
20,4 |
Ntot |
8,75 |
8,04 |
10,1 |
8,93 |
7,11 |
7,60 |
7,25 |
- |
4,30 |
7,95 |
5,29 |
8,19 |
11,3 |
Depozyt roczny |
20,8 |
30,2 |
21,8 |
21,7 |
16,9 |
21,4 |
22,3 |
- |
15,5 |
18,9 |
23,1 |
24,5 |
26,8 |
RWO – rozpuszczony węgiel
organiczny,
Ntot
– azot całkowity |
Jedynie w Łącku udział depozytu zimowego
przewyższył udział depozytu letniego w depozycie
całego okresu badań (Rys. 12). Przyczynił się do
tego niezwykle wysoki dopływ jonów chlorkowych
(3,7 kg·ha-1), potasowanych (2,7
kg·ha-1), wapniowych (1,4 kg·ha-1)
i magnezowych (0,4 kg·ha-1) w
listopadzie 2015 r. o nieustalonym,
prawdopodobnie lokalnym bądź przemysłowym
pochodzeniu.
Pomiędzy SPO MI występowały istotne różnice w
depozycji składników: H+, NO3-,
NH4+, Ca, Mg, Na, Mn,
rozpuszczonego węgla organicznego (RWO), azotu
całkowitego (Ntot) oraz zasadowości.
Wyniki testów statystycznych wskazują, że
powierzchnie w Szklarskiej Porębie, Piwnicznej i
Białowieży istotnie różniły się od pozostałych.
W Piwnicznej całkowity depozyt był niższy, zaś w
Białowieży wyższy niż na pozostałych SPO MI.
Szczególnie różnice przejawiały się w niskiej
depozycji form azotu w Piwnicznej oraz wysokiej
depozycji jonów Ca i Mg w Białowieży w
porównaniu do innych powierzchni.
Depozyt pierwiastków śladowych
Sumaryczny depozyt składników śladowych, tj.
żelaza, manganu, glinu oraz metali ciężkich:
cynku, miedzi, kadmu i ołowiu w kg·ha-1
wynosił od 1,0% do 2,2% sumarycznego
depozytu w okresie badań. Na metale ciężkie,
wśród których ilościowo dominował cynk,
przypadło od 0,6% do 1,5%, tj. od 0,13 do 0,32
kg·ha-1·okres badań-1.
Największe ilości metali ciężkich otrzymała
Szklarska Poręba, Bircza i Białowieża
(odpowiednio: 0,32, 0,27 i 0,25 kg·ha-1·okres
badań-1), duże – Piwniczna i Gdańsk
(0,23 i 0,21 kg·ha-1). Powierzchnie w
Suwałkach i Chojnowie otrzymały po 0,18 kg·ha-1,
w Kruczu i Zawadzkiem po 0,16 kg·ha-1,
w Strzałowie 0,15 kg·ha-1, a najmniej
(0,13 i 0,14 kg·ha-1) – w Krotoszynie
i Łącku.
Wyniki depozycji metali ciężkich obarczone są
stosunkowo dużą niepewnością, wynikającą po
pierwsze z problemów analitycznych oznaczeń na
poziomie stężeń śladowych, po drugie – i zapewne
najważniejsze – ze stosowanej metodyki
pobierania próbek.
Właściwości kwasowo-zasadowe wód
Średnie miesięczne pH opadów mieściło się w
granicach od 4,3 do 7,3. Minimalną wartość
osiągnęło w Birczy w grudniu a maksymalną w
Suwałkach w czerwcu.
Udział miesięcznych opadów o pH niższym od 5,0
wyniósł zaledwie 12%, znacznie mniej niż w
ubiegłych latach (42% w 2010 r., 36% w 2011 r.,
39% w 2012 r., 43% w 2013 r. i 30% w 2014 r.).
Ponieważ jednak w latach poprzednich opady o
pH<5,0 przeważały zimą, można się spodziewać, że
niski udział tych opadów wynika raczej z braku
danych z okresu styczeń-marzec, niż z trendów
zmian odczynu opadów. Pomimo tego dane
jednoznacznie wskazują, że okresie zimowym
(kwiecień, listopad, grudzień) opady o pH<5
występowały częściej niż latem.
|
Rys. 13. Średnie
pH roczne, sezonu letniego (V-X)
i zimowego (I-IV i XI-XII) na SPO MI w
2015 r. w opadach na otwartej
przestrzeni. Dane dla okresu zimowego
bez pierwszego kwartału 2015 r. |
![](image/image014.jpg) |
Rys. 14. Pojemność
zobojętniania kwasów (ANC) [μeq·
dm-3] w opadach na
otwartej przestrzeni na SPO MI
średnio rocznie, średnio w okresie
zimowym (IV i XI-XII) i letnim (V-X)
w 2015 r. * brak danych z pierwszego
kwartału
|
Najwyższa kwasowość opadów, mierzona średnią
wartością pH dla okresu badań, wystąpiła w
Szklarskiej Porębie (pH 5,1) i Piwnicznej (pH
5,4), tj. w nadleśnictwach rejonów górskich oraz
w Kruczu (pH 5,2) (Rys. 13). Na pozostałych
powierzchniach, z wyjątkiem Strzałowa (pH 5,4),
opady miały średnio w okresie badań pH wyższe
niż 5,5, a w Chojnowie i Białowieży wyższe niż
6,0-6,1.
Dwa kolejne wskaźniki: zasadowość wód i
pojemność zobojętniania kwasów (ANC) są miarą
zdolności roztworów do zobojętniania mocnych
kwasów.
Zasadowość opadów bezpośrednich w większości
próbek miesięcznych nie przekraczała 84 μeq·dm-3.
Średnio rocznie niską zasadowością
charakteryzowały się opady w nadleśnictwach
rejonów górskich: w Szklarskiej Porębie (10,2
μeq·dm-3) i Piwnicznej (24,2 μeq·dm-3)
a także na ziemi śląskiej, w Zawadzkiem (23,8
μeq·dm-3), na ziemi
warmińsko-mazurskiej w Strzałowie (25,3 μeq·dm-3)
oraz w Kruczu (27,8 μeq·dm-3).
W Gdańsku, Łącku i Birczy, średnio w okresie
badań zasadowość nie przekraczała 40 μeq·dm-3.
W Chojnowie, Krotoszynie i Suwałkach zasadowość
wyniosła odpowiednio: 68,4, 73,2 i 77,3 μeq·dm-3·okres
badań-1, a najwyższą zasadowość miały
opady w Białowieży (93,1 μeq·dm-3·okres
badań-1). Średnie wartości w okresie
badań w roku 2015 są wyższe niż średnie roczne
dla lat poprzednich, na czym przynajmniej
częściowo zaważył brak danych dla okresu
styczeń-marzec 2015 r.
Ujemne wartości ANC są wskaźnikiem nadmiarowej
ilości jonów mocnych kwasów w opadach, zaś
dodatnie – nadmiarowej ilości mocnych zasad. Na
SPO MI 75% miesięcznych opadów w okresie od
kwietnia do grudnia przyjmowało ujemne wartości
ANC. Na większości powierzchni, z wyjątkiem
Piwnicznej, Łącka i Chojnowa, średnie ANC w
opadach miesięcy zimowych było niższe niż w
półroczu letnim (Rys. 14).
Jedynie w Białowieży i Suwałkach ANC średnio w
okresie badań miało wartości dodatnie
(odpowiednio: 28,3 i 18,9 μeq·dm-3).
Na pozostałych powierzchniach średnie wartości
były ujemne, najniższe w Kruczu (-49,9 μeq·dm-3),
stosunkowo niskie w Zawadzkiem, Birczy,
Strzałowie, Krotoszynie, Szklarskiej Porębie i
Gdańsku (odpowiednio: -34,6, -29,7, -25,3,
-21,2, -19,6 i -16,7 μeq·dm-3).
W Łącku, Chojnowie i Piwnicznej ze względu na
dodatnie wartości ANC w okresie zimowym, średnio
w okresie badań wartość ANC była jedynie
nieznacznie niższa od zera (odpowiednio: -7,7,
-6,2 i -1,5 μeq·dm-3·okres
badań-1).
![](image/image015.jpg) |
Rys. 15. Ładunek
jonów [kmolc·ha-1]
oraz stosunek depozytu jonów
kwasotwórczych do zasadowych w opadach
na otwartej przestrzeni na SPO MI od
kwietnia do grudnia 2015 r.
|
Udział w depozycie jonów o charakterze
zakwasza-jącym (SO42-, NO3-,
Cl- i NH4+)
wynosił od 47% do 68%. W Białowieży udział tych
jonów nie przekraczał połowy całkowitego
depozytu (47%), a udział jonów o charakterze
zasadowym w depozycie był wyższy niż w
pozostałych lokalizacjach (42%). Najmniej
korzystne stosunki depozycji jonów o charakterze
zakwaszającym do depozycji jonów o charakterze
zasadowym panowały w Kruczu, Birczy i
Zawadzkiem, gdzie udział jonów kwasotwórczych
był wysoki (65%-68% całkowitej depozycji) przy
niższym niż na pozostałych powierzchniach
udziale jonów o charakterze zasadowym (24%-26%).
Podobnie jak w roku poprzednim na każdej
powierzchni w depozycie całego okresu badań w
2015 dominowały jony kwasotwórcze nad zasadowymi
(Rys. 15). Poza Białowieżą, na której przewaga
depozycji jonów kwasotwórczych nad zasadowymi
była niewielka, na pozostałych powierzchniach
SPO MI jony zakwaszające przeważały od 1,5 do
niemal 3 razy na jonami zasadowymi w depozycji
między kwietniem a grudniem 2015 r.
Roczny depozyt jonów: azotu całkowitego, jonów
wodorowych, chlorków, siarki w formie siarczanu
(VI), wapnia, sodu, potasu, magnezu, żelaza,
glinu, manganu i metali ciężkich w opadach od
kwietnia do grudnia wahał się w zakresie od 15,5
do 30,2 kg·ha-1. Sumaryczny depozyt
składników śladowych (żelaza, manganu, glinu)
oraz metali ciężkich (cynku, miedzi, kadmu i
ołowiu) wynosił od 1,0% do 2,2% sumarycznego
depozytu w okresie badań., wyrażonego w kg·ha-1.
Na metale ciężkie, wśród których ilościowo
dominował cynk, przypadło od 0,6% do 1,5%, tj.
od 0,13 do 0,32 kg·ha-1· okres badań
-1.
Udział w depozycie jonów o charakterze
zakwaszającym (SO42-, NO3-,
Cl- i NH4+)
wynosił od 47% do 68%. W 2015 r. podobnie jak w
roku ubiegłym na każdej powierzchni w depozycie
całego okresu badań (od kwietnia do grudnia)
dominowały jony kwasotwórcze nad zasadowymi.
|