9.
|
Zanieczyszczenie powietrza oraz ocena
zagrożenia zakwaszeniem i eutrofizacją
terenów leśnych w Polsce na podstawie
wyników badań ba SPO MI w okresie 2010-2014
Anna Kowalska,
Paweł Lech
Źródła i przekształcenia związków siarki i
azotu w atmosferze
Głównym źródłem emisji SO2 do
atmosfery jest spalanie paliw, głównie
węgla, w źródłach stacjonarnych (blisko 100%
emisji w Polsce [KOBiZE, 2016]). Największy
udział w emisji dwutlenku siarki ma sektor
produkcji i transformacji energii – 47,4%,
następnie procesy spalania poza przemysłem
(do celów komunalnych) – 32,4% oraz w
przemyśle – 18,7% (KOBiZE, 2016). Wskutek
kontaktu z cząsteczkami wody i tlenu oraz
dzięki promieniowaniu słonecznemu cząsteczki
SO2 ulegają w atmosferze
przekształceniu tworząc zakwaszające
środowisko jony siarczanowe i wodorowe wg
następującego schematu:
SO2 + H2O → H2SO3
→ H+ + SO3-
SO2 O2 + światło→ SO3
H2O→ H2SO4
→ 2H+ + SO42-
Głównymi źródłami tlenków azotu w atmosferze
w 2014 roku były: transport drogowy (30,5%
emisji) i spalanie paliw kopalnych w
sektorze produkcji i transformacji energii
(30,0%), a także inne pojazdy i urządzenia
(13,4%), procesy spalania poza przemysłem
(11,6%) i w przemyśle (9,4%) (KOBiZE, 2016).
Podobnie jak dwutlenek siarki, tlenki azotu
przechodzą w atmosferze transformację wg
następujących wzorów:
N2O + O → 2NO O2
→ 2NO2 H2O →
HNO3 + HNO2
HNO3 → H+ + NO3-
HNO2 → H+ + NO2-
Powstające jony azotynowe i azotanowe,
pobierane są aktywnie przez rośliny, w
których ulegają redukcji i zostają włączone
do aminokwasów. Mogą zatem z jednej strony
stymulować wzrost, ale z drugiej ich
nadmierna „podaż” może prowadzić do
zakwaszania komórek, co nasila się zwłaszcza
w obecności dwutlenku siarki, który hamuje
aktywność reduktazy azotanowej.
Zmiany emisji i koncentracje gazowych
zanieczyszczeń powietrza w Polsce
w ostatnich dekadach
W ostatnich dziesięcioleciach zarówno w
Europie, jak i w Polsce znacząco zmniejszyły
się emisje tlenków siarki oraz tlenków
azotu. Jak wskazują dane publikowane w
rocznikach statystycznych GUS, w przypadku
SO2 redukcja emisji była
szczególnie duża do roku 2009, zaś w
ostatnich kilku latach zdecydowanie
mniejsza. Spadek emisji tlenków azotu był, w
porównaniu do zmian emisji SO2,
dużo wolniejszy i praktycznie zakończył się
około roku 2002. W okresie 2002-2014
odnotowano łączny spadek emisji na poziomie
około 9,2%, głównie za sprawą spadku emisji
pomiędzy latami 2013 i 2014 o około 6,6% (Dębski
i in., 2016). Zmniejszającym się
emisjom towarzyszyło obniżanie się
koncentracji zanieczyszczeń powietrza,
rejestrowane na 12 SPO MI na terenach
leśnych w Polsce. Było ono szczególnie
wyraźne w przypadku SO2 do roku
2010, po którym nastąpiła stabilizacją jego
koncentracji w powietrzu. W przypadku
tlenków azotu pomiary metodą pasywną na 12
SPO MI w okresie 1998-2014 nie wskazują na
występowanie trendu spadkowego ich
koncentracji w powietrzu. Przez większą
część okresu pomiarów na wszystkich
powierzchniach utrzymywała się fluktuacja
stężenia NOx i wyraźny trend
boczny, zaś po roku 2010 zaznaczył się
niewielki, ale wyraźny wzrost koncentracji
tego gazu w powietrzu.
Zagrożenie zakwaszeniem i eutrofizacją
występujące na SPO MI w okresie 2010-2014
Najnowsze analizy wskazują, że w 2010 r.
depozyt kwasowości przekraczał ładunki
krytyczne na około 7% powierzchni
ekosystemów lądowych Europy (8% na terenie
Unii Europejskiej) oraz znacząco więcej –
49% powierzchni ekosystemów lądowych Polski
(Hettelingh i in., 2015). Wraz ze
zmniejszaniem się emisji i depozytu związków
zakwaszających oczekiwać należy zmniejszania
się udziału ekosystemów zagrożonych
zakwaszaniem w Europie do około 2% w 2020 r.
W Polsce, przy założeniu pełnego
ograniczenia poziomu emisji do wielkości
wskazanych w Protokole z Geteborga (1999)
również nastąpiłaby znacząca redukcja
udziału areału ekosystemów zagrożonych
zakwaszeniem – do około 24% (Hettelingh i
in., 2014). W przypadku zagrożenia
eutrofizacją obraz nie jest już tak
korzystny. W 2010 r. przekroczenia ładunku
krytycznego eutrofizacji występowało na
około 62% areału ekosystemów lądowych Europy
(75% w UE) oraz na 89% ekosystemów lądowych
Polski (Hettelingh i in., 2015). Do roku
2020, w przypadku redukcji emisji do poziomu
wskazanego w Protokole z Geteborga (1999),
udział powierzchni zagrożonych eutrofizacją
zmniejszy się do 55% w całej Europie (54% w
UE) oraz 64% w Polsce (Hettelingh i in.,
2014). Oznacza to, że redukcja powierzchni
zagrożonej eutrofizacją będzie mniejsza niż
zagrożonej zakwaszeniem.
Wyniki pomiarów depozytu zanieczyszczeń
realizowane w ramach monitoringu lasów na
SPO MI potwierdzają powyższe szacunki. Stałe
przekroczenia ładunków krytycznych
kwasowości odnotowano w okresie 2010-2014 na
3 SPO MI: Zawadzkie (sosna), Szklarska
Poręba (świerk) i Gdańsk (buk), a okresowo
na SPO MI w Bielsku (świerk). Na wszystkich
tych powierzchniach stosunek kationów do
glinu w roztworach glebowych nie przekraczał
jedności w całym 5-cio letnim okresie, co
może wskazywać na toksyczność Al dla korzeni
drzew. BC/Al < 1 rejestrowano również
nieprzerwanie na powierzchniach sosnowych w
Chojnowie i Kruczu. Również kolejny parametr
– pojemność zobojętniania kwasów wód
opadowych (ang. acidity neutralization
capacity - ANC) osiągał wartości
poniżej zera, wskazując na ryzyko
zakwaszania, w sposób ciągły na SPO MI w
Szklarskiej Porębie, Bielsku oraz
Zawadzkiem, zaś okresowo na SPO MI w Kruczu,
Gdańsku i Birczy (buk). Oznacza to, że
najbardziej zagrożone zakwaszeniem były SPO
MI ze świerkiem w Szklarskiej Porębie i
Bielsku, z sosną w Zawadzkiem i Kruczu oraz
z bukiem w Gdańsku. Na SPO MI w Chojnowie
(sosna) i Birczy (buk) zagrożenie
zakwaszeniem było zdecydowanie mniejsze –
wskazywał na nie jedynie jeden z 3
analizowanych wskaźników, zaś na pozostałych
powierzchniach – w Suwałkach i Piwnicznej
(świerk), Białowieży i Strzałowie (sosna),
Krotoszynie i Łącku (dąb) zagrożenie to nie
występowało – żaden z analizowanych
wskaźników nie przekraczał poziomu
krytycznego (Rys. 22).
Ciągłe w okresie 2010-2014 przekroczenia
ładunków krytycznych azotu i związanego z
tym zagrożenia eutrofizacją występowały na 8
SPO MI: Łąck i Krotoszyn (dąb), Strzałowo,
Krucz, Zawadzkie, Chojnów i Białowieża
(sosna) oraz Suwałki (świerk). Ponadto na
kolejnych 3 powierzchniach takie
przekroczenia występowały okresowo (Gdańsk i
Bircza – buk oraz szklarska Poręba –
świerk). Z kolei poziom azotanów w
roztworach glebowych przekraczający 0,2
mg/l, wskazujący na nadmierny poziom azotu w
glebie, stwierdzany był w sposób ciągły
jedynie na SPO MI z sosną w Białowieży, oraz
okresowo na powierzchniach świerkowych w
Suwałkach i Bielsku, sosnowych w Kruczu i
Strzałowie (sosna) oraz dębowej w
Krotoszynie. Wynika stąd, że najsilniej
zagrożoną eutrofizacją powierzchnią
monitoringu intensywnego była ta położona w
Białowieży (sosna) – obydwa wskaźniki
przekraczały w sposób ciągły poziomy
krytyczne, a następnie w Kruczu i Strzałowie,
Suwałkach (świerk), Krotoszynie (dąb), gdzie
jeden ze wskaźników przekraczał poziom
krytyczny w sposób ciągły, zaś drugi -
okresowo. Na SPO MI w Łącku (dąb), Chojnowie
(sosna), Gdańsku i Birczy (buk), Szklarskiej
Porębie i Bielsku (świerk) przekroczenia
poziomów krytycznych dotyczyły tylko jednego
ze wskaźników, zaś na powierzchni w
Piwnicznej (świerk) takich przekroczeń nie
stwierdzono (Rys. 22).
![](image/image022.jpg)
|
![](image/image022_1.jpg)
Rys. 22. Zagrożenie
zakwaszeniem i eutrofizacją występujące
na SPO MI w Polsce.
Objaśnienia:
Dep. N - depozyt azotu
ŁK N - ładunek krytyczny azotu
Dep. K - depozyt kwasowości
ŁK K - ładunek krytyczny kwasowości
NO3 - azotany
BC/Al - stosunek kationów do glinu
ANC - pojemność zobojętniania kwasów wód
opadowych (ang. acidity neutralization
capacity)
|
|