Wstęp

Program monitoringu lasów w 2015 roku

I.

Monitoring lasów na stałych powierzchniach obserwacyjnych I i II rzędu

1.

Ocena poziomu uszkodzenia monitorowanych gatunków drzew

2.

Ocena symptomów i przyczyn uszkodzeń drzew

3.

Wpływ warunków pogodowych na zdrowotność drzewostanów

4.

Stałe powierzchnie obserwacyjne monitoringu lasu na obszarach Natura 2000

II.

Badania na stałych powierzchniach obserwacyjnych monitoringu intensywnego (SPO MI)

5.

Dynamika parametrów meteorologicznych na SPO MI

6.

Analiza parametrów dendrometrycznych na SPO II rzędu

7.

Poziom koncentracji NO₂ i SO₂ w powietrzu na terenach leśnych na SPO MI

8.

Opady podkoronowe oraz roztwory glebowe na terenach leśnych na SPO MI

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⁺ + SO₄^2-

      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 NO_x 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).

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)

III.

Informacje ogólne i podsumowanie

10.

Intensywność obradzania i jakość nasion sosny na terenach leśnych w kraju

11.

Pożary lasów

12.

Ocena warunków hydrologicznych w wybranych zlewniach leśnych

Literatura