|
9.
|
Wielkość depozytu wnoszonego z opadami
atmosferycznymi na terenach leśnych
Anna Kowalska
Badania składu chemicznego opadów na
terenach leśnych Polski prowadzone są w
ramach monitoringu intensywnego w dwunastu
punktach pomiarowych, zlokalizowanych w
pobliżu SPO MI poza zasięgiem koron drzew, z
reguły w sąsiedztwie stacji
meteorologicznych (ryc. 27).
|
Rys. 27
.
Schemat koncepcyjny badań depozytu i
przepływu składników w środowisku leśnym
na SPO MI
|
9.1.
Skład chemiczny opadów – przewodność i stężenia
składników.
Na skład chemiczny opadów wpływa szereg
czynników, na które składają się m.in.
bliskość źródeł zanieczyszczeń oraz ich
rozprzestrzenianie, warunki meteorologiczne
(wiek i kierunek mas powietrza, temperatura,
wiatr) oraz warunki topograficzne.
Cechą charakteryzującą chemizm opadów jest
przewodność elektrolityczna właściwa (EC),
będąca pośrednio miarą ogólnej zawartości
zdysocjowanych soli. W 2018 r. przewodność
opadów osiągała średnio rocznie od 12,6 mS
cm-1 do 20,4 mS cm-1.
Wysoka przewodność opadów (powyżej 20 mS cm-1)
występowała średnio rocznie w Wielkopolsce,
gdzie opady były niskie: w Krotoszynie i
Kruczu. Niską przewodność (poniżej 15 mS cm-1)
notowano w północno-wschodniej Polsce, gdzie
ogólny poziom zanieczyszczeń jest stosunkowo
niski: w Strzałowie, Suwałkach i Białowieży
oraz w Szklarskiej Porębie, gdzie
występowały wysokie opady, powodujące efekt
rozcieńczenia.
9.2. Depozycja roczna
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 mieścił się w granicach
od 16,1 kg ha-1 do 29,3 kg ha-1
(tab. 7). Depozycja na wszystkich
powierzchniach była mniejsza niż w 2017 r.,
najmniejszy spadek (o 5%) zanotowano
w Birczy, zaś największy (o 57%) w
Białowieży. Na pozostałych powierzchniach
depozycja wyniosła od 66% do 85% tej z 2017
roku.
|
Tabela
7.
Depozyt roczny [kg·ha-1]
(bez RWO) wniesiony z opadami na SPO
MI w 2018 roku.
|
Nadleśnictwo |
Strzało-wo |
Biało-wieża |
Krucz |
Chojnów |
Zawa-dzkie |
Suwałki |
Szkl. Poręba |
Piwniczna |
Krotoszyn |
Łąck |
Gdańsk |
Bircza |
|
Gatunek |
Sosna |
Świerk |
Dąb |
Buk |
|
Opad [mm] |
582 |
469 |
477 |
530 |
492 |
548 |
839 |
624 |
484 |
468 |
554 |
741 |
|
H+ |
0,024 |
0,015 |
0,019 |
0,010 |
0,054 |
0,07 |
0,052 |
0,054 |
0,010 |
0,015 |
0,0028 |
0,061 |
|
Cl- |
1,88 |
1,62 |
3,03 |
3,03 |
2,32 |
2,51 |
5,52 |
2,43 |
2,90 |
3,15 |
7,35 |
2,24 |
|
N-NO3- |
2,25 |
2,51 |
2,63 |
2,66 |
3,64 |
2,58 |
3,02 |
1,91 |
3,50 |
2,40 |
3,94 |
3,64 |
|
S-SO42- |
1,88 |
1,89 |
2,52 |
2,71 |
2,91 |
2,24 |
3,29 |
2,74 |
2,88 |
2,70 |
2,25 |
3,98 |
|
N-NH4+ |
3,34 |
2,71 |
4,75 |
4,76 |
3,27 |
4,24 |
3,95 |
1,58 |
5,33 |
3,80 |
2,92 |
4,03 |
|
Ca |
2,28 |
3,30 |
4,06 |
4,86 |
3,29 |
4,39 |
3,17 |
3,22 |
3,36 |
3,87 |
3,94 |
4,99 |
|
Mg |
0,41 |
0,50 |
0,60 |
0,56 |
0,50 |
0,69 |
0,53 |
0,50 |
0,56 |
0,53 |
0,76 |
0,62 |
|
Na |
1,43 |
1,25 |
2,01 |
1,91 |
1,71 |
1,67 |
4,15 |
1,96 |
2,35 |
1,88 |
4,51 |
1,69 |
|
K |
0,96 |
1,17 |
1,29 |
2,16 |
1,10 |
1,14 |
1,76 |
1,38 |
1,94 |
1,65 |
2,33 |
1,53 |
|
Fe |
0,031 |
0,023 |
0,021 |
0,031 |
0,033 |
0,027 |
0,057 |
0,045 |
0,030 |
0,023 |
0,040 |
0,056 |
|
Al |
0,032 |
0,027 |
0,028 |
0,020 |
0,054 |
0,019 |
0,035 |
0,037 |
0,027 |
0,020 |
0,037 |
0,044 |
|
Mn |
0,044 |
0,043 |
0,050 |
0,024 |
0,063 |
0,025 |
0,041 |
0,066 |
0,046 |
0,059 |
0,079 |
0,041 |
|
Cd |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
0,002 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
|
Cu |
0,019 |
0,016 |
0,017 |
0,023 |
0,015 |
0,021 |
0,029 |
0,019 |
0,018 |
0,018 |
0,029 |
0,029 |
|
Pb |
0,018 |
0,011 |
0,009 |
0,010 |
0,016 |
0,012 |
0,021 |
0,024 |
0,012 |
0,009 |
0,014 |
0,013 |
|
Zn |
0,093 |
0,094 |
0,087 |
0,087 |
0,110 |
0,109 |
0,147 |
0,110 |
0,085 |
0,078 |
0,134 |
0,118 |
|
RWO |
22,6 |
9,1 |
8,5 |
10,2 |
8,7 |
11,1 |
13,6 |
10,8 |
10,6 |
9,5 |
10,7 |
12,2 |
|
Ntot |
7,0 |
6,2 |
8,5 |
8,8 |
7,9 |
8,1 |
9,5 |
4,8 |
10,2 |
7,2 |
7,8 |
9,1 |
|
Depozyt roczny |
16,1 |
16,2 |
22,2 |
24,2 |
20,1 |
21,0 |
28,3 |
17,4 |
24,4 |
21,2 |
29,3 |
24,5 |
RWO – rozpuszczony węgiel
organiczny,
Ntot
– azot całkowity |
Niską ilość jonów zdeponowały opady w
nadleśnictwach: Strzałowo, Białowieża
i Piwniczna (16,1 kg ha-1 – 17,4
kg ha-1). Suma rocznej depozycji
na pozostałych SPO MI, z wyjątkiem
Szklarskiej Poręby i Gdańska, wynosiła od
20,1 kg ha-1 rok-1 do
24,5 kg ha-1 rok-1. W
Szklarskiej Porębie i Gdańsku depozyt był
wysoki i wynosił odpowiednio: 28,3 kg ha-1
i 29,3 kg ha-1. Na tak wysoką
depozycję w Gdańsku i Szklarskiej Porębie
składały się przede wszystkim jony Cl-
i Na (w Gdańsku – głównie pochodzenia
morskiego).
|
Rys. 28
.
Suma opadu bezpośredniego [mm] (prawa
oś) oraz udział depozytu w sezonie
letnim (V-X) i zimowym (I-IV, XI-XII) na
SPO MI w 2018 roku
|
Suma depozycji w okresie zimowym stanowiła
od 35% do 47%, a w Gdańsku i Kruczu
odpowiednio 54% i 60% depozycji rocznej
(ryc. 28). Przewaga depozytu okresu letniego
wynikała m. in. z wyższej sumy opadów – na
miesiące letnie przypadało od 56% (w Kruczu
51%) do 74% sumy rocznej opadu. Jedynie w
Gdańsku opady w półroczu letnim były niższe
niż zimą.
Pomiędzy SPO MI wystąpiły istotne różnice
szczególnie w depozycji Na, Cl-
i NH4+. Wyniki testów
statystycznych potwierdzają zaobserwowane
różnice między Gdańskiem i Szklarską Porębą
a innymi SPO MI pod względem depozycji
składników z aerozoli
9.3. Właściwości kwasowo-zasadowe opadów na
otwartej przestrzeni
Średnie miesięczne pH opadów mieściło się w
granicach od 4,9 do 5,9. Minimalną wartość
osiągnęło w styczniu w Birczy, a maksymalną
w czerwcu w Chojnowie.
|
Rys. 29
.
Średnie pH roczne, sezonu letniego (V-X)
i zimowego (I-IV i XI-XII) na SPO MI w
2018 r. w opadach na otwartej
przestrzeni
|
Udział miesięcznych opadów o pH niższym od
5,0 wyniósł 15%, to jest tyle samo, co w
2016 r., lecz mniej niż w 2017 r. (26%) oraz
mniej niż w latach poprzednich (42% w 2010
r., 36% w 2011 r., 39% w 2012 r., 43% w 2013
r. i 30% w 2014 r.). Opady o pH niższym od
5,0 przeważały w miesiącach zimowych.
Średnio w okresie zimowym na większości
powierzchni pH opadów było niższe niż w
okresie letnim (ryc. 29), z wyjątkiem
Krotoszyna i Zawadzkiego. W Gdańsku,
Zawadzkiem i Piwnicznej różnica odczynu
opadów zimą i latem była niewielka.
Najwyższa kwasowość opadów, mierzona średnią
roczną wartością pH, wystąpiła na Śląsku w
Zawadzkiem (pH 4,9), w nadleśnictwach
rejonów górskich, tj. w Piwnicznej (pH 5,0),
Birczy (pH 5,1) i Szklarskiej Porębie (pH
5,2), a także w Gdańsku (pH 5,3), Strzałowie
i Kruczu (pH 5,4) (ryc. 29). Również
stosunkowo niskie średnie pH opadów
odnotowano w Suwałkach i Strzałowie (pH
5,4). W Białowieży i Łącku pH opadów
wynosiło średnio 5,5, w Krotoszynie i
Chojnowie 5,7. Niższa kwasowość opadów
występowała w Suwałkach (pH 5,9).
Pojemność zobojętniania kwasów (ANC, [μeq dm-3])
jest miarą zdolności roztworów do
zobojętniania mocnych kwasów.
Ujemne wartości ANC są wskaźnikiem
nadmiarowej ilości jonów mocnych kwasów
w opadach, zaś dodatnie – nadmiarowej ilości
mocnych zasad. Na SPO MI 76% miesięcznych
opadów przyjmowało ujemne wartości ANC, z
czego nieco więcej przypadało na okres
zimowy (41% próbek pobranych w ciągu roku)
niż letni (35% próbek pobranych w ciągu
roku).
|
Rys. 30
.
Pojemność zobojętniania kwasów (ANC)
[μeq·m-3] w opadach na
otwartej przestrzeni na SPO MI średnio
od stycznia do grudnia, średnio w
okresie zimowym (miesiące I-IV i XI-XII)
i letnim (V-X) w 2018 r.
|
ANC półrocza zimowego było niższe niż w
półroczu letnim na wszystkich powierzchniach
obserwacyjnych, z wyjątkiem Gdańska, gdzie
osiągało zbliżone wartości w obu półroczach
(ryc. 30). Średnio rocznie na żadnej z
powierzchni ANC nie osiągnęło wartości
dodatniej, jedynie średnio w okresie letnim
niewysokimi dodatnimi wartościami ANC
charakteryzowały się opady w Suwałkach i
Chojnowie. Na pozostałych powierzchniach w
obu półroczach ANC było ujemne, a niskie
średnie wartości roczne wystąpiły w
Zawadzkiem, Krotoszynie, Birczy i Gdańsku
(odpowiednio -40,5, -30,1, -21,4 i 20,5
μeq dm-3 rok-1).
Udział jonów o charakterze zakwaszającym (SO42-,
NO3-, Cl- i
NH4+) w depozycie
wyrażonym sumą ładunku molarnego (H+,
Cl-, SO42-,
NO3-, NH4+,
Ca, Na, K, Mg, Fe, Al, Mn, Zn, Cu, Cd i Pb)
wynosił od 56% do 70%. Udział jonów o
charakterze zakwaszającym był najwyższy
(70%) w Krotoszynie, natomiast w Strzałowie,
Zawadzkiem i Kruczu – przekraczał 65%, a
zjawisku temu towarzyszył niski udział
(28–32%) jonów o charakterze zasadowym. Z
kolei niski udział depozycji jonów o
charakterze zakwaszającym występował w
Piwnicznej (56%) i Gdańsku (60%), przy
jednocześnie wysokim udziale jonów o
charakterze zasadowym (37%).
Na każdej powierzchni w depozycie rocznym w
2018 r. dominowały jony kwasotwórcze (ryc.
31), a ich przewaga nad jonami zasad była
niemal dwuipółkrotna w Krotoszynie,
Zawadzkiem i Strzałowie.
|
Rys. 31
.
Ładunek jonów [kmolc·ha-1]
oraz stosunek depozytu jonów
kwasotwórczych do zasadowych w opadach
na otwartej przestrzeni na SPO MI w 2018
r.
|
W 2018 r. roczny depozyt jonów w opadach
mieścił się w granicach od 16,1 kg ha-1
do 29,3 kg ha-1. Niską ilość
jonów zdeponowały opady w nadleśnictwie
Strzałowo, Białowieża i Piwniczna (16,1–17,4
kg ha-1).
Depozycja na wszystkich powierzchniach była
mniejsza niż w roku 2017, najmniejszy spadek
(o 5%) zanotowano w Birczy, zaś największy
(o 57%) w Białowieży. Na pozostałych
powierzchniach depozycja wyniosła od 66% do
85% tej z roku 2017.
W opadach na SPO MI średnie miesięczne pH
mieściło się w granicach od 4,9 do 5,9.
Minimalną wartość osiągnęło w styczniu w
Birczy, a maksymalną w czerwcu w Chojnowie.
Udział jonów o charakterze zakwaszającym (SO42-,
NO3-, Cl- i
NH4+) w depozycie
wyrażonym sumą ładunku molarnego (H+,
Cl-, SO42-,
NO3-, NH4+,
Ca, Na, K, Mg, Fe, Al, Mn, Zn, Cu, Cd i Pb)
wynosił od 56% do 70%.
|
