6. Depozyt zanieczyszczeń na SPO II rzędu

Skład chemiczny opadów atmosferycznych charakteryzował się zróżnicowaniem przestrzennym i czasowym (Tab. 7). Latem, w porównaniu do roku ubiegłego, w większości krain koncentracje większości jonów zmalały. Wzrost koncentracji niektórych jonów w miesiącach letnich odnotowano w 3 krainach: Sudeckiej (wzrost stężeń Ca2+, N-NO3-, N-NH4+), Karpackiej (K+, Cu2+) oraz Śląskiej (K+). Zimą w krainach Polski południowej i środkowej nastąpił wzrost koncentracji większości jonów, natomiast w północnej części kraju przeważały spadki.

Wzrost koncentracji jonów w sezonie letnim roku 2000 okazał się akcydentalny i można go tłumaczyć występującymi wówczas długimi okresami suszy, oraz krótkotrwałymi opadami. Ten rodzaj opadów charakteryzuje się wyższymi koncentracjami zanieczyszczeń [3]. Zachodzi tu zjawisko wymywania cząsteczek pyłów i gazów należących do tzw. depozytu suchego pochodzącego z lokalnych źródeł zanieczyszczeń.

Porównanie rozkładu stężeń w 2001 roku w sezonach wykazało, że większość jonów osiąga wyższe koncentracje zimą. Wyjątek stanowią jony N-NH4+ i K+, których stężenia są wyższe latem.

Zjawiskiem powtarzającym się jest także wyższy, dla większości jonów, poziom stężeń w Polsce południowej. Dotyczy to głównie okresu zimowego i jonów: Ca2+, Mg2+, Na+, S-SO42, Mn2+, Al3+ i Cl-. W okresie letnim różnice w koncentracji jonów pomiędzy Polską północną i południową nie są tak wyraźne.

Podobnie jak w poprzednich latach, w całej Polsce dominują: wśród jonów alkalicznych Ca2+, a wśród jonów kwasogennych S-SO42-. Proporcje depozytu jonów kwasogennych do alkalicznych, w porównaniu do roku 2000, zasadniczo nie uległy zmianie, choć były bliższe tym z roku 1999. Wyjątek stanowią Krainy Polski północnej: Mazursko-Podlaska i Mazowiecko-Podlaska, gdzie wzrósł procentowy udział jonów alkalicznych oraz Kraina Wielkopolsko-Pomorska, gdzie stosunek ten uległ zmianie na korzyść jonów kwasogennych. Drugi rok z rzędu notuje się wyższy udział jonów metalicznych w ogólnym depozycie. W Krainach: Bałtyckiej i Śląskiej nastąpił wzrost tego depozytu, w porównaniu z rokiem 2000.

Depozyt zanieczyszczeń docierający do ekosystemów leśnych jest kształtowany w dużym stopniu przez wysokość opadów. W roku 2001 rozkład opadów w ciągu roku różnił się od zanotowanego rok wcześniej. W okresie letnim (od kwietnia do października) średnie miesięczne opadów były znacząco wyższe niż w roku 2000, zaś w sezonie zimowym (od listopada do marca) wysokości opadów były niższe.

Dla większości jonów maksymalne roczne sumy depozytu odnotowano, podobnie jak w 2000 roku, w Polsce południowej, zwłaszcza w Krainie Karpackiej. Depozyt jonów metalicznych osiągnął najwyższe wartości w Krainach: Małopolskiej, Śląskiej i Karpackiej. Minimalne wartości depozytu jonów alkalicznych (oprócz N-NH4+) i kwasogennych (z wyjątkiem N-NO3-) oraz depozytu metali (Al3+, Mn2+, Zn2+) odnotowano w Krainie Sudeckiej. Minimalna wartość depozytu N-NH4+ wystąpiła w Krainie Śląskiej, a depozytu N-NO3- w Krainie Mazursko-Podlaskiej. Sumy molowe depozytu jonów kwasogennych są najwyższe w Krainach: Karpackiej, Małopolskiej i Śląskiej. Najniższą wartość osiągają w Krainie Sudeckiej. Analogicznie przedstawia się ekstremum dla sum molowych jonów alkalicznych. Podobnie, najwyższy depozyt sumy molowej azotu amonowego i azotanowego miał miejsce na obszarze Krain: Karpackiej i Małopolskiej, osiągając minimum w Krainie Śląskiej.

Porównanie rocznego dopływu azotu amonowego i azotanowego z dopływem siarki siarczanowej w krainach, wyrażonego w kg/ha*rok, przedstawiono na Rys. 5. Wartość sumy depozytu azotu amonowego i azotanowego zawiera się w przedziale od 10,5 do 21 kg/ha*rok. Odnosząc to do wyników z roku 2000, można stwierdzić niewielki spadek wartości ekstremalnych, jak również obniżenie sumy depozytu azotu w 6 krainach. Wzrost zanotowano w Krainach: Małopolskiej i Karpackiej. Postać amonowa stanowiła od 65 do 80% sumy całości depozytu azotu.

Roczny dopływ siarki siarczanowej zawarł się w przedziale od 7,5 do 26,5 kg/ha*rok. Jest to zakres bardzo zbliżony do wyników z roku 2000. Najwyższe wartości wystąpiły w Krainach: Karpackiej, Małopolskiej i Śląskiej. Minimum odnotowano w Krainie Sudeckiej. Całkowita depozycja siarki na terenach tła, tj. terenach wolnych od wpływu zanieczyszczeń ze źródeł antropogenicznych, sięga kilku kg/ha*rok [5]. Dla Polski południowej opisane w literaturze wielkości depozytu siarki wynoszą 13-26 kg/ha*rok [2, 10]. W świetle tych porównań analiza wyników pomiarów wykonanych w sieci punktów monitoringu lasu wskazuje na wyraźne zmniejszenie zawartości związków siarki w opadach w ciągu ostatnich lat.

Zmienność czasową pH opadów atmosferycznych w krainach przyrodniczo-leśnych w 2001 roku przedstawiają Rys. 6 i 7. Od stycznia do sierpnia zakwaszenie opadów było wyższe w południowej części kraju, pod koniec roku nastąpiło jego wyrównanie. W porównaniu do lat ubiegłych, wykres sezonowej zmienności wartości pH dla Polski południowej uległ spłaszczeniu (Rys 8). Większe zróżnicowanie kwasowości opadów pomiędzy miesiącami zimowymi i letnimi wystąpiło w części północnej i środkowej kraju (Rys. 6). Wartość pH opadów przy naturalnym zakwaszeniu wynosi 5,63 [3]. Wyższe od niej wartości wystąpiły tylko w maju, w 5 krainach (północna i środkowa część kraju oraz Kraina Karpacka). Najniższe wartości pH notowano na południu kraju, w okresie styczeń-kwiecień.

Porównano depozyt niektórych jonów w opadzie, zmierzony w Polsce w latach 1997-2001, z dostępnymi danymi, z roku 1996, odnoszącymi się do innych krajów europejskich, zawartymi w raporcie FIMCI [9]. W roku 2001 poziom depozytu jonów NH4+, K+ i Na+ w Polsce, w dalszym ciągu, podobnie jak w latach ubiegłych, przekracza średni poziom zanotowany w 1996 roku w środkowo-wschodnim regionie klimatycznym Europy.

W Polsce, w latach 1997-2001, zawartości poszczególnych jonów w opadzie były zmienne. Jednak ostatecznie w 2001 roku, średnie zawartości większości jonów były, w porównaniu do roku 1997, niższe. Zanotowano jedynie wzrost depozytu jonów: K+ i NH4+.

W ciągu ostatnich kilku lat następuje stopniowe ograniczanie emisji metali ciężkich w wyniku zmniejszania uciążliwej produkcji, doskonalenia urządzeń filtrujących, czy wreszcie dostosowywania prawa do restrykcyjnych norm europejskich. Niemniej na obszarach poddanych w przeszłości wpływowi dużych ładunków metali ciężkich są one zakumulowane w glebie. Od stopnia zakwaszenia gleb zależy tempo uwalniania tych metali i przyswajanie ich przez drzewostany. Metale bardziej "mobilne", do których należy cynk, mangan i kadm uwalniane są do obiegu przy pH mniejsze 6,5 zaś ołów i miedź zaliczane do mniej "mobilnych", w środowisku o większym zakwaszeniu - od pH 4,5-5,5 [8].

W roku 2001, na SPO II rzędu monitorowano zawartość metali ciężkich (kadmu i ołowiu) w opadzie atmosferycznym. Średnie miesięczne policzone oddzielnie dla czterech kwartałów i krain przyrodniczo-leśnych przedstawiono w Tab. 8.

Minimalne wartości dla ołowiu stwierdzono w Krainach: Bałtyckiej, Mazowiecko-Podlaskiej i Śląskiej (0,16-0,18 mg/dm3), a dla kadmu w Krainach: Karpackiej, Bałtyckiej oraz Wielkopolsko-Pomorskiej (0,11-0,18 mg/dm3). Maksymalne wartości wynosiły: dla ołowiu - 13,32 mg/dm3 (w Krainie Karpackiej), dla kadmu - 8,30 mg/dm3 (w Krainie Mazowiecko-Podlaskiej).

W 2001 roku, w zestawieniu z rokiem 2000,w większości Krain zaznacza się niewielki przeciętny spadek masy ładunków jonów alkalicznych i jednoczesne obniżenie dopływu jonów kwasogennych oraz jonów eutrofizujących. Krainą przyrodniczo-leśną, w której, w roku 2001, notuje się wzrost wartości we wszystkich trzech grupach jonów jest Kraina Karpacka.

Dwutlenek siarki (SO₂) i tlenki azotu (NOx) pełnią w atmosferze, obok dwutlenku węgla i ozonu, główną rolę w procesie zakwaszania opadów atmosferycznych. Wywierają wpływ bezpośredni powodując uszkodzenia aparatu asymilacyjnego drzew oraz pośredni (po przejściu przez warstwę koron) jako roztwór wypłukanych składników mineralnych, nierzadko w postaci jonów mocnych kwasów [4]. Zakwaszenie gleby powoduje, szczególnie na glebach ubogich i pod drzewostanami świerkowymi, uruchomienie toksycznego aluminium oraz metali ciężkich.

Średnie stężenia NO2 w powietrzu były niższe od wartości z 2000 r. we wszystkich krainach z wyjątkiem Krainy Śląskiej, w której odnotowano wzrost i jednocześnie stężenie maksymalne (9,18 mg/m3). Minimalne średnie stężenie NO2 wystąpiło w Krainie Mazursko-Podlaskiej (3,17? mg/m3). Zróżnicowanie pomiędzy krainami było nieznacznie większe niż w roku 2000 (Rys. 8). Średnie miesięczne wskazują na podobny przebieg zmian stężenia NO2 w poszczególnych krainach, z maksimum między grudniem a styczniem i minimum od maja do lipca.

Stężenia SO2 w powietrzu były, w porównaniu z rokiem 2000, niższe dla 5 krain przyrodniczo-leśnych (Rys. 8). Zróżnicowanie stężeń, od 1,88 mg/m3 w Krainie Mazursko-Podlaskiej do 7,51 mg/m3 w Krainie Małopolskiej, jest nieznacznie większe niż w roku ubiegłym. Rozkłady miesięczne wskazują na podobny przebieg zmian w poszczególnych krainach, z maksimum w miesiącach zimowych (styczeń, grudzień) i minimum w miesiącach letnich (czerwiec, sierpień i wrzesień),

Podsumowując - analiza składu powietrza atmosferycznego nad obszarami lasów w okresie ostatnich 2 lat potwierdza trend systematycznego obniżania się koncentracji SO2 i NO2. Tempo spadku jest mniej wyraźne w przypadku dwutlenku azotu, co może mieć związek z rozwojem transportu samochodowego.