Tabela. Podstawowe wskaźniki stanu Ziemi

Zakwaszenie

• Zakwaszenie – wzrost kwasowości wód i gleby wywołany

zanieczyszczeniem atmosfery dwutlenkiem siarki, tlenkami
azotu i amoniakiem. Zakwaszenie opadów wynika z reakcji
zachodzących w atmosferze gdy woda i emitowane z różnych
procesów zanieczyszczenia podlegają reakcjom chemicznym.

, NO

i NH

– reakcje chemiczne  kwasy,

• Utrata zdolności neutralizacji dopływających substancji o

charakterze kwaśnym, przejawiająca się spadkiem zasadowości
i wzrostem stężenia jonów wodorowych.

• Może dotyczyd wód powierzchniowych, gleby, ekosystemów,

budowli i materiałów.

Zakwaszenie

• Substancje zakwaszające dostają się do podłoża wskutek

– wymywania z atmosfery przez opady,
– suchego osiadania cząsteczek aerozolowych
– adsorpcji składników gazowych na powierzchni

• Depozycja zanieczyszczeo z atmosfery może oddziaływad na

rośliny i materiały bezpośrednio, bądź pośrednio – poprzez
obniżenie

gleby

lub

wód

powierzchniowych

niekorzystne zmiany ich właściwości.

• Wartośd

0,5 g S/m

przyjmowana jest jako

graniczna

powyżej

której

następuje

zakwaszenie

wód

powierzchniowych.

Kwaśne opady

 Nie zanieczyszczony opad atmosferyczny

jest

nieco

kwasowy

powodu

zawartości kwasu węglowego.

 Kwaśne

deszcze

–

opadu

atmosferycznego jest poniżej 5,6 (zwykle
pH < 5,0).

 Oprócz kwaśnego deszczu może też

wystąpid kwaśny śnieg czy kwaśna mgła,
więc ogólnie możemy mówid o kwaśnych
opadach.

 Główny powód powstawania kwaśnych

deszczy – emisje NO

i SO

Trochę historii

• Od czasów rewolucji przemysłowej kraje Europy i Ameryka

Północna zajmowały czołowe miejsca w antropogenicznych
dostawach siarki do atmosfery.

• Wskutek uprzemysłowienia i coraz większego zużycia węgla

emisje SO

w Europie wzrastały od kooca XIX wieku.

• Po 1945 roku szybko wzrastało zużycie ropy naftowej – od

kooca wojny do początku lat 70. XX wieku emisje siarki
podwoiły się

Przenoszenie transgraniczne

• W

XVIII

kwaśne

deszcze

występowały

głównie w miastach. Od lat 50. XX w. zaczęto budowad
wysokie kominy, dzięki czemu polepszyła się jakośd powietrza
w miastach.

• Zanieczyszczenia przenoszone są na znaczne odległości, na

dużych wysokościach, czasem do innych krajów, lub na
obszary, gdzie nie ma ani przemysłu, ani samochodów a
jednak tam właśnie pojawia się kwaśny deszcz (w Szwecji
i Norwegii około 90% kwaśnej depozycji pochodzi z innych
krajów, głównie z Wielkiej Brytanii, Niemiec i Polski, a także z
transportu morskiego).

Udział głównych regionów ekonomicznych świata w

antropogenicznych emisjach siarki od roku 1850

(emisje w tys. ton siarki)

• Austurasia - Australia, Nowa

Zelandia, Pd.-Wsch. Azja,

• Ocean Bunkers - paliwa

używane jako napęd dla

statków dalekomorskich,

• Europe - Europa,
• East and Central Asia - Azja

wsch. i środk.,

• North America - Ameryka Pn.,
• Latin and South America -

Ameryka Łacioska i Pd.,

• Africa and Middle East -

Afryka i Środkowy Wschód,

S. J. Smith, R. Andres, E. Conception, J. Lurz, 2004, Sulfur dioxide emissions:
1850-2000 (JGCRI Report. PNNL-14537)

20 największych punktowych źródeł emisji SO

w 2004 roku

1. Maritsa II, Bułgaria – 332 tys. ton
2. Puentes, Spain – 315 tys. ton
3. Megalopolis, Greece – 161 tys. ton
4. Andorra (Teruel), Spain – 152 tys. ton

5. Bełchatów, Poland – 136 tys. ton
6. Adamów, Poland – 96 tys. ton

7. Maritsa I, Bulgaria 96 – tys. ton
8. Oroszlnany, Hungary – 81 tys. ton

9. Turów, Poland – 79 tys. ton

10. Craiova, Romania – 75 tys. ton
11. Porto Tolle , Italy – 73 tys. ton
12. Meirama, Spain – tys. ton

13. Pątnów, Poland – 71 tys. ton

14. Cottam, UK 71 – tys. ton
15. West Burton, UK – 69 tys. ton
16. Longannet, UK – 68 tys. ton
17. Compostilla, Spain – 62 tys. ton
18. Eggborough, UK – 60 tys. ton
19. Drobeta, Romania – 60 tys. ton
20. La Robla, Spain – 57 tys. ton.

Ładunki krytyczne

Początek

lat

90-tych

–

koncepcja

ładunków

krytycznych

stanowiących

powiązanie

wielkości

depozycji

związków

kwasotwórczych ze skutkami w środowisku.

Ładunek

krytyczny

związków

kwaśnych

wprowadzanych

atmosfery do poszczególnych elementów środowiska to

największa depozycja

tych związków

nie wywołująca zmian

chemicznych prowadzących do długotrwałych, szkodliwych
skutków dla struktury i funkcjonowania ekosystemów.

Ładunki krytyczne

•

SIARKI

 Europa – 3 lub 5 kg/ ha
 południowa Szwecja – 15-30 kg/ha
 Europa centralna – 100 kg/ha

•

AZOTU

 Europa – 3-15 kg/ha
 naturalna depozycja – 1-2 kg/ha
 lasy szpilkowe – 3-15 kg/ha
 lasy liściaste – 5-20 kg/ha
 południowa Szwecja – 20-30 kg/ha
 Holandia – 100 kg/ha

Całkowita depozycja (sucha i mokra) siarki i

azotu w Szwecji w 1996 r. [mg/m

/rok]

• W Skandynawii największe

zakwaszenie i stężenie
zanieczyszczeo w opadach
występuje w południowej
Szwecji.

• Kwaśna depozycja zależy jednak

nie tylko od kwasowości opadu,
ale także od jego ilości. W
związku z tym największa
kwaśna depozycja występuje w
pd.-zachodniej
Szwecji, gdzie opady są
wysokie.

siarki

azotu

Zmiany w latach 1960-2010 przekroczenia 5.

percentyla maksymalnego ładunku

krytycznego siarki

• Białe obszary – regiony, gdzie

nie było przekroczenia, lub
obszary, dla których brak
danych.

• Kolor czerwony –

obszary gdzie depozycja siark
i była znacznie większa
niż ilości dozwolone i
tolerowane przez
środowisko.

• W tych obszarach skutki

zakwaszenia siarką są
największe.

Depozycja

siarki

w Europie w 1999 roku (mg/m

)

Polska znajduje się w obszarze największych

depozycji siarki

Europie. Obszar ten obejmuje większośd krajów Europy Centralnej,
Holandię, Belgię, częśd Wielkiej Brytanii i południowe Włochy.

Depozycja

azotu

w Europie w 1999 roku (mg/m

)

obliczeń wykonanych dla tlenowych związków azotu wynika, że obszarami o

największej

depozycji azotu

podłoża jest Zachodnia Europa a szczególnie

Holandia, Belgia, Luxemburg,

część Wielkiej Brytanii, zachodnia część Niemiec

północne Włochy. Polska znajduje się w obszarze znaczącej w skali

europejskiej depozycji azotu

pochodzącego ze związków tlenowych.

Kwaśna depozycja w lasach

Procent powierzchni lasów z kwaśną depozycją powyżej ładunków krytycznych

2000

2020 2020

Obecne przepisy

Max. techn.

możliwa redukcja

http://gains.iiasa.ac.at/index.php/policyapplications/cafe-clean-air-for-europe

Eutrofizacja – przekroczenie ładunków

krytycznych

Procent ekosystemów z depozycją azotu powyżej ładunków krytycznych

2000

2020

Obecne przepisy

Max. techn.

możliwa redukcja

http://gains.iiasa.ac.at/index.php/policyapplications/cafe-clean-air-for-europe

Depozycja substancji zakwaszających do podłoża

 Wielkośd

deponowanych

zanieczyszczeo

obszar

Polski wraz z wodą opadową obliczana jest przy
użyciu

komputerowego

systemu

informacji

przestrzennej

GIS,

zastosowaniem

modelu

generującego rozkład przestrzenny zanieczyszczeo.

 Skład chemiczny opadów atmosferycznych, a co za

tym

idzie

depozycja

zanieczyszczeo

podłoża,

charakteryzuje

się

wyraźnym

zróżnicowaniem

przestrzennym jak i czasowym.

 Wielkości

ładunków

poszczególnych

związków

wprowadzanych wraz z opadem

atmosferycznym,

zależą głównie od ilości

opadów

oraz

stopnia

zanieczyszczenia

atmosfery.

Roczne obciążenie powierzchniowe obszaru Polski

ładunkami

siarki siarczanowej

[mg S/m

]

wniesionymi przez opady atmosferyczne w 2001 r.

Obszar występowania największych

wartości ładunków: woj. pd i pd-
wsch. – z wart. max w woj.
śląskim, podkarpackim i
małopolskim.

Najmniejsze ładunki w woj.:

warmiosko-mazurskim i
podlaskim.

Roczne obciążenie powierzchniowe obszaru Polski

ładunkami

azotynów i azotanów

[mg N/m

]

wniesionymi przez opady atmosferyczne w 2001 r.

Największe wartości ładunków: woj.

śląskie, podkarpackie i częśd
dolnośląskiego.

Najmniejsze ładunki w pn.-wsch.

Polsce, szczególnie w woj. :
warmiosko-mazurskim i
podlaskim a także wielkopolskim.

Roczne obciążenie powierzchniowe obszaru Polski

ładunkami

jonów wodorowych

[mg H

]

wniesionymi przez opady atmosferyczne w 2001 r.

Jon wodorowy (kwasowośd opadów)

największą średnią wielkośd ładunku
jednostkowego osiągnął na obszarze
woj. pd-zach. i pd., z max w woj.
śląskim, dolnośląskim i podkarpackim.

Następne największe wartości

występowały w woj. małopolskim i
lubuskim.

Najmniejsze wartości w woj. centralnych

i pn-wsch.

Depozycja substancji zakwaszających do

podłoża

W 2001 r. najmniej obciążone zanieczyszczeniami z atmosfery

wnoszonymi wraz z wodą opadową, w tym substancjami
kwaśnymi

zostały

tereny

Polski

północno-wschodniej:

województwo podlaskie i warmiosko-mazurskie. Natomiast do
województw najbardziej obciążonych tymi zanieczyszczeniami
należały województwo śląskie, małopolskie i podkarpackie.

Całkowita depozycja siarki na wszystkich stacjach przekraczała

wielkośd 0,5 g S/m

, uznawaną za granicę, powyżej której

następuje zakwaszenie wód powierzchniowych. W latach 1996-
2001 następował spadek depozycji siarki.

• W pierwszej połowie lat 90-tych obserwowano w Europie

zmniejszanie obszarów ekosystemów dotkniętych zakwaszeniem.
Proces ten uległ zahamowaniu w drugiej połowie lat 90-tych.

• W stosunku do roku 1990 w Europie obserwuje się zmniejszanie

obszarów, na których przekraczane są ładunki krytyczne.

• Przewiduje się, że dzięki pełnemu wdrożeniu protokołu z

Goeteborga obszar, w którym występują przekroczenia ładunków
krytycznych w Europie zmniejszy się do 15 mln ha w 2010 roku (z
93 mln ha obserwowanych w 1990 roku).

Depozycja substancji wprowadzanych z opadem

atmosferycznym na obszar Polski w latach 2000-2008 na

tle średniorocznej sumy opadów



Wyniki badao chemizmu

opadów atmosferycznych i
depozycji zanieczyszczeo do
podłoża w Polsce,
prowadzonych w okresie
ostatnich 10 lat, wskazują na
stopniowe zmniejszanie się
depozycji części zanieczyszczeo
do podłoża. Proces ten jest
widoczny w odniesieniu do
depozycji siarczanów.

Jednocześnie, w przypadku zanieczyszczeń
eutrofizujących, nie stwierdzono takiej tendencji.

Średnioroczne pH opadów atmosferycznych w Polsce dla

tłowych stacji pomiarowych na tle wielkości emisji SO

, NO

w latach 1998-2008

• Obserwowany trend spadku zakwaszenia opadów wyrażony

wzrostem wartości pH opadów atmosferycznych jest efektem
stopniowej redukcji emisji zanieczyszczeo zakwaszających do
atmosfery w skali kontynentu, co prowadzi do stopniowego
obniżania się stężeo tych zanieczyszczeo w atmosferze.

Wielkość emisji SO

, NO

, NH

na tle krajowych

poziomów emisji tych substancji

Trakt o Przystąpieniu Rzeczypospolitej Polskiej do Unii Europejskiej w zakresie dyrektywy
2001/81/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 października 2001 r. w sprawie krajowych
pułapów emisji dla niektórych zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego

Wielkość emisji SO

, NO

, NH

na tle krajowych

poziomów emisji tych substancji

W latach 90. XX w. oraz w

pierwszych latach XXI w. w
Polsce obserwowano
systematyczny spadek emisji
wszystkich podstawowych
zanieczyszczeo powietrza,
szczególnie wyraźnie
spadała emisja dwutlenku
siarki i tlenków azotu.

•

Spadek ten był w dużej mierze

związany z restrukturyzacją lub
modernizacją sektora
energetycznego i przemysłowego
oraz poprawą jakości węgla.

Wielkość emisji SO

, NO

, NH

na tle krajowych

poziomów emisji tych substancji

•

Od roku 2003 emisje

większości zanieczyszczeń pozostają

zbliżonym poziomie lub, tak jak to ma miejsce w

odniesieniu do dwutlenku siarki, emisje z roku na rok

są

mniejsze, lecz spadek ten nie jest

już tak znaczący jak w

latach

dziewięćdziesiątych XX wieku.

Skutki kwaśnej depozycji

 zakwaszenie poszczególnych elementówśrodowiska:

• gleb (szczególnie gleb lekkich)
• wód powierzchniowych i podziemnych
• uruchomienie toksycznego glinu w glebach

 bezpośrednie uszkadzanie części nadziemnych roślin (zwłaszcza

drzew)

 uszkadzanie materiałów budowlanych

Zakwaszenie wody

• W Skandynawii kwaśne deszcze nakładają się na naturalne

zakwaszenie wód w jeziorach i rzekach. Około 14 tys.
szwedzkich

jezior,

położonych

kwaśnych

skałach

krystalicznych, jest nadmiernie zakwaszonych, co powoduje
ogromne szkody wśród roślin i zwierząt. Szkody takie
występują też w Wielkiej Brytanii i w Alpach. Innym regionem
podatnym na nadmierne zakwaszenie wody jest Ameryka Pn.

Zakwaszenie wody

• Spadek emisji SO

i NO

w Europie w latach 90. XX w.

spowodował w niektórych regionach powrót wód do stanu
sprzed epoki przemysłowej.

• W Wielkiej Brytanii nie zanotowano spadku zawartości

związków siarki w wodach jezior, chociaż i tam emisje zostały
znacznie ograniczone.

• Zredukowanie emisji nie oznacza automatycznej poprawy

jakości wód powierzchniowych.

Kwaśna depozycja w wodach słodkich

Procent obszaru zlewni z z kwaśną depozycją powyżej ładunków krytycznych

2000

2020 2020

Obecne przepisy

Max. techn.

możliwa redukcja

http://gains.iiasa.ac.at/index.php/policyapplications/cafe-clean-air-for-europe

Zakwaszenie gleb

• Zakwaszenie gleb – wynik oddziaływania kwaśnych deszczy.
• Skutki zakwaszenia gleby:



Większa ruchliwośd i wymywanie substancji pokarmowych

(K, Ca, Mg) – zmniejszenie żyzności gleby

 Zniszczenie zdolności buforowych gleby – zwiększa się w

glebie zawartośd jonów glinu oraz metali ciężkich,
związanych wcześniej w kompleksach sorbcyjnych –
degradacja gleby

 Zmniejszone tempo rozkładu ściółki (zmniejsza się liczba

bakterii w glebie i dżdżownic) – wolniejsze tempo
uwalniania substancji pokarmowych

Wartość pH warstwy próchnicy na

obszarze Szwecji od 1963 r.

Autor: Ake Nilsson, Swedish University of Agricultural Sciences.
Źródło: Swedish Environmental Protection Agency

http://www.internat.environ.se/

index.php3?main=/documents/pollu

tants/kalka/forsure.html