DEPOZYCJA ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA W LASACH

Zanieczyszczenia są usuwane z atmosfery na drodze suchej i mokrej depozycji, oraz depozycji poprez mgłęi kropeli chmurowe. Każda z trych dróg dla ekosystemów leśnych jest znacznie bardziej niebezpieczna, niż dla innych ekosystemów.

Proces suchej depozycji zanieczyszczeń powietrza jest uzależniony od czterech czynników:

• stężenia zanieczyszczeń w atmosferze

• turbulencyjnego i molekularnego transportu tych zanieczyszczeń

• ich chemicznej i fizycznej charakterystyki

• od zdolności podłoża do absorpcji zanieczyszczeń

Miarą intensywności suchej depozycji zanieczyszczeń jest prędkść suchego osiadania V_d, która określa stopień absorpcji danego zanieczyszczenia przez określony rodzaj pokrycia terenu i przy okreslonych warunkach meteorologicznych. Proces suchej depozycji zachodzi o wiele intensywniej dla lasów. Ekosystemy leśne otrzymują przez suchą depozycję znacznie więcej zanieczyszczeń niż inne ekosystemy, gdyż charakteryzują się dużym współczynniekiem szorstkości terenu i dużą powierzchnią recepcyjną. Szczególnie narażone są lasy górskie, ponieważ prędkość suchej depozycji jest tam większa z powodu silnych wiatrów.

Proces mokrej depozycji polega na przechwytywaniu zanieczyszczeń z atmosfery przez chmury i kropelki opadu, w wyniku czego zanieczyszczenia doprowadzane są na powierzchnię Ziemi. Także tutaj lasy górskie przechwytują największe ładunki. Opady w górach są znacznie wyższe, ich suma roczna wynosi 700mm, podczas gdy na nizinach jest to 450-500 mm. W górach występuje także tzw. Effekt seeder-feeder, który dodatkowo zwiększa mokrą depozycję na stronie nawietrznej w wyższych partiach gór. Efekt ten powstaje przy wystąpieniu dużych różnic ( przynajmniej 600m ) w wysokości terenu i polega na wymywaniu przez krople deszczu zanieczyszczeń z chmur orograficznych (występujących wokół jakiejś przeszkody - wierzchołka góry ), przez co w opadzie docierającym do podłoża znajdują się zarówno zanieczyszczenia wymywane przez krople deszczu, jak i przechwycone z chmur.

Ostatnim rodzajem depozycji jest depozycja przez mgłę i kropelki chmurowe. Kropelki takie mają rozmiary 5- 30 μm i są bezpośrednio przechwytywane przez rośliny, np przez korony drzew, razem z zanieczyszczeniami. Taki pobór jest bardzo efektywny.

Tego typu depozycja ma największe znaczenie w rejonach, gdzie często występują niskie chmury lub mgły, czyli szczególnie w górach i nad morzem. Ponieważ stężenia zanieczyszczeń w kropelkach chmurowych są znacznie wyższe niż w samym opadzie atmosferycznym, ten rodzaj depozycji ma szczególnie szkodliwy wpływ na drzewostany górskie.

DEPOZYCJA AZOTU

Związki azotu występujące w atmosferze można podzielić na dwie podstawowe grupy. Są to:

• Związki azotu utlenionego, oznaczane jako NO_y. Jest to suma emitowanych do atmosferzy tlenków azotu NO_x (NO + NO₂) oraz powstających w atmosferze w wyniku zachodzących przemian chemicznych, zanieczyszczeń wtórnych: HNO₂, HNO₃, PAN i jonu NO₃^-. Dominującą rolę w tej grupie odgrywa dwutlenek azotu, kwas azotowy i jon azotowy

• związku azotu zredukowanego, oznaczane jako Nh_x. Jest to suma emitowanego do atmosfery amoniaku ( NH₃) i powstającego w atmosferze jako zanieczyszczenie wtórne jonu amonowego NH₄⁺

W wyniku depozycji z atmmosfery związków NO_y do ekosystemów dociera azot azotanowy, natomiast w wyniku depozycji związków NH_x - azot amonowy. Suchej depozycji najbardziej podlega HNO₃ (charakteryzuje się największą ze wszystkich gazów prędkością suchego osiadania V_d) oraz NH₃. Natomiast w opadzie dominują jony NO₃^- i NH₄⁺.

Ziemska atmosfera skłąda się w 78% z azotu i stanowi zarówno pierwotne źródło tego pierwiastka dla biosfery, jak i jest miejscem, do któego jest on uwalniany.Azot, a dokładniej, jego związki chemiczne uczestniczą we wszystkich ważniejszych procesach biochemicznych. Występuje on w aminokwasach tworzących białka, w zasadach azotowych nukleotydów, wchodzących w skład DNA i RNA. Tak więc azot jest ważnym składnikiem odżywczym dla roślin.

Nadmiar azotu może wywołać różne skutki, m.in.:

• zakwaszenie gleby

• akumulację azotu w ekosystemie leśnym, czyli przeżyźnienie, co następnie powouje zwiększone zapotrzebowanie na wodę, zmniejszoną odporność na suszę i mróz, oraz zachwianie róznowagi pokarmowej

• zmiany biotyczne ekosystemu - gatunki przystosowane do życia w środowisku ubogim w azot zostaną wyparte przez gatunki mogące przystosować się do warunków zwiększonej podaży azotu.

W ekosystemach odbywa się naturalny cykl obiegu azotu, który zostaje zakłócony przez dodatkową jego depozycję z atmosfery. Uproszczony cykl azotowy w ekosystemach leśnych może być przedstawiony jako cykl wewnętrzny połączony z otoczeniem szeregiem wzajemnych oddziaływań.

W naturalnych warunkach ponad 90% poboru azotu przez rośliny pochodzi z obiegu wewnętrznego. Procesami zachodzącymi w cyklu wewnętrznym są: rozkład z uwolnieniem azotu, mineralizacja, nitryfikacja, immobilizacja (unieruchomienie) przez mikroorganizmy, pobór azotu przez rośliny oraz uwalnianie ze ściólki. Ponieważ materia organiczna jest akumulowana w glebie, mineralizacja jest procesem limitującym szybkość wewnętrznego cyklu. Azot uwalniany przez mineralizację jest pobierany przez rośliny i mikroorganizmy. Straty azotu w warunkach pierwotnych podczas tego cyklu są praktycznie pomijalne, a cykl jest zamknięty.

Oddziaływaniem zewnętrznym jest depozycja azotu z powietrza. Podczas ostatnich pięćdziesięciu lat jej lość wzrosła z 5-10 KgN/(ha * rok) do 20-40 KgN/(ha * rok). Tak duża zmiana może mieć wyraźny wpływ na ekosystem.

Azot azotanowy jest stosunkowo mobilny w glebach i łatwo wypłukiwany przez wodę, natomiast azot amonowy jest zatrzymywany dzięki wymianie kationowej. Jon amonowy jest również łatwiej przyswajalny przez rośliny niż azotanowy. Aby ekosystem mógł wytracić nadmierną ilość azotu, azot amonowy musi się „zamienić” w azotanowy, jest to proces nitryfikacji.

Uważa się, że ekosystemy leśne są przystosowane do ograniczonej dostępności azotu. Istnieje więc w nich silne współzawodnictwo pomiędzy roślinami i mikroflorą w zapotrzebowaniu na azot amonowy. To współzawodnictwo może spowodowa wstrzymanie procesu nitryfikacji i ograniczyć straty azotu. Obecnie dopływ azotu mineralnego poprzez depozycję z powietrza jest tak duży, że w dłuższym czasie może zmienić przebieg cyklu wewnętrznego, a możliwości gleby i roślin do zatrzymywania azotu mogą zostać przekroczone.

Przeżyźnienie ekosystemu przez azot zachodzi od momentu, kiedy następuje tzw. nasycenie azotem. Jest to stan w którym nieograniczony azot jest w nadmiarze w stosunku do całkowitego zapotrzebowania odżywczego roślin i mikroorganizmów. Uważa się, że podaż azotu poniżej poziomu nasycenia chroni ekosystem przed destabilizacją. Równocześnie wpływ nadmiaru azotu zależy od formy w jakiej został zdeponowany ( NO₃^- lub NH₄⁺) bardziej niż od jego całkowitego łądunku. Większość przypadkó destabilizacji i wymierania lasów spowodowanych nadmierną podażą azotu notowano na terenach, dla których zachodziła duża depozycja NH₃.

Proces oddziaływania azotu amonowego na ekosystemy leśne i jego efekty:

• Pobór i asymilacja NH_x następuje przez części naziemne drzew, a NH₄⁺ przez system korzeniowy po depozycji tego jonu w glebie.

• Pierwszą reakcją drzewa na pobór Nh_x jest wzmożenie wzrostu. Pprzyspieszony wzrost dotyczy tylko pędów, wzrost samego korzenia jest niewielki.

• Odporność na czynniki abiotyczne zmniejsza się. Działanie zaotu przedłuża fazę wzrostu do jesieni, przez co opóźnia pojawienie się u drzew odporności zimowej (nie pozbywają się wody).

• Amonowa forma azotu zmniejsza odporność lasów na suszę. Drzewo ma zwiększone zapotrzebowanie na szkielet węglowy do asymilacji Nh_x , które zwiększa absorpcję CO₂, a więc powoduje silniejsze otwieranie porów i utratę wody. Ponieważ został zachwiany stosunek pęd/korzeń, dostawa wody przez słabo rozwinięty system korzeniowy może być niedostateczna.

• Zmniejsza się odporność na czynniki biotyczne. Drzewa są bardziej wrażliwe na choroby grzybowe oraz osłabiona jest ich zdolność obrony przed atakami owadów.

• Osłabiony lub wstrzymany zostaje proces mikoryzy.

Wszystkie te szkodliwe efekty występują po przekroczeniu poziomu nasycenia azotem. Ładunmek krytyczny dla eutrofizacji azotem dla lasów wynosi 15-20 kg N/ (ha * rok).

.

---