Ochrona środowiska
Zakwaszenie środowiska
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.
SO2, NOx i NH3  reakcje chemiczne Ł�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, bądz
pośrednio  poprzez
obniżenie pH gleby lub wód powierzchniowych i
niekorzystne zmiany ich właściwości.
" Wartośd 0,5 g S/m2 przyjmowana jest jako graniczna,
powyżej której następuje zakwaszenie wód
powierzchniowych.
Kwaśne opady
�� Nie zanieczyszczony opad atmosferyczny
jest nieco kwasowy z powodu
zawartości kwasu węglowego.
�� Kwaśne deszcze  pH 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 NOx i SO2.
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 SO2 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 w. 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 A
acioska 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)
Przenoszenie transgraniczne
" Najbardziej zagrożona jest Europa północna i środkowa.
" Emisje zanieczyszczeo powietrza są silnie skoncentrowane w
obszarach przemysłowych.
" Powoduje to częste zakwaszenie opadu w tych regionach (pH
4,1 do pH 5,1).
20 największych punktowych z
ródeł emisji SO2
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.
Największe punktowe z
ródła emisji w 2006 roku
SO2 NOx
A
adunki krytyczne
Początek lat 90-tych  koncepcja ładunków krytycznych,
stanowiących powiązanie wielkości depozycji związków
kwasotwórczych ze skutkami w środowisku.
A
adunek krytyczny związków kwaśnych wprowadzanych z
atmosfery do poszczególnych elementów środowiska to
największa depozycja tych związków nie wywołująca zmian
chemicznych prowadzących do długotrwałych, szkodliwych
skutków dla struktury i funkcjonowania ekosystemów.
A
adunki 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/m2/rok]
siarki
azotu
" 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.
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/m2)
Polska znajduje się w obszarze największych depozycji siarki w
Europie. Obszar ten obejmuje większośd krajów Europy Centralnej,
Holandię, Belgię, częśd Wielkiej Brytanii i południowe Włochy.
Depozycja azotu w Europie w 1999 roku (mg/m2)
Z obliczeń wykonanych dla tlenowych związków azotu wynika, że obszarami o
największej depozycji azotu do podłoża jest Zachodnia Europa a szczególnie
Holandia, Belgia, Luxemburg, część Wielkiej Brytanii, zachodnia część Niemiec
i północne Włochy. Polska znajduje się w obszarze znaczącej w skali
europejskiej depozycji azotu pochodzącego ze związków tlenowych.
Kwaśna depozycja w lasach
2000 2020 2020
Obecne przepisy Max. techn. możliwa redukcja
Procent powierzchni lasów z kwaśną depozycją powyżej ładunków krytycznych
http://gains.iiasa.ac.at/index.php/policyapplications/cafe-clean-air-for-europe
Eutrofizacja  przekroczenie ładunków
krytycznych
2000 2020 2020
Obecne przepisy Max. techn. możliwa redukcja
Procent ekosystemów z depozycją azotu powyżej ładunków krytycznych
http://gains.iiasa.ac.at/index.php/policyapplications/cafe-clean-air-for-europe
Depozycja substancji zakwaszających do podłoża
��Wielkośd deponowanych zanieczyszczeo na obszar
Polski wraz z wodą opadową obliczana jest przy
użyciu komputerowego systemu informacji
przestrzennej GIS, z zastosowaniem modelu
generującego rozkład przestrzenny zanieczyszczeo.
��Skład chemiczny opadów atmosferycznych, a co za tym
idzie depozycja zanieczyszczeo do podłoża,
charakteryzuje się wyraz
nym 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/m2]
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/m2]
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+/m2]
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/m2, 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).
" Dynamika spadku kwasowości opadów w drugiej połowie lat 90-
tych była mniejsza niż można by oczekiwad obserwując stopieo
redukcji emisji zanieczyszczeo gazowych, co można wiązad ze
zmniejszaniem emisji zanieczyszczeo pyłowych, które mają
neutralizujący wpływ na kwasowośd opadów.
Depozycja substancji wprowadzanych z opadem
atmosferycznym na obszar Polski w latach 2000-2008 na
tle średniorocznej sumy opadów
(z
ródło: GIOŚ/PMŚ)
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 SO2, NOX,
NH3 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 SO2, NOx, NH3 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 paz
dziernika 2001 r. w sprawie krajowych
pułapów emisji dla niektórych zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego
Wielkość emisji SO2, NOX, NH3 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 wyraz
nie
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 SO2, NOX, NH3 na tle krajowych
poziomów emisji tych substancji
" Od roku 2003 emisje większości zanieczyszczeń pozostają
na 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.
Czarny Trójkąt  Góry Izerskie
Skutki kwaśnej depozycji
v�zakwaszenie poszczególnych elementówśrodowiska:
" gleb (szczególnie gleb lekkich)
" wód powierzchniowych i podziemnych
" uruchomienie toksycznego glinu w glebach
v�bezpośrednie uszkadzanie części nadziemnych roślin (zwłaszcza
drzew)
v�uszkadzanie materiałów budowlanych
Uszkodzenia drzew
Zakwaszenie wody
" W Skandynawii kwaśne deszcze nakładają się na naturalne
zakwaszenie wód w jeziorach i rzekach. Około 14 tys.
szwedzkich jezior, położonych na 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 SO2 i NOx 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
2000 2020 2020
Obecne przepisy Max. techn. możliwa redukcja
Procent obszaru zlewni z z kwaśną depozycją powyżej ładunków krytycznych
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.
y
ródło: Swedish Environmental Protection Agency
http://www.internat.environ.se/index.php3?main=/documents/pollu
tants/kalka/forsure.html