Wpływ zanieczyszczeń powietrza na lasy - na przykładzie n-ctwa Puławy

Wstęp

Około 2/3 powierzchni leśnej w Polsce jest stale lub okresowo zagrożone przez różne szkodliwe czynniki. Obok szkodliwych owadów i chorobotwórczych grzybów, ogromną, negatywną rolę odgrywają emisje przemysłowe i zanieczyszczenia powietrza. Dalszy wzrost produkcyjności lasu jest mimo wszelkich wysiłków leśników zagrożony, między innymi wskutek rozszerzenia się zasięgu szkodliwego oddziaływania zanieczyszczeń przemysłowych powietrza, które objęły już znaczną część powierzchni lasów w kraju, a na 0,5 min ha powodują obumieranie drzew i całych drzewostanów.

Szczególnie wrażliwe na szkodliwe skutki zatrutego środowiska są drzewostany jednogatunkowe i jednowiekowe pochodzące ze sztucznych nasadzeń, zakładanych na suchych siedliskach, przy użyciu nasion nieznanego pochodzenia.

Już w XIX w. obserwowano wyraźne uszkodzenia lasu przez dymy powstające przy spalaniu węgla. Najwcześniejsze doniesienia z ziem polskich dotyczące szkód przemysłowych wyrządzanych przez dymy fabryczne w lasach okolic Katowic i Mysłowic pochodzą z końca XIX wieku

Największe niebezpieczeństwo zawisło nad lasami w Europie po drugiej wojnie światowej. Spowodował to olbrzymi rozwój przemysłu ciężkiego, chemicznego i energetyki.

Klasyfikacja zanieczyszczeń przemysłowych powietrza i wielkość emisji w Polsce.

Zanieczyszczenia przemysłowe atmosfery można podzielić na zanieczyszczenia pyłowe i gazowe.

1.Zanieczyszczenia pyłowe (1,7 min ton), w tym:

• Popioły lotne, 4 tony na km2/rok, (71%)

• Pyty z cementowni, 1 tona na km2/rok, (9%)

• Pyty metalurgiczne, 1 tona na km2/rok, (11%)

• Pyty z produkcji nawozów, poniżej 1 tony na km2/rok, (9%)

Zanieczyszczenia gazowe (5 min ton), w tym:

• Dwutlenek siarki, 8 ton na km2/rok, (50%)

• Tlenek węgla, 5 ton na km2/rok, (32%)

• Tlenki azotu, 2 tony na km2/rok, (12%)

• Węglowodory, poniżej 1 tony na km2/rok (6%).

Na terenie kraju istnieje ponad 1000 zakładów przemysłowych emitujących zanieczyszczenia pyłowe.

Przemysł paliwowo-energetyczny emituje 50% zanieczyszczeń pyłowych i 53% zanieczyszczeń gazowych - w tym 75% to SO.

Niemałą rolę odgrywa emisja szkodliwych składników, powstających w wyniku spalania paliw przez pojazdy mechaniczne. Wielkość emisji zanieczyszczeń komunikacyjnych wynosiła w roku 1986 ponad 2,6 mln ton.

Wyraźny wzrost zanieczyszczeń powietrza zaczyna się od 1950 r. W ostatnich latach wielkość emisji pyłów zmniejszyła się o 22%, natomiast emisja gazów zwiększyła się o 64%.

Jeszcze niedawno ok. 90% zakładów było wyposażonych w urządzenia do redukcji zanieczyszczeń pyłowych i tylko ok. 10 % w urządzenia do redukcji zanieczyszczeń gazowych. Obecnie ok. 95% pyłów jest zatrzymywanych, w porównaniu do ok. 10% zanieczyszczeń gazowych. Z punktu widzenia gospodarki leśnej stan ten jest bardzo niekorzystny, bowiem zwiększa się udział SO₂ i No_x, natomiast zmniejsza się emisja mniej szkodliwych dla lasów zanieczyszczeń pyłowych, które jako substancje o odczynie przeważnie zasadowym, mogą wykreślonych warunkach neutralizować skutki oddziaływania kwaśnych gazów.

1. Dwutlenek siarki. Emitowany przez przemysł ciężki i paliwowo-energetyczny (spalanie paliw stałych i ciekłych). Bardzo uciążliwy dla roślin drzewiastych.

Od pewnego czasu ukazują się w Polsce schematyczne mapy przedstawiające stężenie (w mg na m3 powietrza) dwutlenku siarki na przestrzeni całego kraju lub jego większych okręgów przemysłowych. Inną formą oceny stopnia skażenia środowiska przez SO₂ jest podawanie wielkości osadzania się siarki w g S na m² powierzchni w formie suchej i mokrej.

Większość siarki emitowana jest przez kominy, których wysokość dochodzi do 400m. Zasięg emisji z kominów wysokich 200-400 m wyraża się zawsze setkami kilometrów. Cząsteczka SO₂ utrzymuje się przeciętnie w atmosferze przez 4 doby; oznacza to, że może być ona w tym czasie przeniesiona na odległość ponad 1000 km od źródeł emisji.

Wpływ zanieczyszczeń przemysłowych atmosfery na

ekosystemy leśne

Przestrzenny rozkład stężeń 1 depozycji zanieczyszczeń przemysłowych powietrza (związki siarki 1 azotu) w Polsce

Do charakterystyki stopnia obciążenia ekosystemów leśnych przez zanieczyszczenia przemysłowe atmosfery można wykorzystywać różne parametry. Najczęściej operuje się tu takimi wielkościami jak stężenie i depozycja (opad, osadzanie się) szkodliwych substancji, w przeliczeniu na jednostkę objętości powietrza lub jednostkę powierzchni terenów leśnych.

Prezentowana mapa przedstawia wielkość depozycji SO₂ w roku 1987, tym samym dotyczy okresu, kiedy wielkość zanieczyszczeń przemysłowych powietrza w Polsce osiągnęła apogeum. Zgodnie z oczekiwaniem ujawnia się wielkopowierzchniowy gradient zanieczyszczeń; najwyższe wartości zanieczyszczenia osiągają z reguły na Górnym Śląsku (20 g/m² albo 200 kg/ha), i systematycznie maleją, w miarę oddalania się od tego regionu (do 1 g/m2 a1bo10 kg/ha).

Kolejna mapa przedstawia wielkość depozycji azotu w formie utlenionej. Przestrzenny rozkład jest podobny jak w przypadku siarki i waha się od 0,4 do 2,5 g/m2 (4 do 25 kg/ha). Do tego dochodzi jeszcze depozycja tego pierwiastka w formie zredukowanej: od 0,4 do 0,7 g/m² (4 do 7 kg/ha), co razem daje razem od 8 do 32 kg/ha.

Wielkość stężeń i depozycji została określona na podstawie punktowych źródeł emisji 1 obliczona przy pomocy modelu. Nie są więc to dane pomiarowe z monitoringu. Ze względu na to, że są to dane modelowe, charakteryzują się one znacznym stopniem generalizacji i "wygładzenia", co powoduje, że zarówno ekstremalne wartości jak i lokalnie podwyższone wartości parametrów zanieczyszczeń słabiej dochodzą do głosu.

Przestrzenny rozkład zanieczyszczeń w przekroju

Regionalnych Dyrekcji Lasów Państwowych

Aktualne trendy 1 prognozy wielkości zanieczyszczeń

Zmiany wartości wskaźników SO₂ i N0_x w latach 1986-1995

W okresie 1986-1993 w większości RDLP, nastąpił znaczny spadek wartości wskaźnika SO². Różnice pomiędzy rokiem 1986 a 1993 (dla poszczególnych RDLP) wyniosły częstokroć 50% 1 więcej. W rezultacie, średnie wartości wskaźnika SO;, dla kraju maleją w analizowanym okresie. Tendencja zmian wartości wskaźnika NO, dla poszczególnych RDLP była w badanym okresie bardziej różnorodna, tym niemniej w odniesieniu do całego kraju można zaobserwować podobny spadek, jaki ma miejsce dla wskaźnika SO₂.

Wartość imisji zanieczyszczeń gazowych docierającej do terenów leśnych jest w znacznym stopniu związana z wielkością emisji tych zanieczyszczeń do atmosfery przez źródła antropogenne i naturalne (te ostatnie w Polsce można pominąć). Szacunkowa emisja SO₂ oraz NO, dla kraju obliczona na podstawie zużycia paliw i wskaźników technologicznych, w latach 1987-1992 miała przebieg malejący. Najwyraźniejszy spadek emisji nastąpił w roku 1990 (zamknięcie zakładów o największej uciążliwości dla środowiska i ogólna recesja w przemyśle). Wielkość emisji SO^ w latach 1987- 1992 w skali kraju zmalała o blisko 35%, natomiast wielkość emisji N0₂ o około 26%.

Stało się tak zarówno dzięki recesji gospodarczej jak i przymuszeniu trucicieli do inwestowania w ochronę środowiska. Przykładem może tu być elektrownia w Bełchatów! W sierpniu ubiegłego roku elektrownia uruchomiła drugi system odsiarczania spalin, dzięki czemu zmniejszyła roczną emisję dwutlenku siarki o kolejne 30 tyś. ton. Pierwsza instalacja odsiarczania spalin działa już od października 1994 roku. W ciągu 20 lat istnienia elektrownia każdego roku wysyłała do atmosfery 300- 350 tyś. ton dwutlenku siarki. Zastosowana w obu instalacjach tzw. mokra metoda odsiarczania mlekiem wapiennym powoduje zatrzymanie 95% SO^ znajdującego się w spalinach. Dzięki temu jego stężenie w spalinach redukuje się do 200 mg/m3, podczas gdy normy Wspólnoty Europejskiej dopuszczają 400 mg/m3. Do września 1996 r. w Bełchatowie mają działać już cztery instalacje odsiarczające. Zmniejszą one emisję dwutlenku siarki o 120 tyś. ton rocznie.

Według raportu Europejskiego Banku Odbudowy i Rozwoju tylko na obniżenie wielkości zanieczyszczeń do standardów obowiązujących w Unii Polska potrzebuje około 40 mdl dolarów (GW, styczeń 1996).

Rola emisji transgraniczngch

Do zmniejszenie wielkości zanieczyszczeń przyczynia się także redukcja emisji trans granicznych. Jeszcze do niedawna w całej południowo-zachodniej Polsce poważnym źródłem zanieczyszczeń atmosfery związkami siarki były zakłady przemysłowe NRD, które oddziaływały na lasy województw: zielonogórskiego, jeleniogórskiego, legnickiego, wałbrzyskiego, gorzowskiego, opolskiego, katowickiego i bielskiego. Z NRD otrzymywaliśmy 360 tys. ton siarki, z Czechosłowacji 196 tys. ton z RFN 74 tyś. ton" Mniejsze ilości z innych krajów (Wik. Brytania, Jugosławia). Na teren Polski napływało więcej związków siarki niż nasz kraj emituje.

W latach osiemdziesiątych wiele państw (chociaż nie Polska) zobowiązało się do redukcji emisji dwutlenku siarki o 30 %.

W tym kontekście warto podkreślić, że w Niemczech Zachodnich, wysokie koncentracje SO^, notowane uprzednio na terenach silnie uprzemysłowionych 1 w centrach większych miast, zostały drastycznie zmniejszone już w latach 80-tych. Koncentracje te nadal spadają. Typowym przykładem redukcji dwutlenku siarki w Niemczech Zachodnich jest Zagłębie Rhury (rgs). Podobna redukcja stężenia dwutlenku siarki miała miejsce także w innych centrach przemysłowych 1 urbanizacyjnych w Niemczech Zachodnich, poczynając od lat 60-tych.

Dla porównania, stężenie N0^ praktycznie się nie zmienia, mimo, że coraz większa liczba samochodów wyposażona jest w katalizatory. Podobne trendy wystąpiły także w Szwajcarii, gdzie obniża się stężenie SO₂ natomiast stężenie 0₃ i N0₂ pozostaje na tym samym poziomie.

Podobna sytuacja ma obecnie także miejsce we wschodnich landach Republiki Federalnej. Do Niemieckiej Republiki Demokratycznej należał światowy rekord w emisji dwutlenku siarki i dwutlenku węgla na głowę mieszkańca. Obecnie mówi się o zielonej eksplozji. Na początku lat 90-tych zlikwidowano 60% miejsc pracy w przemyśle. W miejsce zamykanych zakładów powstają nowe, nowoczesne także pod względem ekologicznym . Znowu nie widać powietrza. Emisja dwutlenku węgla spadła w ciągu ostatnich pięciu lat o połowę, dwutlenku siarki o 44%, tlenku węgla - o '52%, a pyłów nawet o dwie trzecie. Problemem jest natomiast motoryzacja. Na początku lat 90-tych motoryzował się, kto mógł. Kupowano przede wszystkim używane samochody. W rezultacie w powietrzu przybyło spalin, wzrosło skażenie tlenkami azotu, podniosła się także zawartość ozonu w atmosferze.

Przewidywane emisje

Opracowując przewidywane emisje zanieczyszczeń do atmosfery w Polsce do roku 2010, Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN przyjął 3 warianty rozwoju krajowego systemu energetycznego:

• "odniesienia", jako hipotetyczny wariant porównawczy bez

ograniczeń emisji;

• "bazowy", spełniający krajowe normy ochrony atmosfery;

• "ekologiczny", respektujący ograniczenie w transgranicznym

rozprzestrzenianiu się zanieczyszczeń i wprowadzający po roku 2000 zaostrzone normy ochrony atmosfery.

Uwzględniono także dwa scenariusze makroekonomiczne wzrostu

gospodarki kraju:

• "niski" ze wzrostem PKB 2,3% rocznie,

• "wysoki", ze wzrostem PKB w wysokości 4,2% rocznie.

Z opracowanych modeli wynika, że w roku 2010 źródła krajowe będą

odpowiedzialne za emisję:

• od 1,1 do 2,1 m1n t SO^ (w roku 1980 - 3,7 min t), oraz

• od 1,1 do 1,4 min t N0x (w roku 1980 - 1,3 m1n t).

Wartości dla N0x nie ulegają istotnej redukcji z uwagi na wzrost taboru samochodowego. Natomiast depozycja siarki powinna ulegać istotnemu obniżeniu (także dzięki zmniejszeniu wielkości importowanych zanieczyszczeń).

Obszary ekologicznego zagrożenia

Mówiąc o przestrzennym rozkładzie zanieczyszczeń powietrza w Polsce należy wspomnieć o tzw. obszarach ekologicznego zagrożenia. Obszary ekologicznego zagrożenia wyróżniono na początku lat osiemdziesiątych. Spośród 27 obszarów ekologicznego zagrożenia, szczególnie wysokim poziomem emisji pyłów wyróżniają się następujące okręgi: górnośląski, krakowski, koniński, turoszowski, tarnobrzeski, opolski, oraz gazów: górnośląski, krakowski, legnicko-głogowski, tarnobrzeski, rybnicki, szczeciński i turoszowski.

Obszary ekologicznego zagrożenia rozmieszczone są na znacznym obszarze naszego kraju, przez co szkodliwy wpływ zanieczyszczeń obejmuje wielkie powierzchnie leśne. Obszary ekologicznego zagrożenia nie występują jedynie w północno-wschodniej części kraju, gdzie stan lasów (do niedawna) był jeszcze najlepszy.

Nawet jeżeli emisja zanieczyszczeń będzie spadać, to jeszcze w XXI wieku obszarami o dużym zagrożeniu ekologicznym będą Górny Śląsk, aglomeracja krakowska, legnicko-głogowskie zagłębie miedziowe i tarnobrzeskie zagłębie siarkowe.

Przechwytywanie azotu pochodzenia przemysłowego przez ekosystemy leśne na przykładzie Rybnickiego Okręgu Węglowego (Kwiecień 1995)

Obszary ekologicznego zagrożenia

Obszary ekologicznego zagrożenia po raz pierwszy wyróżniono w połowie lat osiemdziesiątych. Spośród 27 obszarów ekologicznego zagrożenia, szczególnie wysokim poziomem emisji pyłów wyróżniają się następujące okręgi: górnośląski, krakowski, koniński, turoszowski, tarnobrzeski, opolski, oraz gazów: górnośląski, krakowski, legnicko- gtogowski, tarnobrzeski, rybnicki, szczeciński i turoszowski.

Obszary ekologicznego zagrożenia rozmieszczone są na znacznym obszarze naszego kraju, przez co szkodliwy wpływ zanieczyszczeń obejmuje wielkie powierzchnie leśne. Obszary ekologicznego zagrożenia nie występują jedynie w północno-wschodniej części kraju, gdzie stan lasów (do niedawna) był jeszcze najlepszy.

Również okręg puławski (z dwoma zakładami) został uznany za obszar

ekologicznego zagrożenia. Pod względem wielkości emisji pyłów i gazów

zajmuje jednak jedno z dalszych miejsc. Daje to wyobrażenie, jak wygląda

sytuacja w innych okręgach.

Emisje transgraniczne

W latach osiemdziesiątych wiele państw (chociaż nie Polska) zobowiązało się do redukcji emisji dwutlenku siarki o 30 %. W całej południowo-zachodniej Polsce poważnym źródłem zanieczyszczeń atmosfery związkami siarki byty zakłady przemysłowe NRD, które oddziaływały na lasy województw: zielonogórskiego, jeleniogórskiego, legnickiego, wałbrzyskiego, gorzowskiego, opolskiego, katowickiego i bielskiego. Z NRD otrzymywaliśmy 360 tyś. ton siarki, z Czechosłowacji 196 tyś. ton, z RFN 74 tyś. ton. Mniejsze ilości z innych krajów (WIk. Brytania, Jugosławia). Na teren Polski napływało więcej związków siarki niż nasz kraj emituje.

1

7

---