Eutrofizacja Bałtyku – przyczyny, skutki, działania ......03 July 00 04 Sep.00 06 Nov.00 09...
Transcript of Eutrofizacja Bałtyku – przyczyny, skutki, działania ......03 July 00 04 Sep.00 06 Nov.00 09...
Eutrofizacja Bałtyku – przyczyny, skutki, działania zapobiegawcze
Marianna Pastuszak
Morski Instytut Rybacki – Państwowy Instytut BadawczyZakład Oceanografii Rybackiej i Ekologii Morza
Baltic catchment
Vistula and Oder catchments
250 rzek zasila Bałtyk; 7 największych rzek, w tym Wisła i Odra
Objętość Bałtyku: 21 547km3
Dopływ roczny wód rzecznych ca. 500 km3
W 2006 r. całkowity ładunek N – 638 000 ton
całkowity ładunek P – 28 370 ton
99.7% terytorium Polski należy do zlewiska Bałtyku
Elken i Matthäus, 2006
WisłaOdra
Zlewisko Bałtyku; schematyczna ilustracja cyrkulacji wody w Bałtyku
Obserwowane zmiany pozostające w związku z eutrofizacją wód Bałtyku
Wymiar globalny – zmiany klimatycznedodatkowe czynniki powodujące
rozchwianie równowagi ekosystemu
- Częstotliwość i wielkość odświeżających wlewów wód zasolonych,
- Anomalie w odpływie wody rzecznej,
- Spadek S i wzrost T wody w Bałtyku
Wymiar lokalny – N, P, Si
- W latach 1950-1988 – 17-krotny i 8-krotny wzrost zużycia nawozów azotowych i fosforowych w basenie Bałtyku,
- Od początku XX wieku 4-krotny wzrost ładunków TN i 8-krotny wzrost ładunków TP odprowadzanych rzekami do Bałtyku
- Spadek ładunków DSi odprowadzanych do Bałtyku i w efekcie 3-krotny spadek stężeń DSi w wodach Bałtyku od początku XX wieku; jest to efekt eutrofizacji rzek oraz zabudowy rzek (tamy)
Mniej jak połowa całkowitej ilości TN, wprowadzonej do środowiska naturalnego w formie nawozów mineralnych i naturalnych, jest efektywnie wykorzystana, natomiast reszta zostaje rozproszona w środowisku naturalnym i tym samym przyczynia się do
różnego rodzaju negatywnych skutków ekologicznych i zdrowotnych
Kowalkowski i in., 2012; Pastuszak i in., 2012
HELCOM, 2011
Konceptualny model eutrofizacji – strzałki oznaczają interakcję pomiędzy poszczególnymi ogniwami łańcucha troficznego
Eutrofizacja to proces wzbogacania zbiorników wodnych w substancje pokarmowe (substancje biogenne) skutkujący wzrostem trofii, czyli żyzności wód
Zmiany klimatyczne wpływające na częstotliwość odświeżających wlewów wód zasolonych
Zmiany klimatyczne zasolenietemperatura wody
HELCOM, 2006 - uzupełniony o nową wiedzę
Wlewy do Bałtyku w latach 1880-2005; Objętość wód głębinowych w Bałtyku (Bałtyk Właściwy, Zatoka Fińska, i Zatoka Ryska) pozostających pod wpływem
hipoksji i anoksji w latach 1960-2011
Matthäus i Franck, 1992; Fischer i Matthäus, 1996; Hansson i in., 2011
Czteropoziomowy łańcuch troficzny – przykład obiegu krzemu w morzu
Efekt zakłócenia funkcjonowania ekosystemu
Pastuszak, 2012b
HELCOM, 2004, 2005
Źródła substancji biogennych w odpływie rzecznym w zlewisku Bałtyku
Emisja azotu według źródeł - Polska 2000
62%18%
20%
Odpływ obszarowy Źródła punktowe Naturalne tło
Emisja fosforu według źródeł - Polska 2000
54%29%
17%
Odpływ obszarowy Źródła punktowe Naturalne tło
37-76 % N ulega usunięciu w systemach rzecznych
1/2 puli N – usunięta w rzekach 1- 4 rzędu stanowiących 90% długości wszystkich rzek w dorzeczu;
1/2 puli N – usunięta w rzekach 5 i wyższego rzędu stanowiących 10% długości wszystkich rzek w dorzeczu
(Seitzinger i in. , 2002)
(Strahler, 1957)
Obieg azotu (N) w glebie
http://landscapeforlife.org/give_back/3c.php
N łatwo przemieszcza się w glebie
Nadwyżka bilansowa N
Geomorfologia
- Rodzaj gleby
- Rodzaj podłoża skalistego
- Nachylenie terenu
Warunki hydrologiczno-meteorologiczne
Polska - 84% pow. nachylenie terenu 3º
Systemy wolno-przepływowe
Wysoki udział wód gruntowych w emisji N
Pionowa infiltracja sprzyja wysokiej retencji N
Fotyma i in., 2012; Pastuszak i in., 2012a, b
The Phosphorus CycleAnimal
manuresand biosolids Mineral
fertilizers
Crop harvest
Runoff anderosion
Leaching(usually minor)
Organic phosphorus•Microbial•Plant residue•Humus
Primaryminerals(apatite)
Plant residues
Plantuptake
Soil solutionphosphorus•HPO4
-2
•H2PO4-1
Secondarycompounds
(CaP, FeP, MnP, AlP)
DissolutionDissolution
PrecipitationPrecipitation
Mineralsurfaces
(clays, Fe and Al oxides,
carbonates)
Wea
therin
g
Wea
therin
g
AdsorptionAdsorption
Mineralization
Mineralization
Immobilization
ImmobilizationDesorptionDesorption
Input to soilComponent Loss from soil
Atmosphericdeposition
Obieg fosforu (P) w glebie
http://msucares.com/crops/soils/images/phosphorus.gif
P łatwo ulega ulega wiązaniu chem. w glebie
Nadwyżka bilansowa N
Geomorfologia
- Rodzaj gleby
-Rodzaj podłoża skalistego
- Nachylenie terenu
Warunki hydrologiczno-meteorologiczne
Mały odpływ P przez ługowanieZnaczny odpływ P przez zmyw pow. i erozję
Polska- (60% pow. areału rolniczego – lekkie gleby; 21% pow. areału rol. i 8% pow. lasów– zagrożona erozją ; 50% pow. terenów rol. - zakwaszone)
Igras i Fotyma., 2012; Pastuszak i in., 2012 a, b
Pastuszak i Witek, 2012
IMGW, 1999-2013
Stężenia związków azotu w wodach Wisły i Odry (dane własne – granty UE); przepływy wody - dane IMGW
Vistula
0
1
2
3
4
5
6
03 J
uly
0006
Sep
.00
07 N
ov.0
008
Jan
.01
05 M
ar.0
107
May
.01
02 J
uly
0103
Sep
.01
06 N
ov.0
102
Jan
.02
04 M
ar. 0
206
May
02
23 J
an. 0
317
Mar
.03
27 M
ay 0
329
Jul
y 03
23 S
ep. 0
318
Nov
. 03
20 J
an. 0
423
Mar
. 04
18 M
ay 0
420
Jul
y 04
15 S
ep. 0
416
Nov
. 04
24 J
an. 0
523
Mar
. 05
17 M
ay 0
5
Con
cent
ratio
n [m
gdm
-3]
NorgNH4-NNO2-NNO3-N
Oder
0
1
2
3
4
5
6
03 J
uly
0004
Sep
.00
06 N
ov.0
009
Jan
.01
06 M
ar.0
107
May
01
05 J
uly
0103
Sep
.01
12 N
ov.0
122
Jan
.02
25 M
ar. 0
227
May
02
19 F
eb.0
328
Apr
. 03
23 J
une
0321
Aug
. 03
21 O
ct. 0
329
Dec
. 03
23 F
eb.0
421
Apr
. 04
21 J
une
0424
Aug
. 04
26 O
ct. 0
427
Dec
. 04
21 F
eb. 0
526
Apr
. 05
Con
cent
ratio
n [m
g dm
-3]
NorgNH4-NNO2-NNO3-N
Przewaga azotanów
Dobrze rozwinięta zmienność sezonowa
Wyższe stężenia TN w wodach Odry
Vistula
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Months
Wat
er fl
ows
[m3 s-1
]
Year 2000Year 2001Year 2002Year 2003Year 2004Year 2005Year 2006Year 2007Year 2008Year 2009Year 2010Year 2011Year 2012Year 2013
Oder
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
MonthsW
ater
flow
s [m
3 s-1]
Year 2000Year 2001Year 2002Year 2003Year 2004Year 2005Year 2006Year 2007Year 2008Year 2009Year 2010Year 2011Year 2012Year 2013
Vistula
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
03 J
uly
0006
Sep
.00
07 N
ov.0
008
Jan
.01
05 M
ar.0
107
May
.01
02 J
uly
0103
Sep
.01
06 N
ov.0
102
Jan
.02
04 M
ar. 0
206
May
02
23 J
an. 0
317
Mar
.03
27 M
ay 0
329
Jul
y 03
23 S
ep. 0
318
Nov
. 03
20 J
an. 0
423
Mar
. 04
18 M
ay 0
420
Jul
y 04
15 S
ep. 0
416
Nov
. 04
24 J
an. 0
523
Mar
. 05
17 M
ay 0
5
Con
cent
ratio
n [m
gdm
-3]
Porg.PO4-P
Oder
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
25 J
uly
0019
Sep
.00
27 N
ov.0
024
Jan
.01
27 M
ar.0
121
May
01
23 J
uly
0124
Sep
.01
26 N
ov.0
105
Feb
. 02
08 A
pr. 0
204
Jun
e 02
09 J
an. 0
304
Mar
.03
12 M
ay 0
3 04
Jul
y 03
09 S
ep. 0
304
Nov
. 03
09 J
an. 0
404
Mar
.04
10 M
ay 0
408
Jul
y 04
07 S
ep. 0
409
Nov
. 04
06 J
an. 0
507
Mar
. 05
10 M
ay 0
5
Con
cent
ratio
n [m
g dm
-3]
Porg.PO4-P
Stężenia związków fosforu w wodach Wisły i Odry (dane własne – granty UE)
Pastuszak i Witek, 2012
Wysoki dział Porg.
Sezonowa zmienność DIP
Wyższe stężenia TP w wodach Odry
Pastuszak, 2012Pastuszak i Witek, 2012
Udział krajów nadbałtyckich w odprowadzaniu azotu i fosforu rzekami do Bałtyku w roku 2000
Polska:
50% powierzchni terenów rolniczych
45% populacji ludności
Duża pow. zlewiska cząstkowego – roczny odpływ wody ca. 63 km3
Emisja N emission z terenów rolniczych–
7-10 razy wyższa niż z terenów zalesionych
0
50000100000
150000200000
250000
300000350000
400000450000
Pow
ierz
chni
a [k
m2 ]
DE DK EE FI LT LV PL RU*) SE
Tereny zurbanizowane LasyTereny rolnicze Mokradła i torfowiskaJeziora GóryInne nie wyspecyfikowane
Ładunki jednostkowe TN i TP (kg/km2) zrzucane przez kraje bałtyckie do wód powierzchniowych zlewiska Bałtyku oraz bezpośrednio do Bałtyku w roku 2000
Pastuszak i Witek, 2012
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Nitr
ogen
dis
char
ges
[kgk
m-2
]
DE DK EE FI LT LV PL RU SE
Area-specific diffuse losses Area-specific total point source dischargesArea-specific nitrogen natural background losses
0
5
10
15
20
25
30
35
Phos
phor
us d
isch
arge
s [k
g km
-2]
DE DK EE FI LT LV PL RU SE
Area-specific diffuse losses Area-specific total point source dischargesArea-specific phosphorus natural background losses
Kowalkowski i in., 2012;
Pastuszak i in., 2012 a,b
Pastuszak i in., 2005
Odra Wisła
Czynniki naturalne
1) Pow. zlewni: 118,861 km2 1) Pow. zlewni: 194,424 km2
2) Roczny odpływ wody: 16.7 km3 (1951-2013) 2) Roczny odpływ wody: 34 km3 (1951-2013)
3) Niższy udział podłoża o wysokiej porowatości - o 11%
3) Wyższy udział podłoża o wysokiej porowatości- o 11%
4) Niższy udział pow. jezior – o 18%; Ujście rzeki – duże estuarium
4) Wyższy udział pow. jezior – o 18%;Ujście rzeki - delta
Czynniki antropogeniczne
1) Dużo większe gosp. wyższy dochódbardziej intensywne rolnictwo wyższe dawki nawozów, większy system drenarski; skoncentrowana hodowla świńwięcej gnojowicy do wykorzystania; 2) Mniejsza powierzchnia łąk,3) Głębsze zmiany strukturalne – większa liczba PGR,4) Wyższa absorpcja funduszy UE,5) Większe inwestycje na oczyszczalnie ścieków
1) Mniejsze gosp. niższy dochódmniej intensywne rolnictwo niższe dawki nawozów, hodowla krów, mniejszy system drenarski;2) Większa powierzchnia łąk i pastwisk,3) Zmiany strukturalne – mniejsza liczba PGR,4) Średnia absorpcja funduszy UE,5) Mniejsze inwestycje na oczyszczalnie ścieków
Kombinacja czynników naturalnych i antropogenicznych skutkuje znaczną różnicą ładunków TN i TP odprowadzanych do Bałtyku (dane dla roku 2000)
TN: 53,000 ton TN: 117,000 ton
TP: 3,700 ton TP: 7,500 ton
Basen Wisły i Odry
Różnice:
- Czynniki naturalne,
- Czynniki antropogeniczne,
Outer Pomeranian Bay
Inner Pomeranian Bay
N2
DIN Norg.
Nsed.
54.1 26.9
36.9
25.6
26.0 12.8
DIN[kt/yr]
Norg. [kt/yr]
11.3
5.3 Outer Pomeranian Bay
Inner Pomeranian Bay
Oder River
DIP Porg.
Psed.
2.1 3.8
2.2
1.9 1.2
DIP[kt/yr]
Porg.[kt/yr]
0.6
Rola estuarium Odry w naturalnej retencji N i P – bilans masy metodąLOICZ (Pastuszak i in., 2005)
45% ładunku TN i 37% ładunku TP zatrzymywane w skali roku w estuarium Odry
Odległość pomiędzy najniżej położoną stacją monitoringową –Krajnik Dolny – a cieśninami odprowadzającymi wodę z Zalewu Szczecińskiego –106 km;
Powierzchnia –1000 km2
Zmiany w polskiej gospodarce – wpływ na emisję N i P do rzek i Bałtyku
Okres transformacji –
- Kryzys ekonomiczny (sektor rolniczy)
- Przekształcenia w gospodarce (zamykane nierentowne stare
zakłady, przekształcenia własnościowe – PGR
-Absorpcja funduszy unijnych –przekładająca się na znaczne
zmniejszenie presji na środowisko naturalne w Polsce
Realizacja Dyrektyw UE po akcesji Polski do struktur UE:
-Dyrektywa Azotanowa
-Ramowa Dyrektywa Wodna
-Dyrektywy dot. Oczyszczalni Ścieków
-Dyrektywa Strategia Morska
Realizacja uzgodnień HELCOM np. Baltic Sea Action Plan, CART
Nadwyżka bilansowa N w rolnictwie w latach 1960-2008; objętość ścieków miejskich i przemysłowych – oczyszczanych i wymagających oczyszczania – lata 1970-2012
(Pastuszak i in., 2012)
Nitrogen surplus in Polish agriculture
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1960 1970 1980 1990 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008Nitr
ogen
sur
plus
[kgN
ha-1
AU
L ye
ar-1
]
Oder basin Vistula basin Poland
Nadwyżka bilansowa – kluczowy parametr we wszystkich uznanych na świecie
modelach matematycznych emisji N i P
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
Objęt
ość
[km
3 ]
1970
1975
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1992
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
2011
nie oczyszczanezwiększone usuwanie substancji biogenicznychbiologiczniechemiczniemechanicznie
W okresie transformacji Polska zbudowała ok. 2000 oczyszczalni ścieków
Konceptualny schemat modelu MONERIS; Roczna emisja azotu i fosforu wg. różnych ścieżek emisji do basenu Wisły i Odry w latach 1995-2008
(Kowalkowski i in., 2012)
Wisła
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
180000
200000
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Emis
ja a
zotu
wg.
źró
deł [
tony
rok-1
]
TerenyzurbanizowaneOczyszczalnieściekówWody podziemne
Erozja
Odpływ drenarski
OdpływpowierzchniowyDepozycja zatmosfery
Odra
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Emis
ja a
zotu
wg.
źró
deł [
tony
rok
-1]
TerenyzurbanizowaneOczyszczalnieściekówWody podziemne
Erozja
Odpływ drenarski
OdpływpowierzchniowyDepozycja zatmosfery
Wisła
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
1600019
95
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Emis
ja fo
sfor
u w
g. ź
ródeł [
tony
rok-1
]
TerenyzurbanizowaneOczyszczalnieściekówWody podziemne
Erozja
Odpływ drenarski
OdpływpowierzchniowyDepozycja zatmosfery
Odra
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Emsj
a fo
sfor
u w
g. ź
ródeł [
tony
rok-1
]
TerenyzurbanizowaneOczyszczalnieściekówWody podziemne
Erozja
Odpływ drenarsk
OdpływpowierzchniowyDepozycja zatmosfery
Emisja N:
Wisła i Odra
16-17%
Emisja P:
Wisła 23%
Odra 32%
Średni (1995-2008) udział procentowy różnych ścieżek emisji N i P do basenu Wisły i Odry (Kowalkowski i in., 2012; Pastuszak i in., 2012)
Wisła 1995-2008 Średnia emisja TN 158 838 ton
4% 6%
29%
5%
40%
11%5%
Depoz.z atmosferyOdpływ powierzchniowyOdpływ drenarskiErozjaWody podziemneOczyszczalnie ściekówTereny zurbanizowane
Odra 1995-2008 Średnia emisja TN 100 592 ton
4% 4%
48%
4%
24%
12%4%
Depoz.z atmosferyOdpływ powierzchniowyOdpływ drenarskiErozjaWody podziemneOczyszczalnie ściekówTereny zurbanizowane
Wisła 1995-2008 Średnia emisja TP 11 612 ton2%
19%
4%
29%11%
19%
16%
Depoz.z atmosferyOdpływ powierzchniowyOdpływ drenarskiErozjaWody podziemneOczyszczalnie ściekówTereny zurbanizowane
Odra 1995-2008 Średnia emisja TP 5 935 ton2%
15%
8%
6%
24%
17%
28%
Depoz.z atmosferyOdpływ powierzchniowyOdpływ drenarskiErozjaWody podziemneOczyszczalnie ściekówTereny zurbanizowane
Pastuszak i Witek, 2012; Pastuszak, dane niepublikowane
Stężenia azotu całkowitego (TN) i fosforu całkowitego (TP) w wodach Wisły i Odry (dane: IMGW oraz WIOŚ Gdańsk, Szczecin)
Vistula
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Jan-
88Ja
n-89
Jan-
90Ja
n-91
Jan-
92Ja
n-93
Jan-
94Ja
n-95
Jan-
96Ja
n-97
Jan-
98Ja
n-99
Jan-
00Ja
n-01
Jan-
02Ja
n-03
Jan-
04Ja
n-05
Jan-
06Ja
n-07
Jan-
08Ja
n-09
Jan-
10Ja
n-11
Jan-
12Ja
n-13
Con
cent
ratio
n TP
[mgP
dm-3
]
Vistula
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Jan-
88Ja
n-89
Jan-
90Ja
n-91
Jan-
92Ja
n-93
Jan-
94Ja
n-95
Jan-
96Ja
n-97
Jan-
98Ja
n-99
Jan-
00Ja
n-01
Jan-
02Ja
n-03
Jan-
04Ja
n-05
Jan-
06Ja
n-07
Jan-
08Ja
n-09
Jan-
10Ja
n-11
Jan-
12Ja
n-13
Con
cent
ratio
n TN
[mgN
dm-3
]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Jan-
88Ja
n-89
Jan-
90Ja
n-91
Jan-
92Ja
n-93
Jan-
94Ja
n-95
Jan-
96Ja
n-97
Jan-
98Ja
n-99
Jan-
00Ja
n-01
Jan-
02Ja
n-03
Jan-
04Ja
n-05
Jan-
06Ja
n-07
Jan-
08Ja
n-09
Jan-
10Ja
n-11
Jan-
12Ja
n-13
Con
cent
ratio
n TN
[mgP
dm-3
] Oder
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Jan-
88Ja
n-89
Jan-
90Ja
n-91
Jan-
92Ja
n-93
Jan-
94Ja
n-95
Jan-
96Ja
n-97
Jan-
98Ja
n-99
Jan-
00Ja
n-01
Jan-
02Ja
n-03
Jan-
04Ja
n-05
Jan-
06Ja
n-07
Jan-
08Ja
n-09
Jan-
10Ja
n-11
Jan-
12Ja
n-13
Con
cent
ratio
n TP
[mgP
dm-3
] Oder
Stężenia azotanów (NO3-N) i fosforu nieorganicznego (DIP) w wodach Wisły i Odry (dane: IMGW oraz WIOŚ Gdańsk, Szczecin)
Vistula
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
Jan-
88Ja
n-89
Jan-
90Ja
n-91
Jan-
92Ja
n-93
Jan-
94Ja
n-95
Jan-
96Ja
n-97
Jan-
98Ja
n-99
Jan-
00Ja
n-01
Jan-
02Ja
n-03
Jan-
04Ja
n-05
Jan-
06Ja
n-07
Jan-
08Ja
n-09
Jan-
10Ja
n-11
Jan-
12Ja
n-13
Con
cent
ratio
n D
IP [m
gPdm
-3]
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
Jan-
88Ja
n-89
Jan-
90Ja
n-91
Jan-
92Ja
n-93
Jan-
94Ja
n-95
Jan-
96Ja
n-97
Jan-
98Ja
n-99
Jan-
00Ja
n-01
Jan-
02Ja
n-03
Jan-
04Ja
n-05
Jan-
06Ja
n-07
Jan-
08Ja
n-09
Jan-
10Ja
n-11
Jan-
12Ja
n-13
Con
cent
ratio
n D
IP [m
gPdm
-3] Oder
Vistula
0
0,51
1,52
2,5
33,5
44,5
5
Jan-
88Ja
n-89
Jan-
90Ja
n-91
Jan-
92Ja
n-93
Jan-
94Ja
n-95
Jan-
96Ja
n-97
Jan-
98Ja
n-99
Jan-
00Ja
n-01
Jan-
02Ja
n-03
Jan-
04Ja
n-05
Jan-
06Ja
n-07
Jan-
08Ja
n-09
Jan-
10Ja
n-11
Jan-
12Ja
n-13
Con
cent
ratio
n N
O3-
N [m
gNdm
-3]
0
1
2
3
4
5
6
7
Jan-
88Ja
n-89
Jan-
90Ja
n-91
Jan-
92Ja
n-93
Jan-
94Ja
n-95
Jan-
96Ja
n-97
Jan-
98Ja
n-99
Jan-
00Ja
n-01
Jan-
02Ja
n-03
Jan-
04Ja
n-05
Jan-
06Ja
n-07
Jan-
08Ja
n-09
Jan-
10Ja
n-11
Jan-
12Ja
n-13
Con
cent
ratio
n N
O3-
N [m
gNdm
-3]
Oder
Pastuszak i Witek, 2012; Pastuszak, dane niepublikowane
Pastuszak i Witek, 2012; Pastuszak, dane niepublikowane.
Ładunki znormalizowane
1988-2013
Wisła:
TN ~ 47 000 t (37%)
N-NO3 31 039 t (43%)
TP ~ 2 950 t (37%)
P-PO4 2 500 t (57%)
Odra:
TN 32 000 t (40%)
N-NO3 17 498 t (37%)
TP 5 100 t (61%) odniesione do roku 2013
P-PO4 ca. 1 800 t (79%)
Vistula
01 0002 0003 0004 0005 0006 0007 0008 0009 000
10 000
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
TP [t
ons
yr-1
]
Estimated Normalised Trend smoother
Vistula
0
10 000
20 00030 000
40 000
50 000
60 00070 000
80 000
90 000
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
NO
3-N
[ton
s yr
-1]
Estimated Normalised Trend smoother
Vistula
0
20 000
40 000
60 000
80 000
100 000
120 000
140 000
160 000
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
TN [t
ons
yr-1
]
Estimated Normalised Trend smoother
Oder
0
10 000
20 000
30 000
40 000
50 000
60 000
70 000
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
NO
3-N
[ton
s yr
-1]
Estimated Normalised Trend smoother
Oder
01 0002 0003 0004 0005 0006 0007 0008 0009 000
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
TP [t
ons
yr-1
]
Estimated Normalised Trend smoother
Vistula
0
1 000
2 000
3 000
4 000
5 000
6 000
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
PO4-
P [to
ns y
r-1]
Estimated Normalised Trend smoother
Oder
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
PO4-
P [to
ns y
r-1]
Estimated Normalised Trend smoother
Oder
010 00020 00030 00040 00050 00060 00070 00080 00090 000
100 000
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
TN [t
ons
yr-1
]
Estimated Normalised Trend smoother
Redukcja znormalizowanych ładunków azotu całkowitego (TN) i fosforu całkowitego (TP) zrzucanych przez Wisłę, Odrę, oraz rzeki Przymorza w okresie transformacji (1988-2013);
uwzględniono retencję TN, TP w estuarium Odry
Specyfikacja Redukcja TN [tony]
Redukcja TP [tony]
Basen Wisły; okres transformacji (1988-2013); ładunki znormalizowane (Pastuszak i in., praca złożona do druku)
47 000 (o 37%)
2 950 (o 37%)
Basen Odry; okres transformacji (1988-2013) ładunki znormalizowane (Pastuszak i in., praca złożona do druku)
32 000 (o 40%)
5 100 (o 61%) odniesione do roku 2013
Rzeki Przymorza (oszacowane dla średnich znormalizowanych ładunków N, P w 2000-2013 r., przy założeniu, że średnie ładunki rzek Przymorza stanowią 13% sumarycznego średniego ładunku TN, oraz 10% sumarycznego ładunku TP Wisły i Odry w tych samych latach wnoszonych oraz przy założeniu średniej redukcji ładunku TN na poziomie 40% i TP na poziomie 54%) (Pastuszak i Witek, 2012a)
3 700 240
Estuarium Odry – redukcja oszacowana w oparciu o średni ładunki TN i TP dla okresu 2000-2013, przy 45% redukcji TN oraz 37% redukcji TP w estuarium (Pastuszak i Witek, 2012b)
25 000 1 150
Całkowita redukcja ładunków TN i TP zrzucanych przez polskie rzeki w odniesieniu do max. ładunków na przełomie lat 80. i 90.
107 747 9 440
HELCOM, 2013
BSAP i CART - Parametry brane po uwagę celem odtworzenia dobrego statusu ekologicznego środowiska morskiego do roku 2021
Stężenia substancji biogenicznych zbliżone do stężeń naturalnych,
Przezroczysta woda, Naturalny poziom zakwitów alg morskich, Naturalne rozmieszczenie i występowanie roślin zanurzonych i zwierząt,
Naturalny poziom tlenu rozpuszczonego w wodzie.
Kraj BSAP 2007N (tony rok-1)
Ministers 2013
N (tony rok-1)
BSAP 2007P (tony rok-1)
Ministers 2013 P (tony rok-1)
Dania 17,210 2,890 16 38
Niemcy 5,620 7,670 240 170
Polska 62,400 43,610 8,760 7,480Litwa 11,750 8,970 880 1,470
Łotwa 2,560 1,670 300 220
Estonia 900 1,800 220 320
Rosja 6,970 10,380 2,500 3,790
Finlandia 1,200 3,030 150 356
Szwecja 20,780 9,240 290 530
Suma 133,170 89,260 15,016 14,374
TN – znormalizowane dla lat 1997-2003 (dane MIR)
Wisła Odra rz. Przymorza (13%)
97 800 t + 57 694 t + 20 214 t = 175 708 t – 43 610 t (CART) = 132 098 t
97 800 t + 57 694 t =155 494 t - 37 941 t (CART pomniejszony o rzeki Przymorza) =117 553 t
72 883 t 44 670 t
Wisła 34 km3 Odra 16.7 km3
2.14 mgNdm-3 2.67 mgNdm-3
TP– znormalizowane dla lat 1997-2003 (dane MIR)
Wisła Odra rz. Przymorza (10%)
6 497 t + 4 092 t + 1 059 t = 11 648 t – 7 480 t (CART) = 4 168 t
6 497 t + 4 092 t =10 648 t - 6800 t (CART pomniejszony o rzeki Przymorza) = 3 848 t
2501 t 1 347 t
Wisła 34 km3 16.7 km3 Odra0.07 mgPdm-3 0.08 mgPdm-3
W tym 5669 ton na rzeki Przymorza
W tym 680 ton na rzeki Przymorza
TN znormalizowane HELCOM (PLC-5) lata 1997-2003 – 187 693 t – różnica 11 985 t
max. różnica 41 000 ton
TP znormalizowane HELCOM (PLC-5) 1997-2003 - 11 892 ton
To są obecne stężenia DIP
Stężenia TN i TP w Wiśle i Odrze przy teoretycznym wprowadzeniu BSAP
TN w rzekach Europy Zachodniej - 5-8 mg N dm-3
TN w 4 dużych rzekach USA – 3.75-4.79 mg N dm-3
Vistula
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Jan-
88Ja
n-89
Jan-
90Ja
n-91
Jan-
92Ja
n-93
Jan-
94Ja
n-95
Jan-
96Ja
n-97
Jan-
98Ja
n-99
Jan-
00Ja
n-01
Jan-
02Ja
n-03
Jan-
04Ja
n-05
Jan-
06Ja
n-07
Jan-
08Ja
n-09
Jan-
10Ja
n-11
Jan-
12Ja
n-13
Con
cent
ratio
n TN
[mgN
dm-3
]
Vistula
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Jan-
88Ja
n-89
Jan-
90Ja
n-91
Jan-
92Ja
n-93
Jan-
94Ja
n-95
Jan-
96Ja
n-97
Jan-
98Ja
n-99
Jan-
00Ja
n-01
Jan-
02Ja
n-03
Jan-
04Ja
n-05
Jan-
06Ja
n-07
Jan-
08Ja
n-09
Jan-
10Ja
n-11
Jan-
12Ja
n-13
Con
cent
ratio
n TP
[mgP
dm-3
]
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Jan-
88Ja
n-89
Jan-
90Ja
n-91
Jan-
92Ja
n-93
Jan-
94Ja
n-95
Jan-
96Ja
n-97
Jan-
98Ja
n-99
Jan-
00Ja
n-01
Jan-
02Ja
n-03
Jan-
04Ja
n-05
Jan-
06Ja
n-07
Jan-
08Ja
n-09
Jan-
10Ja
n-11
Jan-
12Ja
n-13
Con
cent
ratio
n TP
[mgP
dm-3
] Oder
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Jan-
88Ja
n-89
Jan-
90Ja
n-91
Jan-
92Ja
n-93
Jan-
94Ja
n-95
Jan-
96Ja
n-97
Jan-
98Ja
n-99
Jan-
00Ja
n-01
Jan-
02Ja
n-03
Jan-
04Ja
n-05
Jan-
06Ja
n-07
Jan-
08Ja
n-09
Jan-
10Ja
n-11
Jan-
12Ja
n-13
Con
cent
ratio
n TN
[mgN
dm-3
] Oder
TP w 4 dużych rzekach USA – 0.20-0.31 mg P dm-3
Ładunki TP – Wisła, Odra (znormalizowane), rz. Przymorza (szacunkowe)
Znormalizowane ładunki TP odprowadzone do Bałtyku – średnia dla lat 1997-2003
Wisła Odra rz. Przymorza
TP 6 497 t + 4 092 t + 1 059 t = 11 648
Ładunki TP – średnia dla lat 2011-2013 = 9 028 t + 900 t rz. P = 9 928 t
11 648 t – 9 928 t = 1720 t
1 720 t – zredukowaliśmy TP w stosunku do okresu odniesienia (1997-2003)
7 480 t – wymóg redukcji ładunku TP wg. CART
5 760 t – pozostało do zredukowania TP
Sumaryczne ładunki PO4-P - Wisła + Odra + rz. Przymorza - średnia dla lat 2011-2013
2 883 t + 288 t rz. P = 3 171 t
Nawet super nowoczesne oczyszczalnie nie mają 100% wydajności usuwania P
Wnioski:
1) Zrozumienie problemu eutrofizacji wód Bałtyku wymaga podejścia holistycznego, uwzględniającego wszystkie siły sprawcze, lokalne i wielkoskalowe, oddziaływujące na funkcjonowanie ekosystemu Bałtyku.
2) W okresie 1988-2013 roczne ładunki znormalizowane wnoszone polskimi rzekami (plus retencja w estuarium Odry) spadły o ok. 107 000 ton TN i ok. 9 000 ton TP.
3) W okresie 1988-2013 ładunki znormalizowane w Wiśle spadły o: TN ~ 47 000 ton (37%) , TP 2 950 ton (37%); w Odrze - TN 32 000 ton (40%), TP 5 100 ton (61%).
4) Ładunek znormalizowany TP dla okresu referencyjnego 1997-2003 = 11 648 ton. Redukcja polskiego ładunku TP o 7 480 (HELCOM –CART) oznacza zejście z ładunkami TP do poziomu 4 168 ton, a to oznacza zredukowanie stężeń TP w Wiśle i Odrze do nierealnie niskiego poziomu 0.07-0.08 mg dm-3. To wyliczone szacunkowe stężenie obejmuje naturalne tło, odpływ trans-graniczny, źródła punktowe, odpływ obszarowy. Bezkrytyczna realizacja zawyżonej alokacji redukcji ładunku TP (HELCOM-CART) będzie mieć bardzo poważne konsekwencje dla polskiego rolnictwa, a cel i tak nie zostanie osiągnięty bo założenia są irracjonalne.
5) Znormalizowany średni ładunek TN, policzony przez HELCOM (PLC-5) dla lat 1997-2003, jest wyższy o ca. 12 000 ton od wartości polskiej dla tego samego przedziału czasowego. Różnica ład. TN w poszczególnych latach sięga 41 000 ton. W interesie Polski jest wyjaśnienie przyczyny tych różnic.
Wnioski:
6) Kluczową kwestią jest zapewnienie udziału naukowców z Polski w grupach roboczych i warsztatach modelowych, na których powstają naukowe podstawy polityki HELCOM, wcielane w życie w formie np. BSAP, CART. Wnoszenie uwag do gotowych dokumentów nie zapewnia takiego wpływu na ich ostateczny kształt, jak jest to możliwe w przypadku uczestnictwa na kolejnych etapach ich tworzenia.
7) Monitoring rzek, w tym przypadku chemiczny, ma olbrzymią wartość, bowiem stanowi niepodważalne źródło danych potrzebnych nie tylko do wyznaczenia ładunków, ale także do kalibracji modeli matematycznych. W żywotnym interesie Polski jest zwiększenie częstotliwości pomiarów stężeń substancji biogennych w Krajniku Dolnym i Kiezmarku do minimum 2 razy w miesiącu (dodatkowe koszty oznaczenia tych parametrów byłyby symboliczne).