groc2008 kap3 cz

	ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ NA ÚZEMÍ ČESKÉ REPUBLIKY V ROCE 2008 Český hydrometeorologický ústav - Úsek ochrany čistoty ovzduší

III. ATMOSFÉRICKÁ DEPOZICE NA ÚZEMÍ ČESKÉ REPUBLIKY

Chemické složení atmosférických srážek a atmosférická depozice se sledují na území České republiky dlouhodobě na poměrně značném počtu stanic. V roce 2008 byla do databáze Informačního systému kvality ovzduší ISKO dodána data o chemickém složení atmosférických srážek celkem z 54 lokalit (16 lokalit, na kterých zajišťuje měření ČGS, 15 ČHMÚ, 14 VÚLHM, 3 VÚV TGM a 6 HBÚ AV ČR, viz obr. III.1). Dále byla dodána data z 6 polských a 5 německých lokalit z příhraničních oblastí. Stanice ČHMÚ měří ve většině případů čisté srážky v týdenním intervalu (z měsíčního intervalu na týdenní přešla v roce 1996 v souladu s mezinárodní metodikou EMEP). Dále od roku 1997 byl na těchto stanicích zaveden týdenní odběr srážek typu „bulk“ (s blíže nedefinovatelným obsahem prašného spadu) na analýzu těžkých kovů. Na lokalitách ostatních organizací se měří v měsíčních (popř. nepravidelných) intervalech koncentrace ve srážkách typu „bulk“ na volné ploše (popř. pod korunami stromů). Detailní údaje o jednotlivých lokalitách a typech odběrů jsou uvedeny v tab. III.4.

Průměrné hodnoty chemického složení atmosférických srážek a hodnoty roční mokré depozice za rok 2008 jsou uvedeny v tab. III.5 a III.6.

Mapy mokré depozice jsou vytvořeny pro vybrané ionty z celkových chemických analýz odebraných vzorků čistých srážek, a to konkrétně pro SO₄^2-- S, NO₃^-- N, NH₄⁺- N, H⁺ (pH), F^- and Cl^-, a dále jsou tvořeny mapy mokré depozice s blíže nedefinovatelným množstvím suché depozice (odběry typu bulk) pro Pb, Cd a Ni.

Pro znázornění depozičních polí byly vybrány výše zmíněné ionty v souvislosti se závažností jejich působení na složky životního prostředí. Mapy mokré depozice jednotlivých iontů byly konstruovány z pole koncentrací iontů ve srážkách (na základě průměrných ročních koncentrací vážených srážkovým úhrnem vypočtených z naměřených údajů) a z pole ročních srážkových úhrnů, které bylo vytvořeno na základě údajů ze 750 srážkoměrných stanic se zohledněním vlivu nadmořské výšky na množství srážek. Při konstrukci polí mokré depozice se na jednotlivých stanicích dává přednost výsledkům analýz čistých srážek před odběry srážek s prašným spadem „bulk“, týdennímu intervalu odběru před měsíčním odběrem. Data ze sítí stanic, kde měření zajišťuje ČGS, VÚV a VÚLHM, založených na měsíčních odběrech srážek s prašným spadem „bulk“ (viz tab. III.4), jsou pro konstrukci map mokré depozice upravena empiricky získanými koeficienty vyjadřujícími poměr jednotlivých iontů ve vzorcích srážek typu „wet-only“ a „bulk“ (hodnoty pro jednotlivé ionty v rozmezí 0,74 pro NH₄⁺ až 1,06 pro H⁺). Skutečnost, že v případě kationtů H⁺ je poměr větší než 1, lze vysvětlit tak, že pevné částice obsažené ve vzorcích typu bulk reagují s vodíkovými kationty, čímž se jejich koncentrace snižuje [31].
Pro síru, dusík a vodíkové ionty jsou uvedeny kromě map mokré depozice také mapy suché a celkové depozice.

Suchá depozice síry a dusíku byla spočtena na základě polí průměrných ročních koncentrací SO₂ a NO_x pro ČR a depozičních rychlostí pro oxid siřičitý 0,7 cm.s^-1/0,35 cm.s^-1 a oxidy dusíku 0,4 cm.s^-1/0,1 cm.s^-1 pro území s lesními porosty/území bezlesé [21].

Sečtením map mokré a suché depozice síry a dusíku byly vytvořeny mapy depozice celkové. Mapa mokré depozice vodíkových iontů byla sestrojena na základě naměřených hodnot pH ve srážkách. Mapa suché depozice vodíkových iontů odpovídá depozici plynů SO₂ a NO_x na základě stechiometrie za předpokladu jejich kyselé reakce v prostředí. Mapa celkové depozice vodíkových iontů vznikla součtem map depozice mokré a suché.
Průměrné hodnoty depozičních toků S, N a H jsou uvedeny v tab. III.1.

Mapové zobrazení podkorunové depozice síry bylo vytvořeno pro místa s porosty z pole koncentrací síry v podkorunových srážkách (tzv. throughfall) a z verifikovaného pole srážek procentuálně modifikovaného množstvím srážek naměřeným pod porosty na jednotlivých stanicích (v rozsahu 49–115 % srážkového úhrnu pro rok 2008). Podkorunová depozice obecně zahrnuje mokrou vertikální a horizontální depozici (z mlh, nízkých oblačností a z námraz) a suchou depozici částic a plynů v porostech. Pro síru, pro kterou je vnitřní koloběh porosty zanedbatelný, by měla být dobrým odhadem depozice celkové.

Mapy mokré depozice (s blíže nedefinovatelným množstvím depozice suché) těžkých kovů Pb, Cd a Ni byly konstruovány na základě koncentrací těchto kovů ve srážkách s prašným spadem „bulk“ na jednotlivých stanicích. Pole suché depozice olova a kadmia obsažených v aerosolu byla připravena z polí koncentrací těchto kovů v ovzduší (resp. na základě imisního pole ročního průměru koncentrací PM10 a hodnot interpolace IDW podílů příslušného kovu v prachu). Pro hodnotu depozičních rychlostí pro kadmium obsažené v aerosolu byly použity hodnoty 0,27 cm.s^-1 pro les a 0,1 cm.s^-1 pro bezlesý terén, pro olovo 0,25 cm.s^-1 pro les a 0,08 cm.s^-1 pro bezlesý terén [21].

Ke kontrole dat o kvalitě srážek se rutinně používá výpočet látkové bilance iontů (rozdíl sumy kationů a sumy anionů ve vzorku by měl splňovat povolená kritéria, která se mírně liší u jednotlivých organizací).
Dále se používá kontrola porovnáním vypočítané a naměřené vodivosti, které musí také splňovat povolená kritéria.

Provádí se i kontrola analýzou slepých laboratorních vzorků a dále se průběžně sledují a vyhodnocují slepé stanovištní vzorky, které umožňují kontrolu práce při odběrech a kontrolu probíhajících změn vlivem transportu, manipulace, skladování a úpravy vzorků před vlastní chemickou analýzou.

Výsledky

Rok 2008 byl srážkově pod dlouhodobým normálem. V průměru na území České republiky spadlo 619 mm, což je 92 % dlouhodobého normálu (za roky 1961–1990). Oproti roku 2007 srážkový úhrn mírně poklesl, čemuž odpovídá i mírný pokles mokré depozice všech sledovaných iontů.
Mokrá depozice síry poklesla po roce 1997 pod hodnotu 50 000 t a dále klesala až do roku 1999. Od roku 2000 výrazný pokles nepokračoval, hodnoty zůstávají víceméně na úrovni roku 1999 s výjimkou nižších depozic v roce 2003, kdy byl výrazně podnormální srážkový úhrn. Nejvyšších hodnot mokré depozice síry bylo v souvislosti s vyššími srážkovými úhrny dosaženo v horských oblastech (Jizerské hory, Krkonoše, Hrubý Jeseník a Moravskoslezské Beskydy).
Suchá depozice síry, jejíž nejvýraznější pokles byl zaznamenán v roce 1998 (hodnota poklesla o 45 % v porovnání s průměrem za roky 1995–1997), dále klesala mezi lety 1999 a 2000. V letech 2000–2006 již pole depozice zůstávalo na podobné úrovni a to v souladu s úrovní koncentrace oxidu siřičitého v přízemní atmosféře. V roce 2007 suchá depozice síry dále poklesla, a to z důvodu snížení imisních koncentrací vlivem příznivějších meteorologických a rozptylových podmínek. V roce 2008 byla suchá depozice srovnatelná s předchozím rokem. Pole celkové depozice síry vzniká součtem mokré a suché depozice síry a vykazuje celkovou úroveň depozice síry odpovídající hodnotě 46 325 t síry na plochu ČR pro rok 2008 (viz tab. III.2). Pokles celkové depozice byl způsoben poklesem suché depozice síry, z důvodu nižších imisních koncentrací SO₂ a také poklesem mokré depozice z důvodu nižšího ročního srážkového úhrnu. Po předchozím poklesu z hodnot výrazně vyšších než 100 000 t síry, depozice v letech 2000–2006 setrvávala v rozsahu cca 65 000–75 000 t síry ročně s výjimkou roku 2003, který byl výrazně srážkově podnormální (viz obr. III.21). Hodnota celkové depozice v roce 2007 se téměř přiblížila hodnotě z roku 2003. V roce 2008 byla v porovnání s předchozími roky zaznamenaná nejnižší celková depozice síry. Celková depozice síry vykazuje maxima v oblasti Krušných hor.
Pole podkorunové depozice síry dosahovalo, stejně jako v loňském roce, maximálních hodnot v Orlických a Krušných horách. Na některých územích našich hor jsou dlouhodobě hodnoty podkorunové depozice vyšší než hodnoty celkové depozice síry stanovené součtem mokré (pouze vertikální) a suché depozice z SO₂. Nárůst lze přičíst příspěvku depozice z mlhy, nízké oblačnosti a námraz (horizontální depozici), která není vzhledem k neurčitostem do celkové depozice zahrnuta. Námrazy a mlhy bývají vysoce koncentrované a v horských polohách a oblastech s častým výskytem mlh (údolní mlhy, mlhy v blízkosti vodních toků, jezer) mohou významně přispívat k depozici síry i jiných prvků. Problém je v místně značně proměnlivém charakteru této depozice, kdy při extrapolaci na větší území může docházet k nepřesnostem. Pro sírany je uváděna pro horské oblasti depozice z mlh a námraz v rozmezí 50–90 % depozice typu bulk v průměru za delší časové období (několik let) [32, 33] V některých samostatně hodnocených letech překročil poměr depozice síranů z mlhy a námrazy a depozice typu bulk i 100 %.
Dále je v podkorunové depozici také zahrnut příspěvek ze suché depozice S z SO₄^2- prašného aerosolu. Na základě údajů o koncentraci síranů v aerosolu za rok 2008 ze tří stanic (Praha 4-Libuš, Svratouch a Košetice) a použití depoziční rychlosti 0,25 cm.s^-1[21] dosahovala suchá depozice S z SO₄^2-v průměru hodnoty 0,18 g.m^-2.rok^-1 pro lesní oblasti. Vzhledem k omezenému počtu lokalit sledujících koncentrace síranů v aerosolu, se jedná pouze o velmi orientační odhad.
Mapové zobrazení podkorunové depozice lze považovat za dokreslení, jakých hodnot může celková depozice síry (včetně horizontální depozice a suché depozice S z SO₄^2- prašného aerosolu) dosahovat, neboť pro síru na rozdíl od jiných polutantů je vnitřní koloběh porosty zanedbatelný.
V roce 2008 byla pro výpočet podkorunové depozice použita vrstva z geodatabáze ZABAGED ČÚZK v jemnějším gridu (500x500 m), kde celková plocha lesů dosáhla 26 428 km². Z toho důvodu byly také přepočteny s novou vrstvou lesů celkové hodnoty podkorunové depozice od roku 2001, aby mohlo být provedeno srovnání s rokem 2008 (viz tab. III.3). Podkorunová depozice síry na zalesněný povrch naší republiky dosáhla v roce 2008 hodnoty 30 197 t, proti předchozím třem letům tedy mírně vzrostla. To, že celková mokrá i suchá depozice S naopak oproti předchozímu roku mírně poklesly, ukazuje na zvýšený vliv horizontální depozice v roce 2008.
Mapa mokré depozice dusičnanů i amonných iontů vykazuje, stejně jako v loňském roce nejvyšší hodnoty na území Krkonoš (opět na lokalitě Hříběcí) a dále v Hrubém Jeseníku. Zvýšené hodnoty celkové mokré depozice dusíku byly zaznamenány především vlivem vyšší depozice amonných iontů také v oblasti Orlických hor. Celková mokrá depozice oxidovaných forem dusíku na území ČR je srovnatelná s předchozím rokem (viz obr. III.21). Suchá depozice oxidovaných forem dusíku klesala až do roku 2002 (kdy hodnota dosáhla 48 % hodnoty průměru za roky 1995–1997). Po té došlo k určité stagnaci, hodnota depozice pro ČR kolísala v intervalu 14 105 t až 20 622 t.
V roce 2008 byla celková depozice dusíku rovna hodnotě 69 180 t N (ox+red). rok^-1 na plochu republiky (viz tab. III.2), což je srovnatelné s rokem 2007. Nejvyšších hodnot celková depozice dusíku dosahovala na území Krkonoš (lokalita Hříběcí) a dále na území Jizerských hor, Krušných hor, Hrubého Jeseníku a Orlických hor.
Mokrá depozice vodíkových iontů dosahovala stejně jako v předchozích letech maximálních hodnot na území Krkonoš (lokality Modrý potok a Hříběcí). Mapa suché depozice vodíkových iontů má obdobný charakter jako v předchozím roce, kdy byl zaznamenán mírný pokles hodnot. Maximálních hodnot dosahuje v oblasti Krušných hor. V druhé polovině 90. let minulého století došlo ke snížení mokré i suché depozice vodíkových iontů na plochu celé ČR o 50 %, snížení hodnot suché depozice vodíkových iontů odpovídalo snížení suché depozice SO₂–S a NO_x–N. Na obr. III.21 je patrný opětovný mírný pokles celkové depozice vodíkových iontů v roce 2008 tentokrát díky poklesu mokré depozice H⁺.
Po roce 2000, kdy byl ukončen prodej olovnatých benzínů, se hodnoty mokré depozice olovnatých iontů výrazně snížily. Pole mokré depozice v roce 2008 má na většině území podobný vzhled jako v předchozích letech s výjimkou roku 2006, kdy byl zaznamenán výraznější nárůst depozice nad 10 mg.m^-2.rok^-1 na území Jizerských hor, Orlických hor a Žďárských vrchů. Mapa suché depozice olova vypadá obdobně jako v předchozích letech.
Mokrá depozice kadmia byla v roce 2008 srovnatelná s předchozím rokem. Na mapě je patrný mírný nárůst oblastí s nejnižší depozicí (méně než 0,05 mg.m^-2.rok^-1) související s nižším srážkovým úhrnem. Hodnoty suché depozice kademnatých iontů byly vyšší oproti zbytku území ČR, stejně jako v předchozích letech, v oblasti Libereckého kraje v důsledku lokálního znečištění. V této oblasti jsou dlouhodobě měřeny i zvýšené imisní koncentrace kadmia. Jedním z důvodů jsou patrně významné emise ze skláren. Mírně vyšší hodnoty suché depozice kadmia byly zaznamenány i v Ostravě.
Na mapě mokré roční depozice nikelnatých iontů se v roce 2008 opět potvrdil nárůst depozice zaznamenaný již v roce 2006 v oblasti Jizerských hor a Krkonoš. Maxima (3–4 mg.m^-2.rok^-1) byla dosažena na lokalitě Modrý potok a Uhlířská.
Nejvyšší hodnoty depozice fluoridových iontů byly zaznamenány v Krkonoších. Maxima mokré depozice chloridových iontů byla zaznamenána také v Krkonoších a dále v Jizerských horách, Hrubém Jeseníku a v Moravskoslezských Beskydech.

Vývoj roční mokré depozice hlavních složek na vybraných stanicích České republiky (obr. III.23) vykazuje po poklesu mokré depozice některých složek (převážně síranů, vodíkových iontů a olovnatých iontů) ve 2. polovině 90. let nyní spíše stagnující stav. Pokles depozice síranů byl výrazný nejen na exponovaných stanicích Ústí nad Labem-Kočkov, Praha 4-Libuš a Hr. Král.-observatoř, ale byl zřejmý i na pozaďových stanicích Košetice a Svratouch. Podstatný byl pokles na stanici v Ústí n. L.-Kočkov, kde mokrá depozice síranů po roce 1995 poklesla o 60 % a současně se projevil i pokles dalších látek (NO₃^-, NH₄⁺, Pb).

S vývojem depozice síry a dusíku lze sledovat vývoj vzájemného poměru těchto prvků v atmosférických srážkách související s vývojem emisí jednotlivých sloučenin. Od 2. poloviny 90. let lze na některých stanicích pozorovat mírný nárůst poměru dusičnanů a síranů. Vývoj poměru koncentrací dusičnanů a síranů za posledních 11 let v průměru pro stanice ČHMÚ je patrný na obr. III.22.

Tab. III.1 Průměrné hodnoty depozičních toků S, N a H v České republice, 2008

Tab. III.2 Odhad celkové roční depozice uvedených složek na plochu České republiky (78 841 km²) v tunách, 2008

Tab. III.3 Odhad celkové roční depozice síry na zalesněný povrch České republiky (26 428 km²) v tunách, 2001–2008

Tab. III.4 Staniční sítě chemického složení srážek a atmosférické depozice, 2008

Tab. III.5 Průměrné roční koncentrace iontů v atmosférických srážkách na stanicích České republiky, 2008

Tab. III.6 Roční mokrá atmosférická depozice na stanicích České republiky, 2008

Obr. III.1 Staniční sítě sledování kvality atmosférických srážek a atmosférické depozice, 2008