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 2009 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 2009 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 51–98 % srážkového úhrnu pro rok 2009). 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 2009 byl srážkově nad dlouhodobým normálem. V průměru na území České republiky spadlo 744 mm, což je 110 % dlouhodobého normálu (za roky 1961–1990). Oproti roku 2008 srážkový úhrn mírně narostl, čemuž odpovídá i mírný nárůst 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, Orlické hory, 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. Od roku 2008 zůstává suchá depozice na úrovni z roku 2007. Pole celkové depozice síry vzniká součtem mokré a suché depozice síry a vykazuje celkovou úroveň depozice síry odpovídající hodnotě 49 491 t síry na plochu ČR pro rok 2009 (viz tab. III.2). 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). Od roku 2007 se hodnota celkové depozice síry pohybuje kolem 50 000 t síry na plochu ČR. Celková depozice síry vykazuje maxima v oblasti Krušných hor.

• Pole podkorunové depozice síry dosahovalo maximálních hodnot v 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 2009 ze dvou stanic (Praha 4-Libuš a Košetice) a použití depoziční rychlosti 0,25 cm.s^-1 [21] dosahovala suchá depozice
  S z SO₄^-2 v průměru hodnoty 0,07 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.
  Od roku 2008 se pro výpočet podkorunové depozice používá vrstva z geodatabáze ZABAGED ČÚZK v jemnějším gridu (500x500 m), kde celková plocha lesů je 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 daty po roce 2007 (viz tab. III.3). Podkorunová depozice síry na zalesněný povrch naší republiky dosáhla v roce 2009 hodnoty 26 193 t.

• Mapa mokré depozice dusičnanů vykazovala v roce 2009, stejně jako v předchozím roce, nejvyšší hodnoty na území Krkonoš (opět na lokalitě Hříběcí) a dále v Orlických horách. Depozice amonných iontů byla také nejvyšší v Krkonoších (na lokalitě Hříběcí) a dále v Jizerských horách (na lokalitě Uhlířská). Nejvyšší hodnoty celkové mokré depozice dusíku byly zaznamenány v oblasti Jizerských hor, Krkonoš a na území Hrubého Jeseníku. Mokrá depozice oxidovaných forem dusíku na území ČR oproti předchozímu roku mírně vzrostla (viz obr. III.21). Její velikost se rovná 29 978 t na plochu ČR. 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 kolísá v intervalu 14 105 t až 20 622 t. Oproti předchozímu roku také mírně stoupla, což je pravděpodobně způsobeno velmi mírným nárůstem imisních koncentrací NO_x.
  V roce 2009 byla celková depozice dusíku rovna hodnotě 63 844 t N (ox+red). rok^-1 na plochu republiky (viz tab. III. 2). Nejvyšších hodnot celková depozice dusíku dosahovala na území Jizerských hor a Krušných hor.

• Mokrá depozice vodíkových iontů dosahovala stejně jako v předchozích letech maximálních hodnot na území Krkonoš (lokalita Hříběcí). Mapa suché depozice vodíkových iontů má obdobný charakter jako v předchozích letech. 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 mírný nárůst suché, mokré i celkové depozice vodíkových iontů v roce 2009 v porovnání s předchozími dvěma lety.

• Po roce 2000, kdy byl ukončen prodej olovnatých benzínů, se hodnoty mokré depozice olovnatých iontů výrazně snížily. Pole mokré depozice v roce 2009 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 také obdobně jako v předchozích letech.

• Mokrá depozice kadmia byla v roce 2009 srovnatelná s předchozím rokem. Mírný nárůst byl zaznamenán na území Jizerských hor, na lokalitě Souš. Hodnoty suché depozice kademnatých iontů v porovnání s rokem 2008 nepřekročily na celém území ČR hodnotu 0,25 mg.m^-2.rok^-1.

• Na mapě mokré roční depozice nikelnatých iontů je zřejmý pokles hodnot v roce 2009 na území Jizerských hor a Krkonoš, kde byla v předchozím roce zaznamenána maxima. Nejvyšší hodnoty byly letos naměřeny na lokalitě U dvou louček v Orlických horách.

• Nejvyšší hodnoty depozice fluoridových iontů byly zaznamenány na území Orlických hor. Nejvyšší hodnoty mokré depozice chloridových iontů byla zaznamenána v Jizerských horách a také letos poprvé na lokalitě Podbaba.

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. Králové-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 12 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, 2009

Tab. III.2 Odhad celkové roční depozice uvedených složek na plochu České republiky (78 841 km²) v tunách, 2009

Tab. III.3 Odhad celkové roční depozice síry na zalesněný povrch České republiky (26 428 km²) v tunách, 2001–2009

Tab. III.4 Staniční sítě chemického složení srážek a atmosférické depozice, 2009

Tab. III.5 Průměrné roční koncentrace iontů v atmosférických srážkách na stanicích České republiky, 2009

Tab. III.6 Roční mokrá atmosférická depozice na stanicích České republiky, 2009

Obr. III.1 Staniční sítě sledování kvality atmosférických srážek a atmosférické depozice, 2009

Obr. III.2 Pole mokré roční depozice síry (SO₄^2-–S), 2009

Obr. III.3 Pole suché roční depozice síry (SO₂–S), 2009

Obr. III.4 Pole celkové roční depozice síry, 2009

Obr. III.5 Pole podkorunové roční depozice síry, 2009

Obr. III.6 Pole mokré roční depozice dusíku (NO₃^-–N), 2009

Obr. III.7 Pole mokré roční depozice dusíku (NH₄⁺–N), 2009

Obr. III.8 Pole celkové mokré roční depozice dusíku, 2009

Obr. III.9 Pole suché roční depozice dusíku (NO_x–N), 2009

Obr. III.10 Pole celkové roční depozice dusíku, 2009

Obr. III.11 Pole mokré roční depozice vodíkových iontů, 2009

Obr. III.12 Pole suché roční depozice vodíkových iontů odpovídající depozici plynů SO₂ a NO_x, 2009

Obr. III.13 Pole celkové roční depozice vodíkových iontů, 2009

Obr. III.14 Pole mokré roční depozice fluoridových iontů, 2009

Obr. III.15 Pole mokré roční depozice chloridových iontů, 2009

Obr. III.16 Pole mokré roční depozice olovnatých iontů, 2009

Obr. III.17 Pole suché roční depozice olova, 2009

Obr. III.18 Pole mokré roční depozice kademnatých iontů 2009

Obr. III.19 Pole suché roční depozice kadmia, 2009

Obr. III.20 Pole mokré roční depozice nikelnatých iontů, 2009

Obr. III.21 Vývoj roční depozice síry (SO₄^2-–S, SO₂–S) a oxidovaných forem dusíku (NO₃^-–N, NO_x–N)
a vodíku na plochu České republiky, 1995–2009

Obr. III.22 Vývoj poměru koncentrací dusičnanů a síranů v atmosférických srážkách
(vyjádřených jako μeq. l^-1) na stanicích ČHMÚ během let 1998–2009

Obr. III.23 Vývoj roční mokré depozice na vybraných stanicích v letech 1991–2009, Česká republika