groc2010 kap3 cz

	ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ NA ÚZEMÍ ČESKÉ REPUBLIKY V ROCE 2010 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 2010 byla do databáze Informačního systému kvality ovzduší ISKO dodána data o chemickém složení atmosférických srážek celkem z 50 lokalit (16 lokalit, na kterých zajišťuje měření ČGS, 15 ČHMÚ, 12 VÚLHM, 1 VÚV TGM a 6 HBÚ AV ČR, viz obr. III.1). Dále byla také dodána data z 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 byly od roku 1997 do roku 2010 prováděny týdenní odběry srážek typu „bulk“ (s blíže nedefinovatelným obsahem prašného spadu) na analýzu těžkých kovů. Od roku 2011 se budou analýzy těžkých kovů na stanicích ČHMÚ provádět z čistých srážek. 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 2010 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 Českou republiku 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 58–107 % srážkového úhrnu pro rok 2010). 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 2010 byl srážkově nad dlouhodobým normálem. V průměru na území České republiky spadlo 871 mm, což je 129 % dlouhodobého normálu (za roky 1961–1990). Oproti roku 2009 srážkový úhrn mírně narostl.
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 roce 2010 v souvislosti s vyššími srážkovými úhrny dosaženo v horských oblastech (Krušné hory, 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. Od roku 2008 zůstávala suchá depozice na úrovni z roku 2007, mírné zvýšení v roce 2010 souvisí s nárůstem měřených imisních koncentrací SO₂. Pole celkové depozice síry vzniká součtem mokré a suché depozice síry a vykazuje celkovou úroveň depozice síry odpovídající hodnotě 52 568 t síry na plochu České republiky pro rok 2010 (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 České republiky. Celková depozice síry vykazuje maxima v oblasti Krušných hor.Podkorunová depozice síry v porovnání s předchozími lety vzrostla významně na lokalitě Na lizu (území Šumavy), a podobně jako v předchozích letech byla vysoká také 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 2010 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 0,07 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 2010 hodnoty 27 944 t.
Mapa mokré depozice oxidovaných forem dusíku (N/NO₃^-) vykazovala v roce 2010 nejvyšší hodnoty na území Orlických hor (na lokalitě U dvou louček). Nejvyšší hodnoty celkové mokré depozice dusíku byly zaznamenány v oblasti Orlických hor a na území Hrubého Jeseníku. Celková mokrá depozice oxidovaných forem dusíku se rovnala 25 608 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 22 620 t. Oproti předchozím letům opět mírně stoupla, což je pravděpodobně způsobeno mírným nárůstem imisních koncentrací NO_x.
V roce 2010 byla celková depozice dusíku rovna hodnotě 78 925 t N (ox+red). rok^-1 na plochu republiky (viz tab. III.2). Nejvyšších hodnot celková depozice dusíku dosahovala na území Orlických hor.
Mokrá depozice vodíkových iontů dosahovala nejvyšších hodnot na území Orlických hor, Hrubého Jeseníku a Moravskoslezských Beskyd. Mapa suché depozice vodíkových iontů má obdobný charakter jako v předchozích letech. Maximálních hodnot dosahuje v oblasti Krušných hor, Slavkovského lesa a na území Moravskoslezského kraje. 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 2010 v porovnání s předchozími dvěma lety.
Po roce 2000, kdy byl ukončen prodej olovnatých benzínů, se hodnoty mokré depozice olovnatých iontů výrazně snížily. Oproti předchozímu roku 2009 vykazuje pole mokré depozice v roce 2010 mírný pokles na území Ústeckého, Libereckého, Královéhradeckého a Olomouckého kraje. Mapa suché depozice olova vypadá obdobně jako v předchozích letech.
Depozice kadmia z odběrů „bulk“ mírně vzrostla v roce 2010 v porovnání s předchozím rokem v Orlických horách a na území Hrubého Jeseníku. Mapa suché depozice kademnatých iontů je obdobná jako v předchozích letech.
Na mapě roční depozice nikelnatých iontů z odběrů „bulk“ v roce 2010 je zřejmý pokles hodnot na území Orlických hor a Šumavy, kde byla v předchozím roce zaznamenána maxima. V roce 2010 byly nejvyšší hodnoty naměřeny na lokalitě Červík na území Moravskoslezského kraje.
V roce 2010 došlo k nárůstu maximálních hodnot depozice fluoridových iontů, a to v oblasti Jizerských hor, Krkonoš a Moravskoslezských Beskyd. Nejvyšší hodnoty mokré depozice chloridových iontů byly zaznamenány podobně jako v loňském roce 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. 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 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, 2010

Tab. III.2 Odhad celkové roční depozice uvedených složek na plochu České republiky (78 841 km²) v tunách, 2010

Tab. III.3 Odhad celkové roční depozice síry na zalesněný povrch České republiky (26 428 km²) v tunách, 2001–2010

Tab. III.4 Staniční sítě chemického složení srážek a atmosférické depozice, 2010

Tab. III.5 Průměrné roční koncentrace iontů v atmosférických srážkách na stanicích České republiky, 2010

Tab. III.6 Roční mokrá atmosférická depozice na stanicích České republiky, 2010