groc2011 kap3 cz

	ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ NA ÚZEMÍ ČESKÉ REPUBLIKY V ROCE 2011 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 2011 byla do databáze Informačního systému kvality ovzduší ISKO dodána data o chemickém složení atmosférických srážek celkem z 45 lokalit (13 lokalit, na kterých zajišťuje měření ČGS, 13 ČHMÚ, 12 VÚLHM, 1 VÚV TGM a 6 HBÚ AV ČR, viz obr. III.1). Dále byla také dodána data z 5 německých a 3 polských 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 analýzy těžkých kovů provádějí na stanicích ČHMÚ z čistých srážek, odběry typu „bulk“ byly zrušeny. 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.

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) a Cl^-, a dále jsou tvořeny mapy mokré depozice (z odběrů „bulk“) 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 55–100 % srážkového úhrnu na volné ploše pro rok 2011). 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 2011 byl srážkově pod dlouhodobým normálem. V průměru na území České republiky spadlo 627 mm, což je 93 % dlouhodobého normálu (za roky 1961–1990). Oproti roku 2010 srážkový úhrn významně poklesl.
Mokrá depozice síry poklesla po roce 1997 pod hodnotu 50 000 t a dále klesala až do roku 1999. V letech 1999–2005 hodnoty zůstávaly víceméně na úrovni roku 1999 s výjimkou nižších depozic v roce 2003, kdy byl výrazně podnormální srážkový úhrn. Od roku 2005 pokračoval sestupný trend, v roce 2011 hodnota mokré depozice na území ČR dosáhla, hned po roce 2003, druhé nejnižší hodnoty z důvodu nižších koncentrací síranů měřených na většině lokalit a nižšího srážkového úhrnu. Nejvyšších hodnot mokré depozice síry bylo v roce 2011 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. Od roku 2008 zůstávala suchá depozice na úrovni z roku 2007, mírné zvýšení v roce 2010 souviselo s nárůstem měřených imisních koncentrací SO₂. V roce 2011 suchá depozice síry opět mírně poklesla z důvodu nižších koncentrací SO₂. Pole celkové depozice síry vzniká součtem mokré a suché depozice síry a vykazuje celkovou úroveň depozice síry odpovídající hodnotě 45 101 t síry na plochu České republiky pro rok 2011 (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.20 a 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 dosahovala podobně jako v předchozích letech 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 2011 ze dvou stanic (Svratouch a Košetice) a použití depoziční rychlosti 0,25 cm.s^-1[21] dosahovala suchá depozice S z SO₄^-2 v průměru hodnoty 0,08 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 km^2. 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 2011 hodnoty 18 691 t.
Na mapě mokré depozice redukovaných (N/NH₄⁺) a především oxidovaných (N/NO₃^-) forem dusíku je patrný jejich pokles v porovnání s rokem 2010 způsobený nižším srážkovým úhrnem. Mokrá depozice oxidovaných forem vykazovala maximálních hodnot, podobně jako v loňském roce, na území Orlických hor (lokalita U dvou louček), mokrá depozice redukovaných forem dosáhla svých maxim také na území Orlických hor (lokalita Luisino údolí). Nejvyšší hodnoty celkové mokré depozice dusíku byly zaznamenány v oblasti Orlických hor a dále na území Jizerských hor, Hrubého Jeseníku a Šumavy. Celková mokrá depozice oxidovaných forem dusíku se rovnala 17 164 t na plochu ČR. Suchá depozice oxidovaných forem dusíku klesala až do roku 2002 (kdy hodnota dosáhla 48 % hodnoty průměru za roky 1995–1997). Poté došlo k určité stagnaci. Během posledních 2 let suchá depozice na plochu republiky mírně stoupá.
V roce 2011 byla celková depozice dusíku rovna hodnotě 64 387 t N (ox+red). rok^-1 na plochu republiky (viz tab. III.2). Nejvyšších hodnot celková depozice dusíku dosahovala na území Orlických a Jizerských hor a Moravskoslezských Beskyd.
Mokrá depozice vodíkových iontů významně poklesla, za posledních 15 let dosáhla nejnižší hodnoty způsobené jednak nižším srážkovým úhrnem ale i vyššími hodnotami pH na jednotlivých stanicích. Nejvyšších hodnot dosahovala na území Jizerských hor, Krkonoš, Orlických hor, Hrubého Jeseníku a Moravskoslezských Beskyd a Šumavy. Mapa suché depozice vodíkových iontů má obdobný charakter jako v předchozích letech. Maximálních hodnot dosahuje v oblasti Krušných hor 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 výrazný pokles mokré depozice vodíkových iontů v roce 2011 v porovnání s předchozími lety.
Po roce 2000, kdy byl ukončen prodej olovnatých benzínů, se hodnoty depozice olovnatých iontů z odběrů „bulk“ výrazně snížily. Podobně jako u jiných látek, i depozice olova z důvodu nižšího srážkového úhrnu poklesla v roce 2011 na celém území naší republiky. Nejvyšších hodnot bylo dosaženo na území Jizerských hor, Krkonoš, Orlických hor, Hrubého Jeseníku, Moravskoslezských Beskyd a oblasti Ostravska.
Také depozice kadmia z odběrů „bulk“ významně v porovnání s rokem 2010 poklesla. Nejvyšších hodnot dosáhla na území Orlických hor (na lokalitě U dvou louček). Mapa suché depozice kademnatých iontů také v porovnání s předchozím rokem ukazuje významné snížení hodnot z důvodu nižších imisních koncentrací kadmia.
Na mapě roční depozice nikelnatých iontů z odběrů „bulk“ v roce 2011 je opět zřejmý její pokles z důvodu nižšího srážkového úhrnu. Nejvyšších hodnot bylo dosaženo na území Jizerských hor, Krkonoš, Krušných hor, Slavkovského lesa, Českého lesa a Šumavy.
Nejvyšší hodnoty mokré depozice chloridových iontů byly zaznamenány podobně jako v předchozích letech na lokalitě Podbaba.

Vývoj roční mokré depozice hlavních složek na vybraných stanicích České republiky (obr. III.22) 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 zřejmý jak na relativně exponovaných předměstkých stanicích, tak i na pozaďových stanicích, jako např. 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.21.

Tab. III.1 Průměrné hodnoty depozičních toků S, N a H v České republice, 2011

Tab. III.2 Odhad celkové roční depozice uvedených složek na plochu České republiky (78 841 km²) v tunách, 2011

Tab. III.3 Odhad celkové roční depozice síry na zalesněný povrch České republiky (26 428 km²) v tunách, 2001–2011

Tab. III.4 Staniční sítě chemického složení srážek a atmosférické depozice, 2011