Eutrofizacja Bałtyku – przyczyny, skutki, działania ......03 July 00 04 Sep.00 06 Nov.00 09 Jan.01 06 Mar.01 07 May 01 05 July 01 03 Sep.01 12 Nov.01 22 Jan.02 25 Mar. 02 27 May

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)


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


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]


Erozja

Odpływ drenarski


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

]


Erozja

Odpływ drenarski


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

]


Erozja

Odpływ drenarsk


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%


Wisła 1995-2008 Średnia emisja TP 11 612 ton2%

19%

4%

29%11%

19%

16%


Odra 1995-2008 Średnia emisja TP 5 935 ton2%

15%

8%

6%

24%

17%

28%


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]


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

]


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]


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

]


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]


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]


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

]


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).

Dziękuję za uwagę !

Documents

Eutrofizacja Bałtyku – przyczyny, skutki, działania ......03 July 00 04 Sep.00 06 Nov.00 09 Jan.01 06 Mar.01 07 May 01 05 July 01 03 Sep.01 12 Nov.01 22 Jan.02 25 Mar. 02 27 May