DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 137 <-- 137 --> PDF |
PREGLEDNI ČLANCI — REVIEWS (JDK 630´" 425 + 631.4 Sum. list CXIIT (1989) 363 KRITIČNE VRIJEDNOSTI OPTEREĆENJA SUMPOROM I DUŠIKOM Nikola KOMLKNOVIĆ, Joso GRAĆAN SAŽETAK: U ovom prikazu opisan je rad seminara Radne grupe: »Kritične vrijednosti opterećenja sumporom i dušikom«. Seminar je održan u Skoklosteru u Švedskoj od 19. do 24. ožujka 1988. godine. UVOD Kritična opterećenja (Loads) LI posljednjih nekoliko godina uzeta su kao koncept razvoja i primjene kontrolnih strategija prekograničnih onečišćenja zraka. U okviru Međunarodne konvencije za prekograničnu onečišćenost zraka na velikim udaljenostima ovaj je koncept upotrijebljen u analizama kontrolnih strategija u Evropi. Kritično opterećenje prvi je put upotrebljeno od strane Skandinavskog savjeta ministara na sastanku u Norveškoj 1986. godine. Termin »kritično opterećenje« (Critical Load) je definiran i date su granične vrijednosti za kritična opterećenja sumporom (zakiseljavanje) i dušikom. Tijekom ožujka 1988. godine Skandinavski savjet ministara u suradnji sa UN-ECE je organizirao ekspertski sastanak Radne grupe radi daljnjeg objašnjenja i definiranja koncepta kritičnog opterećenja. Sastanak eksperta Radne grupe bio je organiziran u 4 podgrupe, i to za: — Kritična opterećenja šumskih tala i podzemne vode sumporom, — Kritična opterećenja terestičkih ekosistema dušikom, — Kritična opterećenja površinskih voda sumporom i dušikom, — Biološke posljedice prekomjernog opterećenja terestičkih ekosistema dušikom. Koncept kritičnog opterećenja tek je na početku. Dosadašnja znanstvena saznanja o toj su problematici još uvijek mala. To je posebno slučaj kod dušika, gdje dugotrajne efekte njega samog i u kombinaciji sa zakiseljavanjem treba još studioznije izučavati. Radi toga, cilj ovog Sastanka nije bio davanje apsolutno točnih kritičnih vrijednosti opterećenja, već da se dadu najbolje sadašnje moguće procjene i poticaj za daljnja istraživanja. Također se pretpostavlja da će dane vrijednosti za kritična opterećenja biti od koristi kod prvih procjena ugroženih područja u raznim dijelovima Evrope. * Dr Joso Gračan, dr. Nikola Komlcnović, Šumarski institut Jastrebarsko |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 138 <-- 138 --> PDF |
U radu ove Radne grupe sudjelovala su 72 eksperta iz 15 evropskih zemalja, Kanade, SAD i Evropske zajednice. Svi učesnici Sastanka su prihvatili definiciju »kritičnog opterećenja«, koja je dana na sastanku UN-ECE Radne grupe za dušične okside. Sastanak je održan u veljači 1988. godine. Kritično opterećenje je: »Kvantitativna procjena izloženosti jednom ili više polutanata ispod kojeg se ne primjećuju signifikantni štetni efekti na specificiranim senzitivnim elementima okoline prema dosadašnjim saznanjma«. Izloženost (Exposure) znači opterećenje po jedinici površine, npr mol m—-god—^kg ha~´ god—1. Polutanti uključuju sumpor i dušik (NOx i NHX). Signifikantni štetni efekti čine posljedice kraće ili duže izloženosti opterećenju. Nekoliko tipova štetnih efekata su: — kemijske promjene tla i vode koje imaju direktni ili indirektni utjecaj na organizme, — promjene u pojedinim organizmima, populacijama i ekosistemima. Senzitivni elementi mogu biti dijelovi ili cijeli ekosistem ili razvojni procesi ekosistema. Ciljevi sastanka ove Radne grupe bili su: — procijeniti znanstvene informacije u odnosu na kritična opterećenja za šume, tla, vegetaciju (isključivši poljoprivredne usjeve), podzemnu vodu i površinske vodne sisteme, — utvrditi kritična opterećenja za sumpor i dušik uzevši u obzir osjetljivost različitih ekosistema, — raspraviti metode za kartiranje i identifikaciju područja koja su u opasnosti od kritičkih opterećenja, — osigurati znanstvenu podlogu na kojoj će se moći procijeniti kritične vrijednosti i kritična opterećenja, kao i njihovi odnosi i posljedice, — utvrditi praznine u tom području. KRITIČNA OPTEREĆENJA ŠUMSKIH TALA SUMPOROM Depozicija spojeva sumpora i dušika koji stvaraju kiseline značajno doprinosi zakiseljavanju tla i podzemne vode. U šumskim ekosistemima acidifikacija tla je prirodni proces koji je rezultat slabih kiselina, usvajanja kationa od strane vegetacije, tvorbe humusa i nitrifikacije. Ti se procesi neutraliziraju različitim mehanizmima, kao na primjer trošenjem minerala, premještanjem izmjenljivih bazičnih kationa kao što su kalcij i magnezij, imobilizacijom sumpora i dušika. Antropogeni unos spojeva koji tvore kiseline kroz atmosferske depozicije može smanjiti prirodni kapacitet tla za neutralizaciju kiselosti. To dovodi do ispiranja hranjivih kationa, povećanja nakupljanja fosfora te mobilizacije aluminija i metala u tragovima. |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 139 <-- 139 --> PDF |
Potencijalno štetni efekti antropogene acidifikacije tla šumskih ekosistema uzrokuju nedostatak i poremećaj odnosa hraniva, te visoke koncentracije aluminija i drugih toksičnih metala. Za šumska tla kritična opterećenja predstavljaju najviše depozicije kiselinskih spojeva koje ne dovode do kemijskih promjena u tlu što uzrokuje dugotrajne, štetne efekte na strukturu i funkcioniranje ekosistema. Da bi se tlo zaštitilo od dugotrajnih kemijskih promjena usljed zakiseljavanja, koje ne može biti kompenzirano prirodnim procesima, rezerve izmjenljivih bazičnih kationa se ne smiju smanjiti. Brzina kemijskog trošenja je najvažniji faktor za određivanje kritičnih opterećenja kiselinama šumskih ekosistema. Ako količina bazičnih kationa uslijed trošenja i drugih procesa kao što su atmosferske depozicije i fertilizacija ne može održati ravnotežu zbog gubitaka kationa odnošenjem biomase ili drenažom, doći će do gubitka bazičnih kationa u tlu radi promjene stanišnih uvjeta. Zbog jakog zakiseljavanja doći će do promjene svojstava tla što može rezultirati opasnim negativnim ekološkim efektima. Mineralogija tla je kritični faktor za određivanje brzine trošenja kao i za određivanje kritičnog opterećenja. Neke su informacije dostupne kroz istraživanja bilanci vodnih slivova, laboratorijska istraživanja te modelske proračune brzine trošenja i mineraloških uvjeta koji reguliraju te brzine. Dosadašnje informacije su sumirane i prikazane u 5 klasa osjetljivosti tla na bazi mineraloškog sastava koji kontrolira brzinu trošenja (Tabela 1). Rasponi brzine trošenja su korišteni za određivanje kritičnog opterećenja do prvih 50 cm dubine šumskog tla. Ta dubina odgovara otprilike zoni zakorjenjivanja šumske vegetacije. Mineraloška i petrografska klasifikacija zemljišnog materijala Tabela 1 Minerali koji Najčešća nastaju trošenjem matična stijena stijena Kvare Granit K-feldspat Kvarcit Muskovil Granit Plas^ioklas Gnajs Biotit « 5´Vo) Biotit Granodiorit Grauvak Amfibol Šist Gabro Piioksen Gabro Epidot Basalt Olivin « 55´V.i) Karbonati Vapnenac Lapor Tako se npr. karbonatni minerali brzo rastvaraju uslijed opterećenja kiselinama i osiguravaju velike količine bazičnih kationa (Klasa 5). U tim uvjetima kritično opterećenje sa sumporom je veliko. Dok kod drugog eks |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 140 <-- 140 --> PDF |
trema (Klasa 1) u tlima dominiraju minerali kao što su to kvare i mikroklin koji imaju ograničenu sposobnost neutralizacije unesenih kiselina. Tla, koja su nastala iz tih minerala imaju slabu zasićenost bazama i vrlo ograničen kapacitet za neulrlizacije kiselina. Kritično opterećenje za takva tla mora biti nisko. Pored toga, nekoliko drugih faktora utječe na osjetljivost tala na zakisel javan je. Tu spadaju: klima, hidrologija, biološki procesi, dubina tla, tekstura i kemijska svojstva (Tabela 2). Ti će faktori utjecati na kritično opterećenje u bilo kojem području. Faktori koji utječu na kritično opterećenje šumskih tala Tabela Faktor Snižava vrijednost kritičnog opterećenja Povisuje vrijednost kritičnog opterećenja Oborine visoke niske vegetacija Nagib Tekstura tla Drenaža tla četinjače visok grubo-pjeskovr dobra listače nizak fina struktura slaba Dubina tla Kapacitet tla za adsorpciju sulfata Depozicija bazičnih kationa plitko nizak niska duboko visok visoka Kritična opterećenja za kiselinske spojeve sumpora koji su dobiveni gornjim postupkom i bazirani na dosadašnjim saznanjima prikazana su u Tabeli 3. Kritično opterećenje za šumska tla (0—50 cm) Tabela 3 Ukupni acid i te t Ekvivalentna količina sumporu Klasa kmoKH´Vkm- god. kg/ha god. <20 <3 20—50 3—8 50—100 8—16 100—200 16—32 >200 >32 Ako uvjeti dani u ´tabeli 2 povećavaju osjetljivost tada treba primjeniti niži limit kritičnog opterećenja. Kada uvjeti odgovaraju osjetljivosti tla. tada se može primjeniti gornji limit za kritično opterećenje. Visoko kritično opterećenje u klasi 5 može biti definirano (ograničeno) drugim limitirajućim faktorima kao što su kritične vrijednosti polutanata. KRITIČNA OPTEREĆENJA TERESTICKJH EKOSISTEMA DUŠIKOM Procjena kritičnog opterećenja dana je na bazi službene definicije: — radi se o tlu kao glavnom elementu ekosistema i kao glavnom supstratu za uspijevanje biljaka i drugih živih organizama, |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 141 <-- 141 --> PDF |
— djelovanje se odnosi na bar jednu ophodnju drveća, — cilj je zaštita tla od dugotrajnih kemijskih promjena s obzirom na zasićenost bazama. Kritična opterećenja se izvode na bazi: — fizioloških i kemijskih pretpostavki obzirom na ulogu amoniuma i nitrata u ekosistemu, postojećih podataka o ispiranju nitrata iz ekosistema na osnovu studija bilansa u raznim dijelovima Evrope, — teoretskim pretpostavkama o bilanci dušika, učešću dušika u biomasi, nakupljanju i ispiranju, i bilanci bazičnih kationa koji učestvuju u biomasi i ispiranju, ovisno o opterećenju dušikom i sumporom. Kritična opterećenja su izvedena s obzirom na cilj održavanja stabilnosti ekosistema držeći sumu izmjenljivih bazičnih kationa konstatnom. Da bi se održala stabilnost budžeta bazičnih kationa (BC), (tj. izmjenljivi Ca, Mg, K, Na) mora se uspostaviti slijedeća ravnoteža: (1) BC < BC + BC — BC ispiranje trošenja nakupljanja rast Pod pretpostavkom da su bazičnim kationima pridodani samo nitrati i sulfati proizlazi: (2) Nitrati + Sultati < BC ispiranje ispiranje ispiranje Ako bi bili drugačiji odnosi dolazi do Al ispiranja. Kombinacijom (1) i (2) dolazi do (3) Nitrati < BC + BC — BC Sulfati ispiranje trošenje depozicije rast ispiranje Doda li se ravnoteža dušika tada treba postojati: (4) N < N + N + N + N ulaz rast [mobilizacija mineral izaći ja denitriiikacija — N + N fiksacije ispiranje Pretpostavka 1: N denitrifikacija i N fiksacija su mali osim kod vrlo vlažnih tala (denitrifikac´ja) ili kod vrsta koja fiksiraju N (Alnus). Inače se može zanemariti denitrifikacija i fiksacija N. Na osnovi Pretpostavke 1 i jednadžbe 4 proizlazi: (5) N < N + N — N + Pristupačni nitrati ulaz rast imobilizacija mineralizacija ispiranje Pretpostavka 2: Do neto ´mobilizacije tj. N imobilizacija — N mineralizacija dolazi jedino ako su u tlu stabilni N-C spojevi. Tvorba spojeva je vrlo spora (nekoliko stotina godina) i kreće se oko 1 do 3 kg ha-1 god.—1. 367 |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 142 <-- 142 --> PDF |
Kritična N opterećenja za produktivne šume (kg N ha— l god.—1)** na dobro dreniranim staništima pod pretpostavkom čistih sječa Tabela 4 M T i- N-nakupl.,an.,eu biomasi Nakupljanje pristup 4 n)s ; h N t] [spiranje ** ,, ...» . KT Knticni N unos* Slaba produkcija neto N imobilizacija 1—6 1—3 1—2 Slaba produkcija neto N mineralizacija 1—6 Visokaneto N produkcija imobilizacija 5—15 1—2 7—20 Visokaneto N produkcija mineralizacija 5—15 U´- * Svako unošenje N u poremećeni ekosistem odlaze oporavak ""-´´ Kritični N unos može se približiti trošenju ako je malo opterećenje sumporom *** Tznosi se mogu pretvorili u mol m ´ god.-1 dijeljenjem sa 140. Kritična N opterećenja za različito produktivne ekosisteme (kgNha -1 god."1) Tabela 5 Ekosistem Kritično opterećenje Listače** 5—20* Četinjače´´´´´´ 3—15Grmlje 3— 5* Livade 3—10* Močvare 3— 5* Kod zrelih sastojma opterećenje se može približiti 0 ´´* Nestabilni ekosistem treba imati opterećenje blizu 0 *** Bez većeg smanjenja N gospodarenjem Ako se pretpostave kritične koncentracije nitrata za podzemnu vodu od 50 mg/l (EEC standard), a suvišak oborina varira između 100—400 mm godišnje, dolazi do kritičnog opterećenja od 10 do 40 kgNha—1 god.—1 BIOLOŠKE POSLJEDICE PREKOMJERNOG OPTEREĆENJA TERESTIČKIH EKOSISTEMA DUŠIKOM Pod pretpostavkom da je kritično opterećenje dušikom utvrđeno, te da je preveliko, tada dolazi do biološko-ekoloških posljedica. Metode koje se upotrebljavaju za otkrivanje promjena uključuju eksperimente u kontroliranim uvjetima, kemijske analize i komparacije florističkih i faunističkih sastava u prostoru i vremenu u terenskim (poljskim) uvjetima. |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 143 <-- 143 --> PDF |
Upotrebljava se definicija prema kojoj je kritično opterećenje kvantitativna procjena izloženosti depoziciji NHX i ili NOs ispod koje empirski utvrđene promjene strukture i funkcioniranja ekosistema nisu vidljive prema sadašnjim saznanjima. Općenito uzevši promjene ekosistema se mogu kretati od epizodnih reakcija do procesa čije djelovanje dolazi do izražaja nakon nekoliko stoljeća. Sažetak bioloških posljedica i kritična opterećenja navode se nastavno: Procjena kritičnog Sistem Kriterij Podaci opterećenja kg N ha sod. Litoralne zajednice Močvarna tla Plitke mekane vodene zajednice osjetljive na NIL,, kada je nizak NO:!, kritično opterećenje kao NH(. Treset vrlo osjetljiv na NO( manje na NH/,). Reakcija vrlo brza radi toksičnosti, 5—10 kg manje od godinu dana. NI. NL, GB Vrištine Moguće promjene u flori, npr. povećani rast grmlja i drveća, međutim druga hraniva, kao npr. K ograničavaju rast Smanjena otpornost vrišita (Calluna) na mraz. Promjene u biljnoj zajednici ovisne o kapacitetu trošenja. Niska puferna sposobnost tala. Vriština pretvorena u livade 5—10 5—20 7—10 >20 SW, GB BRD NI. NL NL Četinjače Intenzivno gospodarenje (paša + ciklično paljenje + odnošenje površinskog dijela tla) Calluna i Erica se mogu zadržati. Neravnoteža hraniva zbog visokog unosa N ovisi o koncentraciji Mg i Ca i intenzitetu nitrifikacije. Najosjetljivi sistemi. 40 10—12 NL NL Promjene u sastavu prizemnog rašća idu prema nilrofilnim vrstama, ali kritično opterećenje ovisi o usvajanju od strane drveća i saturaciji. >20 NL Listače Gospodarene borove šume, pozitivan rast kroz 15 godina s primjenom godišnje lertilizacije sa NIL, N03 do 30 kg, ali promjene u sastavu prizemnog lišća. Promjene u sastavu prizemnog rašća prema nilrofilnim vrstama. <15 SW Kritično opterećenje ovisi o: tipu ekosistema, načinu prošlog i sadašnjeg gospodarenja (tj. odnošenju N ili primjeni drugih hraniva), svojstvima tla, npr. nitrifikacijskoj sposobnosti tla. Štetno djelovanje suviška dušika na organizme ili sisteme očituje se u toksičnom djelovanju na organizme, promjeni kompetivnih odnosa između populacija, promjeni fizičke strukture biocenoza i povećanoj homogenosti okoline. |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 144 <-- 144 --> PDF |
U srednjoj Evropi 65´Vo do preko 80-Vo proučavanih vaskularnih biljaka može uspijevali na tlima siromašnim dušikom. Većina tili vrsta nije posebno osjetljiva na zakiseljavanje. Postoje mnogi ekosistemi za koje se ne mogu odrediti vrijednosti kritičnih opterećenja. Osjetljivi mogu biti npr. planinski ekosistemi, pašnjaci i stare negnojene livade u poljoprivrednim područjima, ekosistemi u kojima su dominantni lišajevi i dine. Važne interakcije između prevelikog opterećenja dušikom nastaju kad su prisutni drugi polutanti u zraku i tlu, zatim kada dolazi do promjene klimatskih uvjeta (suša, mraz, vjetar, suha zima), te promjena arhitekture krošanja. Suvišak dušika povećava djelovanje patogena i mikroorganizama. Suvišak dušika djeluje na promjenu arhitekture krošanja, a lime i na promjenu mikroklime, depozicije dušika, te na biljne i životinjske populacije. Kemijske promjene u lišću mogu također mijenjati sastav prizemnog rašća, što također dovodi do daljnjih promjena u ekosistemu. Sve to može utjecati na razvoj tla. ZAKLJUČNE NAPOMENE Granična opterećenja za sumpor i dušik data su na osnovu rezultata istraživanja do kojih se je došlo u nekim najrazvijenijim zemljama (Švedska, SR Njemačka, Nizozemska, V. Britanija i dr.) pa su ona i prilagođena njihovim uvjetima. Predloženu klasifikaciju treba međutim temeljito testirati na većem broju različitih ekosistema i u više zemalja. U tu svrhu biti će potrebno i kod nas realizirati određeni program istraživanja te istu dopuniti i prilagoditi našim uvjetima. Pri tome se je neophodno uključiti u odgovarajuće međunarodne istraživačke projekte. Značajne napore neophodno je uložiti na usavršavanju i standardiziranju metoda za utvrđivanje ukupnih, posebno suhih depozicija. Predložene granične vrijednosti solidna su osnova za daljnji rad na unapređivanju strategije kontrole opterećenja šumskih i drugih ekosistema depozicija sumpora i dušika. LITERATU R A Boxman, D., van D i j k, H., Roelfs, J. (1988): Critical loads for nitrogen with special emphasis on amonium. Critical Loads for Sulphur and Nitrogen, UN-ECE and NCM Workshop, 295—322. Ellenberg , H. (1988): Floristic changes due to nitrogen deposition in central Europe. Critical Loads for Sulphur and Nitrogen, UN-ECE and NCM Workshop, 375—384. Eriksson , E. (1988): Retention and release of sulphate in soils. Critical Loads for Sulphur and Nitrogen, UNECE and NCM Workshop 151—184. Gunder sen, P., Rasmus.sen, L. (1988): Nitrofication, acidification and aluminium release in forest soils. Critical Loads for Sulphur and Nitrogen, UNECE and NCM Workshop, 225—268. Hallgren , J-E., Nasholm , T. (1988): Critical Load for nitrogen. Effects on forest conopies. Critical Loads for Sulphur and Nitrogen, UN-ECE and NCM Workshop, 323—333. 370 |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 145 <-- 145 --> PDF |
Liljelund, J-E., Tors lesson, P. (1988): Critical Loads of nitrogen with regards to effects on plani composition. Critical Loads for Sulphur and Nitrogen, UN-ECE and NCM Workshop, 363—374. Rosen , K. (1988): Effects of biomass accumulation and forestry on nitrogen in forest ecosystems. Critical Loads for Sulphur and Nitrogen, UN-ECE and NCM Workshop, 269—294. Svedrup, H., Warfvinge, P. G. (1988): Assessment of critical loads of acid deposition on forest soils. Critical Loads for Sulphur and Nitrogen, UNECE and NCM Workshop, 81—130. Critical Values of Loading with Sulphur and Nitrogen Summary Load limits for sulphur and nitrogen are given on the basis of investigation results obtained in some of the most developed countries (Sweden, German Federal Republic, Netherlands, Great Britain, etc.) and the results are adapted to their conditions. However, the proposed classification should be thoroughly tested on the large number of different ecosystems and in more countries. For this purpose it will be necessary to realise a special programme of investigation in Yugoslavia, and to expand and adjust it to our conditions. At the same time it is necessary to join in relevant international research projects. Considerable efforts should be made to improve and standardize methods for determination of total, particularly dry, deposits. The proposed limit values constitute a solid basis for further work on the improvement of strategy for controlling the loading of forest and other ecosystems of sulphur and nitrogen deposits. |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 146 <-- 146 --> PDF |
OBAVIJEST Na 4. sjednici PREDSJEDNIŠTVA SAVEZA društava ineženjera i tehničara šumarstva i drvne industrije Hrvatske, koja je održana 21. prosinca 1988. godine, donijela je ODLUKA Godišnja pretplata na ŠUMARSKI LIST za 1989. g. iznosi: — zaposleni članovi dinara 20.000.— — Studenti, đaci i umirovljenici dinara 10.000.— — organizacije udruženog rada dinara 200.000.— — za inozemstvo 40 SAD dolara na dan lakturiranja Zagreb, 05. 01.1989. Predsjednik Predsjedništva (Adam Pavlović, dipl. inž.) Naš TEKUĆI RAČUN kod SDK: 30102-678-6249 |