[ZD09]
Kritični vnosi in prekomerne obremenitve ekosistemov z dušikom in žveplom
Objave: [ 2010 ]
Kazalec prikazuje kritične vnose dušika in žvepla v gozdne ekosisteme Slovenije (glede na podatke o depozicijah za leto 2000) (vključuje tudi  Naturo 2000). Kjer je depozicija onesnažila večja od kritičnega vnosa, se pojavijo prekomerne obremenitve. Govorimo o kritičnih vnosih. Na podlagi teh je mogoče predvideti obseg ekosistema, ki je posledično v nevarnosti zaradi poškodb biotske raznovrstnosti (EEA, 2010a).

Evtrofikacija je proces onesnaževanja, s katerim je povečana količina biomase v vodnih telesih (jezera, ribniki, počasni potoki). Posledica povečane količine hranilnih snovi v vodi omogoča razmnoževanje alg in drugih vodnih rastlin, kar pri odmiranju slednjih povzroča zmanjšanje koncentracije kisika v vodotoku. Pomanjkanje kisika pomeni nezadostno preživetje drugih organizmov (žuželk in rib). Najpogostejša vzroka za pojav evtrofikacije sta vnašanje odpadne vode iz kanalizacije in nitratna gnojila, ki pronicajo iz polj (EEA, 2010a).

Zakisovanje je proces, v katerem  prihaja do sprememb v naravnem kemičnem ravnovesju in sicer zaradi povečanja koncentracij kislih elementov (EEA, 2010b).

Tudi po tem, ko ekosistem ni več izpostavljen kritičnim vnosom, traja nekaj časa,da se v ekosistemu ponovno vzpostavi prvotno stanje, če je to sploh mogoče. 

Slika ZD9-1: Kritični vnosi dušika in žvepla v gozdne ekosisteme Slovenije (v ekvivalentih na hektar letno)

Vir: Biotehniška fakulteta, Center za pedologijo in varstvo okolja; Zavod za gozdove Slovenije; Agencija RS za okolje; Geodetska uprava RS; EMEP podatki (podatki so povzeti za različna obdobja, glej metodologijo)


Slika ZD9-2: Prekomerne obremenitve gozdnih ekosistemov Slovenije z dušikom, ki povzroča evtrofikacijo (leva karta) in spojinami dušika in žvepla, ki povzročajo zakisovanje (desna karta) na podlagi depozicije iz leta 2000.

Vir: Biotehniška fakulteta, Center za pedologijo in varstvo okolja; Zavod za gozdove Slovenije; Agencija RS za okolje; Geodetska uprava RS; EMEP podatki (podatki so povzeti za različna obdobja, glej metodologijo.


Slika ZD9-3: Na podlagi EMEP in drugih podatkov izračunane prekomerne obremenitve gozdnih ekosistemov Evrope (levo – prekomerne obremenitve kislih spojin, desno – prekomerne obremenitve dušika kot hranila)

Vir: CCE status Report 2008.


  • Zmanjšati depozicijo kislih onesnažil dušika in žvepla iz zraka pod raven, ki po trenutnem vedenju ne povzroča trajnih škodljivih učinkov na ekosisteme.
  • Zmanjšati depozicijo dušikovih spojin, ki povzročajo evtrofikacijo ekosistemov pod raven, ki ne povzroča trajnih škodljivih učinkov na ekosisteme.
  • Prostorsko locirati območja prekomernih obremenitev ekosistemov.
  • Direktiva 2001/81/ES o nacionalnih zgornjih mejah emisij za nekatera onesnaževala zraka  določa zgornjo mejo izpustov, ki povzročajo zakisljevanje in evtrofikacijo ter predhodnikov ozona. Cilj tega je varovanje okolja in zdravja ljudi pred škodljivimi učinki. Direktiva določa tudi dolgoročno naravnane kritične ravni in obremenitev okolja z določitvijo nacionalnih zgornjih mej izpustov.  Kot merilo uspešnosti sta določeni leti 2010 in 2020:
  • na področjih zakisovanja, kjer so presežene kritične obremenitve, jih je do leta 2010  potrebno zmanjšati najmanj  za 50 % glede na leto 1990(Direktiva 2001/81/ES),
  • do leta 2010 je potrebno zmanjšati ozonsko obremenitev (prizemni ozon, ki škoduje vegetaciji) za vsaj 1 tretjino glede na leto 1990, poleg tega pa  koncentracije prizemnega ozona ne smejo presegati absolutne zgornje meje 10 ppm.ura (Direktiva 2001/81/ES)
Kritični vnosi so računsko dobljene ali empirično določene kvantitativne ocene za največjo možno obremenitev ekosistema z določenim onesnažilom, ki po trenutnem vedenju še ne povzroča trajnih škodljivih učinkov na strukturo in delovanje ekosistema. Kjer odlaganje onesnažila presega kritični vnos, govorimo o prekomernih obremenitvah. Kritični vnosi onesnažil kažejo občutljivost ekosistemov in so posledica naravnih danosti (pedoklimatski dejavniki, gozdna zgradba) in nekaterih antropogenih vplivov (npr. gospodarjenje z gozdom). Trenutno so kriteriji za izračun kritičnih vnosov kemični, objekt modelnega izračuna pa je talna raztopina. Kazalec zajema dvoje pomembnih učinkov, ki jih v določenih molekulskih oblikah povzročata onesnažili dušik in žveplo: dušikovi oksidi (NOX) in žveplov dioksid (SO2) povzročajo zakisovanje, dušikovi oksidi (NOX) in amonij (NH4+) pa evtrofikacijo.

V kazalcu so zajeti le kritični vnosi in prekomerne obremenitve gozdnih ekosistemov Slovenije, saj le za te obstajajo dovolj dobri prostorski podatki, ki pa so mestoma vseeno dokaj slabe ločljivosti. Večina podatkov, ki so potrebni za izračun kritičnih vnosov, je za Slovenijo zelo grobih, zato so ocene kritičnih vnosov in prekomernih obremenitev le orientacijske. Posebej pereč je problem s prostorskimi podatki o depozicijah omenjenih spojin žvepla in dušika ter bazičnih kationov, kjer smo omejeni z natančnostjo EMEP mreže (50x50 km), katere vrednosti so prav tako modelirane (interpolirane), ne pa izmerjene na taki natančnosti.

Pri zakisovanju tal je opazna povezava med kamninsko podlago in izračunanimi kritičnimi vnosi. Tako so na karbonatnih tleh izračunane vrednosti kritičnih vnosov tako visoke, da niso relevantne, ker takšne depozicije onesnažil prej povzročijo neposredno škodo na rastlinah kot pa pomembneje spremenijo značilnosti talne raztopine. Glede zakisovanja je zato smiselno vrednotiti le nekarbonatna območja. Prekomerne obremenitve smo ugotovili na širšem območju obeh velikih termoelektrarn, vendar so zaradi starih podatkov, ki ne upoštevajo učinka razžvepljevalnih naprav v celoti, ta območja najbrž nekoliko preobsežna (slika ZD09-2, karta a). Ker ekosisteme zakisujeta dve onesnažili, ni možno podati le ene vrednosti kritičnih vnosov za dušik in ene za žveplo. Obstaja funkcija kritičnih vnosov, saj večji kritični vnos dušika pomeni manjši kritični vnos žvepla in obratno. Funkcijo določajo trije kritični vnosi: CLmax(S) – največji kritični vnos žvepla, CLmin(N) – najmanjši kritični vnos dušika in CLmax(N) – največji kritični vnos dušika (slika ZD09-1, karte a, b, c).

Kritični vnosi za dušik kot evtrofikacijski dejavnik so najnižji na območju prodnatih teras večjih rek (slika ZD09-1, karta d). Prekoračitve se pojavljajo zelo raztreseno po Sloveniji, vendar površinsko v zelo majhnem obsegu. Izračuni kažejo, da prihaja do prekoračitev na manj kot 1 % gozdnih območij Slovenije (slika ZD09-2, karta b).

V primerjavi z ostalimi območji Evrope je v Sloveniji zelo malo prekoračitev kritičnih vnosov za kisla onesnažila (slika ZD09-3). Evtrofikaciji so gozdovi v Sloveniji potencialno bolj podvrženi, čeprav prekoračitve še zdaleč niso tako velike kot npr. v državah Beneluksa, v severni Nemčiji, severozahodni Franciji ali v Padski nižini.

Izračuni kritičnih vnosov in prekomernih obremenitev potekajo za Evropo pod okriljem UNECE LRTAP konvencije (Konvencija o onesnaževanju zraka na velike razdalje preko meja) v okviru ICP Mapping and Modelling, ki je del Delovne skupine za učinke (WGE) te konvencije. Za izračune za celo Evropo je odgovoren Koordinacijski center za učinke (CCE), Nizozemska, ki tudi koordinira aktivnosti nacionalnih fokus centrov, ki opravljajo analize za vsako državo podpisnico LRTAP konvencije posebej. Trenutno je glavna aktivnost omenjenega ICP-ja podpora pri reviziji Götenburškega protokola. 

Podatki za Slovenijo

Cilji povzeti po: Protokol o zmanjševanju zakisljevanja, evtrofikacije in prizemnega ozona h Konvenciji iz leta 1979 o onesnaževanju zraka na velike razdalje preko meja (Uradni list EU, 11/Zv 47) in Direktiva 2001/81/ES o nacionalnih zgornjih mejah emisij za nekatera onesnaževala zraka (NEC direktiva)
Izvorna baza podatkov oz. vir, skrbnik podatkov in datum zajema podatkov za kazalec:
Kazalec nima samostojnih baz podatkov, pač pa črpa podatke iz zelo različnih obstoječih podatkovnih virov. Večina podatkov potrebuje prostorsko opredelitev:

  • pedološka karta Slovenije in podatki pedoloških profilov (Biotehniška fakulteta, Center za pedologijo in varstvo okolja), zajem podatkov: 1970-2005, izdaja podatkov: 2007
  • Karta gozdnih združb Slovenije (Zavod za gozdove Slovenije), zajem podatkov: 1970-2007/ izdaja podatkov: 2007
  • Klimatološke karte (padavine, temperature) (Agencija RS za okolje), zajem podatkov: 1961-2000, izdaja podatkov: 2007
  • Digitalni model višin (Geodetska uprava RS), zajem podatkov 2007/ izdaja podatkov 2007
  • Podatki o prirastih gozdov in poseku po skupinah gozdov (Zavod za gozdove Slovenije), zajem podatkov: 1970-2007/ izdaja podatkov: 2007
  • Depozicije onesnažil iz zraka (EMEP podatki),  izračun za leto 2000/izdaja podatkov: 2007
Metodologija in pogostnost zbiranja podatkov za kazalec: Obremenitve so bile preučevane le enkrat. 
Metodologija obravnavanja podatkov:
Kritični vnosi se računajo oz. ugotavljajo za vsak receptor posebej. Receptor je dovolj homogeno gozdno območje, kjer se predpostavijo enotne okoljske razmere. Za izračun je bilo uporabljenih 12.691 receptorjev velikosti nad 1 ha.
Za izračun kritičnih vnosov dušika (evtrofikacija) je bil uporabljen statični model oz. masna bilanca s kriterijem, da izpiranje dušika iz ekosistema v podtalnico ne presega določene količine oz. da koncentracija nitrata v podtalnici ne presega določenih vrednosti (za podrobnosti glej Mapping Manual, 2004).
Kritični vnosi dušika in žvepla (zakisovanje) so bili dobljeni na podlagi statičnega modela (SMB) oz. bilance nabojev anionov in kationov s kriterijem, da je razmerje med aluminijevimi ioni in bazičnimi kationi nižje od 1 (za podrobnosti glej Mapping Manual, 2004). Meje med razredi za opredelitev kritičnih vnosov na sliki ZD09-1 so izračunane na podlagi razpona vrednosti in frekvenc v petih vrednostnih razredih. Vrednosti so nekoliko zaokrožene na cela števila zaradi boljše opredelitve, kje so bolj občutljivi in kje bolj odporni gozdni ekosistemi.
Prekomerne obremenitve so pozitivne vrednosti razlik med depozicijami za zadnje razpoložljivo leto (2000) in kritičnimi vnosi.
Kritični vnosi in prekomerne obremenitve ekosistemov z dušikom in žveplom so izražene v enoti ekvivalent (moli naboja) na hektar letno (1 kg N/ha/leto = 71,428 eq/ha/leto; 1 kg S/ha/leto = 62.5 eq/ha/leto)
Informacije o kakovosti (zaželeno):
  • Prednosti in slabosti kazalca (z vidika podatkov!): gre za sintezni kazalec, ki ima dokaj veliko relevanco, vendar za zdaj daje zaradi uporabe mnogih baz podatkov različnih natančnosti le grobe ocene. Potrebni podatki najbrž ne bodo za nivo cele države nikoli toliko natančni, da bi bili rezultati zelo zanesljivi. Posebej nezanesljivi so izračuni za prekomerne obremenitve, saj so podatki o depozicijah zelo grobi (50 x 50 km). Podatki o depozicijah so tudi neažurni, saj so bili pri tem izračunu uporabljene vrednosti za leto 2000, ker novejših prostorskih podatkov za depozicije še ni na voljo. Kazalec se zaenkrat nanaša le na kemične kriterije, ne pa na biološke, ki bi bili še bolj relevantni. Obdelani so le gozdni ekosistemi Slovenije, ne pa travišča, barja ipd., ki so posebej za evtrofikacijo mnogokrat bolj občutljiva od gozdov. V prihodnje s kazalcem najbrž ne bo možno zasledovati trenda, saj izračuni med leti zaradi izboljševanja natančnosti podatkov ne bodo primerljivi.
  • Relevantnost, točnost, robustnost, negotovost (z vidika podatkov!):
Zanesljivost kazalca (arhivski podatki): /
Negotovost kazalca (za scenarije/projekcije): /
  • Skupna ocena(1 = brez večjih pripomb, 3 = podatki z zadržkom):
Relevantnost: 1
Točnost: 3
Primerljivost (po času): 3
Primerljivost (glede na prostor): 2

Drugi viri in literatura:

  1. Direktiva 2001/81/ES o nacionalnih zgornjih mejah emisij za nekatera onesnaževala zraka (NEC direktiva)
  2. EEA. 2010a. Dostopno prek: http://glossary.eea.europa.eu/terminology/concept_html?term=eutrophication
  3. EEA, 2010b.Dostopno prek: http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/exposure-of-ecosystems-to-acidification-2
  4. Mapping Manual 2004 – Manual on methodologies and criteria for modelling and mapping critical loads and levels and air pollution effects, risks and trends, UNECE CLRTAP
  5. Critical load, dynamic modelling and impact assessment in Europe, CCE status report 2008
December 2010
Klemen Eler, Milan Kobal, Primož Simončič, Gozdarski inštitut RS;