Eutrofizacja wód Bałtyku działania zmierzające do poprawy sytuacji. Marianna Pastuszak

Eutrofizacja wód Bałtyku działania zmierzające do poprawy sytuacji Marianna Pastuszak Morski Instytut Rybacki Państwowy Instytut Badawczy Zakład Oceanografii Rybackiej i Ekologii Morza

Zlewisko Bałtyku; schematyczna ilustracja cyrkulacji wody w Bałtyku Odra Wisła HELCOM, 25; Elken i Matthäus, 26 4% N zatrzymywane w systemach rzecznych 5% retencji N w systemach rzecznych: Newa 14 t/r Wisła 55 t/r Odra 32 t/r (Stålnacke i in., 215)

Eutrofizacja to proces wzbogacania zbiorników wodnych w substancje biogeniczne skutkujący wzrostem trofii, czyli żyzności wód powszechnie rozumiana przyczyna nadmierna emisja azotu i fosforu 3 Nitrogen loads and retention [tons] 25 2 15 1 5 Nitrogen DE DK EE FI LT*) LV*) PL RU*) SE Natural background losses Diffuse losses Point sources discharges Retention Total waterborne load (rivers+unmonitored areas) 25 rzek zasilających Bałtyk; Wisła i Odra wśród 7 największych rzek bałtyckich Roczny dopływ wody rzecznej 5 km 3 Roczny odpływ wody w terytorium Polski ok. 64 km 3 W 26 ładunek TN 638 ton ładunek TP 28 37 ton 75% ładunku TN 95-99% ładunku TP odprowadzane w odpływie rzecznym do Bałtyku HELCOM, 24, 29, 215; Pastuszak, 212a Phosphorus loads and retention [tons] 14 12 1 8 6 4 2 Area [km 2 ] Phosphorus DE DK EE FI LT*) LV*) PL*) RU*) SE Natural background losses Diffuse losses Point sources discharges Retention Total waterborne load (rivers+unmonitored areas) 45 4 35 3 25 2 15 1 5 DE DK EE FI LT LV PL RU*) SE Urban areas Farmland Inland waters (lakes) Other Forests Wetland and peatlands Mountains not apportioned

Odpływ jednostkowy azotu w Europie (kg/ha) in 25 oraz w basenie Bałtyku w roku 2 Nitrogen discharges [kgkm -2 ] 18 16 14 12 1 8 6 4 2 DE DK EE FI LT LV PL RU SE Diffuse losses Point source discharges Natural background losses Nitrogen emission by source - Poland, 2 Phopshorus emission by source - Poland, 2 Phosphorus discharges [kg km -2 ] 35 3 25 2 15 1 5 18% 2% 62% 29% 17% 54% DE DK EE FI LT LV PL RU SE Diffuse losses Point source discharges Natural background losses Diffuse outflow Point sources Natural background Diffuse outflow Point sources Natural background Bouraoui i Grizzetti, 211; http://www.wwf.de/fileadmin/fmwwf/publikationen-pdf/3_kristensen_eea.pdf); dane z Raportu EEA, 25; total diffuse=agriculture+natural background; HELCOM, 24

Stężenia azotanów w Wiśle, Odrze, rzekach europejskich (Pastuszak i Witek, 212; Pastuszak i in., 212, Pastuszak i in. w przyg. do publ; http://www.wwf.de/fileadmin/fm-wwf/publikationen-pdf/3_kristensen_eea.pdf ; OECD, 28; HELCOM, 215 ) Concentration NO3-N [mgndm -3 ] 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 Vistula Jan-88 Jan-89 Jan-9 Jan-91 Jan-92 Jan-93 Jan-94 Jan-95 Jan-96 Jan-97 Jan-98 Jan-99 Jan- Jan-1 Jan-2 Jan-3 Jan-4 Jan-5 Jan-6 Jan-7 Jan-8 Jan-9 Jan-1 Jan-11 Jan-12 Jan-13 Concentration NO3-N [mgndm -3 ] 7 6 5 4 3 2 1 Oder Jan-88 Jan-89 Jan-9 Jan-91 Jan-92 Jan-93 Jan-94 Jan-95 Jan-96 Jan-97 Jan-98 Jan-99 Jan- Jan-1 Jan-2 Jan-3 Jan-4 Jan-5 Jan-6 Jan-7 Jan-8 Jan-9 Jan-1 Jan-11 Jan-12 Jan-13 Concentration [mgdm -3 ] 6 5 4 3 2 1 3 July 6 Sep. 7 Nov. 8 Jan.1 5 Mar.1 7 May.1 2 July 1 3 Sep.1 6 Nov.1 2 Jan.2 4 Mar. 2 6 May 2 Vistula 23 Jan. 3 17 Mar.3 27 May 3 29 July 3 23 Sep. 3 18 Nov. 3 2 Jan. 4 23 Mar. 4 18 May 4 2 July 4 Norg NH4-N NO2-N NO3-N 15 Sep. 4 16 Nov. 4 24 Jan. 5 23 Mar. 5 17 May 5

BSAP i MAI-CART - Parametry brane po uwagę celem odtworzenia dobrego statusu ekologicznego środowiska morskiego do roku 221 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 27 N (tony rok -1 ) Ministrowie 213 N (tony rok -1 ) BSAP 27 P (tony rok -1 ) Ministrowie 213 P (tony rok -1 ) Dania 17,21 2,89 16 38 Niemcy 5,62 7,67 24 17 Polska 62,4 43,61 8,76 7,48 Litwa 11,75 8,97 88 1,47 Łotwa 2,56 1,67 3 22 Estonia 9 1,8 22 32 Rosja 6,97 1,38 2,5 3,79 Finlandia 1,2 3,3 15 356 Szwecja 2,78 9,24 29 53 Suma 133,17 89,26 15,16 14,374 1997-23 reference period HELCOM, 213

Procentowy udział krajów bałtyckich w zrzutach rzecznych ładunków TN i TP w roku 26 oraz 21 (katastrofalna powódź w Polsce) oraz procentowy udział krajów bałtyckich w redukcji zrzutów rzecznych ładunków TN, TP (HELCOM, 24, 211, 213, 215) Percentage contribution of Baltic countries to waterborne loads of TN in 26 Percentage contribution of Baltic countries to waterborne loads of TP in 26 16,9 19, 8,3 3,2 12,4 2,6 9,3 4,4 Denmark Estonia Finland Germany Latvia Lithuania Poland Russia Sweden 211 14,3 13,1 5,4 2,8 12,3 1,7 9,9 4,4 Denmark Estonia Finland Germany Latvia Lithuania Poland Russia Sweden PLC.5 23,9 36,1 Percentage contribution of Baltic countries to waterborne TN reduction 11,63 1,35 48,86 3,24 2,2 3,39 8,59 1,87 1,5 Denmark Estonia Finland Germany Latvia Lithuania Poland Russia Sweden 213 BSAP Percentage contribution of Baltic countries to waterborne TP reduction 26,37,26 2,48 1,18 3,692,23 1,53 52,4 1,23 Denmark Estonia Finland Germany Latvia Lithuania Poland Russia Sweden Percentage contribution of Baltic countries to waterborne loads of TN in 21 Percentage contribution of Baltic countries to waterborne loads of TP in 21 12, 14, 6, 3, 8, 3, 11, 7, Denmark Estonia Finland Germany Latvia Lithuania Poland Russia Sweden 215 Powódź w Polsce 17, 1, 5, 2, 8, 2, 9, 6, Denmark Estonia Finland Germany Latvia Lithuania Poland Russia Sweden PLC.5 zaktualizowany 36, 41,

Zmiany w polskiej gospodarce wpływ na emisję N, P do polskich rzek i Bałtyku w okresie transformacji Okres transformacji (1989-214) - Kryzys ekonomiczny (sektor rolniczy, przemysł) - Restrukturyzacja, prywatyzacja PGR - Ogromna poprawa w infrastrukturze w sektorze rolniczym Spadek nadwyżki bilansowej N, P - Wprowadzenie gospodarki rynkowej w Polsce procesy dostosowawcze w produkcji rolniczej Zamykanie przestarzałych fabryk i modernizacja pozostałych, wprowadzanie czystych technologii Absorpcja funduszy UE oraz dużo większe krajowe fundusze na ochronę środowiska Zbudowanie ok. 2 oczyszczalni ścieków Polska spełnia większość celów środowiskowych oraz rozdzieliła presję środowiskowe od ekonomicznego wzrostu Wprowadzanie Dyrektyw UE po akcesji Polski do struktur UE: -Dyrektywa Azotanowa -Ramowa Dyrektywa Wodna -Dyrektywa Zapobieganie Zanieczyszczeniom i Kontrola -Europejska Dyrektywa Strategia Morska -Dyrektywa dot. Oczyszczania Ścieków Komunalnych Realizacja uzgodnień HELCOM n.p. Baltic Sea Action Plan (BSAP), Country Allocated Reduction Targets (CART) Kowalkowski i in., 212; Pastuszak i in., 212a,b; Pastuszak i in., 214, 216 Jadczyszyn i Rutkowska, 212; HELCOM, 211, 213a.b

TN [tons yr -1 ] NO3-N [tons yr -1 ] TP [tons yr -1 ] PO4-P [tons yr -1 ] 16 14 12 1 8 6 4 2 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 6 5 4 3 2 1 Vistula 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 Estimated Normalised Trend smoother Vistula 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 Estimated Normalised Trend smoother Vistula 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 Estimated Normalised Trend smoother Vistula 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 Estimated Normalised Trend smoother TN [tons yr -1 ] NO3-N [tons yr -1 ] TP [tons yr -1 ] PO4-P [tons yr -1 ] 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 5 2 1 5 1 5 Oder 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 Estimated Normalised Trend smoother Oder 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 Estimated Normalised Trend smoother Oder 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 Estimated Normalised Trend smoother Oder 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 Estimated Normalised Trend smoother Ładunki znormalizowane Metodyka opracowana przez Stålnacke i Grimvall, 21; Grimvall i Stålnacke, 1996, 21; Libiseller i Grimvall, 22; Grimvall i in., 2; Hussian i in., 24 1988-213 Wisła: TN N-NO3 TP P-PO4 Odra: TN N-NO3 TP P-PO4 ~ 47 t (37%) 31 39 t (43%) ~ 2 95 t (37%) 2 5 t (57%) 32 t (4%) 17 498 t (37%) 5 1 t (61%) ca. 1 8 t (79%) TN 17 435 ton/rok TP 9 874 ton/rok (wszystkie rzeki + estuarium Odry) Pastuszak i Witek, 212; Pastuszak i in., przyg. do publ.

Stężenia TN i TP w Wiśle i Odrze przy teoretycznym wprowadzeniu MAI-CART (czerwone linie); stężenia wymagane wg. Ramowej Dyrektywy Wodnej (zielone linie) Concentration TN [mgndm -3 ] 8 7 6 5 4 3 2 1 Vistula Jan-88 Jan-89 Jan-9 Jan-91 Jan-92 Jan-93 Jan-94 Jan-95 Jan-96 Jan-97 Jan-98 Jan-99 Jan- Jan-1 Jan-2 Jan-3 Jan-4 Jan-5 Jan-6 Jan-7 Jan-8 Jan-9 Jan-1 Jan-11 Jan-12 Jan-13 Concentration TN [mgndm -3 ] 8 7 6 5 4 3 2 1 Oder Jan-88 Jan-89 Jan-9 Jan-91 Jan-92 Jan-93 Jan-94 Jan-95 Jan-96 Jan-97 Jan-98 Jan-99 Jan- Jan-1 Jan-2 Jan-3 Jan-4 Jan-5 Jan-6 Jan-7 Jan-8 Jan-9 Jan-1 Jan-11 Jan-12 Jan-13 Concentration TP [mgpdm -3 ],5,4,3,2,1 Vistula Jan-88 Jan-89 Jan-9 Jan-91 Jan-92 Jan-93 Jan-94 Jan-95 Jan-96 Jan-97 Jan-98 Jan-99 Jan- Jan-1 Jan-2 Jan-3 Jan-4 Jan-5 Jan-6 Jan-7 Jan-8 Jan-9 Jan-1 Jan-11 Jan-12 Jan-13 Concentration TP [mgpdm -3 ],8,7,6,5,4,3,2,1 Oder Jan-88 Jan-89 Jan-9 Jan-91 Jan-92 Jan-93 Jan-94 Jan-95 Jan-96 Jan-97 Jan-98 Jan-99 Jan- Jan-1 Jan-2 Jan-3 Jan-4 Jan-5 Jan-6 Jan-7 Jan-8 Jan-9 Jan-1 Jan-11 Jan-12 Jan-13 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 TP w 4 dużych rzekach USA.2-.31 mg P dm -3 TP w Sekwanie, Tamizie nawet o rząd wielkości wyższe niż w Wiśle i Odrze Meybeck, 21; Bouraoui i Grizzetti, 211; OECD, 28; Garcia i in., 212; Pastuszak i in., przyg. do publikacji

Redukcja ładunku P MARE NEST model vs. CoastMab model (HELCOM, 213; Håkanson i in, 21; Håkanson i Bryhn, 28) Całkowita redukcja ładunku P 14 374 ton/rok Całkowita redukcja ładunku P 8 73 tons/rok Obciążenie dla Polski: 7 48 ton/rok 52% całej puli redukcji ład. P Te dwie liczby kolosalnie się różnią, wskazując na błędy metodologiczne w modelu MARE NEST Rozdzielona na podrejony: Zatoka Fińska 3 18 ton/rok Zatoka Ryska - 55 ton/rok Bałtyk Właściwy 5 ton/rok 5 ton/rok obciążenie dla Bałtyku Właściwego zasilanego rzekami z 6 krajów; Gdyby dla Polski założyć nawet 5% odpowiedzialność da to 2 5 t/rok a nie irracjonalne 7 48 ton/rok

Rozkład całkowitych rocznych kosztów redukcji biogenów Szwecja (SE), Finlandia (FI), Rosja (RU), Estonia (EE), Łotwa (LV), Litwa (LT), Polska (PL), Dania (DK), Niemcy (DE) (Wulff i in., 214) Wulff i in., 214 Spełnienie założeń BSAP 4.7 mld EURO ROCZNIE Połowa tej kwoty musiałaby być pokryta przez Polskę Håkanson i Bryhn (28), Håkanson i in. (21) wymagana przez HELCOM redukcja ładunków N, P N - 1 mld EURO P - 3.1 mld EURO ROCZNIE Koszty szczegółowe redukcji P (i) w prod. rolniczej 18-783 Euro kg -1 P (w Polsce 13-238 Euro kg -1 P), (ii) WWTP 2.3-12 Euro kg -1 P (w Polsce 2.3-12 Euro kg -1 P), (iii) w wetlands 64-2 133 Euro kg -1 P (w Polsce 71 Euro kg -1 P) przy zastosowaniu cost-effective studies (Håkanson i in., 21) - redukcja ładunków P 367 mln EURO

Wskaźniki wykorzystywane do klasyfikacji stopnia eutrofizacji Håkanson i Bryhn, 28 Nixon, 1995; Nixon, S.W., Fulweiler, R.W., 29; Duarte (ed.), 214 Region type Oligotrophic < 1 Carbon supply [g C m -2 yr -1 ] Mesotrophic 1-3 Eutrophic 31-5 Hyper-eutrophic >5 Trophic Index Chlorophyll ( g/l) Total phosphorus ( g/l) Secchi depth (m) Trophic class <3 4 2.6 12 >8 4 Oligotrophic 4 5 2.6 2 12 24 4 2 Mesotrophic 5 7 2 56 24 96 2.5 Eutrophic 7 1+ 56 155+ 96 384+.5 <.25 Hyper-eutrophic Eutrofizacja powinna być definiowana jako wzrost ilości materii org. wzrost ilości węgla org. w systemie Nixon, 1995 Carlson i Simpson, 1996

Stężenia chlorofilu a w warstwie -1 m w Bałtyku i części Morza Północnego w okresie wegetacyjnym w latach 199-25; chl. a w Bałtyku południowym w warstwie -1 m w latach 197-1991, oraz na profilach pionowych w roku 214 (Håkanson i Bryhn, 28; Renk, 2; Pastuszak i in., 216) Chlorophyll a [mg m -3 ] - June 214 2 4 6 8 2 4 Depth [m] 6 8 1 UW1 2GD G2 Gt1 B3 B2 BB16 16 IBY-5 BB23 Håkanson i Bryhn (28) są zdania, że Bałtyk, jako całość nie jest rejonem zeutrofizowanym. Średnie stężenie chlorofilu a w warstwie powierzchniowej (do 44 m, czyli do granicy mieszania indukowanego przez wiatr) pozostaje na poziomie ca. 2 μg/l, a to pozwala stanowić, że stan troficzny Bałtyku jest pomiędzy oligotroficznym a mezotroficznym. Zeutrofizowane są: Zatoka Fińska, Zatoka Ryska, estuarium Odry i Wisły, rejon Kaliningradzki Depth [m] 12 Chlorophyll a [mg m -3 ] - August 214 2 4 6 8 2 UW1 4 6 8 1 2GD G2 Gt1 B3 BB13 BB9 BB2 BB32 IBY-5 11 171 12

Stężenia fosforu całkowitego TP w Bałtyku oraz Morzu Północnym w warstwie -1 m w okresie wegetacyjnym w latach 199-25; profile pionowe TP w południowym Bałtyku w roku 214 (Håkanson i Bryhn, 28; Pastuszak i in., 216) TP [ug/l] June 214 1 2 3 4 5 6 7 TP [ug/dm -3 ] August 214 1 2 3 4 5 6 7 8 2 2 4 4 Depth [ m ] 6 Depth [ m ] 6 8 8 1 1 12 12 UW1 2GD G2 Gt1 B3 B2 IBY-5 BB23 UW1 2GD G2 Gt1 BB2 IBY-5 11 Pomiary produkcji pierwotnej: badania w 29 pod-rejonach Bałtyku (13 oligo- i 16 mezotroficzne) w latach 1971-1998; średnia produkcja pierwotna - 128 [gcm -2 rok -1 ] (Renk, 2)

Rola estuarium Odry w naturalnej retencji N i P 5.3 Outer Pomeranian Bay 26. 12.8 Inner Pomeranian Bay N 2 DIN N org. 36.9.6 Outer Pomeranian Bay 1.9 1.2 DIP Inner Pomeranian Bay 2.2 P org. 25.6 11.3 P sed. N sed. 54.1 26.9 DIN [kt/yr] N org. [kt/yr] 2.1 3.8 DIP [kt/yr] Oder River P org. [kt/yr] 45% N i 37% P zatrzymywane w estuarium Odry pomijane przez HELCOM Pastuszak i in., 25

Uproszczony łańcuch troficzny przykład obiegu krzemu; stężenia DSi w wodach Bałtyku w latach 195-2 The effect of disturbance in ecosystem functioning Pastuszak i in., 28; Pastuszak, 212b Billen i in., 1991 Conley i in., 28

Obserwowane zmiany pozostające w związku z eutrofizacją wód Bałtyku Wymiar globalny zmiany klimatyczne - Spadek częstotliwości i wielkości odświeżających wlewów wód zasolonych, - Anomalie w odpływie wody rzecznej spadek S, pogorszenie sytuacji tlenowej w warstwie przydennej - wzrost T wody w Bałtyku Wymiar lokalny N, P, Si - W latach 195-1988 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, oraz ok. 3% TP wprowadzonych 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., 212; Pastuszak i in., 212; Sharpley, 26

Wlewy zasolonych, dobrze natlenionych wód z Morza Północnego do Bałtyku (188-215); objętość wód Bałtyku z anoksją i hipoksją; powierzchnia dna morskiego z anoksją i hipoksją (196-215) Urbański i Węsławski, 28; Mohrholz i in., 215; Hansson i Andersson, 215

Konceptualny schemat eutrofizacji strzałki pokazują interakcję pomiędzy poszczególnymi komponentami sieci troficznej Wzbogacanie wody biogenami, w szczególności związkami azotu lub fosforu, powodującymi przyspieszony wzrost glonów oraz wyższych form życia roślinnego, w wyniku którego następują niepożądane zakłócenia biologicznych stosunków w środowisku wodnym oraz pogorszenie jakości tych wód Zmiany klimatyczne wpływające na częstotliwość odświeżających wlewów wód zasolonych Zmiany klimatyczne zasolenie temperatura wody HELCOM, 26 uzupełniony o nowe dane HELCOM, 211

The Phosphorus Cycle Animal manures and biosolids Organic phosphorus Microbial Plant residue Humus Leaching (usually minor) Plant residues Mineralization Immobilization Crop harvest Plant uptake Soil solution phosphorus HPO 4-2 H 2 PO 4-1 Atmospheric deposition Weathering Weathering Adsorption Dissolution Precipitation Primary minerals (apatite) Desorption Component Mineral fertilizers Input to soil Runoff and erosion Mineral surfaces (clays, Fe and Al oxides, carbonates) Secondary compounds (CaP, FeP, MnP, AlP) Loss from soil N łatwo przemieszcza się na profilu glebowym - Nadwyżka bilansowa N, P - Cechy geomorfologiczne Rodzaj gleby Rodzaj podłoża skalistego Nachylenie terenu - Warunki hydrologiczno-meteorologiczne Polska - 84% powierzchni nachylenie 3º Systemy wolno-przepływowe wysoki udział wód gruntowych w emisji N Pionowa infiltracja wspomaga wysoką retencję N Mały odpływ P przez ługowanie Znaczny odpływ przez zmyw pow. i erozję Polska - 6% areału rolniczego gleby lekkie; 21% terenów rol. i 8% lasów zagrożone erozją ok. 5% gleb zakwaszonych Krasowicz i in., 212; Pastuszak i in., 212; Sharpley, 1995, 26; Obieg N, P w glebie http://msucares.com/crops/soils/images/phosphorus.gif http://landscapeforlife.org/give_back/3c.php

Formy P w glebie zależnie od ph Sharpley, 26

Odra Wisła Czynniki naturalne 1) Pow. zlewni: 118,861 km 2 1) Pow. zlewni: 194,424 km 2 2) Roczny odpływ wody: 16.7 km 3 2) Roczny odpływ wody: 34 km 3 3) Niższy udział podłoża o wysokiej porowatości - o 11% 4) Niższy udział pow. jezior o 18%; Ujście rzeki duże estuarium 1) Dużo większe gosp. wyższy dochód bardziej intensywne rolnictwo wyższe dawki nawozów, większy system drenarski; skoncentrowana hodowla świń więcej 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 Czynniki antropogeniczne 3) Wyższy udział podłoża o wysokiej porowatości- o 11% 4) Wyższy udział pow. jezior o 18%; Ujście rzeki - delta 1) Mniejsze gosp. niższy dochód mniej 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 2) TN: 53, ton TP: 3,7 ton TN: 117, ton TP: 7,5 ton Basen Wisły i Odry Różnice: - Czynniki naturalne, - Czynniki antropogeniczne, Emisja N, P: Pola uprawne pastwiska wypasowe las Kowalkowski i in., 212; Pastuszak i in., 212 a,b Pastuszak i in., 25

Zagęszczenie zwierząt gospodarskich (DJP=LU/1 ha) na województwa w 29-211(lewy) Lokalizacja farm z wielkoskalową hodowlą świń w Polsce; procentowy udział łąk i pastwisk w areale rolniczym; Zużycie mineralnych nawozów azotowych (29-211) i fosforowych (29) na województwa Emisja N, P: Pola uprawne pastwiska wypasowe las M.Sc. Jakub Skorupski from the Department of Genetic and Animal Breeding, West Pomeranian University of Technology; GUS, 29; Pietrzak, 212; Igras i Fotyma, 212; Fotyma i in., 212

Zużycie nawozów mineralnych w Polsce w latach 1938-21 oraz pogłowie zwierząt gospodarskich w latach 1946-212; nadwyżka bilansowa N w rolnictwie w latach 196-214 Application of mineral fertilizers [kg N ha -1 UAA] 8 75 7 65 6 55 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 N 1938 1941 1944 1947 195 1953 1956 1959 1962 1965 1968 1971 1974 1977 198 1983 1986 1989 1992 1995 1998 21 24 27 21 213 Application of mineral fertilizers [kg P ha -1 UAA] 55 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 P2O5 1938 1941 1944 1947 195 1953 1956 1959 1962 1965 1968 1971 1974 1977 198 1983 1986 1989 1992 1995 1998 21 24 27 21 213 Number of animals [thousand] 24 21 18 15 12 9 6 3 1946 1955 196 1962 1964 1966 1968 197 1972 1794 1976 1978 198 1982 1984 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 212 Cattle Pigs Nitrogen surplus in Polish agriculture Nitrogen surplus [kgn ha -1 AUL year -1 ] 8 7 6 5 4 3 2 1 196 197 198 199 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 Oder basin Vistula basin Poland (Pastuszak i in., 212; Pastuszak i in., w przyg.)

Objętość ścieków miejskich i przemysłowych oczyszczanych i wymagających oczyszczania lata 197-21; zrzuty N i P z oczyszczalni basen Odry i Wisły; Liczba przydomowych oczyszczalni ścieków w poszczególnych województwach w Polsce w 21 r. 5 4,5 4 Objętość [km 3 ] 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 197 1975 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1992 1995 1997 1999 21 23 N loads from WWTPs [tons yr -1 ] 25 27 29 211 25 2 15 1 5 nie oczyszczane zwiększone usuwanie substancji biogenicznych biologicznie chemicznie mechanicznie P loads from WWTPs [tons yr -1 ] 4 3 2 1 W okresie transformacji Polska zbudowała ok. 2 oczyszczalni ścieków Według Polskiej Normy PN-EN 12566 przydomowe oczyszczalnie ścieków definiowane są, jako obiekty obsługujące do 5 mieszkańców 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 Vistula 25 26 27 Oder 28 29 21 211 212 Pastuszak i in., 212; Kowalkowski, obliczenia własne http://www.inzynierbudownictwa.pl/technika,materialy_i_technologie,artyk ul,przydomowe_oczyszczalnie_sciekow_na_terenach_wiejskich_- _cz i,592 213 214 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 Vistula 25 26 27 Oder 28 29 21 211 212 213 214 Do 21 r. w Polsce wybudowano 82 632 przydomowe oczyszczalnie ścieków, natomiast w najbliższych latach może powstać ich jeszcze ponad 587 tys.

Średni (1995-28) udział procentowy różnych ścieżek emisji N i P do basenu Wisły i Odry Model MONERIS (Kowalkowski i in., 212; Pastuszak i in., 212) 12% Odra 1995-28 Średnia emisja TN 1 592 ton 4% 4% 4% 11% 5% Wisła 1995-28 Średnia emisja TN 158 838 ton 4% 6% Emisja z sektora rolniczego N ca. 8% 24% 4% 48% Depoz.z atmosfery Odpływ powierzchniowy Odpływ drenarski Erozja Wody podziemne Oczyszczalnie ścieków Tereny zurbanizowane 4% 5% 29% Depoz.z atmosfery Odpływ powierzchniowy Odpływ drenarski Erozja Wody podziemne Oczyszczalnie ścieków Tereny zurbanizowane P ca. 6% 17% Odra 1995-28 Średnia emisja TP 5 935 ton 2% 15% 16% Wisła 1995-28 Średnia emisja TP 11 612 ton 2% 19% 24% 6% 28% 8% Depoz.z atmosfery Odpływ powierzchniowy Odpływ drenarski Erozja Wody podziemne Oczyszczalnie ścieków Tereny zurbanizowane 19% 11% 29% 4% Depoz.z atmosfery Odpływ powierzchniowy Odpływ drenarski Erozja Wody podziemne Oczyszczalnie ścieków Tereny zurbanizowane

Emisja azotu i fosforu, w/g różnych ścieżek emisji, do basenu Wisły i Odry w latach 1995-22 i 23-28 (Kowalkowski i in., 212; Pastuszak i in., 212) Nitrogen emission [tons] Nitrogen emission [tons] 8 7 6 5 4 3 2 1 Atm. deposition 6 5 4 3 2 1 Vistula Overland flow Tile drainage Oder Erosion Groundwater 1995-22 23-28 WWTP Urban systems 1995-22 23-28 Phopshorus emission [tons] Phosphorus emission [tons] 4 35 3 25 2 15 1 5 Atm. deposition 25 2 15 1 5 Vistula Overland flow Tile drainage Oder Erosion Groundwater 1995-22 23-28 1995-22 23-28 WWTP Urban systems Emisja N: Wisła i Odra 16-17% Emisja P: Wisła 23% Odra 32% Atm. deposition Overland flow Tile drainage Erosion Groundwater WWTP Urban systems Atm. deposition Overland flow Tile drainage Erosion Groundwater WWTP Urban systems

Stężenia P-PO4 i Porg. w Wiśle i Odrze w latach 199-213 (źródło danych: IMGW, 199-22, 23-213; WIOŚ, Gdańsk, Szczecin); stężenia P-PO4 oraz głębokość Secchi w Zalewie Szczecińskim (MIR-PIB, Stacja Badawcza, Świnoujście) (Pastuszak i in., w przyg. do publ.) Concentration [mgdm -3 ] Concentration [mg dm -3 ],8,7,6,5,4,3,2,1,8,7,6,5,4,3,2,1, Jan-9 Jan-91 Jan-9 Jan-91 Concentrations of phosphorus forms in the Vistula River Jan-92 Jan-93 Jan-94 Jan-95 Jan-96 Concentrations of phosphorus forms in the Oder River Jan-92 Jan-93 Jan-94 Jan-95 Jan-97 Jan-98 Jan-99 Jan- Jan-1 Jan-2 P-PO4 Jan-96 Jan-97 Jan-98 Jan-99 Jan- Jan-1 P-PO4 Jan-3 Jan-4 Jan-5 Porg. Jan-2 Jan-3 Jan-4 Porg. Jan-6 Jan-7 Jan-8 Jan-9 Jan-1 Jan-11 Jan-12 Jan-13 Jan-14 Jan-5 Jan-6 Jan-7 Jan-8 Jan-9 Jan-1 Jan-11 Jan-12 Jan-13 TP w 4 dużych rzekach USA.2-.31 mg P dm -3 TP w Sekwanie, Tamizie o rząd wielkości wyższe niż Wiśle i Odrze Na głębokości 2-2.1 m pojawiły się łąki podwodne Potamogeton perfoliatus, Myriophyllum spicatum, Characeae Jest to wskaźnik dobrego ekologicznego statusu w zalewie. Takie warunki obserwowano pod koniec XIX wieku (informacja osobista dr A. Woźniczka)

Wnioski: 1) Zbliżają się nieuchronnie terminy realizacji zobowiązań Polski względem UE i HELCOM (Dyrektywy, Deklaracje). Nie wywiązanie się z tych terminów, w szczególności brak osiągnięcia założonych celów (wymierna poprawa jakości wód, w tym Bałtyku) może pociągnąć za sobą daleko idące konsekwencje, w tym finansowe. Polska, jako główny eksporter N i P do Bałtyku znajduje się pod olbrzymią presją UE i HELCOM. 2) Przedłożony materiał badawczy wyraźnie pokazuje (i) słabe punkty w zewnętrznej ocenie udziału Polski w emisji N i P do Bałtyku, (ii) nierealność, tym samym niewykonalność założeń HELCOM w kwestii alokacji redukcji ładunków N i P eksportowanych z terytorium Polski do Bałtyku. Procentowy udział Polski w odpływie N i P w latach 2, 26 wynosił odpowiednio 25% i 36%. Procentowy udział Polski w alokacji redukcji ładunków N i P jest na poziomie ca. 5%. 3) Bezkrytyczne akceptowanie wysokich alokacji redukcji N i P wyznaczonych przez HELCOM byłoby bardzo niebezpieczne dla polskiego rolnictwa oraz zabezpieczenia żywnościowego dla ludności. Docelowe stężenia TP (,76-,83 mg dm -3 ), w mojej opinii, są na poziomie naturalnego tła, a to oznaczałoby konieczność zredukowania emisji obszarowej do zera, co po wielu latach może być osiągnięte przy natychmiastowym zamknięciu jakiekolwiek działalności rolniczej. Ten fakt wskazuje na poważne błędy w użytym przez HELCOM modelu MARE NEST do wyznaczenia poziomu redukcji i alokacji redukcji ładunków N i P wprowadzanych do Bałtyku. 4) Konieczna rewizja założeń redukcyjnych HELCOM nie zwalnia Polski z konieczności działań proekologicznych celem poprawy jakości wody w polskich estuariach. Te działania powinny obejmować dalszą budowę oczyszczalni ścieków oraz zmniejszenie emisji obszarowej N i P np. przez świadome wdrażanie Kodeksu Dobrej Praktyki Rolniczej. 5) W okresie transformacji Polska dokonała skoku cywilizacyjnego w kwestii zmniejszenia presji na środowisko naturalne. W okresie 1988-213 roczne ładunki wnoszone Wisłą i Odrą spadły o ca. 79 ton TN i ca. 8 ton TP. Jest to efekt nie tylko zbudowania ok. 2 dużych i tysięcy przydomowych oczyszczalni ścieków, ale też działania proekologiczne w sferze rolniczej.

Wnioski: 6) Stwierdza się bardzo znaczny, statystycznie istotny spadek i tak niskich stężeń i ładunków biogenów w wodach Wisły i Odry w latach 1988-213. Średnie stężenia TN i TP w Wiśle i Odrze (i) należą do niskich bądź bardzo niskich na tle wartości obserwowanych w wodach rzecznych Europy Zachodniej, (ii) spełniają rygorystyczne wymogi RDW. 7) Zmniejszenie presji antropogenicznej na Zalew Szczeciński przyczyniło się do znacznej poprawy parametrów wskaźnikowych eutrofizacji w tym rejonie. 8) Intensyfikujące się polskie rolnictwo, a także prognozowane dalsze zmiany klimatyczne manifestujące się m.in. intensywnymi opadami mogą przyczynić się do zwiększenia emisji obszarowej N i P. Na to wskazują nasze badania modelowe (Pastuszak i in., 214). W tej sytuacji, utrzymanie stężeń N i P na poziomie spełniającym wymogi Ramowej Dyrektywy Wodnej narzuca konieczność dalszych działań proekologicznych w sferze rolniczej mających na celu dalsze obniżanie emisji N i P do basenów rzek i dalej do Bałtyku. 9) Przedłożone wyniki badań wraz z wnioskami mogą stanowić materiał referencyjny dla polskich decydentów biorących udział w spotkaniach międzynarodowych na forum UE i HELCOM, zaangażowanych w zmniejszenie emisji N i P do wód śródlądowych i do Bałtyku. To już się dzieje i należy tu bardzo wyraźnie podkreślić aktywność w tym względzie Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi i to zarówno w odniesieniu do Komisji Europejskiej, jak i HELCOM. MRiRW, po pierwsze w pełni rozumie naukowe przesłanie wynikające z 4 ekspertyz, a także z licznych tematycznych prac naukowych opublikowanych przez MIR-PIB w czasopismach międzynarodowych i monografiach krajowych, po drugie, wykazuje pełną determinację w obronie interesu polskiego rolnika, ale i polskiego konsumenta dóbr rolniczych.

Nenufary w Zalewie Szczecińskim w 213 r. Dziękuję za uwagę! Zdjęcie: N. Wolnomiejski