Janusz Igras INS Puławy
2
3
Janusz Igras - INS Mariusz Fotyma - IUNG-PIB Stanisław Krasowicz Tamara Jadczyszyn Jerzy Kopiński Agnieszka Rutkowska Marianna Pastuszak MIR Gdynia Zbigniew Witek Stefan Pietrzak ITP Falenty Wojciech Lipiński KSChR Wesoła 4
System monitoringu płytkich wód glebowogruntowych Specyfika zlewni Bałtyku Antropopresja ze strony rolnictwa Ocena udziału Polski w wielkości zrzutów składników biogenicznych do wód, a przede wszystkim do Bałtyku 5
Jako kraj członkowski UE Polska jest zobowiązana do wyznaczenia stref zagrożonych zanieczyszczeniem wód i prowadzenia działań ograniczających zanieczyszczenie wód azotanami pochodzenia rolniczego. Dyrektywa Azotanowa 1991 r. [Council Directive 1991] dotyczy jakości wód pitnych. Zakłada, że głównym sprawcą zanieczyszczenia tych wód jest rolnictwo. Za dopuszczalne stężenie azotanów w wodzie pitnej uznaje 50 mg NO 3, co odpowiada 11,3 mg N-NO 3 w 1 dm 3 wody (na podstawie wcześniejszych zaleceń WHO (World Health Organization). Realizacja zaleceń Dyrektywy Azotanowej spoczywa na Krajowym Zarządzie Gospodarki Wodnej. HELCOM Program ochrony Bałtyku zakłada redukcję ładunku azotu i fosforu ze zlewni Bałtyku, w tym z obszaru Polski. 6
HELCOM Komitet Helsiński (HELCOM) Organ zarządzający wdrażaniem Konwencji w sprawie ochrony środowiska naturalnego regionu Morza Bałtyckiego. Podstawowe zadanie: ochrona środowiska morskiego Bałtyku przed wszelkimi źródłami zanieczyszczeń pochodzenia lądowego. 9 Państw Nadbałtyckich i Unia Europejska. Międzynarodowa współpraca od 1974 r. (nowa Konwencja została podpisana w 1992 r.) Bałtycki Plan Działania - obecnie. 7
HELCOM Protokół z Goetteborga (1999 r.) o przeciwdziałaniu zakwaszeniu, eutrofizacji i powstawaniu ozonu w warstwie przyziemnej. Określa maksymalne poziomy emisji dwutlenku siarki, tlenków azotu, lotnych związków organicznych i amoniaku 8
Liczba punktów w gminie zależnie od obsady DJP < 40 DJP/100 ha UR 1 pkt 40-80 DJP/ 100 ha UR 2 pkt >80 DJP/100 ha 3 pkt Punkty monitoringu są zlokalizowane przy pomocy GPS 9
Wiosna Jesień 10
kg/ha Straty N min. z gleby 60 50 40 30 20 10 0 PDK MAL ZAP SLS LUB POM WAM PDL LOD DLN SWT MAZ WLP KUJ OPL LUS 11
Mapa obszarów szczególnie narażonych w latach 2004-2008 12
Mapa obszarów szczególnie narażonych w latach 2008-2012 13
Zasięg stref wrażliwych na zanieczyszczenia azotanami oraz rzeczywiste zawartości azotanów w płytkich wodach gruntowych 14
procent próbek percentage of samples Comparison between two methods for statistical assessment of mineral element concentrations ( mg. dm -3 ) Object Mean Median Value min-max Expected range ** N-NO 3 Drains 9,010 4,942 0,010 166,1 0,010-26,07 Drainage 6,010 1,763 0,010 136,2 0,010-21,08 ditches N-NH 4 Drains 0,750 0,203 0,010 18,27 0,010-2,08 Drainage 0,860 0,282 0,010 17,04 0,010-3,000 ditches -3 PO 4 Drains 1,790 0,223 0,010 3,173 0,010-2,003 Drainage ditches 3,070 0,961 0,010 3,982 0,010-3,112 * it refers to 95,5 % of results median average ** it refers to 90 % of results (the broadest out of two sampling dates, the upper limit of the expected concentration 50 range has been rounded to integers) 40 30 20 10 0 5 10 15 0 20 40 60 80 100 mg N-NO3/dm3
procent próbek percentage of samples Distribution of PO 4 80 60 40 20 0 0 1 2 3 4 mg PO4/dm3
Głębokość: 50-80 m The depth Pow. Bałtyku ok. 0,415 mln km 2 Pow. zlewiska ok. 1,72 mln km 2 14 krajów countries 85 mln mieszkańców 17
Ukształtowanie (rys. lewy) i pokrycie/zagospodarowanie terenu (HELCOM, 2005) 18
Udział terenów zagospodarowanych rolniczo (rys. lewy) i łąk i pastwisk (rys. prawy) (HELCOM, 2005) 19
Gęstość zaludnienia w zlewisku Bałtyku (HELCOM, 2005) 20
Antropopresja składników biogenicznych (N i P) w Polsce i w innych krajach EU: - zużycie składników w nawozach mineralnych i naturalnych, - bilans składników, - efektywność wykorzystania, - ocena jakości wody. Ocena wielkości zrzutów składników biogenicznych z Polski i innych krajów: - ładunki składników biogenicznych w ilościach bezwzględnych, - jednostkowe ładunki składników biogenicznych np. na mieszkańca, na ha, na km 2, etc. 21
1938 1941 1944 1947 1950 1953 1956 1959 1962 1965 1968 1971 1974 1977 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007 Application of mineral fertilizers [kg ha -1 AUL] 80 70 60 P N 50 40 30 20 10 0 Zużycie nawozów azotowych w Polsce w latach 1938-2009 Dynamika zużycia nawozów mineralnych w UE (mln ton) (EFMA, 2009) 22
Regionalne zróżnicowanie zużycia nawozów azotowych w latach 2009-2011 23
Regionalne zróżnicowanie zużycia nawozów fosforowych w latach 2009-2011 24
Zużycie azotu w nawozach mineralnych i naturalnych (lewa oś) oraz udział azotu z nawozów naturalnych w ogólnym zużyciu składnika (prawa oś) 25
Porównanie bilansu azotu w krajach UE w latach 2000-2004 i 2005-2008 26
Wykorzystanie azotu (%) w krajach UE w latach 2004-2008 27
Dynamika bilansu azotu w rolnictwie polskim w latach 1985-2010 28
Województwo Wartości elementów bilansu azotu (N) tys. t N dopływ odpływ saldo nadwyżka jedn. w kg N ha -1 UR Efektywność wykorzyst. N (odpływ/dopływ) (%) Kujawsko-pomorskie KJP 177,4 85,8 91,6 86,3 48,4 Wielkopolskie WKP 298,0 146,3 151,7 85,3 49,1 Łódzkie LOD 154,7 72,4 82,4 75,5 46,8 Warmińsko-maz. WAM 132,9 72,3 60,6 63,0 54,4 Lubuskie LBS 55,5 26,0 29,5 62,9 46,8 Pomorskie POM 96,0 52,5 43,6 57,6 54,6 Mazowieckie MAZ 255,1 139,3 115,8 54,9 54,6 Opolskie OPL 78,6 50,4 28,2 50,5 64,1 Zachodniopomorskie ZPM 104,6 58,0 46,7 50,2 55,4 Lubelskie LUB 168,8 95,1 73,6 48,4 56,4 Świętokrzyskie SWK 61,6 34,8 26,8 48,1 56,5 Śląskie SLK 51,6 31,3 20,3 45,3 60,6 Podlaskie POD 138,0 91,3 46,7 42,1 66,1 Dolnośląskie DLS 106,8 69,1 37,6 40,1 64,8 Małopolskie MPL 67,9 48,1 19,7 28,7 70,9 Podkarpackie PDK 60,6 44,1 16,5 22,4 72,8 Polska POL 2008,1 1116,7 891,4 56,7 55,6
1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Phosphorus surplus [kgpha -1 UAA yr -1 ] 35 30 25 20 15 10 5 0 P input P output P surplus Dynamika bilansu fosforu w rolnictwie polskim w latach 1985-2010 30
Zróżnicowanie regionalnego zagrożenia związkami azotu dla jakości wód glebowo-gruntowych 31
Ocena wielkości zrzutów składników biogenicznych z Polski i innych krajów - całkowite ładunki N - jednostkowe ładunki N 32
Procentowy udział powierzchni ogólnej, gruntów rolnych, lasów i ludności w ogólnych wartościach dla zlewni Bałtyku 33
Całkowity odpływ związków azotu z terytorium Polski do Bałtyku w latach 1994 2007 34
Jednostkowe, na 1 ha i 1 mieszkańca, ładunki azotu odprowadzone do Bałtyku w 2005 r. 35
Dopływ związków azotu i fosforu rzekami do morza Bałtyckiego z terytorium Polski, średnio w okresach 3-letnich Dopływ związków azotu Dopływ związków fosforu Lata tys. ton N kg N na osobę Per capita 1) kg N km 2 2) tys. ton P kg P osobę per capita kg P km 2 1995 1997 219 5,73 670 13,9 0,36 44 2005 2007 144 3,77 460 8,86 0,23 28 1) liczba mieszkańców: 38,2 mln 2) powierzchnia ogółem: 313 tys. km 2, 1 km 2 = 100 ha 36
Symulacyjny model związków azotu i fosforu, dane średnie za lata 2005-2009 37
Model MONERIS (źródło: Pastuszak, Kowalkowski, Igras, Buszewski: J. Mar. Syst. 89, 2011)
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Nitrogen emission by source [tons yr -1 ] Nitrogen emission by source [tons yr -1 ] 200000 180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 Vistula Urban systems WWTP Groundwater Erosion Tile drainage Overland flow Atmospheric deposition 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 Oder Urban systems WWTP Groundwater Erosion Tile drainage Overland flow Atmospheric deposition 0 0 Porównanie wielkości emisji związków azotu ze zlewni Wisły i Odry (źródło: Pastuszak, Kowalkowski, Igras, Buszewski: J. Mar. Syst. 89, 2011)
Vistula 1995-2008 Average TN emission 158 838 tons Oder 1995-2008 Average TN emission 100 592 tons 11% 5% 4% 6% Atmospheric deposition Overland flow 12% 4% 4% 4% Atmospheric deposition Overland flow 40% 5% 29% Tile drainage Erosion Groundwater WWTP Urban systems 24% 4% 48% Tile drainage Erosion Groundwater WWTP Urban systems Struktura emisji związków azotu ze zlewni Wisły i Odry (źródło: Pastuszak, Kowalkowski, Igras, Buszewski: J. Mar. Syst. 89, 2011)
Vistula 1995-2008 Average TP emission 11 612 tons Oder 1995-2008 Average TP emission 5 935 tons 16% 2% 19% Atmospheric deposition Overland flow 17% 2% 15% Atmospheric deposition Overland flow 19% 4% Tile drainage Erosion Groundwater 24% 8% Tile drainage Erosion Groundwater WWTP WWTP 11% 29% Urban systems 6% 28% Urban systems Struktura emisji związków fosforu ze zlewni Wisły i Odry (źródło: Pastuszak, Kowalkowski, Igras, Buszewski: J. Mar. Syst. 89, 2011)
Dziękuję za uwagę Janusz Igras janusz.igras@ins.pulawy.pl 42