Arno Senoner on Unsplash

Written by 08:00 Hydro, Meteo, Nauka, Technologie

Brudny deszcz – czyli o tym, czy wiemy, co łapiemy?

Agnieszka Kolanek
IMGW-PIB/Centrum Badań i Rozwoju/Zakład Badań Środowiskowych

Ewa Liana, Julita Biszczuk-Jakubowska
IMGW-PIB/Centrum Hydrologiczno-Meteorologicznej Sieci Pomiarowo-Obserwacyjnej/Wydział Monitorowania Jakości Powietrza

Narastające w ostatnich latach niedobory wód opadowych zwiększyły zainteresowanie rozwiązaniami pozwalającymi gromadzić i przechowywać wodę deszczową. Celem różnych inicjatyw, podejmowanych na poziomie państwowym, regionalnym i lokalnym, jest zwiększenie świadomości mieszkańców o problemie niedoboru wody i sposobach na ograniczanie negatywnych skutków tego zjawiska. Dużym poparciem cieszą się programy wspierające małą retencję, np.: „Złap deszczówkę”, jak również większe projekty inwestycyjne rozwoju infrastruktury błękitno-zielonej. Działania te są słuszne i właściwe, pozostaje jednak pytanie, czy wiemy, co „łapiemy”?

Ocena jakościowa wody opadowej jest prowadzona w sposób kompleksowy od dwudziestu dwóch lat w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska przez Główny Inspektorat Ochrony Środowiska. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej od 1999 roku współpracuje z GIOŚ, realizując m.in. prace w ramach tematu „Monitoring chemizmu opadów atmosferycznych i ocena depozycji zanieczyszczeń do podłoża”. Celem zadania jest określenie rozkładu ładunków zanieczyszczeń wprowadzanych z mokrym opadem do podłoża w ujęciu przestrzennym i czasowym. Informacje o obciążeniu obszarów leśnych, gleb i wód powierzchniowych związkami zakwaszającymi, biogennymi i metalami ciężkimi deponowanymi z powietrza mogą być wykorzystywane przy tworzeniu i ocenie skuteczności programów redukcji emisji zanieczyszczeń do powietrza, a także przy opracowaniu bilansu nawozowego w gospodarce wodnej i leśnej.

Monitoring chemizmu opadów atmosferycznych prowadzą dwa zakłady IMGW-PIB: Zakład Monitorowania Jakości Powietrza i Zakład Badań Środowiskowych, na podstawie danych z 22 stacji synoptycznych: Świnoujście, Łeba, Gdańsk, Suwałki, Chojnice, Olsztyn, Gorzów Wlkp., Toruń, Białystok, Zielona Góra, Poznań, Kalisz, Sulejów, Włodawa, Legnica, Racibórz, Katowice, Nowy Sącz, Sandomierz, Lesko oraz na Kasprowym Wierchu i Śnieżce. W przeszłości badania prowadzone były również na stacjach we Wrocławiu, Kłodzku oraz w Warszawie, ale z różnych przyczyn zrezygnowano z tych trzech lokalizacji. Obecnie opracowywany jest raport obejmujący lata 2019-2020.

Sieć stacji pomiarowo-kontrolnych IMGW-PIB w ramach ogólnopolskiego monitoringu chemizmu opadów atmosferycznych i oceny depozycji zanieczyszczeń do podłoża.
Sieć stacji pomiarowo-kontrolnych IMGW-PIB w ramach ogólnopolskiego monitoringu chemizmu opadów atmosferycznych i oceny depozycji zanieczyszczeń do podłoża.

Pomiary i obserwacje parametrów meteorologicznych (wysokości opadu, przeważający kierunek wiatru, objętość opadu) prowadzone są na stacjach cztery razy w ciągu doby. Opad zbierany jest w specjalnych kolektorach, zaopatrzonych w systemem ograniczający wpływ czynników zewnętrznych na jakość wody. Dla każdej doby, w której wystąpił opad, obliczana jest średnia dobowa temperatura powietrza oraz wykonywany pomiar wartości pH zebranych próbek opadów. Próbki gromadzi się przez jeden miesiąc kalendarzowy i następnie przekazuje do laboratorium analitycznego.

Automatyczne kolektory zbierania opadu mokrego, pracujące na stacjach IMGW-PIB; fot. J. Biszczuk-Jakubowska.

W wodzie opadowej wykonywane są analizy w zakresie następujących wskaźników: wartości pH, przewodności elektrolitycznej właściwej, stężeń anionów: Cl, SO4-2, azotu NO2 i NO3, stężeń kationów: azotu NH4+, Na+, K+, Ca+2, Mg+2 i metali ciężkich: Zn, Cu, Pb, Ni, Cd, Cr oraz azotu Kjeldahla i fosforu ogólnego. Do określenia stężenia azotu ogólnego stosuje się metodę obliczeniową, polegającą na zsumowaniu w analizowanej próbce zawartości azotu pochodzącego z azotynów i azotanów oraz azotu Kjeldahla. Analizy składu fizykochemicznego średniomiesięcznych próbek opadów wykonywały w latach 2019-2020 oddziały Centralnego Laboratorium Badawczego GIOŚ (na podstawie Programu Państwowego Monitoringu Środowiska na lata 2016-2020).

Na podstawie uzyskanych wartości stężeń badanych składników wód opadowych z 22 stacji monitoringowych oraz danych o wysokości opadów z 162 stacji opadowych, wyznaczany jest rozkład przestrzenny[i] badanych wielkości na terenie Polski, w tym: wielkości stężeń, deponowanych ładunków i wysokości opadów. Do analizy wielkości mokrej depozycji sporządza się mapy rozkładu przestrzennego wysokości opadów oraz mapy rozkładu stężeń substancji w opadach, a także wielkości wnoszonych z opadami ładunków tych substancji dla obszaru Polski. Badania mokrej depozycji prowadzone są również dla podziału administracyjnego (województwo, powiat). Ponadto roczne obciążenia substancjami wprowadzanymi wraz z opadami przygotowuje się dla wybranych zlewni rzek, co może być istotnym źródłem wiedzy o zanieczyszczeniach deponowanych na obszarach jednolitych części wód powierzchniowych. Prowadzenie wieloletnich, systematycznych pomiarów pozwoliło na zgromadzenie istotnego materiału monitoringowego, dzięki czemu możliwa jest prawidłowa i pełna ocena wielkości mokrej depozycji oraz tendencji zmian.

Rozkład przestrzenny wysokości opadów atmosferycznych w mm (lewa grafika) oraz wartości pH opadów (prawa grafika) na obszarze Polski w grudniu 2019 roku.
Rozkład przestrzenny wysokości opadów atmosferycznych w mm (lewa grafika) oraz wartości pH opadów (prawa grafika) na obszarze Polski w grudniu 2019 roku.
Rozkład przestrzenny stężeń azotu azotynowego i azotanowego (mg/l N) w opadach atmosferycznych (lewa grafika) oraz obciążenie powierzchniowe na obszarze Polski ładunkami azotu azotynowego i azotanowego (kg/ha N) (prawa grafika) wniesionymi przez opady we wrześniu 2019 roku.
Rozkład przestrzenny stężeń azotu azotynowego i azotanowego (mg/l N) w opadach atmosferycznych (lewa grafika) oraz obciążenie powierzchniowe na obszarze Polski ładunkami azotu azotynowego i azotanowego (kg/ha N) (prawa grafika) wniesionymi przez opady we wrześniu 2019 roku.
Roczne ładunki jednostkowe substancji (kg/ha*r) wniesione przez opady atmosferyczne w 2019 roku na ob-szar województw (lewa grafika – rozkład depozycji sodu) oraz na tereny wybranych zlewni rzek Polski (prawa grafika – rozkład depozycji ołowiu).
Roczne ładunki jednostkowe substancji (kg/ha*r) wniesione przez opady atmosferyczne w 2019 roku na ob-szar województw (lewa grafika – rozkład depozycji sodu) oraz na tereny wybranych zlewni rzek Polski (prawa grafika – rozkład depozycji ołowiu).

Badania prowadzone w 2019 roku wykazały, że obciążenie powierzchniowe obszaru Polski substancjami wniesionymi wraz z opadami atmosferycznymi wynosiło 33,44 kg/ha*r i było mniejsze o 1/3 od wartości przeciętnej z wielolecia 1999-2018 (przy średniej rocznej wysokości opadów niższej o 14,5%). W porównaniu do 1999 roku, czyli pierwszego roku, w którym rozpoczęto prowadzenie regularnych badań, obciążenie obszarowe kraju zmalało o 47,0%, przy niższej o 23,3% średniej rocznej wysokości opadów.

Średnia roczna depozycja w opadach oraz średnie sumy roczne wysokości opadów na dwudziestu dwóch stacjach monitoringowych w latach badań 1999-2019.
Średnia roczna depozycja w opadach oraz średnie sumy roczne wysokości opadów na dwudziestu dwóch stacjach monitoringowych w latach badań 1999-2019.

Zmienność składu chemicznego wód opadowych i zróżnicowanie opisujących je parametrów fizycznych są uzależnione od emisji zanieczyszczeń i warunków meteorologicznych, a szczególnie od genezy powstawania opadów i kierunków napływu mas powietrza. Zmiany zachodzące w świadomości użytkowników środowiska naturalnego oraz zmiany ustrojowe spowodowały w Polsce transformację w gospodarce zarówno w sektorze prywatnym, jak i państwowym oraz zainicjowały szereg działań w kierunku ograniczenia całkowicie lub częściowo potencjalnych źródeł zanieczyszczeń powietrza. Efektem jest obniżenie wielkości mokrej depozycji. To dobra wiadomość dla wszystkich, którzy chcą korzystać z deszczówki i ograniczać zużycie wody.

Opracowane w IMGW-PIB dane w zakresie monitoringu chemizmu opadów atmosferycznych przekazywane są do Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska w corocznych raportach i są dostępne na portalu dotyczącym jakości powietrza pod adresem http://powietrze.gios.gov.pl/pjp/content/chemistry_of_atmospheric_precipitation oraz stanowią podstawę do opracowywania raportów o stanie środowiska w Polsce w zakresie jakości powietrza.

Materiał źródłowy:
http://powietrze.gios.gov.pl/pjp/content/chemistry_of_atmospheric_precipitation
https://www.interreg-central.eu/Content.Node/RAINMAN.html
http://transgea.eu/

[i] Rozkład przestrzenny wykonywany jest na bazie programu ArcGIS przy zastosowaniu siatki gridowej wielkości 4 km2 x 4 km2.

Zdjęcie główne:  Arno Senoner | Unsplash


Agnieszka Kolanek
Doktor nauk technicznych w zakresie inżynierii środowiska, absolwentka Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej. W IMGW-PIB od 2003 roku. Zajmuje się realizacją prac i analiz w zakresie monitoringu jakości środowiska wodno-glebowego i gospodarki wodnej w odniesieniu do bieżącego stanu środowiska, jak również analizą potencjalnych zmian i koniecznych adaptacji związanych ze zmianami klimatu. Tematy realizuje zarówno w ramach prac komercyjnych, zadań statutowych oraz w wielu projektach w ramach programów INTERREG, w obszarze transgranicznym i międzynarodowym, gdzie pełniła funkcję wykonawcy, współwykonawcy lub kierownika organizacyjnego projektu. Od kilku lat współpracuje z Wydziałem Monitoringu Jakości Powietrza w zakresie monitoringu chemizmu opadów atmosferycznych i oceny depozycji zanieczyszczeń do podłoża, prowadzonego w IMGW-PIB na zlecenie Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska. 

Ewa Liana
Absolwentka Wydziału Inżynierii Sanitarnej Politechniki Wrocławskiej, ze specjalnością w zakresie inżynierii środowiska. W IMGW-PIB od 1985 roku. Obecnie na stanowisku główny specjalista w Wydziale Monitorowania Jakości Powietrza. Zajmuje się realizacją prac w zakresie monitoringu chemizmu opadów atmosferycznych i oceny depozycji zanieczyszczeń do podłoża, prowadzonego w IMGW-PIB na zlecenie Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska.

Julita Biszczuk-Jakubowska
Absolwentka Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, ze specjalizacją w zakresie fizyki atmosfery. W IMGW-PIB od 2004 roku. Obecnie Kierownik Wydziału Monitorowania Jakości Powietrza. Zajmuje się realizacją prac w zakresie monitoringu jakości powietrza prowadzonych w IMGW-PIB na zlecenie Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska.

(Visited 741 times, 1 visits today)
Close