Chemical criteria in the critical loads concept

• Autorzy: Mill W.

Warianty tytułu

PL

Kryteria chemiczne w koncepcji ładunków krytycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The critical loads concept has been developed under the Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution as a scientific basis for the negotiations of its environmentally effect-oriented protocols. The basic idea of this concept is to balance the atmospheric depositions which a given ecosystem is exposed to with the capacity of this ecosystem to buffer the input in the system. Accordingly, a critical loads approach to control acidic emissions in relation to their ecological effects has been introduced. Critical load is defined as "a quantitative estimate of an exposure to one or more pollutants below which significant harmful effects on specified sensitive elements of the environment do not occur according to present knowledge". In this study, the critical loads approach has been applied to the problem of forest ecosystem acidification resulting from sulfur and nitrogen emission. There are several criteria that may be used as critical chemical limits in forest soil solution. These are critical pH, critical Al concentration, critical BC/A1 ratio and Al depletion criterion. The reliability of the calculated critical loads is strongly influenced by the quality of the chemical criteria applied. For abiotic aspects like soil chemistry or ground water quality the critical limits are clear because the dose-effect relations are quite well understood. For biotic indicators like root damage it is more difficult to find critical limits which can be used as threshold levels below which effects are negligible. The process of root damage is quite a complex one and a combination of side factors like droughts and adverse soil chemical condition may contribute to it. So, when a single critical limit such as the ВС/Al ratio is used, this will inherently lead to a considerable uncertainty in the value of this critical limit. Critical limits are based on laboratory experiments during a limited period of time in which sample roots are subject to constantly elevated BC/A1 ratios. One of major problems in applying this kind of criteria is the interpretation of the laboratory bioassay results in relation to field conditions. The aim of this paper is to summarize the current knowledge and to formulate the major questions that should be answered to abate the existing uncertainty in relating the anthropogenically modified soil chemistry and the reaction of forest ecosystems.

PL

Koncepcja ładunków krytycznych powstała w ramach Konwencji w Sprawie Transgranicznego Zanieczyszczania Powietrza na Dalekie Odległości, jako naukowa podstawa dla negocjowania jej protokołów zorientowanych na oddziaływania ekologiczne. Podstawowym założeniem tej koncepcji jest bilansowanie atmosferycznej depozycji kwaśnej ze zdolnością ekosystemów naturalnych do jej buforowania. Jako ilościową miarę wrażliwości ekosystemów lądowych i wodnych na depozycję kwaśną wprowadzono pojęcie ładunku krytycznego. Ładunek krytyczny definiowany jest jako: „największą depozycję związków kwaśnych, niewywołującą zmian chemicznych, prowadzących do długotrwałych, szkodliwych skutków dla struktury i funkcjonowania ekosystemów, zgodnie z najnowszym stanem wiedzy". W niniejszych badaniach koncepcję ładunków krytycznych wdrożono do oceny problemu zakwaszania ekosystemów leśnych, w wyniku emisji związków siarki i azotu. Istnieje szereg kryteriów mających zastosowanie w określaniu progowego składu chemicznego przesączu gleb leśnych, takich jak: odczyn, krytyczne stężenie glinu aktywnego, krytyczny stosunek ВС : Al i krytyczne stężenie glinu wymiennego. Wiarygodność wielkości wyznaczanych ładunków krytycznych jest silnie powiązana z rodzajem wybranego kryterium chemicznego w układach abiotycznych, takich jak: struktura chemiczna gleb lub wód gruntowych. Wartości progowe są jednoznaczne, bowiem w tego typu układach zależności dawka-odpowiedź są dobrze wyjaśnione. W przypadku takich wskaźników biotycznych jak np. uszkodzenie systemu korzeniowego wskazanie wartości krytycznych, poniżej których to uszkodzenie nie wystąpi, jest trudniejsze. Proces uszkadzania systemów korzeniowych jest bardzo złożony i oprócz czynników chemicznych uczestniczą w nim takie czynniki uboczne jak: susze, mrozy, choroby grzybowe itp. Wartości progowe ustanawiane są w oparciu o badania laboratoryjne o określonym czasie trwania w trakcie, którego próbki korzeni poddawane są ciągłemu oddziaływaniu np. dobieranych wartości stosunku ВС : Al. Jednym z podstawowych problemów w stosowaniu tak wyprowadzonych kryteriów jest wiarygodność przeniesienia wyników laboratoryjnych na warunki polowe. W artykule tym podsumowano aktualny stan wiedzy i sformułowano zagadnienia wymagające dalszych badań celem zmniejszenia niepewności w opisie zależności pomiędzy antropogenicznie modyfikowanym statusem chemicznym gleb, a reakcją ekosystemów leśnych.

Słowa kluczowe

EN

atmosphere pollution; critical load; acid deposition; ecosystem protection; environment pollution; chemical criterion; soil chemistry; forest ecosystem

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2002
• Tom: 481
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.89-98,fig.,ref.

Twórcy

autor

Mill W.

• Section of Integrated Modelling, Institute of Environmental Protection, Grunwaldzka 7B/2, 41-106 Siemianowice Sl., Poland

Bibliografia

• de Vries W. 1991. Methodologies for the assessment and mapping of critical loads and of the impact of abatement strategies on forest soils. The Winand Staring Centre for Integrated Land, Soil and Water Research, Report 46, Wageningen.
• Mill W., Rzychoń D. 1991. National Focal Center Report No. 1, in: Mapping Critical Loads for Europe: CCE Status Report No.l. RIVM Report No. 259101001 Hettelingh J.-R, R. Downing, P.A.M. de Smet, Bilthoven, The Netherlands : 45-47.
• Mill W., Wójcik A., Rzychoń D. 1993. National Focal Center Report No. 2, in: Calculation and Mapping of Critical Loads for Europe: CCE Status Report No. 2. Downing R., Hettelingh J.-P., P.A.M. de Smet, RIVM Report No.259101003, Bilthoven, The Netherlands: 97-101.
• Mill W., Wójcik A., Rzychoń D., Worsztynowicz A. 1995. National Focal Center Report No. 3, in: Calculation and Mapping of Critical Thresholds in Europe: CCE Status Report No. 3. Posch M., P.A.M. de Smet, Hettelingh J-P, R. Downing, RIVM Report No.259101004, Bilthoven, The Netherlands: 143-147.
• Mill W. 1997. National Focal Center Report No. 4, in: Calculation and Mapping of Critical Thresholds in Europe: CCE Status Report No. 4. Posch M., J-P. Hettelingh, P.A.M. de Smet, R. Downing, RIVM Report No. 259101007, Bilthoven, The Netherlands: 114-117.
• Mill W., A. Schlama 1999. National Focal Center Report No. 5, in: Calculation and Mapping of Critical Thresholds in Europe: CCE Status Report No. 5. Posch M., J- P. Hettelingh, P.A.M. de Smet, R. Downing, RIVM Report No. 259101009, Bilthoven, The Netherlands: 119-123.
• Mill W. 2001. National Focal Center Report No. 6, in: Calculation and Mapping of Critical Thresholds in Europe: CCE Status Report No.6. Posch M., J-P. Hettelingh, P.A.M. de Smet, R. Downing, RIVM Report No. 259101010, Bilthoven, The Netherlands: 159-162.
• Nilsson J., Grennfelt P. (eds.) 1988. Critical loads for sulphur and nitrogen-Report from a workshop held at Skokloster, Sweden 19-24 March, 1989, pp. 418, UN/ECE and Nordic Council of Ministers, Copenhagen.
• Sverdrup H., Warfvinge P. 1993. The effect of soil acidification on the growth of trees, grass and herbs as expressed by the (Ca+Mg+K)/Al ratio. Lund University, Department of Chemical Engineering II, Report 2.
• Uba 1996. Manual on Methodologies and Criteria for Mapping Critical Levels/Loads and Geographical Areas where they are Exceeded. UN/ECE Convention on Long- Range Transboundary Air Pollution, Federal Environmental Agency (Umweltbundesamt), Texte 71/96, Berlin.