National scale modelling of the concentration and deposition of reduced nitrogen and its application to Poland

• Autorzy: Kryza M. , Błaś M. , Dore A. , Sobik M.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie stężeń i depozycji azotu zredukowanego i przykłady zastosowań dla Polski

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The relative contribution of reduced nitrogen in acid and eutrophic deposition in Europe has been recently increasing as a result of SO2 and NOx emissions abatements. For Poland, the main source of spatial information on dry and wet deposition of NHx is the EMEP model with a coarse 50 km x 50 km grid which may be insufficient for national scale studies, as the NHx emissions, concentrations and depositions vary considerably over a short distance. The FRAME model is used to calculate the spatial patterns of annual average NHx air concentrations and depositions with a 5 km x 5 km grid. The results correlate well with available measurement and with spatial patterns of concentrations and depositions of NHx reported with the EMEP, but show higher spatial variability. The differences in deposition budgets calculated with FRAME and EMEP are less than 17% for wet and 6% for dry deposition. The differences between FRAME and the Polish Chief Inspectorate of Environmental Protection interpolation based wet deposition budget is 3%. Up to 93% of dry and 53% of wet deposition of NHx comes from national activities. The western part of Poland and the mountains in the south are strongly influenced by the NHx deposition from transboundary transport.

PL

W wyniku skutecznej redukcji emisji SO2 i NOx wzrasta względny udział azotu zredukowanego w zakwaszaniu i eutrofizacji środowiska przyrodniczego w Polsce i całej Europie. Głównym źródłem przestrzennej informacji o suchej i mokrej depozycji NHx w Polsce jest model EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme), pracujący z przestrzenną rozdzielczością 50 km x 50 km. Ze względu na dużą zmienność przestrzenną w emisji, koncentracji i depozycji NHx taka informacja może być niewystarczająca dla analiz w skali regionalnej. W pracy zastosowano model FRAME (Fine Resolution Atmospheric Multi-pollutant Exchange) do obliczenia średniorocznych stężeń azotu zredukowanego oraz jego suchej i mokrej depozycji w rozdzielczości przestrzennej 5 km x 5 km. Uzyskane wyniki wykazują dużą zgodność z dostępnymi danymi pomiarowymi oraz z przestrzenną informacją obliczoną za pomocą modelu EMEP, wykazując jednocześnie znacznie większą zmienność przestrzenną. Różnice w bilansie depozycji, obliczonym za pomocą szacunków FRAME i EMEP, nie przekraczają 17% dla depozycji mokrej i 6% dla suchej. Różnice między FRAME a szacunkami polskiego Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska są na poziomie 3% w przypadku mokrej depozycji. W pracy wykazano także, że 93% suchej i 53% mokrej depozycji azotu zredukowanego w Polsce pochodzi z emisji ze źródeł krajowych. Transgraniczny napływ zanieczyszczeń ma największe znaczenie na obszarze zachodniej Polski oraz w górach na południu kraju.

Słowa kluczowe

EN

ammonia; reduced nitrogen; deposition; FRAME; Poland

PL

amoniak; azot zredukowany; depozycja; FRAME; Polska

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 17, nr 2
• Strony: 161--176
• Opis fizyczny: Bibliogr. 42 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kryza M.

autor

Błaś M.

autor

Dore A.

autor

Sobik M.

• Zakład Klimatologii i Ochrony Atmosfery, Instytut Geografii i Rozwoju Regionalnego, Uniwersytet Wrocławski,

Bibliografia

• [1] Olendrzyński K., Dębski B., Skośkiewicz J., Kargulewicz I., Fudała J., Hławiczka S. and Cenowski M.: Inwentaryzacja emisji do powietrza SO2, NO2, NH3, CO, pyłów, metali ciężkich, NMLZO i TZO w Polsce za rok 2002. IOŚ, Warszawa 2005.
• [2] Mill W.: Environ. Sci. Policy, 2006, 9, 563-567.
• [3] Erisman J.W., Grennfelt P. and Sutton M.: Environ. Int., 2003, 29, 311-325.
• [4] Erisman J.W., Bleeker A., Hensen A. and Vermeulen A.: Atmos. Environ., 2008, 42, 3209-3217.
• [5] Erisman J.W., Bleeker A., Galloway J. and Sutton M.S.: Environ. Pollut., 2007, 150, 140-149.
• [6] Sutton M.A., Erisman J.W., Dentener F. and Möller D.: Environ. Pollut., 2008, doi:10.1016/j.envpol.2008.03.013.
• [7] Fagerli H., Simpson D. and Tsyro S.: Unified EMEP model: updates. [In:] Transboundary acidification, eutrophication and ground level ozone in Europe. The Norwegian Meteorological Institute, Oslo, Norway 2004, 11-18.
• [8] Tarrasón L., Fagerli H., Eiof Jonson J., Klein H., van Loon M., Simpson D., Tsyro S., Vestreng V., Wind P., Posch M., Solberg S., Spranger T., Cuvelier K., Thunis P. and White L.: Transboundary acidification, eutrophication and ground level ozone in Europe. PART I Unified EMEP Model description. EMEP Status Report 2003.
• [9] Mill W. and Schlama A.: Ochr. Środ. i Zasob. Natur., 2007, 30, 43-59.
• [10] Van Pul A., Hertel O., Geels C., Dore A.J., Vieno M., van Jaarsveld H.A., Bergstrom R., Schaap M., Fagerli H.: [In:] M.A. Sutton, S. Reis, S.M.H. Baker (Eds.).: Atmospheric Ammonia - Detecting Emission Changes and Environmental Impacts. Springer Science + Business Media 2009.
• [11] Simpson D., Butterbach-Bahl K., Fagerli H., Kesik M., Skiba U. and Tang S.: Atmos. Environ., 2006, 40(29), 5712-5726.
• [12] Hertel O., Skjøth C.A., Løfstrøm P., Geels C., Frohn L.M., Ellermann T. and Madsen P.V.: Environ. Chem., 2006, 3, 317-337.
• [13] Hertel O., Ellermann T., Palmgren F., Berkowicz R., Løfstrøm P., Frohn L.M., Geels C., Skjøth C.A., Brandt J., Christensen J., Kemp K. and Ketzel M.: Environ. Chem., 2007, 4, 65-74.
• [14] Singles R., Sutton M.A. and Weston K.J.: Atmos. Environ., 1998, 32, 393-399.
• [15] Fournier N., Tang Y.S., Dragosits U., De Kluizenaar Y. and Sutton M.A.: Water, Air, Soil Pollut., 2005, 162, 331-351.
• [16] Dore A.J., Vieno M., Tang Y.S., Dragosits U., Dosio A., Weston K.J. and Sutton M.A.: Atmos. Environ., 2007, 41, 2355-2367.
• [17] ApSimon H.M., Barker B.M. and Kayin S.: Atmos. Environ., 1994, 28(4), 665-678.
• [18] Dore A.J., Vieno M., Fournier N., Weston K. and Sutton M.A.: Quat. J. Royal. Meteor. Soc., 2006, 132, 2769-2784.
• [19] Lee D.S., Kingdon R.D., Jenkin M.E. and Garland J.A.: Environ. Model. Asses., 2000, 5, 83-104.
• [20] Metcalfe S.E., Whyatt J.D., Broughton R., Derwent R.G., Finnegan D., Hall J., Mineter M., O’Donoghue M. and Sutton M.A.: Environ. Sci. & Policy, 2001, 4, 25-37.
• [21] Metcalfe S.E., Whyatt J.D., Nicholson J.P.G., Derwent R.G., Heywood E.: Atmos. Environ., 2005, 39, 587-598.
• [22] Vieno M.: The use of an Atmospheric Chemistry-Transport Model (FRAME) over the UK and the development of its numerical and physical schemes. PhD thesis, University of Edinburgh 2005.
• [23] Skjøth C.A., Hertel O., Gyldenkærne S. and Ellermann T.: J. Geophys. Res., 2004, 109, 1-13.
• [24] Barrett K. and Seland O.: European Transboundary Acydifying Air Pollution - Ten years calculated field and budgets to the end of the first Sulphur Protocol. EMEP 1/95, Norwegian Meteorological Institute Oslo, Norway 1995.
• [25] Kryza M. [In:] K. Migała and P. Ropuszyński (Eds.). Współczesna meteorologia i klimatologia w geografii i ochronie środowiska. PTG, Wrocław 2006.
• [26] Dore A.J., Sobik M. and Migała K.: Atmos. Environ., 1999, 33, 3301-3312.
• [27] Błaś M., Dore A.J. and Sobik M.: Quat. J. Royal. Meteorol. Soc., 1999, 125, 253-270.
• [28] Sutton M.A., Dragosits U., Tang Y.S. and Fowler D.: Atmos. Environ., 2000, 34, 855-869.
• [29] Pietrzak S.: Water-Environ.-Rural Areas, 2006, 6(16), 319-334.
• [30] Dragosits U., Sutton M.A., Place C.J. and Bayley A.A.: Environ. Pollut., 1998, 102(S1), 195-203.
• [31] National Statistical Office: Regional Data Bank. www.stat.gov.pl. Accessed 20 June 2008.
• [32] Buettner G., Feranec J. and Jaffrain G.: Corine land cover update 2002. Technical guidelines. EEA.
• [33] Vestreng V. and Klein H.: Emission data reported to UNECE/EMEP: Quality assurance and trend analysis & presentation of WebDab. MSC-W Status Report 2002.
• [34] Hellsten S., Dragosits U., Place C.J., Vieno M., Dore A.J., Misselbrook T.H., Tang Y.S. and Sutton M.A.: Environ. Pollut., 2008, doi: 10.1016/j.envpol.2008.02.017.
• [35] Dore A.J., Theobald M.R., Kryza M., Vieno M., Tang S.Y. and Sutton M.A.: Modelling the deposition of Reduced Nitrogen at different scales in the United Kingdom. Air Pollution Modeling and Its Application XIX 2008.
• [36] EPER: The European Pollutant Emission Register. http://eper.ec.europa.eu. Accessed 15 June 2009.
• [37] De Kluizenaar Y., Aherne J. and Farrell E.P.: Environ. Pollut., 2001, 112, 171-182.
• [38] GIOŚ: Monitoring jakości powietrza, www.gios.gov.pl. Accessed 15 June 2009.
• [39] Chang J.C. and Hanna S.R.: Meteor. Atmos. Phys., 2004, 87, 167-196.
• [40] Yu S., Eder B., Dennis R., Chu S.H. and Schwartz E.: Atmos. Sci. Lett., 2006, 7, 26-34.
• [41] Cape J.N., van der Eerden L.J., Sheppard L.J., Leith I.D. and Sutton M.A. [In:] M.A. Sutton, S. Reis, S.M.H. Baker (Eds.). Atmospheric Ammonia - Detecting Emission Changes and Environmental Impacts. Springer Science + Business Media 2009.
• [42] Klein H., Wind P. and van Loon M.: Transboundary air pollution by main pollutants (S, N, O3) and PM: Poland. MSC-W Data Note 1/2004.