ŠUMARSKI FAKULTET – BEOGRAD

Odsek za šumarstvo

Predmet: Zaštita šuma

AEROZAGAĐENJA I ŠUMSKI EKOSISTEMI

Prof. dr Ratko Kadović

MCPFE - Ministarska konferencija za zaštitu šuma u Evropi

The Ministerial Conference on the Protection of Forests in Europe

Ministarska konferencija predstavlja najviši nivo političke inicijative za saradnju koja uključuje oko 40 zemalja u Evropi s ciljem da se definiše i sprovodi zajednička strategija za zaštitu šuma i razvoj šumarstva u Evropi. Započela je kao regionalna inicijativa 1990. godine, kao politička platforma za dijalog o Evropskim šumama, njihovom stanju i zaštiti.

Ministarska konferencija je dinamički proces koji razmatra nivo najvitalnijih interesa šuma i šumarstva u Evropi kao odgovor na tekuće i buduće izazove. Prva ovakva Konferencija je održana u Strazburu 1990. god.; druga u Helsinkiju - 1993. god.; treća u Lisabonu - 1998. god. Četvrta MCPFE je održana u Beču 2003. god., a u toku su pripreme za održavanje 5. MCPFE u Varšavi.

Čitav ovaj proces nosi naziv "PANEVROPSKI ŠUMARSKI PROCES".

ODRŽIVO UPRAVLJANJE ŠUMAMA

(SUSTAINABLE FOREST MANAGEMENT)

Održivo upravljanje šumama predstavlja kompleksan koncept i njegova sveobuhvatna primena (implementacija) u praksi je veoma teška. Pored toga, koncept upravljanja je vrlo osetljiv, jer uključuje različite aspekte šumarstva: ekonomske, društvene i odnos prema životnoj sredini.Ovo podrazumeva obezbeđenje naučne baze, koja predstavlja suštinski deo procesa evaluacije. Osnova koja obezbeđuje ovaj proces je program monitoringa, čiji rezultati teže:

- kontroli kvaliteta šuma preko procene zdravstvenog stanja i vitalnosti šumskih ekosistema;

- razvoju načina praćenja promena biodiverziteta u šumama;- podršci za donošenje odluka za upravljanje šumama koje obezbeđuju

kontinuelnu zaštitu ekosistema, uključujući efekte na zemljište i vode.

Rezolucijama MCPFE u Evropi razvijen je sistem kriterijuma i indikatora za procenu elemenata sistema održivog upravljanja šumama. Program EU/ICP je prepoznat kao vitalni izvor informacija za kvantifikovanje pojedinih parametara, čiji se dalji razvoj očekuje u bliskoj budućnosti.

PANEVROPSKI KRITERIJUMI I INDIKATORI ZA ODRŽIVO UPRAVLJANJE ŠUMAMA

Predstavljaju globalni (zajednički) okvir koji omogućuje vođenje šumarske politike na nacionalnom nivou. Razvijeni su u cilju procene i, ukoliko je to moguće, istovremenog merenja (praćenja) procesa održivog upravljanja šumama i zaštite biodiverziteta.

Sadrže šest kriterijuma, 27 kvantitativnih i 101 opisni (kvalitativni) kriterijum, s ciljem da se koriste na nacionalnom nivou. Ovih šest kriterijuma predstavljaju konsenzus ostvaren u Evropskim zemljama kao najznačajnija karakteristika održivog upravljanja šumama. Prikupljanjem podataka za 27 kvantitativnih indikatora i njihovom analizom utvrđuju se promene u okviru svakog kriterijuma, koje su tokom vremena vidljive. Dodatni, opisni, indikatori (101), ilustruju postojanje instrumenata nacionalne politike i uslova za poboljšanje održivog upravljanja (gazdovanja) šumskim ekosistemima.

Kriterijum 1

Održavanje i odgovarajuće poboljšanje šumskih resursa i njihovo učešće u globalnom kruženju ugljenika

Kriterijum 2 Održavanje zdravstvenog stanja i vitalnosti šumskih ekosistema

Kriterijum 3 Održavanje i podsticanje proizvodnih funkcija šuma (proizvodnja drveta i ostalih proizvoda)

Kriterijum 4 Održavanje, konzervacija (zaštita) i odgovarajuće poboljšanje biološke raznovrsnosti u šumskim ekosistemima

Kriterijum 5 Održavanje i odgovarajuće poboljšanje zaštitnih funkcija u gazdovanju šumama (naročito zemljišta i voda)

Kriterijum 6 Održavanje drugih socio-ekonomskih funkcija i uslova šumskih ekosistema

Kriterijum 2: Održavanje zdravstvenog stanja i vitalnosti šumskih ekosistema

Indikator 2.1: DEPOZICIJA VAZDUŠNIH ZAGAĐIVAČA (aeropolutanata)

Depozicija vazdušnih polutanata u šumskim ekosistemima se odnosi na N, S i bazne katjone (teške metale).

Obrazloženje: Depozicija vazdušnih polutanata je glavni faktor stresa iz spoljne sredine koji se odražava preko promena uslova u zemljištu i tako utiče na stabilnost šumskih ekosistema. Direktni ili indirektni nepovoljni efekti depozicije se, takođe, odražvaju na zdravstveno stanje šumskog drveća i sastav prizemne vegetacije. Vazdušni zagađivači, takođe, predstavljaju predisponirajući faktor nepovoljnih efekata na šumsko drveće u pogledu suše, napada insekata i gljivičnih oboljenja.

Međunarodna baza podataka: - ICP za šume (nivo II)-EMEP (Kooperativni program za monitoring i evaluaciju prenosa

aerozagađenja u Evropi)

Indikator 2.2: STANJE ZEMLJIŠTAObuhvata hemijska svojstva zemljišta (pH, CEC, C/N, organski C, zasićenost bazama)

u šumama i šumskim područjima sa aspekta uticaja na aciditet i eutrofizaciju, prema osnovnim tipovima zemljišta.

Obrazloženje: Stanje zemljišta je osnovni izvor stabilnosti ekosistema. Acidifikacija i promene hemijskih svojstava direktno ili indirektno utiču na stanje kruna stabala i sastav vrsta. Otpornost drveća prema napadima insekata ili bolesti često je u korelaciji sa stanjem zemljišta. Dalje, stabilnost ekosistema je tesno povezana sa kruženjem hranljivih materija. Postojeće tendencije acidifikacije i eutrofizacije, zajedno s promenama hemizma lišća/četina dovele su do toga da su mnoga područja u Evropi ugrožena (u Srbiji se, u tom smislu, ističe područje Crnog Vrha - Bor).

Zasićenost bazama indicira na smanjenje puferne sposobnosti zemljišta u odnosu na dalju depoziciju kiselih supstanci. Odnos C/N, CEC (kapacitet izmene katjona), pH i organski C su značajni/ključni indikatori za definisanje procesa acidifikacije i eutrofizacije.

Međunarodna baza podataka: ICP za šume (nivo I i nivo II)

Indikator 2.3: DEFOLIJACIJADefolijacija jedne ili više glavnih vrsta drveća u šumama i šumskim područjima

klasifikovana je po klasama defolijacije: "srednja", "jaka" i "sušenje - mrtvo".Obrazloženje: Defolijacija kruna je indikator procene stanja drveća, mada uzroci

defolijacije mogu biti nespecifični, tako da se teško kvantifikuju.Međunarodna baza podataka: ICP za šume (nivo I)

Indikator 2.4: ŠTETE U ŠUMAMAŠtete u šumama i šumskim područjima se dele prema primarnom uzroku

(abiotički, biotički i antropogeno izazvani) i tipu šume.

U pokušajima da se objasne uzorci degradacije i propadanja šuma, hipoteze o zagađenom vazduhu i promenama klime, kao uzorcima spadaju u najsavremenije. U njima se vidi glavni uzrok stresova iz spoljašnje sredine. Hipotezu o zagađenom vazduhu zastupa veliki broj istraživača u svetu, pre svega, zbog činjenice da se prisustvo zagađivača u vazduhu povećava po sve ubrzanijoj stopi. Pored zagađenog vazduha, kiselih padavina i procesa acidifikacije zemljišta, regionalne i globalne promene klime predstavljaju dodatnu dimenziju složenosti, brzini i heterogenosti promena koje imaju za posledicu ozbiljno pogoršanje stanja šumskih ekosistema.

U vodećim svetskim naučnim institucijama proučavaju se promene životnih uslova i niz procesa izvan granice tolerancije, koje prouzrokuju vazdušni polutanti i klimatske promene. Od "latentnih" ili "skrivenih" simptoma, koje je najteže otkriti, promene teku preko tzv. "izraženih" simptoma, koji dovode do funkcionalnih i morfoloških promena, sa jasnim manifestacijama spoljnjeg izgleda.

U daljem toku dolazi do poremećaja dinamike ravnoteže i stabilnosti šumskih ekosistema, ili karakterističnih simptoma poremećaja i sposobnosti adaptacije. Utvrđivanje praga štetnosti je, prema tome, jedan od najvažnijih zadataka.

Zagađenost vazduha, kao faktor koji opterećuje pojedine šumske prostore, u lancu uticaja, javlja se, prema tome, kao predisponirajući činilac, sve do pojave sušenja. O tome svedoče rezultati najnovijih iztraživanja, koja potvrđuju da je depozicija sumpornih i azotnih jedinjenja, kao i teških metala prešla kritični prag za pojedine šumske ekosisteme.

Studije aeropolutanata i efekti različitih zagađivača iz vazduha su multidisciplinarne. U njima su vrlo znažajno uključene i hemija i fizika atmosfere, meteorologija i klimatologija (ekoklimatologija), pedologija i hidrologija, biološke nauke i humanističke nauke. Obimne studije aerozagađenja obuhvataju istraživanja izvora i emitovanja polutanata, njihov transport i transformacije, depoziciju i uticaj na različite receptore. Ovde ćemo razmatrati najvažnije efekte sistema aerozagađenja koji se odvijaju kroz šumske ekosisteme.

Šematski procena efekata se može prikazati na sledeći način:

IZVORI

EMISIJE

TRANSPORT I TRANSFORMACIJA

MONITORING KVALITETA VAZDUHA

DEPOZICIJA ( AKUMULACIJA ) = IZLO ` ENOST ( DOZA )

EFEKTI NA [UMSKE EKOSISTEME

PROCENA

EKONOMSKI

PRISTUP

DRU { TVENO -POLITI ~ KIPRISTUP

PROPADANJE ŠUMSKIH EKOSISTEMA

U uslovima ekscesivne izloženosti (koncentracija, opterećenja), jednog ili više polutanata u toku dužeg vremenskog perioda ili kontinuelno, uticaj na šumske ekosisteme može biti vrlo oštar i dramatičan. Reakcija vegetacije u tom slučaju se karakteriše visokim morbiditetom i mortalitetom. Ovakvo propadanje šumskih ekosistema je nedvosmisleno izazvano vazdušnim polutantima.

Proces propadanja i sušenja šumskih ekosistema često je proširen terminom MULTIPLI STRES, koji podrazumeva uzajamno povezan, jedva primetan, proces u kome značajnu ulogu imaju, pored atmosferske depozicije, varijacije klime, tip zemljišta, karakteristike sastojine i strategija upravljanja šumskim ekosistemima. Dijagnoze na regionalnom ili nacionalnom nivou, u tom slučaju mogu biti opterećene bilo usled velikog pojednostavljenja bilo velike generalizacije.Najbolje analize ovog procesa se izvode uspostavljanjem odgovarajućeg monitoringa atmosferske depozicije, ceno - ekoloških karakteristika pojedinih ekosistema, sistema gazdovanja, drugih biotičkih i abiotičkih faktora stresa.

U pogledu učešća aerozagađenja u procesu propadanja šumskih ekosistema, u uslovima gde nije izražena ekstremna depozicija pojedinih polutanata, verovatno da kvalitet vazduha nije jedini ili primarni uzrok. U ovim slučajevima zagađenost vazduha doprinosi stresu i zajedno sa drugim faktorima stresa doprinosi sindromu propadanja šumskih ekosistema.

ZAGA\IVANJE VAZDUHASO2, Ox, O3, HF

te{ki metali

BIOTI^KI AGENSImikroorganizmi

insekti

KLIMA

KISELE KI[E

akutne ozlede li{}a i ~etina, erozija kutikularnih smola

gubitak vitalnosti

gubitak li{}a i ~etinasmanjenje asimilacijesmanjenje otpornosti na mraz i {teto~ine

vodni stres

debalans i nedostatak

hranljivih materija

visoke temperature

nedostatak padavina

pove}anje transpiracij

e

otvaranje stoma

pove}anje transpiracije

ispiranje hranljivih materija

nekroza kore

promene u populaciji zemlji{nih

organizama

nekroza kore

ispiranje hranljivih materijavi{ak

azota

osloba|anje toksi~nih

metalnih jona

acidifikacija zemlji{ta

{tete na mikorizi

naru{avanje uzimanja hranljivih materija

naru{avanje uzimanja

vode

su{a izazvana acidifikacijompatogeni

nakorenu

SU[ENJE

[UMA

SUŠENJE

ZAGAĐIVANJE ATMOSFERESastav vazduhaHemizam atmosfere, posebno troposfere (prizemnog sloja atmosfere

10 - 15 km), može se predstaviti na sledeći nančin:

Gas Sasržaj %

Azot (N2) 78,08

Kiseonik (O2) 20,95

Argon (Ar) 0,93

Ugljendioksid (CO2) 0,035 - 0,036

Vodena para (H2O) varira

Prateći gasovi (nalaze se u malim količinama - trace gaseous):

Ozon (O3), vodonik (H2), azotni oksidi

(NOx), amonijak (NH3), vodonik-cijanid

(HCN), metan (CH4), ugljen-monoksid

(CO), formaldehid (CH2O), vodonik-

sulfid (H2S), dimetil-sulfid (CH3)2S,

sumpordioksid (SO2),

Hloro - fluoro - ugljovodonici (CFC)x,

hlorovodonik (HCl), metil-hlorid (CH3Cl), metil-bromid (CH3Br), metil-

jodid (CH3J), neon (Ne), helijum (He),

kripton (Kr), ksenon (Xs) i neki drugi.Iako se prateći gasovi nalaze u izuzetno malim količinama, uticaj nekih od njih na hemizam atmosfere može biti veoma značajan, kao naprimer razaranje ozonskog sloja pod dejstvom hloro - fluoro - ugljovodonika (CFC)x.

ZAGAĐUJUĆE MATERIJEPrema definiciji vazdušni polutanti su materije koje se javljaju u

troposferi u količinama koje su veće od normalnih. Ove materije mogu biti u čvrstom, tečnom i gasovitom obliku i mogu biti rezultat prirodnih i antropogenih procesa.

Prirodni izvori vazdušnih polutanata su raznovrsni i uključuju vulkanske i druge geotermalne erupcije, šumske požare, gasove oslobođene iz vegetacije, čestice zemljišta i drugih materija koje se prenose vetrom, polen, spore i raspršene čestice morske vode.

Antropogeni izvori su, takođe, različiti i uključuju brojna sagorevanja i industrijske aktivnosti. Privredni i tehnološki razvoj, naročito poslednjih decenija uslovio je, pored krupnih pozitivnih efekata, negativne uticaje na stanje kvaliteta atmosfere. Prema nekim procenama, godišnja produkcija zagađujućih materija, organskog i mineralnog porekla, na planeti, dostiže veličinu reda - 20.10-9 tona. Usled uzajamnih veza atmosfere, hidrosfere i pedosfere, ove materije, zagađuju vazduh, zemljište i vode. Vazdušni polutanti od naročitog značaja ili potencijalnog značaja za šumske ekosisteme, prikazani su u tabeli.

I Polutanti u čvrstom i tečnom stanju

A. PRIMARNI

1. Neorganski 2. Organski

a) teški metali i drugi elementi b) soli - sulfati - nitrati - amonijum - hloridi - fluoridi c) Kiseline d) Baze e) Razni (prašina, čestice zemljišta)

a) Spore b) Polen c) Čađ (čist ugljenik)

B. SEKUNDARNI

1. Neorganski 2. Organski

a) Joni vodonika (H+) b) Sulfati (SO4

2-)

c) Nitrati (NO3-)

d) Hloridi (Cl-) e) Amonijum (NH4

-)

f) drugi joni

a) Kondenzovani hidrokarbonati (alkoholi, fenoli, etri, aldehidi, ketoni, peroksidi, organske kiseline) b) halokarbonati c) dikarboksilne kiseline d) alifatični nitrati e) ostali

II Gasoviti polutanti

A. PRIMARNI

1. Neorganski 2. Organski

a) Oksidi - ugljenika (CO, CO2)

- sumpora (SO2)

- azota (NO, NO2, N2O)

b) Halogeni - brom (Br2)

- hlor (Cl2)

- vodonik-bromid (HBr) - vodonik - hlorid (HCl) - fluorovodonik (HF) c) Ostali - živa (Hg2)

- amonijak (NH3)

- vodonik sulfid (H2S)

a) Hidrokarbonati b) Oksidovani hidrokarbonati c) Halokarbonati d) Sulfidi

B. SEKUNDARNI

1. Neorganski 2. Organski

a) Ozon (O3)

b) Vodonik - peroksid (H2O2)

c) Azotna kiselina (HNO3)

d) Azotasta kiselina (HNO2)

a) peroksiacetilnitrat i homologi b) halokarbonati c) N - jedinjenja d) peracetilna kiselina

Čestice ili gasovi emitovani direktno u troposferu u velikim količinama, bilo prirodnim ili antropogenim procesima, nazivaju se primarni polutanti. Čestice ili gasovi formirani u atmosferi iz prethodno emitovanih u velikim količinama, nazivaju se sekundarni polutanti.

Hemija donjeg sloja atmosfere je vrlo dinamična, jer se u njoj formiraju čestice različitih veličina i odvijaju procesi oksidacije i redukcije. Troposfera predstavlja medijum oksidacije i redukovani oblici dospeli u taj sloj zajednički se transformišu u okside ili kiseline. Neorganski i organski molekuli oksidišu često zajedno sa povećanjem polariteta i rastvorljivosti u vodi. Tragovi gasova u atmosferi mogu postati veoma rastvorljivi u padavinama. Prema tome, transport polutanata padavinama je kritičan proces bilo za čvrste ili gasovite polutante.

Ljudska populacija zagađuje atmosferu milenijumima, ali je nemoguće precizno utvrditi koji je to normalan nivo materija u troposferi. U principu, nezagađen troposferski vazduh sadrži različite prirodno stvorene čestice plus gasove u približnim koncentracijama prikazanim u tabeli, (za standardne uslove temperature vazduha i vazdušnog pritiska)

Koncentracije gasova nezagađenog troposferskog vazduha u standardnim uslovima

Gas g.m-3

Azot 9.108

Kiseonik 3. 103

Vodena para 2. 107

Argon 1. 107

Ugljendioksid 5. 105

Neon 1. 104

Helijum 8. 102

Metan 6 - 8. 102

Kripton 3. 103

Azotni oksidi 6. 102

Ksenon 4. 102

Vodonik 4. 101

Antropogene emisije olova u EMEP domenu u 1996. godini (kg.km-2.god-1)

Antropogene emisije kadmijumau EMEP domenu u 1996. godini (kg.km-2.god-1)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

g L -1 EMEP Kamenički VisEMEP ŽabljakMED POL Herceg NoviEMEP GolijaGAW Beograd

Promene mesečnih ponderisanih srednjih koncentracija olova 1996-1998. god.

g.L-1

0

5

10

15

20

25

30

35

40

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

g L -1 EMEP Kamenički VisEMEP ŽabljakMED POL Herceg NoviEMEP GolijaGAW Beograd

Promene mesečnih ponderisanih srednjih koncentracija kadmijuma 1996-1998. god.