Calculation of Sulphur and Nitrogen Deposition with the Frame Model and Assessment of the Exceedance of Critical Loads in Poland

Open access

Abstract

Sulphur and nitrogen deposition were calculated with the FRAME model and used to assess the exceedances of the critical loads for acidification and eutrophication of natural ecosystems in Poland. For the first time two tools: the FRAME and SONOX models were used jointly to provide information on ecosystems at risk. The FRAME model obtained close agreement with available sulphur and nitrogen wet deposition measurements. The total mass of sulphur deposited in Poland in year 2008 was estimated as 292 Gg S. Total deposition of nitrogen (oxidized + reduced) is 389 Gg N. 11% of the ecosystems in Poland were calculated to be at risk of acidification due to deposition of sulphur and nitrogen. In the case of eutrophication, over 95% of terrestrial ecosystems are at risk due to the large deposition of nitrogen compounds.

Abstrakt

W pracy zastosowano model FRAME do obliczenia informacji o depozycji związków siarki i azotu w Polsce. Na tej podstawie określono przekroczenia ładunków krytycznych dla ekosystemów naturalnych. Po raz pierwszy dwa narzędzia, modele FRAME i SONOX, zostały zastosowane razem w celu określenia zagrożenia dla ekosystemów. Wykazano, że depozycja siarki i azotu, obliczona za pomocą modelu FRAME, jest w dobrej zgodności z dostępnymi pomiarami. Całkowita depozycja siarki, zdeponowanej w Polsce w 2008, została określona na 292 Gg S. Masa zdeponowanych związków azotu (utlenionego i zredukowanego) to 389 Gg N. Wykazano, że 11% ekosystemów w Polsce jest zagrożonych nadmiernym zakwaszeniem w wyniku depozycji atmosferycznej siarki i azotu, a ponad 95% ekosystemów lądowych jest zagrożonych eutrofizacją w wyniku depozycji związków azotu.

References
  • [1] Mill W. Environ Sci & Policy. 2006;9:563-567. DOI: 10.1016/j.envsci.2006.05.002.

  • [2] Bobbink R, Hicks K, Galloway J, Spranger T, Alkemade R, Ashmore M, et al. Ecolog Applicat. 2010;20:30-59. DOI: 10.1890/08-1140.1.

  • [3] Damgaard C, Jensen L, Frohn LM, Borchsenius F, Nielsen KE, Ejrnaes R, et al. Environ Pollut. 2011;159:1778-1782. DOI: 10.1016/j.envpol.2011.04.003.

  • [4] Hettelingh J-P, Posch M, Slootweg J. Progress in the modelling of critical thresholds, impacts to plant species diversity and ecosystem services in Europe. CCE Status Report; 2009.

  • [5] Hallsworth S, Dore AJ, Bealey WI, Dragosits U, Vieno M, Hellsten S, et al. Environ Sci & Policy. 2010;13:671-687. DOI: 10.1016/j.envsci.2010.09.010.

  • [6] Dore AJ, Kryza M, Hall JR, Hallsworth S, Keller VJD, Vieno M, et al. Biogeosciences. 2012;9:1597-1609. DOI: 10.5194/bg-9-1597-2012.

  • [7] Mill W. Environ Protect Eng. 2007;33:39-46.

  • [8] Mill W, Schlama A. Arch of Environ Protect. 2010;36:117-127.

  • [9] Fournier N, Dore AJ, Vieno M, Weston KJ, Dragosits U, Sutton MA. Atmos Environ. 2004;38:683-694. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2003.10.028.

  • [10] Dore AJ, Vieno M, Fournier N, Weston KJ, Sutton MA. Quart J Royal Meteorol Soc. 2006;132:2769-2784. DOI: 10.1256/qj.05.198.

  • [11] Vieno M, Dore AJ, Bealey WJ, Stevenson DS, Sutton MA. Sci Total Environ. 2010;408:985-995. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2009.10.048.

  • [12] Singles R, Sutton MA, Weston KJ. Atmos Environ. 1998;32:393-399. DOI: 10.1016/S1352-2310(97)83467-X.

  • [13] Kryza M, Werner M, Blas M, Dore AJ, Sobik M. J Air & Waste Manage Associat. 2010;60:856-866. DOI: 10.3155/1047-3289.60.7.856.

  • [14] Kryza M, Dore AJ, Blas M, Sobik M. J Environ Manage. 2011;92:1225-1236. DOI: 10.1016/j.jenvman.2010.12.008.

  • [15] Barret K, Seland O. European Transboundary Acidifying Air Pollution - Ten Years Calculated Field and Budgets to the End of the First Sulphur Protocol. Oslo, Norway: Norweg Meteorolog Instit; 1995.

  • [16] Smith RI, Fowler D, Sutton MA, Flechard C, Coyle M. Atmos Environ. 2000;34:3757-3777. DOI: 10.1016/S1352-2310(99)00517-8.

  • [17] Dore AJ, Sobik M, Migala K. Atmos Environ. 1999;33:3301-3312. DOI: 10.1016/S1352-2310(98)00294-5.

  • [18] Dębski B, Olendrzyński K, Cieślińska J, Kargulewicz I, Skośkiewicz I, Olecka A, Kania K. Inwentaryzacja emisji do powietrza SO2, NO2, CO, NH3, pyłów, metali ciężkich, NMZO, TZO w Polsce za rok 2005. Institute of Environmental Protection; 2009.

  • [19] Vestreng V, Myhre G, Fagerli H, Reis S, Tarrason L. Atmos Chem and Phys. 2007;7:3663-3681. DOI: 10.5194/acp-7-3663-2007.

  • [20] Nilsson J, Grennfelt P. Critical loads for sulphur and nitrogen, Report from a workshop held at Skokloster, Sweden, 19-24 March 1988.

  • [21] Spranger T, Lorenz U, Gregor H-D. Manual on methodologies and criteria for Modelling and Mapping Critical Loads & Levels and Air Pollution Effects, Risks and Trends. Umweltbundesamt; 2004.

Ecological Chemistry and Engineering S

The Journal of Society of Ecological Chemistry and Engineering

Journal Information


IMPACT FACTOR 2016: 0.717
5-year IMPACT FACTOR: 0.842

CiteScore 2016: 0.74

SCImago Journal Rank (SJR) 2016: 0.231
Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2016: 0.628

Metrics

All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 7 7 7
PDF Downloads 3 3 3