1. Introducere

Un factor important, considerat respon­sabil, alături de alţi factori, de declinul pădurilor în Europa şi în America de Nord, la începutul anilor ’80, a fost reprezentat de ploile acide. Numeroase fotografii ale unor arbori vătămaţi au fost publicate în presă sau în diverse cărţi, sugerând devastarea pădurilor ca dovadă a implicării ploilor acide şi a poluării atmosferice în “Waldsterben” (“moartea pădurilor”).

Fie că acestea acţionează indirect – prin intermediul solului sau direct – asupra mate­rialului foliar, s-a considerat că ele pot de­termina, în ultimă instanţă, reducerea productivităţii pădurilor şi pot altera compo-ziţia speciilor şi diversitatea lor (Hornbeck, 1981). Posibila implicare a depunerilor acide în reducerea productivităţii pădurilor a fost studiată, între alţii şi de Johnson şi Siccama (1984). În perioada 1960-1984 s-a constatat o reducere substanţială, pe scară largă, a creşterilor anumitor specii de arbori în SUA (Picea rubens, Pinus rigida şi Pinus echinata). Reducerea creşterilor la molidul roşu a pre­cedat mortalitatea pe arii extinse şi declinul acestei specii în nordul Munţilor Appalachi, specialiştii atrăgând atenţia asupra posibilei influenţe a depunerilor acide, care au ajuns până la 4 keq H/ha/an în zonele afectate.

Referindu-se la fenomenul de declin al pădurilor, Impens (1984) consideră că ter­menul de “ploi acide” este impropriu şi că cel de “depuneri acide” este mult mai potrivit pentru a desemna cauzele acidificării ecosistemelor. De asemenea, şi Bonneau şi Fricker (1985) au atras atenţia că nu trebuie pus semnul egalităţii între termenii de “ploi acide” şi “declinul pădurilor”, deoarece problematica acestora este una mult mai complexă.

Pentru exprimarea concentraţiei ionilor de hidrogen sau a protonilor se foloseşte pH-ul, care se calculează ca logaritmul cu semn schimbat din concentraţia ionilor de hidrogen. Acesta reprezintă o valoare instantanee a concentraţiei în protoni (Ulrich et al., 1998). pH-ul “natural” al apei de precipitaţii este cuprins între 5,5 şi 5,6, datorită echilibrului dintre apa pură şi CO2 prezent în atmosferă. Ca urmare, precipitaţiile acide vor fi cele cu pH inferior, iar precipitaţiile alcaline vor fi cele cu pH superior acestor valori. Pentru simplificare, în prezenta lucrare s-a considerat că val­oarea de 5,5 a pH-ului corespunde precipitaţilor neutre, deci precipitaţii acide sunt cele cu pH < 5,5.

În Franţa, în perioada 1993-1994, frecvenţa precipitaţiilor acide în teren liber a fost cuprinsă între 63 şi 74 %, pentru cele şase suprafeţe experimentale analizate. Pentru precipitaţiile colectate sub coronament, în aceleaşi suprafeţe procentul a fost cuprins între 63 şi 67 %. Cercetările privind compoziţia apelor de precipitaţii efectuate în Munţii Jinyun din China începând cu aprilie 1998 şi până în noiem­brie 1999 au permis punerea în evidenţă a unei frecvenţe de 61,1 % a precipitaţiilor acide în teren liber.

Pentru a compara capacitatea de neutralizare a coronamentului pădurilor de răşinoase (suprafeţele Rarău, Deia, Solca situate în nordul ţării) cu cea a pădurilor de foioase (suprafeţele Fundata, Mihăieşti, Ştefăneşti – localizate în sudul ţării), s-au calculat frecvenţele lunilor cu pH mediu acid în precipitaţiile colectate în teren liber (Fti) şi sub coronament (Fsc), în perioada 1998-2004 pentru nordul şi sudul ţării.

S-a studiat tendinţa de evoluţie a frecvenţei lunilor cu pH acid în precipitaţiile colectate din teren liber pentru a evidenţia eventualele tendinţe semnificative de evoluţie care pot influenţa creşterile arborilor în ecosistemele forestiere analizate.

2. Material şi metodă

Alegerea ecosistemelor forestiere şi a suprafeţelor experimentale pentru monito­rizarea pH-ului apelor de precipitaţii în România (Barbu, 1998) s-a făcut conform recomandărilor Manualului ICP Forests (Anonymous, 1994) şi a Manualului EMEP (Anonymous, 1995), avându-se în vedere şi distanţele minime acceptate faţă de sursele de emisie.

Amplasarea suprafeţelor experimentale (fig. 1) s-a realizat în două zone, localizate în nordul şi respectiv în sudul ţării. În nord, amplasarea s-a făcut pe un transect est-vest din nordul Carpaţilor Orientali (suprafeţele experimentale Solca 1, Solca 2, Deia şi Rarău), iar în sud pe un transect orientat nord-sud din Carpaţii Meridionali (Fundata) prin Subcarpaţii Getici (Mihăieşti) până în Câmpia Română (Ştefăneşti).

Localizarea geografică şi compoziţia arboretelor în care au fost instalate supra­feţele experimentale în care s-au făcut măsurători sistematice pentru determinarea pH-ului apelor de precipitaţii sunt prezen­tate în tabelul 1. Din punct de vedere al ti­pului de ecosistem forestier, se poate considera că aceste ecosisteme forestiere sunt reprezentative pentru ţara noastră.

Recoltarea probelor de precipitaţii din suprafeţele amplasate în teren liber, respec­tiv sub coronament s-a realizat bilunar, la data de 1 şi 16 a fiecărei luni în timpul se­zonului de vegetaţie (lunile aprilie- octombrie) şi lunar, la data de 1 a fiecărei luni, în perioada sezonului rece (lunile noiembrie-martie). În timpul sezonului de vegetaţie s-au folosit captatori tip jgheab, cu o suprafaţă de recepţie de 0,1 m², iar pe perioada sezonului rece, captatori tip pungă, cu suprafaţa de recepţie de 0,028 m². Captatorii au fost permanent deschişi, permiţând colectarea depunerilor atmosferice totale (umede şi uscate). În teren liber s-au amplasat câte doi captatori, iar sub coronament, câte şase captatori în fiecare suprafaţă experimentală, datorită variabilităţii densităţii coroanelor arborilor.

Probele colectate sub coronament, respectiv în teren liber pentru fiecare perioadă, s-au amestecat pentru a obţine câte o probă medie din fiecare locaţie. Aceasta a fost transportată sau expediată prin poştă la la­borator, unde, după filtrare, s-a determinat pH-ul prin metoda potenţiometrică.

3. Rezultate

În ecosistemele din nordul ţării, în care predomină coniferele, se constată că Fti a înregistrat o tendinţă de creştere (asigurată statistic) la Rarău, unde a atins valoarea maximă de 75 % în anul 2004 (fig. 2). În suprafaţa de la Deia, Fti oscilează între 30 şi 50 %, fără o tendinţă clară de evoluţie. Pentru suprafaţa de la Solca, frecvenţa lunilor cu precipitaţii incidente acide a scăzut de la 73 % în 1998 la 33 % în 2001, înregistrând apoi o creştere în 2003 şi 2004. În suprafeţele de la Rarău şi Deia se evidenţiază valori maxime ale Fsc (80 şi respectiv 67 %) mai ridicate decât valorile maxime ale Fti (75, respectiv 25 %).

În general, tamponarea acidităţii preci-pitaţiilor incidente ar presupune o frecvenţă mai redusă a lunilor cu precipitaţii acide sub coronament, comparativ cu terenul liber. În această situaţie, cu cât diferenţa Fti-Fsc este mai mare, cu atât efectul de tamponare este mai accentuat. Au fost însă şi ani în care frecvenţa lunilor cu precipitaţii acide a fost mai ridicată sub coronament decât în teren liber. În acest caz, cu cât diferenţa Fsc-Fti este mai mare, cu atât efectul de tamponare al coronamen­tului este mai redus.

Pentru arboretele de răşinoase din nordul ţării, se constată că în anii în care Fti> Fsc, diferenţa dintre aceste frecvenţe nu depăşeşte 25 % la Rarău, 17 % la Deia şi 25 % la Solca.

La Rarău şi Deia, pentru anii în care Fti < Fsc, dife­renţele între frecvenţe sunt ridicate, atingând valori de 18, 42 şi 24 % la Rarău şi respectiv 25 şi 34 % la Deia.

Deşi pentru suprafeţele experimentale de la Solca datele sunt puţine şi/sau incomplete, se observă că FSc depăşeşte Fti doar în anul 2004 şi doar cu 2 % (sub molid), respectiv 8 % (sub brad). Aceasta se datorează tamponării eficiente a aci­dităţii precipitaţiilor inci­dente în coronament.

Efectul mai accentuat de tamponare constatat în arboretele de la Solca, faţă de cele de la Rarău şi Deia, alcătuite de asemenea din specii de conifere, se poate explica prin temperaturile medii anuale mai ridicate ce caracterizează suprafaţa de la Solca şi care favorizează schimburi mai intense între precipitaţiile incidente şi coronament. Ca rezultat, sunt antrenate din coronament cantităţi mai ridicate de ioni metalici (îndeosebi K, dar şi Mg şi Ca), care contribuie la neutralizarea ionilor acidifianţi şi la creşterea valorii pH-ului precipitaţiilor la trecerea prin coronament.

Pe baza analizei grafi­celor din figura 3, se constată că frecvenţa lunilor cu precipitaţii acide în teren liber în suprafaţa de la Fundata a crescut în perioa­da 1998-2004, valorile fiind cuprinse între 33 % în 2001 şi 83 % în 2003 şi 2004. Tendinţa de creştere a frecvenţei lunilor cu preci­pitaţii acide la Fundata este asigurată statistic. La Mihăieşti, deşi s-a înregistrat o valoare maximă de 78 % a Fti în anul 2002, celelalte valori nu depăşesc 50 %, fără o tendinţă netă de evoluţie. La Ştefăneşti în schimb, valorile Fti au scă­zut în perioada analizată, valoarea maximă înregistrându-se în 1998 (58 %), iar cea minimă în 2003 (8 %).

Este interesant de subliniat faptul că frecvenţa precipitaţiilor acide în teren liber a crescut anual semnificativ cu aproximativ 8 % atât la Rarău, cât şi la Fundata, în suprafeţele localizate la peste 1000 m altitudine, în aceste suprafeţe monitorizându-se de fapt poluarea de fond. Hedin şi Likens (1996) au precizat că ploile acide constituie încă o problemă pentru ecosistemele forestiere şi au susţinut că persistenţa acestora nu se datorează emisiilor de poluanţi acizi, care s-au redus considerabil în ultima perioadă, ci scăderii mai accentuate a depunerilor de praf atmosferic. Acesta este alcătuit în principal din cationi bazici, care neutralizează depunerile acide şi constituie surse nutritive importante pentru arborete.

În arboretele de foioase din sudul ţării, pentru anii în care Fti>Fsc, diferenţele între aceste frecvenţe sunt mai ridicate decât în arboretele de răşinoase din nordul ţării, atingând valori maxime de 33 % la Fundata, 67 % la Mihăieşti şi 33 % la Ştefăneşti. S-a constatat că în anii în care Fti < Fsc, dife­renţele între frecvenţe sunt mai mici în arboretele de foioase din sud, diferenţele nedepăşind 10 % la Fundata şi Ştefăneşti şi 14 % la Mihăieşti.

Pentru a evidenţia tamponarea mai eficientă a acidităţii precipitaţiilor incidente în arboretele de foioase, comparativ cu arboretele de conifere, s-au analizat frec­venţele lunilor cu pH mediu acid, în teren liber şi sub coronament, în paralel în suprafeţele Rarău (1100 m altitudine) – Fundata (1461 m altitudine) şi respectiv Deia (790 m altitudine) – Mihăieşti (573 m altitudine). Pentru arboretul de la Solca datele sunt insuficiente pentru a permite comparaţia.

Astfel, la Rarău, unde predomină coniferele, diferenţa Fsc-Fti a fost cuprinsă între 18 şi 42 %, în schimb, la Fundata, unde arboretul studiat este un făget, diferenţa nu a depăşit 9 %. De asemenea, pentru supra­faţa de la Deia, instalată într-un arboret de amestec (brad-molid), diferenţa a fost de 25-34 %, în timp ce la Mihăieşti, în arboretul de foioase, diferenţa a fost mai redusă, cuprinsă între 8 şi 14 %.

În diverse studii publicate în literatura de specialitate, se precizează că pH-ul precipitaţiilor colectate sub coronament este de obicei mai ridicat decât cel înregistrat în precipitaţiile incidente, deci concentraţia ionilor de hidrogen are valori mai reduse (Yawney et al., 1978; Mahendrappa, 1983).

4. Discuţii şi concluzii

Rezultatele obţinute, prin evaluarea frecvenţei lunilor cu pH mediu acid, ne conduc la concluzia că speciile de conifere au capacitate de neutralizare a acidităţii preci-pitaţiilor mai redusă decât speciile de foioase, concluzie la care au ajuns şi alţi autori (Parker, 1983; Fahey et al., 1988, citaţi de Arthur şi Fahey, 1993; Helmisaari şi Mâlkonen, 1989; Mahendrappa, 1990). Aceasta ar trebui să constituie un factor important de decizie atunci când se alege specia în vederea plantării unei suprafeţe, mai ales în zone afectate de precipitaţii acide.

Studiind tendinţa de evoluţie a frec­venţei lunilor cu pH acid în teren liber în suprafeţele studiate (care nu depinde de specie), se constată următoarele: (i) la alti­tudini de peste 1000 m (suprafeţele de la Rarău şi Fundata), o tendinţă de creştere a frecvenţei lunilor cu pH acid asigurată statistic (R > 0,7 pentru ecuaţiile de regre- sie), în perioada 1998-2004; (ii) la altitudini medii, cuprinse între 500 şi 800 m (suprafeţele de la Deia, Solca şi Mihăieşti), nici o tendinţă clară de evoluţie a frecvenţei (R < 0,45); (iii) la altitudini reduse, la aproximativ 100 m (suprafaţa de la Ştefăneşti), o tendinţă de scădere a frecvenţei lunilor cu pH acid (R = 0,68). Totuşi, rezultatele privind tendinţele de evoluţie ale frecvenţei lunilor cu pH acid, în funcţie de altitudine, în ecosistemele forestiere din România, trebuie interpretate cu prudenţă, având în vedere că s-au studiat doar şapte suprafeţe experimentale.

Deşi suprafeţele situate la peste 1000 m altitudine sunt instalate pe soluri calcaroase, menţinerea tendinţei de acidificare prin creşterea continuă a frecvenţei precipitaţiilor acide poate determina pe termen lung “spălarea” cationilor bazici şi în final redu-cerea creşterilor şi deci a productivităţii acestor arborete.

În zonele localizate la altitudini reduse, prafurile provenite din eroziunea solului şi din activitatea umană asigură o bună tamponare a acidităţii precipitaţiilor incidente şi determină menţinerea constantă sau reducerea frecvenţei lunilor cu pH mediu acid.

Bibliografie

Arthur, M.A., Fahey, T.J., 1993. Throughfall chem- istry in an Engelmann spruce – subalpine fir forest in north central Colorado. Can. J. For. Res., 23: 738-742.

Barbu, I., 1998. Cercetări privind dinamica depunerilor minerale din atmosferă şi nutriţia speciilor de arbori în principalele ecosisteme forestiere, Referat ştiinţific parţial, Tema A52/1998, Manuscris ICAS, 59 p.

Bonneau, M., Fricker, C, 1985. Le dépérissement des forets dans le massif vosgien: relation pos- sibles avec la pollution atmosphérique. Revue Forestiere Française. 37 (No. Spécial), 105- 126.

Anonymous, 1995. Co-operative Programme for Monitoring and Evaluation of the Long-Range Transmission of Air Pollutants in Europe. Manual for sampling and chemical analysis (Draft). EMEP/CCC-Report 1/95, Norwegian Institute for Air Research, Kyeller, Norway, 176 p.

Anonymous, 2005. Web: http://www.businessro- mania.com/hartaromaniei.htm. Accesat 02. 2006.

Hedin, L.O., Likens. G.E., 1996. Atmospheric dust and acid rain. Scientific American, 275: 88-92.

Helmisaari, H. – S., Mälkönen, E., 1989. Acidity and nutrient content of throughfall and soil leachate in three Pinus sylvestris stands, Scand. J. For. Res., 4: 13-28.

Hornbeck, J.W., 1981. Acid rain: facts and falla- cies. Journal of Forestry, 7: 438-443.

Impens, R., 1984. Les pluies acides. Une menace pour nos forets. Annales de Gembloux, 90: 13- 17

Johnson, A.H., Siccama, T.G., 1984. Decline of red spruce in the northern Appalachians: assessing the possible role of acid deposition. Tappi Journal, 67 (1): 68-72.

Mahendrappa, M.K., 1983. Chemical characteris- tics of precipitation and hydrogen input in throughfall and stemflow under some eastern Canadian forest stands. Can. J. For. Res., 13: 948-955.

Mahendrappa, M.K., 1990. Partioning of rainwater and chemicals into throughfall and stemflow in different forest stands. Forest Ecology and Management, 30: 65-72.

Anonymous, 1994. International Co-operative Programme on Assessment and Monitoring of Air Pollution Effects on Forests: Manual on me-thods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. Programme Coordinating Centres, Hamburg, Prague, 177 p.

Ulrich, E., Lanier, M., Combes, D., 1998. Dépôts atmosphériques, concentrations dans les brouil- lards et dans les solutions du sol (sous-réseau CATAENAT) – Rapport scientifiques sur les années 1993-1996. Editeur: Office National des Forets, Département des Recherches Techniques, 135 p.

Wei, H., Wang, J. L., 2005. Characteristics of acid rain in Jinyun Mountain, Chongquing, China. Applied ecology and environmental research 3 (1): 29-37. http://www.ecology.kee.hu

Yawney, H.W., Leaf, A.L. and Leonard, R.E., 1978. Nutrient content of throughfall and stemflow in fertilizer and irrigated Pinus resinosa (Ait.) stands. Plant Soil, 50: 433-445.

Summary: Frequency of acid rains in Romanian forest ecosystems in period 1998-2004

Considering that “acid rain” is a rain with pH<5,5, the frequency of months with acid rains in open field and under the wood canopy was studied in forest ecosystems located in North of Romania (coniferous) and South Romania (decidous), for the period 1998-2004.

The results allowed to establish that the decidous stands have a greater capacity than the coniferous stands to reduce frecquency of months with acid rains under the canopy, compared with those from the open field.

A statistical tendency of increasing for the frequency of month with acid rain in the open field was observed at sites located at more than 1000 m alti- tude. For the studied period (1998-2004), this fre- quency grew each year with about 8 % at Rarau (1100 m) and Fundata (1460 m). In time, this ten- dency may produce the cation leaching and may determine the reduction of the growing process of trees.

At altitudes lower than 800 m, the frequency of month with acid rain in the open field did not register any tendency or registered a tendency of decrease (at Stefanesti, located at altitude <100 m).

Keywords: rainfall, precipitation, throughfall, acid, frequency. Articole de cercetare

Autorul. Dr. ing. Carmen Iacoban este cercetător ştiinţific III la Institutul de Cercetări şi Amenajări Silvice, Staţiunea Experimentală de Cultura Molidului Câmpulung Moldovenesc. Poate fi contactată la adresa de e-mail: iacoban.carmen@icassv.ro