Wykorzystanie wielowymiarowych metod statystycznych w analizie stanu fizykochemicznego wód w systemie rzeka – zbiornik retencyjny na przykładzie zbiorników retencyjnych Pakosław i Jutrosin położonych w zlewni rzeki Orli

Przybyła, C.; Kozdrój, P.; Sojka, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wykorzystanie wielowymiarowych metod statystycznych w analizie stanu fizykochemicznego wód w systemie rzeka – zbiornik retencyjny na przykładzie zbiorników retencyjnych Pakosław i Jutrosin położonych w zlewni rzeki Orli

Autorzy

Przybyła C. , Kozdrój P. , Sojka M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

67_przybyla_wykorzystanie_ROS_2015_2.pdf

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Application of Multivariate Statistical Methods in Water Quality Assessment of River-reservoirs Systems (on the Example of Jutrosin and Pakosław Reservoirs, Orla Basin)

Języki publikacji

Abstrakty

The paper presents a preliminary study of analysis water quality in the off-channel reservoirs Pakoslaw and Jutrosin using the multivariate statistical techniques. Because of high biogenic pollution in Orla and Radeca rivers, Jutrosin and Pakoslaw reservoirs were based on an innovative concept in which the reservoirs were built on areas directly adjacent to rivers. Series of studies in the off-channel reservoirs were compared with water quality of Orla and Radeca rivers. The Orla together with the water reservoirs forms a right-bank tributary of the Barycz river. The storage reservoirs, built in the year 2007 (Pakoslaw) and 2011 (Jutrosin) represents off-channel reservoirs placed outside of the water course, but in its direct neighborhood. The reservoirs are filled by the water of Orla river from the water intake localized before the weir, while the water discharge into the river bed takers place through a discharge construction localized below the weir. Area of the Pakoslaw water reservoir is 26.6 ha and Jutrosin 90.5 ha. The multivariate statistical techniques such as cluster analysis (CA), factor analysis (FA), principal components analysis (PCA), and discriminant analysis (DA) were taken advantage to interpretation and evaluation data. The aim of the present research was to use chemometric techniques (CA, PCA, FA and DA) in order to: discover similarities and differences in the pchysico-chemical composition of water in off-channel reservoirs and rivers, identify water quality indicators suited to its temporal and spatial variability, expose hidden factors accounting for the structure of the data, and identify man-made sources of water pollution. Cluster analysis (CA) showed that there is unmistakable difference between water quality in the reservoirs and rivers. More evident fluctuation in the physico-chemical composition were observed in reservoirs compared to rivers. This is the result of unique location and theirs maintenance. Factors of water quality during the refilling reservoirs were comparable. Afterwards the off-channel reservoirs and rivers works separately. Factor analysis (FA) confirmed different process of self-purification in reservoirs due to rivers. Typical for pchysico-chemical composition of water are indexes like Conductivity, Fe, Cl, BOD, SO₄, Ca, Hardness, Mg, O₂ and PO₄. This is the result of discriminant analysis (DA).

Słowa kluczowe

wielowymiarowe metody statystyczne rzeka Orla zbiornik lateralny jakość wody

multivariate statistical methods Orla river off-channel reservoir water quality

Wydawca

Politechnika Koszalińska

Czasopismo

Rocznik Ochrona Środowiska

Rocznik

2015

Tom

Tom 17, cz. 2

Strony

1125--1141

Opis fizyczny

Bibliogr. 35 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Przybyła C.

Uniwersytet Przyrodniczy, Poznań

autor

Kozdrój P.

Wielkopolski Zarząd Melioracji i Urządzeń Wodnych, Poznań, Rejonowy Oddział, Leszno

autor

Sojka M.

Uniwersytet Przyrodniczy, Poznań

Bibliografia

1. Akin B. S., Atici T., Katircioglu H. Keskin F.: Investigation of water quality on Gökçekaya dam lake using multivariate statistical analysis, in Eskişehir. Environmental Earth Sciences. 63(6), 1251–1261 (2011).
2. Astel A., Mazerski J., Polkowska Ż., Namieśnik J.: Application of PCA and time series analysis in studies of precipitation in Tricity (Poland). Advances in Environmental Research. 8, 337–349 (2004).
3. Boyacioglu H., Boyacioglu H.: Detection of seasonal variations in surface water quality using discriminant analysis. Environmental monitoring and assessment. 162(1–4), 15–20 (2010).
4. Brahman, K. D., Kazi, T. G., Afridi, H. I., Naseem, S., Arain, S. S., Wadhwa, S. K., Shah, F.: Simultaneously evaluate the toxic levels of fluoride and arsenic species in underground water of Tharparkar and possible contaminant sources. A multivariate study. Ecotoxicology and environmental safety. 89, 95–107 (2013).
5. Budka, A., Kayzer, D., Pietruczuk, K., Szoszkiewicz, K.: Zastosowanie wybranych procedur do wykrywania obserwacji nietypowych w ocenie jako- ści rzek. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. 3(II), 85–95 (2013).
6. Dysarz T., Wicher-Dysarz J., Sojka M.: Two approaches to forecasting of sedimentation in the Stare Miasto reservoir. Reservoir Sedimentation – Schleiss et al. (Eds),Taylor & Francis Group, London. 119–127 (2014).
7. Dysarz, T., Wicher-Dysarz, J.: Analysis of flow conditions in the Stare Miasto Reservoir taking into account sediment settling properties. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the Environment Protection). 15, 584– 605 (2013).
8. Kanownik W., Kowalik T., Bogdał A., Ostrowski K., Rajda W.: Jakość i walory użytkowe potoku Szczyrzawy. Zesz. Problem. Post. Nauk Rol. 561, 65–79 (2011).
9. Kondracki J.: Geografia regionalna Polski, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2000.
10. Kowalkowski T., Zbytniewski R., Szpejna J., Buszewski B.: Application of chemometrics in river water classification. Water Res. 40, 744–752 (2006).
11. Liu C.W., Lin K.H. Kuo Y.M.: Application of factor analysis in the assessment of groundwater quality in a blackfoot disease in Taiwan. The Since of the Total Environment. 313, 77–89 (2003).
12. Mazerski J.: Podstawy chemometrii. Wydawnictwo Politechniki Gdań- skiej, Gdańsk 2000.
13. Ostrowski K., Bogdał A.: Ocena jakości i walorów użytkowych potoku Wolnika w aspekcie jej retencjonowania w zbiorniku wodnym „Joniny”. Zesz. Problem. Nauk Rol. 548, 425–434 (2010).
14. Palma P., Alvarenga P., Palma V. L., Fernandes R. M., Soares A. M., Barbosa I. R.: Assessment of anthropogenic sources of water pollution using multivariate statistical techniques: a case study of the Alqueva’s reservoir. Environmental monitoring and assessment. 165(1–4), 539–552 (2010).
15. Przybyła Cz., Kozdrój P., Sojka M.: Ocena jakości wód w lateralnych zbiornikach Jutrosin i Pakosław w pierwszych latach funkcjonowania. Inżynieria Ekologiczna. 39, 123–135 (2014).
16. Rigacci L.N., Giorgi A.D., Vilches C.S., Ossana N.A., Salibián A.: Effect of a reservoir in the water quality of the Reconquista River, Environmental monitoring and assessment. 185(11), 9161–9168 (2013).
17. Sherstha S., Kazama F.: Assessment of surface water quality using multivariate statistical techniques: A case study of the Fuji river basin. Environmental Modelling & Software. 22, 464–475 (2007).
18. Simeonov V., Sarbu C., Massart D.L., Tasakovski S.: Denube river water data modeling by multivariate data analysis. Microchimica Acta. 137, 243–248 (2001).
19. Simeonov V., Stratis J.A., Samara C., Zachariadis G., Voutsa D., Anthemidis A., Sofoniou M., Kouimtzis Th.: Assessment of the surface water quality in Northern Greece. Water Res. 37, 4119–4124 (2003).
20. Singh K.P., Malik A., Mohan D., Sinha S., Singh V.K.: Chemometric data analysis of pollutants in wastewater – a case study. Analytical Chimica Acta. 532, 15–25 (2005).
21. Singh K.P., Malik A., Mohan D., Sinha S.: Multivariate statistical techniques for the evaluation of spatial and temporal variations in water quality of Gomti Rivae (India) – a case study. Water Res. 38, 3980–3992 (2004).
22. Singh K.P., Malik A., Singh V.K.: Chemometric analysis of hydrochemical data of an alluvial river – a case study. Water, Air and Soil Pollution. 170, 383–404 (2005).
23. Singh K.P., Malik A., Sinha S.: Water quality assessment and apportionment of pollution sources of Gomti river (India) using multivariate statistical techniques – a case study. Analytical Chimica Acta. 538, 355–374 (2005).
24. Sojka M., Murat-Błażejewska S. Wykorzystanie wielowymiarowych metod statystycznych do analizy jakości wód rzecznych. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 548(II), 513–524 (2010).
25. Sojka M., Siepak M., Zioła A., Frankowski M., Murat-Błażejewska S., Siepak J.: Application of multivariate statistical techniques to evaluation of water quality in the Mała Wełna River (Western Poland). Environ. Monit. Assess. 147, 159–170 (2008).
26. Sojka M., Siepak M., Gnojska, E.: Ocena zawartości metali ciężkich w osadach dennych wstępnej części zbiornika retencyjnego Stare Miasto na rzece Powie. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the Environment Protection). 15, 1916–1928 (2013).
27. Varol M.: Dissolved heavy metal concentrations of the Kralkızı, Dicle and Batman dam reservoirs in the Tigris River basin, Turkey. Chemosphere. 93(6), 954–962 (2013).
28. Varol M., Gökot B., Bekleyen A., Sen B.: Spatial and temporal variations in surface water quality of the dam reservoirs in the Tigris River basin, Turkey. Catena. 92, 11–21 (2012).
29. Wiatkowski M.: Wyniki badań jakości wody dopływającej i odpływającej z małego zbiornika wodnego Młyny na rzece Julianpolka. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. 9, 297–318 (2008).
30. Wiatkowski M.: Ocena jakości wody zbiornika Komorów na potoku Milikówka. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. 8(2), 51–64 (2010)
31. Wiatkowski M., Czamara W., Rosik-Dulewska Cz., Frycz K.: Charakterystyka jakości wody cieków zasilających projektowany zbiornik Racibórz. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the Environment Protection). 10, 519–531 (2010).
32. Wiatkowski M., Głowski R., Kasperek R., Kościański S.: Ocena sposobu użytkowania zbiorników zaporowych małej retencji na terenie województwa opolskiego. Nauka Przyr. Technol. 1, 2, #33 (2007).
33. Wiatkowski M., Rosik-Dulewska C., Opolski U., Kuczewski K., Kasperek R.: Water Quality Assessment of Wlodzienin reservoir in the First Year of Its Operation. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the Environment Protection). 15, 2666–2682 (2013).
34. Yidana, S. M., Ophori, D., & Banoeng-Yakubo, B.: A multivariate statistical analysis of surface water chemistry data the Ankobra Basin, Ghana. Journal of Environmental Management. 86, 80–87 (2008).
35. Zhao Q., Liu S., Deng L., Yang Z., Dong S., Wang C., Zhang, Z.: Spatio-temporal variation of heavy metals in fresh water after dam construction: a case study of the Manwan Reservoir, Lancang River. Environmental monitoring and assessment. 184(7), 4253–4266 (2012).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-0e6e7c08-4ee3-4695-a084-3b7bb454a38a