The development of freshwater deltas and their environmental and economic significance

• Autorzy: Rzętała M. A. , Jaguś A. , Machowski R. , Rzętała M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/eces-2015-0007

Warianty tytułu

PL

Rozwój i znaczenie środowiskowo-użytkowe delt w zbiornikach śródlądowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the results of studies concerning the delta forms that arise as a result of the sedimentation of the debris fed to water bodies by watercourses. The study covered several dozen anthropogenic water bodies in the Upper Silesia region, which is well known for its high degree of urbanisation and industrialisation. Basic research work included morphometric measurements of deltas, analyses of the mechanical and chemical composition of delta sediments and analyses of the chemical composition of the common reed growing on the deltas. The research has demonstrated that the deltas exhibit certain characteristics typical of anthropogenic forms that result from the pollutants found in watercourses. In delta sediments, grains of sand usually dominate, but in many cases the share of the < 0.02 mm fraction is as high as ca. 30%. Sediments often contain fine coal and other organic pollutants, which is reflected by high weight loss on ignition. The content of trace elements in delta sediments is usually many times higher than the geochemical background for all types of sedimentary rocks. Deltas are an environment where pollutants accumulate and some of them are assimilated by plants. The content of macro elements in common reed tissues from different deltas does not vary widely while the content of trace elements often results from their content in the sediments. The material that forms deltas can be extracted and in some cases even used as fuel.

PL

Przedstawiono wyniki badań form deltowych, powstających w wyniku sedymentacji rumowiska wnoszonego przez cieki do zbiorników wodnych. Badaniami objęto kilkadziesiąt zbiorników antropogenicznych w regionie górnośląskim, wyróżniającym się silną urbanizacją i uprzemysłowieniem. Podstawowe prace badawcze obejmowały: pomiary morfometryczne delt, analizy składu mechanicznego oraz chemicznego osadów deltowych, analizy składu chemicznego trzciny porastającej delty. Prace badawcze wykazały, że delty mają cechy form antropogenicznych, wynikające z zanieczyszczenia cieków. W osadach delt dominują zwykle ziarna piasku, lecz w wielu przypadkach frakcja < 0,02 mm stanowi nawet około 30%. Osady nierzadko zawierają miał węglowy i inne zanieczyszczenia organiczne, co wyrażają wysokie wartości strat wagowych po prażeniu. Zawartość pierwiastków śladowych w osadach deltowych najczęściej wielokrotnie przekracza tło geochemiczne wszystkich rodzajów skał osadowych. Delty są środowiskiem akumulacji zanieczyszczeń. Część z nich jest asymilowana przez roślinność. Zawartość makropierwiastków w tkankach trzciny z różnych delt jest mało zróżnicowana, natomiast zawartość mikropierwiastków często jest pochodną zawartości w materiale osadowym. Materiał tworzący delty może być wydobywany - w niektórych przypadkach posiada nawet cechy opałowe.

Słowa kluczowe

EN

fluvial geomorphology; sedimentation; deltas; anthropogenic water bodies; Upper Silesia

PL

geomorfologia fluwialna; sedymentacja; delta; antropogeniczne zbiorniki wodne; region górnośląski

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 22, nr 1
• Strony: 107--123
• Opis fizyczny: Bibliogr. 51 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Rzętała M. A.

• Faculty of Earth Sciences, University of Silesia, ul. Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec, Poland, phone [phone]

autor

Jaguś A.

• Institute of Environmental Protection and Engineering, University of Bielsko-Biala, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, Poland, phone [phone]

autor

Machowski R.

• Faculty of Earth Sciences, University of Silesia, ul. Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec, Poland, phone [phone]

autor

Rzętała M.

• Faculty of Earth Sciences, University of Silesia, ul. Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec, Poland, phone [phone]

Bibliografia

• [1] Wiatkowski M, Paul L. Surface water quality assessment in the Troja River catchment in the context of Wlodzienin Reservoir construction. Pol J Environ Stud. 2009;18(5):923-929. www.pjoes.com/index.php?s=abs_id&id=2009180520.
• [2] Wiatkowski M, Czerniawska-Kusza I. Use of the preliminary Jedlice Reservoir for water protection in the Turawa Reservoir on the Mala Panew River. Oceanol Hydrobiol St. 2009;38(1):83-91. DOI: 10.2478/v10009-009-0006-8.
• [3] Kasperek R, Mokwa M, Wiatkowski M. Modelling of pollution transport with sediment on the example of the Widawa River. Arch Environ Prot. 2013;39(2):29-43. DOI: 10.2478/aep-2013-0017.
• [4] Wiatkowski M, Rosik-Dulewska C, Kuczewski K, Kasperek L. Water quality assessment of Wlodzienin Reservoir in the first year of its operation. Roczn Ochr Środow. 2013;15,Part 3:2666-2682.
• [5] Rzetala M, Jagus A, Rzetala MA, Rahmonov O, Rahmonov M, Khak V. Variations in the chemical composition of bottom deposits in anthropogenic lakes. Pol J Environ Stud. 2013;22(6):1799-1805.
• [6] Prieto GFJ. Shoreline forms and deposits in Gallocanta Lake (NE Spain). Geomorphology 1995;11:323-335.
• [7] Wang J, Chen X, Zhu X, Liu J, Chang WYB. Taihu Lake, lower Yangtze drainage basin: evolution, sedimentation rate and the sea level. Geomorphology 2001;41:183-193. DOI: 10.1016/S0169-555X(01)00115-5.
• [8] Devi MRK, Singh T. Morphotectonic setting of the Ganga Lake, Itanagar capital complex, Arunachal Himalaya. Geomorphology 2006;76:1-11. DOI: 10.1016/j.geomorph.2005.08.011.
• [9] Sapota T, Håkanson L, Aldahan A, Possnert G. Sediment flux to Lake Baikal (Siberia, Russia): Modeling approach. Geomorphology 2006;80:105-113. DOI: 10.1016/j.geomorph.2005.09.009.
• [10] Stanley DJ. Nile delta: extreme case of sediment entrapment on a delta plain and consequent coastal land loss. Mar Geol. 1996;129:189-195. DOI: 10.1016/0025-3227(96)83344-5.
• [11] Saito Y, Yang Z, Hori K. The Huanghe (Yellow River) and Changjiang (Yangtze River) deltas: a review on their characteristics, evolution and sediment discharge during the Holocene. Geomorphology 2001;41:219-231. DOI: 10.1016/S0169-555X(01)00118-0.
• [12] Liu S, Zhang W, He Q, Li D, Liu H, Yu L. Magnetic properties of East China Sea shelf sediments off the Yangtze Estuary: Influence of provenance and particle size. Geomorphology 2010;119:212-220. DOI: 10.1016/j.geomorph.2010.03.027.
• [13] Day JW, Barras J, Clairain E, Johnston J, Justic D, Kemp GP, et al. Implications of global climatic change and energy cost and availability for the restoration of the Mississippi delta. Ecol Eng. 2005;24:253-265. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2004.11.015.
• [14] Stanica A, Dan S, Ungureanu VG. Coastal changes at the Sulina mouth of the Danube River as of human activities. Mar Pollut Bull. 2007;55:555-563. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2007.09.015.
• [15] Lampert W, Rothhaupt KO. Limnology in the Federal Republic of Germany, the 24th Congress of the IATAL. Munich: International Association for Theoretical and Applied Limnology; 1989.
• [16] Owczinnikow GI, Pawłow SH, Trzcinskij JB. Izmienienije gieołogiczeskoj sriedy w zonach wlijanija angaro-jenisiejskich wodochraniliszcz. Nowosybirsk: Izdatielstwo Nauka; 1999 (in Russian).
• [17] Fernex F, Zarate-del Valle P, Ramirez-Sanchez H, Michaud F, Parron C, Dalmasso J, et al. Sedimentation rates in Lake Chapala western Mexico: possible active tectonic control. Chem Geol. 2001;177:213-228. DOI: 10.1016/S0009-2541(00)00346-6.
• [18] Janský B, Šobr M. Lakes of the Czech Republik. Prague: Charles University; 2003 (in Czech).
• [19] James LA. Sediment from hydraulic mining detained by Englebright small dams in the Yuba basin. Geomorphology 2005;71:202-226. DOI: 10.1016/j.geomorph.2004.02.016.
• [20] Bakoariniaina LN, Kusky T, Raharimahrfa T. Disappearing Lake Alaotra: Monitoring catastrophic erosion, waterway silting, and land degradation hazards in Madagascar using Landsat imagery. J Afr Earth Sci. 2006;44:241-252. DOI: 10.1016/j.jafrearsci.2005.10.013.
• [21] Verstraeten G, Bazzoffi P, Lajczak A, Radoane M, Rey F, Poesen F, et al. Reservoir and pond sedimentation in Europe. In: Soil Erosion in Europe. Boardman J, Poesen J, editors. Oxford: John Wiley & Sons Ltd.; 2006:757-774.
• [22] Romashkin PA, Williams DF. Sedimentation history of the Selenga Delta, Lake Baikal: simulation and interpretation. J Paleolimnol. 1997;18:181-188.
• [23] Łajczak A. Deltas in dam-retained lakes in the Carpathian part of the Vistula drainage basin. Prace Geograficzne UJ 2006;116:99-109.
• [24] Rzętała M, Jaguś A. New lake district in Europe: origin and hydrochemical characteristics. Water Environ J. 2012;26:108-117. DOI: 10.1111/j.1747-6593.2011.00269.x.
• [25] Rzętała MA, Machowski R, Rzętała M. Sedymentacja w strefie kontaktu wód rzecznych i jeziornych na przykładzie zbiorników wodnych regionu górnośląskiego. Sosnowiec: Wydział Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego; 2009 (in Polish).
• [26] Rzętała MA, Jaguś A, Rzętała M. Samooczyszczanie wód w procesie tworzenia form deltowych. Roczn Ochr Środow. 2013;15:2510-2525.
• [27] Kostecki M. Zawiesina jako element zanieczyszczenia antropogenicznego ekosystemu wodnego na przykładzie zbiornika zaporowego Dzierżno Duże (woj. śląskie). Arch Ochr Środ. 2000;26(4):75-94 (in Polish).
• [28] Rzętała M. Funkcjonowanie zbiorników wodnych oraz przebieg procesów limnicznych w warunkach zróżnicowanej antropopresji na przykładzie regionu górnośląskiego. Katowice: Wyd Uniwersytetu Śląskiego; 2008 (in Polish).
• [29] Kabata-Pendias A, Pendias H. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Warszawa: Wyd Nauk PWN; 1999 (in Polish).
• [30] Magiera T, Strzyszcz Z, Kostecki M. Seasonal changes of magnetic susceptibility in sediments from Lake Zywiec (south Poland). Water Air Soil Pollut. 2002;141:55-71. DOI: 10.1023/A:1021309301714.
• [31] Büttner O, Becker A, Keliner S, Kuehn K, Wendt-Potthoff K, Zachmann DW, et al. Geostatistical analysis of surface sediments in an acidic mining lake. Water Air Soil Pollut. 1998;108:297-316. DOI: 10.1023/A:1005145029916.
• [32] Nguyen HN, Leermakers M, Osán J, Tfrfk S, Baeyens W. Heavy metals in Lake Balaton: water column, suspended matter, sediment and biota. Sci Total Environ. 2005;340:213-230. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2004.07.032.
• [33] Lindström M, Håkanson L. A model to calculate heavy metal load to lakes dominated by urban runoff and diffuse inflow. Ecol Model. 2001;137:1-21. DOI: 10.1016/S0304-3800(00)00440-3.
• [34] Dauvalter V. Heavy metals in lake sediments of the Kola Peninsula, Russia. Sci Total Environ. 1994;158:51-61. DOI: 10.1016/0048-9697(94)90044-2.
• [35] Kosov VI, Kosova IV, Levinskii VV, Ivanov GN, Khil’chenko AI. Distribution of heavy metals in Lake Seliger bottom deposits. Water Resour. 2004;31:46-54.
• [36] Duman F, Aksoy A, Demirezen D. Seasonal variability of heavy metals in surface sediment of Lake Sapanca, Turkey. Environ Monit Assess. 2007;133:277-283. DOI: 10.1007/s10661-006-9580-3.
• [37] Özmen H, Külahci F, Cukurovali A, Dğgru M. Concentrations of heavy metal and radioactivity in surface water and sediment of Hazar Lake (Elazi˘g, Turkey). Chemosphere 2004;55:401-408. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2003.11.003.
• [38] Gantidis N, Pervolarakis M, Fytianos K. Assessment of the quality characteristics of two lakes (Koronia and Volvi) of N. Greece. Environ Monit Assess. 2007;125:175-181. DOI: 10.1007/s10661-006-9250-5.
• [39] Taher AG, Soliman AA. Heavy metal concentrations in surficial sediments from Wadi El Natrun saline lakes, Egypt. Int J Salt Lake Res. 1999;8:75-92.
• [40] Moalla SMN, Awadallah RM, Rashed MN, Soltan ME. Distribution and chemical fractionation of some heavy metals in bottom sediments of Lake Nasser. Hydrobiologia 1998;364:31-40.
• [41] Kishe MA, Machiwa JF. Distribution of heavy metals in sediments of Mwanza Gulf of Lake Victoria, Tanzania. Environ Int. 2003;28:619-625. DOI: 10.1016/S0160-4120(02)00099-5.
• [42] Ochieng EZ, Lalah JO, Wandiga SO. Analysis of heavy metals in water and surface sediment in five rift valley lakes in Kenya for assessment of recent increase in anthropogenic activities. B Environ Contam Tox. 2007;79:570-576. DOI: 10.1007/s00128-007-9286-4.
• [43] Wang H, Wang CX, Wang ZJ, Cao ZH. Fractionation of heavy metals in surface sediments of Taihu Lake, East China. Environ Geochem Health. 2004;26:303-309. DOI: 10.1023/B:EGAH.0000039594.19432.80.
• [44] Chandra Sekhar K, Chary NS, Kamala CT, Suman Raj DS, Sreenivasa Rao A. Fractionation studies and bioaccumulation of sediment-bound heavy metals in Kolleru lake by edible fish. Environ Int. 2004;29:1001-1008. DOI: 10.1016/S0160-4120(03)00094-1.
• [45] Juracek KE, Mau DP. Metals, trace elements, and organochlorine compounds in bottom sediment of Tuttle Creek Lake, Kansas, USA. Hydrobiologia 2003;494:277-282. DOI: 10.1023/A:1025447223154.
• [46] An YJ, Kampbell DH. Total, dissolved, and bioavailable metals at Lake Texoma marinas. Environ Pollut. 2003;122:253-259. DOI: 10.1016/S0269-7491(02)00291-9.
• [47] Roach AC. Assessment of metals in sediments from Lake Macquarie, New South Wales, Australia, using normalisation models and sediment quality guidelines. Mar Environ Res. 2005;59:453-472. DOI: 10.1016/j.marenvres.2004.07.002.
• [48] Rzetala MA, Rahmonov O, Jagus A, Rahmonov M, Rzetala M, Machowski R. Occurrence of chemical elements in common reeds (Phragmites australis) as indicator of environmental conditions. Res J Chem Environ. 2011;15(2):610-616.
• [49] Engloner AI. Structure, growth dynamics and biomass of reed (Phragmites australis) - A review. Flora 2009;204:331-346. DOI: 10.1016/j.flora.2008.05.001.
• [50] Charakterystyka urobku pochodzącego z pogłębiania czaszy zbiornika Dzierżno Duże oraz jego status prawny w aspekcie gospodarki odpadami. Katowice: Ośrodek Badań i Kontroli Środowiska Przedsiębiorstwo Państwowe; 2006.
• [51] Charakterystyka paliwa węglowego pozyskanego ze zbiornika Dzierżno Duże, Portu Gliwickiego oraz sekcji 6 i 5 Kanału Gliwickiego - dokumentacja pracy badawczo-usługowej. Katowice: Główny Instytut Górnictwa; 2004.