Evaluation of the water eutrophication level of the Goczałkowice dam reservoir (Poland, Central Europe)

• Autorzy: Jachniak Ewa

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0055.1719

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the research was to assess the state of eutrophication of the Goczałkowice dam reservoir in 2021 and 2022. The Goczałkowice reservoir is located in southern Poland, in Central Europe. This reservoir has flood control and water supply functions, therefore the purity of its waters is very important. The reservoir is surrounded by numerous agricultural fields and rural areas without a sewage system. This significantly contributes to the increase in the fertility of the reservoir water. The samples for algae research were taken during the vegetation season in 2021 and 2022 during 6 months from two research points (from May to October) – G 1 and G 2. The assessment of the trophic state of studied reservoir parts was based on limit values given by Heinonen for the total phytoplankton biomass and the OECD limit values for chlorophyll a, total phosphorus and total nitrogen. The results of the research regarding the average size of algae biomass in the reservoir water indicate a prevailing meso-/eutrophic (2.96 mg·dm-3 – G 1 and 2.73 mg·dm-3 – G 2 in 2021) and eutrophic state of the water (3.15 mg·dm-3 – G 1 and 2.94 mg·dm-3 – G 2 in 2022) at the studied sites in both years of the research (the boundary values of the phytoplankton biomass for meso- /eutrophy and eutrophy amount to 1.98 mg·dm-3 – 3.45 mg·dm-3 and 3.45 mg·dm-3 – 6.93 mg·dm-3 respectively). The numerous Cyanobacteria (i.a. Microcystis viridis, Aphanizomenon flos-aquae, Planktothrix agardhii), green algae (i.a. Pediastrum boryanum, Coelastrum microporum) and diatoms (i.a. Aulacoseira granulata, Nitzschia acicularis and Nitzschia sigmoidea) have been observed in the reservoir water. These taxa are typical for eutrophic waters. High concentrations of total nitrogen (in the range of 0.57 mg·dm-3 and 1.6 mg·dm-3) and total phosphorus (between 0.034 mg·dm-3 and 0.1 mg·dm-3) allowed the reservoir water in the area of the dam to be classified as eutrophic and periodically hypertrophic, especially in the summer (the boundary values of the total phosphorus and total nitrogen concentrations for eutrophy amount to 0.035 mg·dm-3 – 0.1 mg·dm-3 and 0.6 mg·dm-3 – 1.5 mg·dm-3 respectively). This is particularly dangerous due to the fact that this reservoir is used as a water supply source.

Słowa kluczowe

EN

planktonic algae biomass; dam reservoir; eutrophication

• Wydawca: Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Rocznik: 2025
• Tom: Nr 94 (tom 1)
• Strony: 149--175
• Opis fizyczny: Bibliogr. 79 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jachniak Ewa

• Faculty of Materials, Civil and Environmental Engineering, University of Bielsko-Biala

• https://orcid.org/0000-0002-2444-8999

Bibliografia

• 1. Akinnawo, S.O., (2023). Eutrophication: Causes, consequences, physical, chemical and biological techniques for mitigation strategies. Environmental Challenges, 12(100733), 1–18. https://doi.org/10.1016/j.envc.2023.100733
• 2. Bilnik, A., Świercz, T., Siudy, A., (2004). Zbiornik Goczałkowicki wczoraj i dziś. Goczałkowice: Górnośląskie Przedsiębiorstwo Wodociągów w Katowicach.
• 3. Bogdał, A., Kowalik, T., Witoszek, K., (2015). Wpływ Zbiornika Goczałkowickiego na zmiany jakości wód w rzece Wiśle. Ecological Engineering, 45, 124–134. DOI: 10.12912/23920629/60605
• 4. Bryl, Ł., Sobczyński, T., Wiśniewski, R., (2017). Metody ochrony i rekultywacji jezior. In: Garbacz, J.K., (eds), Diagnozowanie stanu środowiska. Metody badawcze – prognozy. Bydgoszcz: BTN.
• 5. Bucka, H., Wilk-Woźniak, E., (2007). Glony pro- i eukariotyczne zbiorowisk fitoplanktonu w zbiornikach wodnych Polski Południowej. Kraków: Instytut Ochrony Przyrody PAN.
• 6. Buta, B., Wiatkowski, M., Gruss, Ł., Tomczyk, P., Kasperek, R., (2023). Spatiotemporal evolution of eutrophication and water quality in the Turawa dam reservoir, Poland. Scientific Reports, 13:9880, 1–25. Https://doi.org/10.1038/s41598-023-36936-1
• 7. Celewicz, S., Kluza-Wieloch, M., Pertek, A., (2021). The phytoplankton community structure in Chrzypskie Lake (Sierakowski Landscape Park, Wielkopolska Region). Steciana, 25(4), 31–43. DOI:10.12657/steciana.025.006
• 8. Celewicz, S., Znojek, J., (2020). Phytoplankton based assessment of the water quality of Swarzędzkie Lake (Western Poland) five years after discontinuation of the sustainable restoration. Steciana, 24(4), 45–57. DOI:10.12657/steciana.024.006
• 9. Chen, P., Ye, G., Xu, X., Xi, W., Xu, D., (2024). Water environmental capacity analysis and eutrophication assessment of water-supplied reservoirs. Desalination and Water Treatment, 317, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.dwt.2024.100200
• 10. Chylak, A., Blarowski, A., Giza, T., Kukla, P., (2009). Environmental Protection Program for the Strumień Commune. Update. Strumień: City Office in Strumień.
• 11. Chylak, A., Gawlik, M., Sosna, M., Kulikowski, S., (2021). Environmental Protection Program for Cieszyn Country for 2021–2024 with a perspective to 2028. Cieszyn.
• 12. Cox, E.J., (1999). Identification of freshwater diatoms from live material. London: Chapman and Hall.
• 13. Dojlido, J.R., (1995). Chemia wód powierzchniowych. Białystok: Wydawnictwo Ekonomia i Środowisko.
• 14. Eleršek, T., (2009). First report of cyanobacterial bloom of Microcystis viridis (A. Braun) Lemmermann in Slovenia. Acta Biologica Slovenica, 52(1), 37–47. DOI:10.14720/abs.52.1.15174
• 15. Environmental Protection Program for the Pszczyna Commune for the Years 2016–2019 with a perspective for the Years 2020–2023, (2016). Pszczyna: Department of Environmental Analysis Eco-precision.
• 16. Fernandes, K., Gomes, A., Calado, L., Yasui, G., Assis, D., Henry, T., Fonseca, A., Pinto E., (2019). Toxicity of Cyanopeptides from Two Microcystis Strains on Larval Development of Astyanax altiparanae. Toxins, 11(4), 220, 1–18. https://doi.org/10.3390/toxins11040220
• 17. Garduño-Solórzano, G., Guillėn-Ruiz, D.L., Martίnez-Garcίa, M., Quintanar-Zuñiga, R.E., Jorge, E. Campos, J.E., Comas-González, A.A., (2016). Pediastrum sensu lato (Chlorophyceae) of central Mexico. Cryptogamie. Algologie, 37(4), 273–295. DOI:10.7872/crya/v37.iss4.2016.273
• 18. González, E.J., Roldán, G., (2019). Eutrophication and Phytoplankton: Some Generalities from Lakes and Reservoirs of the Americas. In: Vίtová, M., (eds.), Microalgae – From Physiology to Application. Prague: Institute of Microbiology of the Academy of Sciences of the Czech Republic. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.89010
• 19. Heinonen, P., (1980). Quantity and composition of phytoplankton in Finnish inland waters. Publ. Water Res. Inst., 37, 1–91.
• 20. Hindák, F., (1996). Key to the unbranched filamentous green algae (Ulotrichineae, Ulotrichales, Chlorophyceae). Bulletin Slovenskej Botanickej Spoločnosti Pri Sav, Supplement 1. Slovenska Botanicka Spoločnost Pri Sav, Bratislava.
• 21. https://bip.pszczyna.pl/strategia-rozwoju-gminy-pszczyna-na-lata-2015-2023
• 22. https://earth.google.com/web/search/Europa/
• 23. https://www.geoportal.gov.pl/
• 24. https://www.google.com/maps
• 25. https://www.gpw.katowice.pl/nasze-uslugi/zaopatrzenie-w-wode/system-zaopatrzenia-w-wode/zbiorniki-wodne/zbiornik-goczalkowicki
• 26. https://i-przetargi.com.pl/ogloszenie/6055422/rozbudowa-kanalizacji-sanitarnej-w-solectwiebakow-wraz-z-przebudowa-systemu-technologii-oczyszczania-sciekow-w-strumieniu
• 27. https://kanalizacja.chybie.pl/informacje-ogolne/
• 28. https://pik-pszczyna.pl/oczyszczalnia/#
• 29.https://www.chybie.pl/asp/pliki/aktualnosci/2016_03_02_strategia_gminy_chybie.pdf
• 30.https://strumien.biuletyn.net/fls/bip_pliki/2024_01/BIPF60E1AE964D1FDZ/U_LXVI_502_Strategia_Rozwoju_Gminy_Strumien_na_lata_2023-2030.pdf
• 31. http://www.zizozap.pl/zbiornik-goczalkowicki.aspx?catid=10
• 32. Hutorowicz, A., Pasztaleniec, A., (2020). Fitoplankton w jeziorach. In: Kolada, A., (eds.), Podręcznik do monitoringu elementów biologicznych i klasyfikacji stanu ekologicznego wód powierzchniowych. Aktualizacja metod. Warszawa: Biblioteka Monitoringu Środowiska.
• 33. Hwang, S., (2020). Eutrophication and the ecological health risk. Int. J. Environ. Res. Public Health, 17(17) (6332), 1–6. DOI: 10.3390/ijerph17176332
• 34. Kajak, Z., (2001). Hydrobiologia – Limnologia. Ekosystemy wód śródlądowych. Warszawa: PWN.
• 35. Kasza, H., (1992). Changes in the aquatic environment over many years in three dam reservoirs in Silesia (southern Poland) from the beginning of their existence – causes and effects. Acta Hydrobiologica, 34(1/2), 65–114.
• 36. Kasza, H., (2009). Zbiorniki zaporowe. Znaczenie – eutrofizacja – ochrona. Bielsko–Biała: ATH.
• 37. Kim, K, Yoon, Y., Cho, H., Hwang, S.J., (2020). Molecular probes to evaluate the synthesis and production potential of an odorous compound (2-methylisoborneol) in Cyanobacteria. Int. J. Environ. Res. Public Health, 17(6)(1933), 1–9. DOI: 10.3390/ijerph17061933
• 38. Knight, C.A., (2021). Causes and Consequences of Eutrophication, which are leading to Water Pollution. Journal of Preventive Medicine, 6(10), 118–119. DOI: 10.36648/2572-5483.6.10.118
• 39. Kotsiuba, I., Lukianova, V., Anpilova, Y., Yelnikova, T., Herasymchuk, O., Spasichenko, O., (2022). The Features of Eutrophication Processes in the Water of the Uzh River. Ecological Engineering & Environmental Technology, 23(2), 9–15. https://doi.org/10.12912/27197050/145613
• 40. Jachniak, E., (2013). Związki biogenne a proces eutrofizacji wód Goczałkowickiego zbiornika wodnego. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 3(III), 31–48.
• 41. Jachniak, E., (2021). Określenie statusu troficznego zbiorników zaporowych Wapienica i Goczałkowice. In: Jaguś, A., Grübel K., (eds.), Monitoring stosunków wodnych w obszarach górskich i podgórskich – wybrane zagadnienia. Bielsko-Biała: Akademia Techniczno- Humanistyczna w Bielsku-Białej.
• 42. Jaguś, A., (2018). Gospodarczo-społeczne znaczenie zbiorników zaporowych – studium kaskady Soły. Ecological Engineering, 19(1), 25–35. Https://doi.org/10.12912/23920629/81651
• 43. Konieczny, A., (2020). Instrukcja ochrony przeciwpożarowej lasu. Warsaw: Państwowe Gospodarstwo Leśne Lasy Państwowe.
• 44. Krzanowski, S., (2000). Wpływ retencji zbiornikowej na wybrane elementy środowiska, ze szczególnym uwzględnieniem zmian reżymu przepływów w rzece poniżej zbiornika (na przykładzie dorzecza Sanu). Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie, Rozprawy, 259, 1–155.
• 45. Kubiak-Wójcicka, K., Machula, S., (2020). Influence of Climate Changes on the State of Water Resources in Poland and Their Usage. Geosciences, 10(8)(312), 1–21. https://doi.org/10.3390/geosciences10080312
• 46. Lenarczyk, J., (2014). The algal genus Pediastrum Meyen (Chlorophyta) in Poland. Kraków: W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences.
• 47. Le Moal, M., Gascuel-Odoux, C., Ménesguen, A., Souchon, Y., Étrillard, C., Levain, A., Moatar, F., Pannard, A., (2019). Eutrophication: a new wine in an old bottle? Sci. Total Environ., 651, 1–11. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.09.139
• 48. Li, Y., Xin, Y., Sun, B., Yang, Q., Xiang, W., (2024). Inactivation effect and mechanism of Pediastrum by in-liquid pulsed discharge plasma. Journal of Water Process Engineering, 66, 1–10. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2024.106070
• 49. Liu, J.L., Liu, J.K., Anderson, J.T., Zhang, R., (2016). Potential of aquatic macrophytes and artificial floating island for removing contaminants. Plant Biosystems, 150(4), 1–8.
• 50. Lund, J.W.G., Kipling, C., Le Gren, E.D., (1958). The inverted microscope method of estimating algal numbers and the statistical basis of estimation by counting. Hydrobiologia, 1, 144–170.
• 51. Machowski, R., Rzętała, M., (2021). Zbiornik Goczałkowice. In: Kaczmarek, R., Kubica, A., Garbacz, M., Rott-Urbańska, J., (eds.), Encyklopedia Województwa Śląskiego (8). Katowice: Instytut Badań Regionalnych Biblioteki Śląskiej.
• 52. Mishra, R.K., (2023). The effect of Eutrophication on Drinking Water. International Research Journal of Pure and Applied Physics, 10(2), 1–10. https://doi.org/10.37745/irjpap.13vol10n2110
• 53. Mohan, R., Afnitha, K.H., Ajayakumar, P., Lathika, C. T., Padmakumar, K.B., (2024). Morphospecies of potentially toxic cyanobacterium Microcystis – A review on colony formation and its global distribution. Evolving Earth, 2, 1–12. https://doi.org/10.1016/j.eve.2024.100049
• 54. Mugani, R., Aba, R.P., Hejjaj, A., Khalloufi, F.E., Ouazzani, N., Almeida, C.M.R., Carvalho, P.N., Mandi, L., Oudra, B., (2022). Multi-Soil-Layering Technology: A New Approach to Remove Microcystis aeruginosa and Microcystins from Water. Water, 14(686), 1–21. https://doi.org/10.3390/w14050686
• 55. OECD, (1982). Eutrophication of waters. Monitoring, assessment and control. Paris: OECD.
• 56. Picińska-Fałtynowicz, J., Błachuta, J., (2012). Klucz do identyfikacji organizmów fitoplanktonowych z rzek i jezior dla celów badań monitoringowych części wód powierzchniowych w Polsce. Warsaw: Biblioteka Monitoringu Środowiska.
• 57. Rathore, S.S., Chandravanshi, P., Chandravanshi, A., Jaiswal, K., (2016). Eutrophication: impacts of Excess Nutrient Inputs on Aquatic Ecosystem. Journal of Agriculture and Veterinary Science, 9(10), 89–96. DOI: 10.9790/2380-0910018996
• 58. Rott, E., (1981). Some results from phytoplankton counting intercalibrations. Schweizerische Zeitschrift für Hydrologie, 43, 1, 34–62.
• 59. R Core Team, (2025). R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. https://www.R-project.org/
• 60. Savadova-Ratkus, K., Mazur-Marzec, H., Karosienė, J., Sivonen, K., Suurnäkki, S., Kasperoviĉienė, J., Paškauskas, R., and Koreivienė, J., (2022). Cyanobacteria and Their Metabolites in Mono- and Polidominant Shallow Eutrophic Temperate Lakes. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(22),15341, 1–15. DOI:10.3390/ijerph192215341
• 61. Simiyu, B.M., Kurmayer, R., (2022). Response of planktonic diatoms to eutrophication in Nyanza Gulf of Lake Victoria, Kenya. Limnologica, 93, 1–12. https://doi.org/10.1016/j.limno.2022.125958
• 62. Siudy, A., Bilnik, A., Świercz, T., Szlęk, Z., (2006). Wielofunkcyjny zbiornik retencyjny Goczałkowice na Małej Wiśle i jego znaczenie dla gospodarki wodnej Górnego Śląska. In: Więzik, B., (eds.), 50-lecie budowy zbiornika wodnego na Małej Wiśle w Goczałkowicach. Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej. Katowice: Górnośląskie Przedsiębiorstwo Wodociągów Spółka Akcyjna w Katowicach.
• 63. Sonarghare, P.C., Masram, S.C., Sonparote, U.R., Khaparde, K.P., Kharkate, S.K., Shinkhede., (2020). Causes and Effects of Eutrophication on Aquatic Life (A Review). ESSENCE Int. J. Env. Rehab. Conserv. XI (SP2), 213–218. https://eoi.citefactor.org/10.11208/essence.20.11.SP2.147
• 64. Starmach, K., (1989). Plankton roślinny wód słodkich. Metody badania i klucze do oznaczania gatunków występujących w wodach Europy Środkowej. Warsaw–Kraków: PWN.
• 65. Szatyłowicz, E., Siemieniuk, A., (2014). Przegląd metod oceny stanu troficznego wód powierzchniowych. Inżynieria Środowiska – Młodym Okiem, 4,144–174.
• 66. Szostak, A., Zimoch, I., (2006). Zmiany jakościowe i ilościowe fitoplanktonu w zbiorniku Goczałkowice w latach 1992–2004. In: Więzik, B., (eds.), 50-lecie budowy zbiornika wodnego na Małej Wiśle w Goczałkowicach. Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej. Katowice: Górnośląskie Przedsiębiorstwo Wodociągów Spółka Akcyjna w Katowicach.
• 67. The Chybie Commune Development Strategy for the Years 2015–2025, (2015). Chybie: Urząd Gminy Chybie.
• 68. The Pszczyna Commune Development Strategy for the Years 2015–2023, 2015, (2015). Wrocław-Pszczyna: Urząd Gminy Pszczyna.
• 69. The Strumień Commune Development Strategy for the Years 2023–2030+, (2023). Strumień: Urząd Gminy Strumień.
• 70. Ulańczyk, R., Kliś, Cz., Łozowski, B., Babczyńska, A., Woźnica, A., Długosz, J., Wilk-Woźniak E., (2021). Phytoplankton production in relation to simulated hydro- and thermodynamics during a hydrological wet year – Goczałkowice reservoir (Poland) case study. Ecological Indicators, 121, 1–14. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2020.106991
• 71. Usman, M.O., Aturagaba, G., Ntale, M., Nyakairu, G.W., (2022). A review of adsorption techniques for removal of phosphates from wastewater. Water Sci. Technol., 86(12), 1–20. DOI: 10.2166/wst.2022.382
• 72. Wan, J., Yuan, X., Han, L., Ye, H., Yang, X., (2020). Characteristics and distribution of organic phosphorus fractions in the surface sediments of the inflow rivers around Hongze Lake. China. Int. J. Environ. Res. Public Health, 17(2) (648), 1–12. https://doi.org/10.3390/ijerph17020648
• 73. Woźnica, A., Absalon, D., Libera, M., Łozowski, B., Siudy, A., (2018). Wyzwania związane z wodą na Śląsku – wspólnie zadbajmy o jakość wód. In: Absalon, D., (eds.), Monografie Śląskiego Centrum Wody. Aktualne problemy gospodarki wodnej, 1. Katowice: Śląskie Centrum Wody.
• 74. Wang, Ch., Li, X., Lai, Z., Tan, X., Pang, S., Yang, W., (2009). Seasonal variations of Aulacoseira granulata population abundance in the Pearl River Estuary. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 85(4), 585–592. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2009.09.031
• 75. Wojciechowska, M., Bochenek, D., Gorzkowska, E., Hejne, J., Kafara, E., Kiełczykowska, A., Marciniak, K., Nowakowska, B., Siewiera, W., Wroński, M., Wrzosek, A., (2024). Environment 2024. Warsaw: GUS.
• 76. Wyszkowski, K., Kolano, Ł., Siedlanowska-Chałuda, O., Lewandowska, A., (2018). Raport Zarządzanie zasobami wodnymi 2018.
• 77. Yang, C., (2022). Review on the causes of eutrophication in water. In: Ali, G., Birkök, M.C., Khan, I.A., (eds.), ISEMSS, ASSEHR, 687, 246–252. DOI: 10.2991/978-2-494069-31-2_30
• 78. Zhang, Y., Yang, K., Fang, Y., Ding, J., Zhang, H., (2022). Removal of phosphate from wastewater with a recyclable la-based particulate adsorbent in a small-scale reactor. Water (Basel), 14 (2326), 1–16. https://doi.org/10.3390/w14152326
• 79. Ziółek, M., Mięsiak-Wójcik, K., Kończak, M., Pliżga, M., Siwek, K., Chmiel, S., (2024). Causes of eutrophication in small water reservoirs in urban areas. Journal of Water and Land Development, 63(X–XII), 208–221. DOI: 10.24425/jwld.2024.151807

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).