Wykorzystanie wskaźników ryzyka ekologicznego do oceny stopnia zanieczyszczenia osadów dennych zbiornika wodnego Dzierżno Duże

• Autorzy: Rozpondek Katarzyna , Rozpondek Rafał

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2019.1.5

Warianty tytułu

EN

The use of ecological risk indicators to assess the degree of pollution of bottom sediments of the Dzierżno Duże water reservoir

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem przeprowadzonych badań była ocena osadów dennych zbiornika wodnego Dzierżno Duże przy zastosowaniu wytycznych dotyczących jakości osadów (ang. SQGs – Sediment Quality Guidelines) oraz analiz przestrzennych. Próbki osadów dennych pobrano z 52 stanowisk pomiarowych. Sieć punktów pomiarowych została zaplanowana w postaci regularnej siatki kwadratów z wykorzystaniem systemu GIS. Pozyskane próbki podano badaniom laboratoryjnym obejmującym oznaczenie całkowitej zawartości metali ciężkich, materii organicznej oraz azotu Kjeldahla w materiale badawczym. Wyznaczone wartości wskaźnika PECQ wahały się w zakresie od 0,02 do 1,66 (przy średniej wynoszącej 0,55). W przypadku wskaźnika PERI wartości znajdowały się w przedziale od 6,95 do 753,74 (średnia wartość to 194,06). Stwierdzono wysokie wartości współczynnika determinacji między PERI i PECQ a analizowanymi metalami ciężkimi (wartości powyżej 0,7). Analiza przestrzenna badanych elementów pozwoliła na wyznaczenie obszarów charakteryzujących się wysokim ryzykiem ekologicznym. Stwierdzono, że największa zawartość metali ciężkich w osadach dennych obiektu oraz wartości wskaźnika PERI i PECQ znajduje się w północnej części zbiornika, natomiast niższymi wartościami charakteryzuje się część południowa i południowo-wschodnia. Zbiornik Dzierżno Duże pełni przede wszystkim funkcję rekreacyjną. Ze względu na wysokie wartości ryzyka ekologicznego, związane między innymi z ciągłym transportem zanieczyszczeń z obszarów rolniczych i zakładów przemysłowych, jego stan powinien być stale monitorowany.

EN

The aim of the study was to assess the quality of bottom sediments of the Dzierżno Duże water reservoir by applying a set of guidelines on sediment quality (SQG) and spatial analysis. These guidelines are widely used to study sediment pollution by comparing sediment pollution with relevant values determining the quality of sediments in aquatic ecosystems. The assessment of sediment contamination with trace elements was based on threshold effect concentration (TEC) and probable effect concentration (PEC) methods. To determine potential risk to the benthic fauna, values of trace elements were compared to corresponding TEC and PEC values. Another performed assessment was based on the potential ecological risk index (PERI) which consists of: potential ecological risk of the trace elements, contamination factor, measured background values of the trace elements in studied area. Bottom sediment samples were collected at 57 measuring points. The network of measurement points has been planned in the form of a regular grid of squares using the GIS system. The collected samples were analyzed for the content of selected trace elements. PECQ values ranged from 0.02 to 1.66 with an average of 0.55. PERI from 6.95 to 753.74 on average 194.06. High values of the coefficient of determination between PERI and PECQ and the analyzed trace elements (values above 0.7) were observed. Spatial analysis carried out in the geostatistical software allowed to determine the areas with the greatest ecological risk. The largest values of heavy metals and PERI and PECQ are found in the northern part of the reservoir, while the lower values are localized in the southern and south-eastern part. The Dzierżno Duże reservoir mainly has recreational functions. Due to the high ecological risk values and the constant threat due to nearby agricultural areas (runoff of plant protection products) and industrial plants, it should be constantly monitored.

Słowa kluczowe

PL

osady denne; rozkład przestrzenny; wskaźniki ryzyka ekologicznego; metale ciężkie

EN

bottom sediments; sediment quality guidelines; heavy metals

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 22, nr 1
• Strony: 53--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., il. kolor.

Twórcy

autor

Rozpondek Katarzyna

• Politechnika Częstochowska, Wydział Infrastruktury i Środowiska, ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

autor

Rozpondek Rafał

• Politechnika Częstochowska, Wydział Infrastruktury i Środowiska, ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Kazimierowicz Z., Kazimierowicz J., Badania zawartości metali ciężkich w zlewni rzeki Biebrzy i jej trzech dopływów, Inżynieria Ekologiczna 2014, 40, 25-32.
• [2] Baran A., Tarnawski M., Zawartość metali ciężkich oraz toksyczność osadów dennych zbiornika w Zesławicach, Proceedings of ECOpole 2013, 7(2), 531-537.
• [3] Rozpondek K., Rozpondek R., Pachura P., Analiza toksyczności osadów dennych zbiornika Poraj w aspekcie stopnia zanieczyszczenia metalami ciężkimi, Acta Scientiarum Polonorum Formatio Circumiectus 2017, 16(2), 33-43.
• [4] Rozpondek K., Rozpondek R., Problematyka zrównoważonego rozwoju w świetle oceny geochemicznego stanu środowiska wodnego przy wykorzystaniu systemu GIS, Problemy Ekorozwoju 2017, 12(1), 131-137.
• [5] Małecki Z., Wpływ rumowiska na stężenia substancji biogenicznych w zbiorniku retencyjnym w zlewni Prosny, Acta Scientiarum Polonorum Formatio Circumiectus 2009, 8(3-4), 25-42.
• [6] Trojanowska-Olichwer A., Ocena toksyczności osadów w Zbiorniku Włocławskim, Journal of Ecology and Health 2013, 17(3), 103-109.
• [7] Fang S.B., Jia X.B., Yang X.Y., Li Y.D., An S.Q., A method of identifyingpriority spatial patterns for management of potential ecologicalrisks posed by heavy metals, Journal of Hazardous Materials 2012, 237-238, 290-298.
• [8] Bastami K.D., Neyestami M., Shemirani F., Soltani F., Haghparast S., Akbari A., Heavy metal pollution assessment in relation to sedimentproperties in the coastal sediments of the southern Caspian Sea, Marine Pollution Bulletin 2015, 92, 237-243.
• [9] Li J., Risk assessment of heavy metals in surface sediments form the Yanghe River, China, International Journal of Environmental Research and Public Health 2014, 11, 12441-12453.
• [10] Baran A., Tarnawski M., Koniarz T., Spatial distribution of trace elements and ecotoxicity of bottom sediments in Rybnik reservoir, Environmental Science and Pollution Research 2014, 23, 17255-17268.
• [11] Burton A., Sediment quality criteria in use around the world, Limnology 2002, 3, 65-75.
• [12] Rozpondek K., Rozpondek R., Zastosowanie modelowania przestrzennego do analizy zawartości substancji biogennych w osadach dennych zbiornika wodnego Dzierżno Duże, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2017, 20(3), 285-294.
• [13] Rzętała M., Bilans wodny oraz dynamika zmian wybranych zanieczyszczeń zbiornika Dzierżno Duże w warunkach silnej antropopresji, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, Katowice 2005.
• [14] Czaja S., Jankowski A.T., Zastosowanie modelu wahań w czasie do oceny antropogenicznych zmian odpływu rzek województwa katowickiego w dwudziestoleciu 1961-1980, Geographia Studia at Dissertationes, T. 13, red. J. Trembaczowski, Wydawnictwo UŚ, Katowice 1990, 7-23.
• [15] Czaja S., Jankowski A.T., Udział wód kopalnianych w odpływie rzek województwa katowickiego w latach 1985-1987, Materiały Konferencji Hydrograficznej Przeobrażenia stosunków wodnych na obszarach silnej antropopresji, red. A.T. Jankowski, Sosnowiec 1991, 145-156.
• [16] Absalon D., Kanok J., Leśniok M., Charakterystyka wybranych elementów meteorologicznych i hydrologicznych w wieloleciu 1961-1990, [w:] Tendencje zmian obiegu wody w zlewni górnej Odry, WNoZ UŚ, Sosnowiec 1996, 22-58.
• [17] Rzętała M., Wpływ antropopresji na charakter wykorzystania hydrowęzła Dzierżno (wycieczka terenowa), Z badań nad wpływem antropopresji na kształtowanie warunków hydrologicznych, Materiały konferencyjne, SKNG UŚ, WNoZ UŚ, 1996, Sosnowiec, 86-93.
• [18] Hou D., He J., Lü C., Ren L., Fan Q., Wang J., Xie Z., Distribution characteristics and potential ecological risk assessment of heavymetals (Cu, Pb, Zn, Cd) in water and sediments form Lake Dalinouer, China, Ecotoxicology and Environmental Safety 2013, 93, 135-144.
• [19] Sayed S., Moussa E., El-Sabagh M., Evaluation of heavy metal content in Qaroun Lake, El-Fayoum, Egypt. Part I: bottom sediments, Journal of Radiation Research and Applied Sciences 2015, 8(3), 276-285.
• [20] Rozpondek K., Rozpondek R., Pachura P., Characteristics of spatial distribution of phosphorus and nitrogen in the bottom sediments of the water reservoir Poraj, Journal of Ecological Engineering 2017, 18(4), 178-184.
• [21] Tavakoly Sany S.B., Salleh A., Sulaiman A.H., Sasekumar A., Tehrani G., Rezayi M., Distribution characteristics and ecological risk of heavy metals in surface sediments of west port, Malaysia, Environment Protection Engineering 2012, 28(4), 139-155.
• [22] Jachniak E., Kozak J.L., Estimating the level of water eutrophication in Poraj dam reservoir based on selected methods, Ecological Chemistry and Engineering 2013, 20(7-8), 779-790.
• [23] Wolska L., Mędrzycka K., Ocena ekotoksyczności osadów dennych z portów morskich w Gdańsku i Gdyni, Ochrona Środowiska 2009, 31(1), 49-52.
• [24] Macdonald D.D., Ingersoll C.G., Berger T.A., Development and evaluationof consensus-based sediment quality guidelines for freshwaterecosystems, Archives of Environmental Contamination and Toxicology 2000, 39, 20-31.
• [25] Håkanson L., An ecological risk index for aquatic pollution control, A sedimentological approach, Water Research 1980, 14, 975-1001.
• [26] Rozpondek R., Rozpondek K., Assessing spatial distributions of total trace elements content in bottom sediments of Dzierżno Duże water reservoir - geostatistics-based studies, Journal of Ecological Engineering 2018, 19, 3, 52-60.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).