Geographic Information System as a Tool to Support Environmental Monitoring and Management – Case Study of Bottom Sediments

• Autorzy: Rozpondek Katarzyna

Warianty tytułu

PL

System Informacji Geograficznej, jako narzędzie wspomagające monitoring i zarządzanie środowiskiem – przykład osadów dennych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the conducted studies was made to develop a bottom sediment monitoring network for selected water reservoirs of the Silesian voivodeship (Ostrowy, Poraj and Dzierżno Duże reservoirs). Based on the obtained spatial distributions, the location of points was selected, which should be considered in further studies. In the search for the solution, it was assumed that the network enabling collection of reliable results on the sludge quality, while minimising financial outlays, should not exceed 25% of measurement points from the base year. In order to define the quality and accuracy of the planned network, a visual assessment of the obtained spatial distributions was used. A comparison of the classification of measurement stations with respect to the quality assessment of the geochemical criterion in relation to the selected heavy metal real data, as well as the values obtained on the basis of the simulation was made. Comparative analysis showed a high range of changes in the classification of measuring positions (Ostrowy 0-5 positions, Poraj 0-19 positions, Dzierżno Duże 0-16 positions). This fact is associated with a significant range of base data resulting from high pollution of bottom sediments with individual heavy metals (Ostrowy – Cr, Ni, Poraj – Cd, Pb, Zn, Dzierżno Duży – Cd, Zn). Considering the conducted research, it was found that the sustainable management of the environment by determining the bottom sediment monitoring network of the Ostrowy, Poraj and Dzierżno Duże reservoirs should be based on an individual research approach for each of the facilities. The research allowed to state that GIS has a significant impact on decision-making in the field of environmental management.

PL

Celem przeprowadzonych badań była próba opracowania sieci monitoringu osadów dennych wybranych zbiorników wodnych województwa śląskiego (zbiornik Ostrowy, Poraj i Dzierżno Duże). Na podstawie uzyskanych rozkładów przestrzennych całkowitej zawartości metali ciężkich i ich geochemicznej klasyfikacji wytypowano lokalizację punktów, które powinny zostać uwzględniane w dalszych badaniach. W poszukiwaniu rozwiązania założono, że sieć pozwalająca na uzyskanie wiarygodnych wyników jakości osadów, przy jednoczesnej minimalizacji nakładów finansowych, nie powinna przekraczać 25% punktów pomiarowych pochodzących z roku bazowego. W celu zdefiniowania jakości i poprawności zaplanowanej sieci posłużono się wizualną oceną uzyskanych rozkładów przestrzennych. Dokonano również porównania klasyfikacji stanowisk pomiarowych względem oceny jakości kryterium geochemicznego w odniesieniu do wybranego metalu ciężkiego danych rzeczywistych, jak i wartości uzyskanych na podstawie przeprowadzonej symulacji. Analiza porównawcza wykazała wysoki zakres zmian klasyfikacji stanowisk pomiarowych (Ostrowy 0-5 stanowisk, Poraj 0-19 stanowisk, Dzierżno Duże 0-16 stanowisk). Zjawisko to związane jest ze znaczną rozpiętością wartości danych bazowych wynikającą z wysokiego zanieczyszczenia osadów dennych poszczególnymi metalami ciężkimi (Ostrowy – Cr, Ni, Poraj – Cd, Pb, Zn, Dzierżno Duże – Cd, Zn). Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że zrównoważone zarządzanie środowiskiem poprzez wyznaczanie sieci monitoringu osadów dennych zbiornika Ostrowy, Poraj i Dzierżno Duże powinno odbywać się w oparciu o indywidualne podejście badawcze w odniesieniu do każdego z obiektów. Przeprowadzone badania pozwoliły na stwierdzenie, że GIS ma istotny wpływ na podejmowania decyzji w zakresie zarządzania środowiskiem naturalnym.

Słowa kluczowe

EN

geochemical classification; heavy metals; decision making

PL

klasyfikacja geochemiczna; metale ciężkie; podejmowanie decyzji

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2020
• Tom: Tom 22, cz. 2
• Strony: 648--668
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rozpondek Katarzyna

• Czestochowa University of Technology, Poland

Bibliografia

• Alsahli, M., Al-Harbi, M. (2017). Allocating optimum sites for air quality monitoring stations using GIS suitability analysis. Urban Climate, 24, 875-886.
• Alam, P., Ahmad, K., Afsar, S., Akhter, N. (2020). Noise Monitoring, Mapping, and Modelling Studies – A Review. Journal of Ecological Engineering, 21(4), 82-93.
• Bahrani, S., Ebadi, T., Ehsani, H., Yousefi, H., Maknoon, R. (2016). Modeling landfill site selection by multi – criteria decision making and fuzzy functions in GIS, case study: Shabestar, Iran. Environmental Earth Sciences, 75, 337.
• Baran, A., & Tarnawski, M. (2013). Zawartość metali ciężkich oraz toksyczność osadów dennych zbiornika w Zesławicach. Proceedings of ECOpole, 7(2), 531-537 (in Polish).
• Baran, A., Tarnawski, M., Jasiewicz, Cz. (2011). Assessment of the Content and Solubility of Heavy Metals in Bottom Sediments of the Chancza Reservoir. Ecological Chemistry and Engineering, 18(7), 941-950.
• Baran, A., Tarnawski, M., Koniarz, T. (2016). Spatial distribution of trace elements and ecotoxicity of bottom sediments in Rybnik reservoir, Silesian-Poland. Environmental Science and Pollution Research, 23(17), 17255-17268.
• Bartoszek, L., Gruca-Rokosz, R., Koszelnik, P. (2017). Analiza skuteczności odmulania zbiorników wodnych Cierpisz i Kamionka jako efektywnej metody rekultywacji ekosystemów eutroficznych. Rocznik Ochrona Środowiska, 19, 600-617.
• Bartoszek, L., Koszelnik, P., Gruca-Rokosz, R., Kida, M. (2015). Assessment of agricultural use of the bottom sediments from eutrophic Rzeszów Reservoir. Rocznik Ochrona Środowiska, 17, 396-409.
• Bojakowska, I. (2001). Kryteria oceny zanieczyszczenia osadów wodnych. Przegląd Geologiczny, 49(3), 213-218.
• Cymes, I., Glińska-Lewczuk, K., Szymczyk, S., Sidoruk, M., Potasznik, A. (2017). Distribution and potential risk assessment of heavy metals and arsenic in sediments of a dam reservoir: A case study of the Łoje Retention Reservoir, NE Poland. Journal of Elementology, 22(3), 843-856.
• GIOŚ. (2017). Wyniki badań i ocena kompleksowa stanu osadów dennych rzek i jezior w latach 2016-2017. Porównanie z wynikami z lat 2010-2015. Warszawa: Biblioteka Monitoringu Środowiska.
• Förstner, U., & Salomons, W. (2010). Sediment research, management and police. Journal of Soils and Sediment, 10, 1440-1452.
• Gajos, M., & Siekierka, E. (2011). Kierunki zastosowań technologii GIS w ochronie środowiska:analiza polskiego czasopiśmiennictwa naukowego. Roczniki Geomatyki, 9,3(47), 61-70 (in Polish).
• He, L., Shena, J., Zhang, Y. (2018). Ecological vulnerability assessment for ecological conservation and environmental management. Journal of Environmental Management, 206, 1115-1125.
• Kazimierowicz, Z., Kazimierowicz, J. (2014). Badania zawartości metali ciężkich w zlewni rzeki Biebrzy i jej trzech dopływów. Inżynieria Ekologiczna, 40, 25-32.
• Kennish, M. J. (2017). Practical Handbook of Estuarine and Marine Pollution. Boca Raton: CRC Press.
• Kłos, L. (2015). Świadomość ekologiczna Polaków – przegląd badań. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego. Studia i Prace Wydziału Nauk Ekonomicznych i Zarządzania, 42(2), 35-44.
• Mira, A., Pirib, J., Kisic, O. (2017). Spatial monitoring and zoning water quality of Sistan River in the wet and dry years using GIS and geostatistics. Computers and Electronics in Agriculture, 135, 38-50.
• Noorollahi, Y., Hossein Yousefi, H., Mohammadi, M. (2016). Multi-criteria decision support system for wind farm site selection using GIS. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 13, 38-50.
• Piwińska, D., Gruca-Rokosz, R., Bartoszek, L., Czarnota, J. (2018). Spatial diversity characterising certain chemical substances in sediments of Besko Reservoir. Journal of Ecological Engineering, 19(1), 104-112.
• Rozpondek K. (2019). Zastosowanie metod geostatystycznych do określenia rozkładu zanieczyszczeńw osadach dennych, Rozprawa doktorska. Częstochowa: Politechnika Częstochowska.
• Rozpondek, K., & Rozpondek, R. (2017). Issues of Sustainable Development in the Light of a GIS – based Assessment of the Geochemical State of the Aquatic Environment. Problems of Sustainable Development, 12(1), 131-137.
• Rozpondek, K., Rozpondek, R., Pachura P. (2017). Analiza toksyczności osadów dennych zbiornika Poraj w aspekcie stopnia zanieczyszczenia metalami ciężkimi. Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus, 16(2), 33-43.
• Rozpondek, R., & Rozpondek, K. (2018). Assessing Spatial Distributions of Total Trace Elements Content in Bottom Sediments of Dzierżno Duże Water Reservoir – Geostatistics –Based Studies. Journal of Ecological Engineering, 19(3), 52-60.
• Rzętała, M. (2008). Funkcjonowanie zbiorników wodnych oraz przebieg procesów limnicznychw warunkach zróżnicowanej antropopresji na przykładzie regionu górnośląskiego. Katowice: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego.
• Smal, H., Ligęza, S., Wójcikowska-Kapusta, A., Baran, S., Urban, D., Obroślak, R., Pawłowski, A. (2015). Spatial distribution and risk assessment of heavy metals in bottom sediments of two small dam reservoirs (south-east Poland). Archives of EnvironmentalProtection, 41(4), 67-80.
• Sójka, M., Jaskuła, J., Siepak, M. (2019). Heavy Metals in Bottom Sediments of Reservoirs in the Lowland Area of Western Poland: Concentrations, Distribution, Sources and Ecological Risk. Water, 11(56), 1-20.
• Szalińska, E. (2011). Rola osadów dennych w ocenie jakości środowiska wód kontynentalnych. Kraków: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej.
• Szarek-Gwiazda, E. (2013). Czynniki kształtujące stężenia metali ciężkich w rzece Rabie i niektórych karpackich zbiornikach zaporowych. Kraków: Studia Naturae 60.
• Szydłowski, K., Brysiewicz, A., Wesołowski, P., Podlasińska, J. (2017). Quality of Bottom Sediments of Midfield Ponds and Their Evaluation for the Potential Threat of the Aquatic Environment. Journal of Ecological Engineering, 18(1), 65-71.
• United Nations. (2015). Transforming our world: the 2030 Agenda for Sustainable Development.UN General Assembly.
• Urbański, J. (2012). GIS w badaniach przyrodniczych. Gdańsk: Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego.
• WCED. (1987). Our common future. Oxford, New York: Oxford University Press.
• Wojciechowska, E., Rackiewicz, A., Nawrot, N., Matej-Łukowicz, K., Obarska-Pempkowiak, H. (2017). Badania rozmieszczenia metali ciężkich w osadach dennych zbiorników retencyjnych na terenie zlewni zurbanizowanej. Rocznik Ochrona Środowiska, 19, 572-589.
• Vaissi, S., Sharifi, M. (2019). Integrating multi-criteria decision analysis with a GISbased siting procedure to select a protected area for the Kaiser's mountain newt, Neurergus kaiseri (Caudata: Salamandridae). Global Ecology and Conservation, 20,1-15.
• Zawadzki, J. (2011). Metody geostatystyczne dla kierunków przyrodniczych i technicznych. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej (in Polish).
• Zeilhofer, P., Schwenk, L., Onga, N. (2011). A GIS – approach for determining permanent riparian protection areas in Mato Grosso, central Brazil. Applied Geography, 31,990-99

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).