Some distance measures for estimating the efficiency of wastewater treatment in activated sludge systems by biomonitoring

• Autorzy: Sobczuk H. , Łagód G.

Warianty tytułu

PL

Pomiary odległości i podobieństwa taksocenoz w aspekcie bioindykacji systemów oczyszczania ścieków osadem czynnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of bioindication, together with the physical and chemical parameters, may be used in wastewater treatment plant process management. The measurement of saprobiontic microorganisms’ population is a relatively easy and cheap method for assessment of wastewater quality in sewage system. It can be also applied at the inflow of the wastewater treatment plant, at the following devices of technological line, as well as at outflow to receiver. Some methods allow to distinguish between distributions of saprobes population on the basis of species abundances. Splitting of a whole population of saprobes onto morphological-functional groups allows to simplify measurement and thus allow to make it in situ. The main idea of this type of measurement is to study the biocenosis entire structure. Because it is hardly possible, the approximately identified taksocenosis may be utilized for the needs of bioindication. An open question is how to compare the communities with different abundance of saprobes group. However using the different methods of biodiversity assessment the more or less visible differences among studied objects should be expected. In this paper the authors apply some existing distance measures based on entropy definitions to distinguish distributions of morphological-functional groups measured. The presented measures allow to tell how far - in terms of given measure of distance - are two distributions measured in situ, and differentiate them.

PL

Rezultaty pomiarów bioindykacyjnych mogą stanowić przydatne uzupełnienie, a niekiedy nawet alternatywę dla pomiarów fizykochemicznych wykonywanych w celach kontroli i sterowania procesami oczyszczania ścieków. Pomiary liczebności odpowiednio dobranych populacji organizmów saprobiontycznych zasiedlających poszczególne urządzenia oczyszczalni ścieków mogą być relatywnie proste i tanie. Stąd też wykorzystujące je metody pomiarowe są możliwe do zastosowania zarówno do oceny jakości ścieków dopływających do oczyszczalni, oczyszczanych w kolejnych urządzeniach ciągu technologicznego, jak i odprowadzanych po oczyszczeniu do odbiornika. Niektóre ze wspomnianych metod pozwalają oceniać kompozycję zbiorowisk saprobów na podstawie liczebności poszczególnych gatunków. Jednakże podział całej populacji saprobiontów na grupy funkcjonalno-morfologiczne umożliwia znaczne uproszczenie pomiarów oraz wykonywanie ich in situ. Ze względu na fakt, iż pomiar struktury całej biocenozy saprobów jest trudny do realizacji, identyfikacja wybranych taksocenoz może być wykorzystana do celów bioindykacyjnych. Ciągle otwartą kwestią pozostaje, jak najlepiej porównywać pomiędzy sobą zbiorowiska saprobów złożone z grup o różnej liczebności. Używając istniejących metod oceny bioróżnorodności, uzyskać można wartości liczbowe indeksów i wskaźników mniej lub bardziej różnicujące porównywane między sobą zgrupowania organizmów. W niniejszym opracowaniu autorzy wykorzystują sposoby opisu odległości korzystające z definicji entropii w celu jak najlepszego zróżnicowania zbiorowisk, złożonych z grup morfologiczno-funkcjonalnych, do których sklasyfikowano organizmy bytujące w ściekach o różnym stopniu zanieczyszczenia. Prezentowane procedury pozwalają określić, jak daleko - w kategoriach przyjętych miar odległości - znajdują się od siebie rozkłady analizowanych zbiorów i odpowiednio je zróżnicować.

Słowa kluczowe

EN

bioindication; saprobes community; entropy measure

PL

bioindykacja; zbiorowiska saprobów; pomiary entropii

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 5, No. 2
• Strony: 431--436
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., tab.

Twórcy

autor

Sobczuk H.

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, phone [phone]

autor

Łagód G.

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, phone [phone]

Bibliografia

• [1] Montusiewicz A., Malicki J., Łagód G. and Chomczyńska M.: Estimating the efficiency of wastewater treatment in activated sludge systems by biomonitoring. [In:] Environmental Engineering, eds. L. Pawłowski, M. Dudzińska, A. Pawłowski. Taylor and Francis Group, London 2007, 47-54.
• [2] Łagód G., Malicki J., Chomczyńska M. and Montusiewicz A.: Interpretation of the results of wastewater quality biomonitoring using saprobes. Environ. Eng. Sci., 2007, 24(7), 873-879.
• [3] Chomczyńska M., Montusiewicz A., Malicki J. and Łagód G.: Application of saprobes for bioindication of wastewater quality. Environ. Eng. Sci., 2009, 26(2), 289-295.
• [4] Lydy M.J., Crawford C.G. and Frey J.W.: A comparison of selected diversity, similarity, and biotic indices for detecting changes in benthic-invertebrate community structure and stream quality. Arch. Environ. Contamin. Toxicol., 2000, 39, 469-479.
• [5] Łagód G. and Sobczuk H.: The number and size of samples required to measure the saprobe population at various pollutant concentrations in sewage. Arch. Environ. Protect., 2008, 34(3), 281-285.
• [6] Shannon C.E. and Weaver W.: The Mathematical Theory of Communication. University of Illinois Press, Urbana 1949.
• [7] Pykh Y.A.: Lyapunov functions as a measure of biodiversity: theoretical background. Ecol. Indicat., 2002, 2, 123-133.
• [8] Pykh Y.A. and Malkina-Pykh I.G.: Replicator equations, response functions and entropy measures in science: mathematical background. [In:] Ecosystems and Sustainable Development V, WITpress, 2005.
• [9] Naterer G.F. and Camberos J.A.: Entropy-Based Design and Analysis of Fluids Engineering Systems. CRC Press, Taylor and Francis Group, Boca Raton, London, New York 2008.
• [10] Bogaert J., Farina A. and Ceulemans R.: Entropy increase of fragmented habitats: A sign of human impact? Ecol. Indicat., 2005, 5, 207-212.
• [11] Pielou E.C.: Ecological Diversity. John Wiley and Sons, New York 1975.
• [12] Klimowicz H.: Znaczenie mikrofauny przy oczyszczaniu ścieków osadem czynnym. Zakł. Wyd. Instytutu Kształtowania Środowiska, Warszawa 1983.
• [13] Łagód G., Sobczuk H. and Suchorab Z.: Application of a saprobiontic microorganisms community analysis in the calibration of a model description of sewage self-purification in sewer systems. Ecol. Chem. Eng., 2006, 13(3-4), 265-275.