Influence of Catchment Use on the Degree of River Water Pollution by Forms of Phosphorus

• Autorzy: Wojtkowska M. , Bojanowski D.

Warianty tytułu

PL

Wpływ użytkowania zlewni na stopień zanieczyszczenia wód rzecznych formami fosforu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The subject of dissertation was analysis of wastewater and sewage management on water quality in particular rivers by assessment of eutrophication level of those rivers. Scope of work concerned analysis of phosphorus forms: total phosphorus, orthophosphates, polyphosphates and organic phosphorus. To complete the subject of dissertation, four watercourses were selected. All of them are placed in the Masovian Voivodeship: Długa, Pisia Gągolina, Utrata rivers and Srebrna stream. All of them have several common features. Those are lowland rivers, located near to Warsaw agglomeration. Długa and Srebrna have sources near to Mińsk Mazowiecki (city placed to the east from Warsaw). Pisia Gągolina and Utrata flow through districts on west from Warsaw and flows into Bzura near Sochaczew city. Sources of contamination in all river are mainly: disposal of wastewater from water treatment plants, leaks from septic tanks (damaged or intentionally leaked), surface runoff from agricultural areas and roads, landfill leachate. The ecological state of all watercourses, according to WIOŚ (Regional Inspectorate for Environmental Protection) monitoring is bad. Research showed that, the lowest concentration of total phosphorus was in the waters of Utrata (average 0.38 mg P/l), while the highest in Długa – average 2.8 mg P/l. Average concentration of orthophosphates was between 0.23 mg P/l (Długa) and 0.45 mg P/l (Pisia Gągolina). Basing on conducted analysis, it can be stated that phosphate contamination in all four watercourses is high, which leads to conclusion that eutrophication level is high. Reasons of that state can be caused by sewage disposals and agriculture. In three perennial streams (Długa, Pisia Gągolina and Srebrna), the highest share in total phosphorus concerned orthophosphates. It means, that phosphorus compounds in rivers are in some part subject to self-cleaning processes. In the case of Długa river, organic phosphorus is a main part of total phosphorus (71%). Source of organic phosphorus may be substances from decomposition of organic matter, mainly proteins. Condensed phosphates occurs as the result of wastewater inflow with surfactants containing phosphorus. Orthophosphates may occur as the result of leaching from soils or as the result of transformations of other phosphorus forms in water (mineralization, hydrolysis). Range of phosphates concentration occurs even on short segments of rivers. It is caused by strong influence of agriculture, breeding ponds and wastewater from treatment plants. Municipal treatment objects have strong influence on water quality and the contamination caused by them can be carried over long distances from place of sewage discharge. General state of water quality of all analyzed rivers, is bad.

PL

Celem pracy było dokonanie analiza wpływu obiektów gospodarki wodno-ściekowej na jakość wody w wybranych rzekach poprzez ocenę stopnia eutrofizacji tych rzek. Zakres pracy obejmował analizę form fosforu: fosforu ogólnego, ortofosforanów, polifosforanów oraz fosforu organicznego w wodach rzecznych. W celu realizacji zaplanowanych zadań, do badań wytypowano cztery cieki wodne, znajdujące się na terenie województwa mazowieckiego – rzeki: Długa, Pisia Gągolina i Utrata oraz struga Srebrna. Wszystkie cztery rzeki wykazują pewne cechy wspólne. Są to rzeki nizinne, przepływające w pobliżu aglomeracji warszawskiej. Długa i Srebrna mają swe źródło w pobliżu Mińska Mazowieckiego (miasto na wschód od Warszawy). Rzeki Pisia Gągolina i Utrata przepływają przez powiaty na wschód od Warszawy i obie uchodzą do Bzury w okolicach Sochaczewa. Źródła występujących zanieczyszczeń to przede wszystkim zrzuty ścieków z oczyszczalni, przecieki z nieszczelnych (uszkodzonych, bądź świadomie rozszczelnionych) zbiorników bezodpływowych, spływ powierzchniowy z terenów rolniczych oraz z dróg, odcieki ze składowisk odpadów. Stan ekologiczny wód, według monitoringu prowadzonego przez WIOŚ, dla wszystkich omawianych cieków jest zły. Przeprowadzone badania wykazały, że najmniejsze stężenia fosforu ogólnego odnotowano w wodach Utraty – średnio 0,38 mg P/l, natomiast największe w Długiej: średnio 2,8 mg P/l. Średnia zawartość ortofosforanów wynosiła od 0,23 mg P/l (rzeka Długa) do 0,45 mg P/l (rzeka Pisia-Gągolina). Na podstawie przeprowadzonej analizy można stwierdzić wysokie zanieczyszczenie fosforanami wody wszystkich czterech rzek. W trzech badanych ciekach, największy udział w odniesieniu do fosforu ogólnego stwierdzono dla ortofosforanów. W przypadku rzeki Długiej, przeważa zawartość fosforu organicznego (71%). Źródłem fosforu organicznego mogą być substancje pochodzące z rozkładu materii organicznej, głównie białek. Fosforany skondensowane występują na skutek dopływu do rzek ścieków komunalnych zawierających substancje powierzchniowo czynne, których składnikiem jest fosfor. Ortofosforany mogą pojawiać się na skutek wymywania fosforu z gleby lub na skutek zachodzących w wodach przemian związków fosforu, jak mineralizacja czy hydroliza. Stężenie fosforanów na niewielkich odcinkach rzek występuje w szerokim zakresie wartości. Ma to związek z dużym wpływem terenów rolniczych, stawów hodowlanych oraz odprowadzanych ścieków z oczyszczalni ścieków komunalnych. Obiekty gospodarki komunalnej mają znaczny wpływ na jakość wód, a zanieczyszczenia z nich pochodzące mogą być przenoszone na duże odległości od miejsca zrzutu ścieków. Ogólny stan jakości wód we wszystkich badanych rzek jest zły.

Słowa kluczowe

EN

river waters; forms of phosphorus; eutrycosis; sources of pollution

PL

wody rzeczne; formy fosforu; eutryzacja; źródła zanieczyszczenia

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: Tom 20, cz. 1
• Strony: 887--904
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Wojtkowska M.

• Warsaw University of Technology

autor

Bojanowski D.

• Warsaw University of Technology

Bibliografia

• 1. Bartoszek, L., Koszelnik, P. (2016). Assessment of phosphorus retention in the bottom sediments of the Solina – Myczkowice Complex of reservoirs, Rocznik Ochrona Środowiska, 18, 213-230.
• 2. Butusov M., Jernelöv A. (2013). Phosphorus: An Element that could have been called Lucifer, DOI 10.1007/978-1-4614-6803-5_2.
• 3. Czechowska-Kosecka, A. (2016). Phosphorus speciation forms in sewage sludge from selected wastewater treatment plants, Rocznik Ochrona Środowiska, 18, 158-168.
• 4. Dodds, W. K., Smith V. H. (2015). Nitrogen, phosphorus, and eutrophication in streams, Inland Waters, 6, 155-164.
• 5. Dojlido, J. R. Chemia wód powierzchniowych, Białystok 1995. Ekonomia i Środowisko, 130-132.
• 6. European Commission: Eutrofication of water, role of the phosphates, preventive measures. WRC Synthesis, 2002.
• 7. European Commission: The EU-US Scientific Initiative on Harmful Algal Blooms EUR 205/78, 2003
• 8. Gomeza, E., Durillona, C., Rofesb, G., Picota B. (1999). Phosphate adsorption and release from sediments of brackish lagoons: pH, O2 and loading influence, Water Research, 33(10), 2437-2447.
• 9. Haygarth, P.M., Hepworth, L., Jarvis, S.C. (1998). Forms of phosphorus transfer in hydrological pathways from soil under grazed grassland European. Journal of Soil Science, 49, 65-72.
• 10. Krasowska, M. & Banaszuk, P. (2011). Wymywanie składników rozpuszczonych z małej zlewni rolniczej podczas wezbrania roztopowego. WodaŚrodowisko- Obszary Wiejskie. 11, 139-157.
• 11. Mackey, K.R.M., Paytan, A. (2009). Encyclopedia of Microbiology (Third Edition), Nedwell DB., Dong LF., Sage A. and Underwood GJC. (2002). Variations of the nutrients loads to the mainland U.K. estuaries: correlation with catchment areas, urbanisation and coastal eutrophication. Estuarine, Coastal and Shelf Science 54, 951-970.
• 12. Osman, K.T. (2013). Soils: Principles, Properties and Management, DOI 10.1007/978-94-007-5663-2_2, Springer.
• 13. Palanisamy, K., Parthasarathy, K. (2016) Urbanization, Food Insecurity and Agriculture – Challenges for Social Sustainable Development. Problemy Ekorozwoju/Problems of Sustainable Development, 12(1), 157-162
• 14. Pagliari, P. H., Kaiser, D. E., Rosen, C. J., Lamb J. A. (2017). The Nature of Phosphorus in Soils, Nutrient Management, University of Minnesota Extension, FO-6795-C.
• 15. Regulation of the Minister of the Environment of 9 November 2011, OJ L 257, Item 1545 (2011).
• 16. Regulation of the Minister of the Environment of 16 December 2014, OJ L 0, Item 1800 (2014).
• 17. Regulation of the Minister of the Environment of 21 July 2016, OJ L 0, Item 1187 (2016).
• 18. Ribeiro, D.C., Martins, G., Nogueira, R., Brito, A.G. (2014). Mineral cycling and pH gradient related with biological activity under transient anoxic-oxic conditions: effect on P mobility in volcanic lake sediments. Environ. Sci. Technol. 48(16), 9205-9210.
• 19. The European Environment Agency: Freshwater Eutrophication Assessment, ETC Water Technical Report 2/2010.
• 20. Zieliński, P., Jekatierynczuk-Rudczyk E. (2015). Comparison of mineral and organic phosphorus forms in regulated and restored section of a small lowland river (NE Poland), Ecohydrology & Hydrobiology, 15, 125-135.

Uwagi

PL

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