Assessment of Restored Water Bodies in a River-Lake System Based on Phosphorus Concentrations

• Autorzy: Sobczyńska-Wójcik K. , Rafałowska M.

Warianty tytułu

PL

Ocena funkcjonowania zrenaturyzowanych zbiorników wodnych należących do systemu rzeczno--jeziornego na podstawie stężeń fosforu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Three water bodies restored around 30 years ago were studied: Lake Nowe Wloki, Lake Setalskie Duze and Lake Setalskie Male, connected by the Setal Stream into a single river-lake system in the Olsztyn Lakeland, approximately 25 km north of the city of Olsztyn, in the District of Dywity. The objective of this study was to evaluate the functioning of three water bodies in a river-lake system restored around 30 years ago. Particular attention was paid to water quality and the trophic status of the analyzed lakes, assessed based on seasonal changes in phosphorus concentrations. A river-lake system comprising restored water bodies in rural areas reduces the concentrations of biogens migrating from the catchment area, thus minimizing the effects of potential eutrophication in larger rivers and other water bodies to which the system’s watercourses evacuate. As regards lake inflows, a drop in total phosphorus levels was noted after passage through the water body, and high concentrations of total P resulted from the polymictic character of the studied lakes. The inflows to water bodies that form a chain system supply substantial amounts of total P to the lakes, leading to the retention of excessive phosphorus concentrations and speeding up processes which deteriorate water quality and lake functioning. Over a three-year experimental period, the average concentrations of phosphorus, – an element limiting primary production – varied from 0.22 to 0.34 mg Ptotal dm–3 in the water bodies within the studied river-lake system. The absence of water stratification (hypolimnion) contributed to intensive phosphorus recirculation and very high trophy levels in the examined lakes. According to Nurnberg, the total phosphorus concentrations determined in the spring are indicative of their hypetrophy.

PL

Badaniami objęto trzy zbiorniki wodne odtworzone przed około 30 laty: jezioro Nowe Włóki, jezioro Setalskie Duże i jezioro Setalskie Małe, połączone Strugą Setal w jeden system rzeczno-jeziorny, położone na Pojezierzu Olsztyńskim około 25 km na północ od Olsztyna w gminie Dywity. Celem pracy była ocena funkcjonowania odtworzonych przed około 30 laty zbiorników wodnych, należących do systemu rzeczno-jeziornego, ze szczególnym uwzględnienie jakości wody i stanu troficznego jezior na podstawie stężeń fosforu i jego sezonowych zmian. Istnienie systemu rzeczno-jeziornego, dzięki odtworzonym zbiornikom na terenach wiejskich pozwala na redukcję stężeń (kumulacji związków biogennych) migrujących ze zlewni, zmniejszając w ten sposób skutki potencjalnej eutrofizacji większych rzek i innych akwenów, do których cieki systemu uchodzą. W przypadku wód dopływających do jezior zaobserwowano poprawę w zakresie obniżenia stężeń fosforu ogólnego, po ich przepłynięcie przez akweny, a utrzymywanie się dużych koncentracji Pog w wodach badanych jezior należy wiązać także z ich polimiktycznym charakterem. Z dostawy zanieczyszczeń (Pog) do zbiorników układu paciorkowego wynika, iż wody dopływów wnoszą do jezior znaczne jego ilości, powodując ponadnormatywne stężenia Pog w wodzie akwenów i przyspieszając w ten sposób procesy, które pogarszają jej jakość oraz funkcjonowanie jezior. Stwierdzono, że w wodzie odtworzonych zbiorników średnie z trzech lat stężenia fosforu - pierwiastka limitującego produkcję pierwotną, mieściły się w zakresie od 0,22 do 0,34 mg Pog dm-3. Brak stratyfikacji wód (hypolimnionu), wpłynął na intensywną recyrkulację fosforu i bardzo wysoką trofię wód. Według Nurnberga wiosenne koncentracje Pog, wskazują na stan ich skrajnego przeżyźnienia czyli hipertrofii.

Słowa kluczowe

EN

river-lake system; polymictic lakes; primary production; hypertrophy

PL

system rzeczno-jeziorny; jeziora polimiktyczne; produkcja pierwotna; hipertrofia

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 18, nr 11
• Strony: 1441--1456
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Sobczyńska-Wójcik K.

autor

Rafałowska M.

• Department of Land Improvement and Environmental Management, Faculty of Environmental Management and Agriculture, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, pl. Łódzki 2, 10–727 Olsztyn, Poland, phone: [phone],

Bibliografia

• [1] Zdanowicz A.: Rola zlewni rolniczej i leśnej w transporcie biogenów do strumienia. Wiad. Mel. i Łąk. 1994, 37(2), 72–75.
• [2] Zbierska J.: Bilans biogenów w agrosystemach Wielkopolski w aspekcie jakości wód na przykładzie zlewni Samicy Stęszewskiej, Wyd. AR Poznań, Poznań 2002.
• [3] Jasiewicz Cz. and Baran A.: Rolnicze źródła zanieczyszczenia wód – biogeny. J. Elementol. 2006, 11(3), 367–377.
• [4] Sapek A.: Rozpraszanie fosforu pochodzącego z rolnictwa i potencjalne zagrożenia dla środowiska. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 2001, 476, 269–280.
• [5] Drwal J.: Wykształcenie i organizacja sieci hydrograficznej jako podstawa oceny struktury odpływu na terenach młodoglacjalnych. Zesz. Nauk. UG. Rozpr. Monogr, 33. Wyd. UG, Gdańsk 1982.
• [6] Soranno P.A., Webster K., Riera J.L., Kratz T.K., Baron J.S., Bukaveckas P.A., Kling G.W., White D.S., Caine N., Lathrop R.C. and Leavitt P.R.: Spatial variation among lakes within landscapes: ecological organization along Lake chain. Ecosystems 1999, 2, 395–410.
• [7] Bajkiewicz-Grabowska E.: Rola systemów rzeczno-jeziornych w funkcjonowaniu obszarów młodoglacjalnych. Rocz. AR Poznań 2005, 365(26), 13–22.
• [8] Kajak Z.: Hydrobiologia: limnologia. Ekosystemy wód śródlądowych. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2001.
• [9] Hillbricht-Ilkowska A.: Shallow lakes in lowland river systems. Role in transport and transformations of nutrients and biological diversity. N. Walz. and B. Nixdorf (eds.), Hydrobiology 1999, 408(409), 349–358.
• [10] Wiśniewski G.: Wpływ zlewni cząstkowych rzeki Maruszy na bilans hydrologiczny i bilans biogenów w Jeziorze Rudnickim Wielkim w Grudziądzu w latach 1994–1996. Praca doktorska. UWM, Olsztyn 2001.
• [11] Bajkiewicz-Grabowska E. and Zdanowski B.: Phosphorus retention in lake sections of Struga Siedmiu Jezior. Limnol. Rev. 2006, 6, 5–12.
• [12] Hermanowicz W., Dojlido J., Dożańska W., Koziorowski B. and Zerbe J.: Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków, Wyd. Arkady, Warszawa 1999.
• [13] Rutkowski L.: Klucz do oznaczania roślin naczyniowych Polski niżowej. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 1998.
• [14] Kajak Z.: Eutrofizacja jezior. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 1979.
• [15] Rozporządzenie ministra środowiska z dnia 11 lutego w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanów wód powierzchniowych i podziemnych, sposobu prowadzenia monitoringu oraz sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód, DzU 2004, nr 32, poz. 284.
• [16] Bajkiewicz-Grabowska E.: Obieg materii systemach rzeczno-jeziornych, Wyd. Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2002.
• [17] Thornton K.W., Kimmel B.L. and Payne F.E.: Reservoir limnology: Ecological perspectives. Willey Interscience, New York 1990.
• [18] Wetzel R.G. and Likens G.: Limnological analyses, Springer-Verlag, New York–Berlin–Heidelberg 1991.
• [19] Riis T. and Hawes I.: Relationships between water level fluctuations and vegetation diversity in shallow water of New Zealand lakes. Aquat. Bot., 2002, 74, 133–148.
• [20] Coops H., Beklioglu M. and Crisman T.L.: The role of water – level fluctuations in shallow lake ecosystems – Workshop conclusions. Hydrobiology 2003, 506(509), 23–27.
• [21] Sobczyńska-Wójcik K.: Funkcjonowanie renaturyzowanych zbiorników wodnych na obszarach wiejskich, Praca doktorska, UWM, Olsztyn 2009.
• [22] Hillbricht-Ilkowska A.: Ochrona jezior i krajobrazu pojeziernego – problem, procesy, perspektywy. Kosmos 2005, LIV(2–3[267–268]), 285–302.
• [23] Lossow K., Gawrońska H., Łopata M. and Teodorowicz M.: Role of lakes in phosphorus and nitrogen transfer in the River-lake system of the Marózka and upper the Łyna Rivers. Limnol. Rev. 2006, 6, 179–186.
• [24] Koc J., Sobczyńska-Wójcik K. and Skwierawski A.: Dynamics of phosphorus concentrations in the water of recreated reservoirs in rural areas. Ecol. Chem. Eng. A 2007, 14(12), 1261–1270.
• [25] Provini A. and Premazzi G.: The role of internal loadings, [in:] Proceedings Pre-Prints of International Congress on Lake Pollution and Recorvery (71–72). Rome, 1985, 15–18 April, European Water Pollution Control.
• [26] Kubiak J. and Tórz A.: Zmienność poziomu trofii bradymiktycznego jeziora Morzycko w latach 1974–2002. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 2005, 505, 199–209.
• [27] Koc J.: Badania nad przemieszczaniem fosforu w środowisku rolniczym. Pr. Nauk. AE we Wrocławiu 1998, 972, 84–91.
• [28] Nurnberg G. K.: Trophic state of clear and colored, soft-and hard-water lakes with special consideration of nutrients, anoxia, phytoplankton and fish. Lakes and Reservoir Management 1996, 12, 432–447.
• [29] Kawara J., Yura E., Fujii S. and Matsumoto T.: A study on the role of hydraulic retention time in eutrophication of the Asahi River Dan reservoirs. Water Sci. Technol. 1998, 37(2), 245–252.
• [30] Szyperek U.: Oczka wodne jako bariera biogeochemiczne w krajobrazie pojeziernym. Praca doktorska. UWM Olsztyn, 2003.
• [31] Skwierawski A.: Wpływ rolniczego użytkowania zlewni na akumulację składników biogennych (NPK) w śródpolnych oczkach wodnych. Nawozy i Nawożenie, 2004, 2(19), 118–123.
• [32] Chełmicki W.: Woda, zasoby, degradacja, ochrona. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2002.
• [33] Skwierawski A.: Przekształcenia małych zbiorników wodnych w krajobrazie rolniczym Pojezierza Olsztyńskiego. Praca doktorska. UWM, Olsztyn 2004.
• [34] Bieroński J.: Zbiorniki małej retencji – problemy funkcjonowania. Problemy Ekologii Krajobrazu. Struktura Przestrzenno-funkcjonalna krajobrazu. A. Szponar and S. Horska-Schwarz (eds.), UW Wrocław 2005, 17, 101–110.
• [35] Sobczyńska-Wójcik K.: Quality of the water of the restored Nowe Wloki reservoirs as an indicator of the effectiveness of restoration. Ecol. Chem. Eng. A 2008, 15(8), 817–830.
• [36] Kryteria wyznaczania wód i obszarów wrażliwych na zanieczyszczenia związkami azotu pochodzącymi ze źródeł rolniczych, Pr. zbior. S. Twardy (ed.), Wydaw. IMUZ, Kraków 2003.
• [37] Kubiak A. and Tórz J.: Influence of the selected hydrochemical factors upon the nitrogen-phosphorus ratio and factors restraining primary production in coastal lakes: Koprowo, Liwia Łuża and Resko Przymorskie. Acta. Sci. Polon. Piscaria 2006, 5(2), 83–98.
• [38] Vollenweider R.A.: Scientific Fundamental of the Eutrophication of Lakes and Flowing Waters, OECD, Paris 1968.