Potential effects of enhancing denitrification rates in sediments of the Sulejow reservoir

• Autorzy: Bednarek A. , Zalewski M.

Warianty tytułu

PL

Potencjalne skutki intensyfikacji procesu denitryfikacji w osadach zbiornika Sulejowskiego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Denitrification is quantitatively the most important process of removing nitrates from freshwater ecosystems, thus contributing to the reduction of eutrophication. Littoral denitrification rates in a research period from 1998-2001 ranged from 0 to 833 (µmol N2 m-2 h-1 and was mainly determined by organic carbon availability in the sediments (r = 0.6). It was calculated that 18.5% of the external total nitrogen load incoming to the reservoir was removed from the bottom sediments via denitrification. This value can be increased by enhancing sedimentation of organic matter, thus increasing the organic carbon content in littoral zones of the upper section of the reservoir. Enhanced denitrification lowers the N/P ratio and inhibits phytoplankton growth, especially during spring period. During summer, water temperature increases and cyanobacteria dominate, lowering the N/P ratio, which may provide an advantage in competition for nutrients over other phytoplankton groups.

PL

Denitryfikacja jest pod względem ilościowym najistotniejszym procesem usuwania azotu z ekosystemów wodnych i przyczynia się do redukcji symptomów eutrofizacji. Tempo procesu denitryfikacji w strefie litoralnej w okresie badawczym 1998-2001 mieściło się w przedziale od 0 do 833 µmol N2 m-2 h-1 i było głównie determinowane zawartością węgla organicznego w osadach (r = 0.6). Oszacowano, że rocznie 18,5% zewnętrznego ładunku azotu jest usuwane w procesie denitryfikacji w osadach dennych. Wartość ta może zostać zwiększona dzięki intensyfikacji procesów sedymentacji materii organicznej i tym samym węgla organicznego, zwłaszcza w strefie literalnej górnej części zbiornika. Wzrost tempa denitryfikacji obniży stosunek N:P, co szczególnie w okresie wiosennym może ograniczyć wzrost fitoplanktonu. Jednak w okresie lata, kiedy temperatura wody wzrasta i zaczynają dominować sinice, dalsze obniżanie stosunku N:P może być dodatkowym czynnikiem dającym tej grupie przewagę w konkurencji o pierwiastki biogenne.

Słowa kluczowe

EN

denitrification; nitrogen removal; ecosystems; eutrophication; nitrates; reservoirs (water)

PL

denitryfikacja; usuwanie azotu; ekosystem; eutrofizacja; azotany; zbiorniki wodne

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Environment Protection Engineering
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 33, nr 2
• Strony: 35--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz.

Twórcy

autor

Bednarek A.

autor

Zalewski M.

• University of Łódź, Department of Applied Ecology, ul. Banacha 12/16, 90-237 Łódź,

Bibliografia

• [1] AMBROŻEWSKI Z., Monografia Zbiornika Sulejowskiego, WK I L, Warsaw, 1980, 1–184.
• [2] BEDNAREK A., Znaczenie procesu denitryfikacji w rekultywacji Sulejowskiego Zbiornika Zaporowego, PhD thesis, Uniwersytet Łódzki, 2006.
• [3] BEDNAREK A., ZALEWSKI M., BŁASZCZYK M., CZERWIENIEC E., TOMASZEK J., Estimation of denitrification rate in diversified bottom sediments of the Sulejow Reservoir, Proceedings of the Final Conference of the First Phase of the IHP-V Project 2.3/2.4 on Ecohydrology “The Application of Ecohydrology to Water Resources Development & Management”, Venice, Italy, 16–18 September 2001, International Journal of Ecohydrology & Hydrobiology, 2002, Vol. 2, No. 1–4, 297–304.
• [4] BEDNAREK A., ZALEWSKI M., BŁASZCZYK M., DĄBROWSKA E., CZERWIENIEC E., TOMASZEK J., Przebieg procesu denitryfikacji w osadach dennych Sulejowskiego Zbiornika Zaporowego – porównanie dwóch metod, Postęp w Inżynierii Środowiska, II Ogólnopolska Konf. Nauk.-Tech., Rzeszów-Polańczyk, 2001, 203–211.
• [5] CHRISTENSEN P.B., SØRENSEN J., Temporal variation of denitrification activity in plant-covered littoral sediment from Lake Hampen, Denmark, Appl. Environ. Microbiol., 1986, 51, 1174–1179.
• [6] DEN HEYER C., KALFF J., Organic matter mineralization rates in sediments: within – and among – lake study, Limnol. Oceanogr., 1998, 43(4), 695–705.
• [7] FRANKIEWICZ, P., ZALEWSKI, M., Możliwości wykorzystania biokontroli do poprawy jakości wody w zbiornikach zaporowych [in:] Zalewski M. (ed.) Zintegrowana strategia ochrony i zagospodarowania ekosystemów wodnych, Biblioteka Monitoringu Środowiska, PIOŚ, Łódź, 1995, 19–31.
• [8] GAMBLE T.N., BETLACH M.R., TIEDJE J.M., Numerically dominant denitrifying bacteria from world soils, Appl. Environ. Microbiol., 1977, 33, 926–939.
• [9] GOLTERMAN H.L., CLYMO R.S., OHSTAND M.A.M., Methods of Physical and Chemical Analysis of Fresh Waters, IBP Hand Book, 1988.
• [10] GRABIŃSKA-ŁONIEWSKA A., Denitrification unit biocenosis, Water Res., 1991, 25, 1565–1573.
• [11] IZYDORCZYK K., Wpływ czynników abiotycznych i biotycznych na sukcesję czasoprzestrzenną zespołu fitoplanktonu Sulejowskiego Zbiornika Zaporowego, PhD thesis, Uniwersytet Łódzki, 2003.
• [12] JANUSZKIEWICZ T., Studia nad metodyką analizy składu współczesnych osadów dennych jezior, Zeszyty Naukowe ART, Olsztyn, Ochrona Wód i Rybactwo Śródlądowe, 1978, 8, 3–30.
• [13] JORGENSEN K.S. TIEDJE J.M., Survival of denitrifiers in nitrate-free, anaerobic environments, Appl. Environm. Microbiol., 1993, 59, 3297–3305.
• [14] KHIN T., ANNACHHATRE A.P., Novel microbial nitrogen removal processes, Biotechnilogy Advances, 2004, 22, 519–532.
• [15] KNOWLES R., Denitrification, Microbiol. Rev., 1982, 46, 43–70.
• [16] MOSELLO R., BARBIERI A., BRIZZIO M., CALDERONI A., MARCHETTO A., PASSERA S., ROGORA M., TARTARI G., Nitrogen budget of Lago Maggiore: the relative importance of atmospheric deposition and catchment sources, J. Limnol., 2001, 60(1), 27–40.
• [17] OLSEN K.R., ANDERSON F., Nutrient cycling in shallow oligotrophic Lake Kvie, Denmark, Hydrobiologia, 1994, 275/276, 255–265.
• [18] OTTOSEN L.D. M., RISGAARD-PETERSEN N., NEILSEN L.P., Direct and indirect measurments of nitrification and denitrification in the rhizosphere of aquatic macrophytes, Aquat. Microb. Ecol., 1999, 19, 81–91.
• [19] PATISSON S.N., GRACIA-RUIZ R., WHITTON B.A., Spatial and seasonal variation in denitrification in the Swale – Ouse system, a river continuum, Sci. Tot. Environ., 1998, 210/211, 289–305.
• [20] PICK F.R., LEAN D.R.S., The role of macronutrients (C, N, P) in controlling cyanobacterial dominance in temperate lakes, Zew. Zeal. J. Mar. Freshwat. Res., 1987, 21, 425–434.
• [21] PIPER C.S., Soil and plant analysis, PWN, Warsaw, 1957.
• [22] SAUNDERS D.L., KALFF J., Denitrification rate in the sediments of lake Memphremagog, Canada – USA, Water Research., 2001, Vol. 35, No. 8, 1897–1904.
• [23] SEITZINGER S.P., Denitrification in freshwater and coastal marine ecosystems: ecological and geochemical significance, Limnol. Oceanogr., 1988, 33, 702–724.
• [24] SHAPIRO J., Current beliefs regarding dominance by blue-greens: The case for importance of CO2 and pH, Verh. Internat. Verein. Limnol., 1990, 24, 38–54.
• [25] SHRIMALI M., SINGH K.P., New method of nitrate removal from water, Environmental Pollution, 2001, 112, 351–359.
• [26] STRAŠKRABA M., TUNDISI J.G., Reservoir water quality management. Guidelines of lake management 9, International Lake Enviroment Committee, 1999.
• [27] TARCZYŃSKA M., ROMANOWSKA-DUDA Z., JURCZAK T., ZALEWSKI M., Toxic cyanobacterial blooms in drinking water reservoir – causes, consequences and management strategy, Water Science and Technology, Water Supply, 2001, 1(2), 237–246.
• [28] TOMASZEK, J., Biochemical transformation of nitrogen compounds in the bottom sediments of the superficial waters, Rzeszów Technical University Journal, 1991, 13, 1–155.
• [29] TOMASZEK, J., CZERWIENIEC E., In situ chamber denitrification measurements in reservoir sediments: an example from southeast Poland, Ecological Engineering, 2000, 16, 61–71.
• [30] TREPEL M., PALMERI L., Quantifying nitrogen retention in surface flow wetlands for environmental planning at the landscape-scale, Ecological Engineering, 2002, 19, 127–140.
• [31] ZALEWSKI M., Engineering Harmony, Akademia, 2005, 1(5), 4–7.
• [32] ZALEWSKI M., Ecohydrology – the scientific background to use ecosystem properties as management tools toward sustainability of water resources, Ecological Engineering Journal on Ecohydrology, 2000, 16, 1–8.
• [33] ZALEWSKI M., BREWIŃSKA-ZARAŚ B., FRANKIEWICZ P., KALINOWSKI Sł., The potential for biomanipulation using fry communities in lowland reservoir: concordance between water quality and optimal recruitment, Hydrobiologia, 1990, 200/201, 549–556.