Modelowanie zmian stężenia tlenu rozpuszczonego w wodach jezior

• Autorzy: Biedka P. , Dzienis L.

Warianty tytułu

EN

Modelling of dissolved oxygen changes in water of lakes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stężenie tlenu rozpuszczonego w wodach powierzchniowych jest wypadkową procesów stanowiących źródło tlenu w wodzie oraz procesów powodujących jego zużycie. W wodach jezior podstawowym źródłem tlenu rozpuszczonego jest proces reaeracji i fotosyntezy, zużycie tlenu natomiast powodowane jest głównie przez mineralizację autochtonicznej lub allochtonicznej substancji organicznej. Stężenie tlenu w wodzie jeziora związane jest z jego stanem troficznym i wynikającą z niego jakością wody, stąd brane jest pod uwagę w systemach oceny jakości wód jezior. Ze względu na wpływ stężenia tlenu na uwalnianie krytycznych z punktu widzenia procesu eutrofizacji związków fosforu w naddennych warstwach wód jezior, szczególną uwagę zwraca się na zasoby tlenu rozpuszczonego w hypolimnionach zbiorników wodnych. Jednym z narzędzi znajdujących zastosowanie w rozwiązywaniu problemów ochrony wód powierzchniowych przed zanieczyszczeniem jest modelowanie przemian zachodzących w wodach jezior i związanych z nimi zmian jakości wody. Model taki może zostać wykorzystany do przeprowadzenia prognoz jakości wody, przy uwzględnieniu zmian oddziałujących na jakość wód czynników, czy też zmian ich natężenia. W niniejszym artykule zaprezentowano model zmian stężenia tlenu rozpuszczonego w wodach wybranych jeziorach północno-wschodniej Polski, będący częścią opracowanego modelu eutrofizacji tych zbiorników.

EN

In a paper a numerical eutrophication model was presented to show the dissolved oxygen concentration prognosis in four lakes situated in North-Eastern Poland. According to administrative division, lakes Necko, Rospuda Augustowska, Białe Augustowskie, and Studzieniczne are localized in Podlasie region, Augustów district, in a direct neighborhood of over 30 000-habitant Augustów town. The total catchment of lakes system covers a major part of river Rospuda-Netta catchment - the largest water flow within catchment area. Other tributaries are: river Zalewianka - lake Necko tributary and Augustowski Canal - lake Studzieniczne tributary. Simulations of water quality changes in studied lakes were carried out for the single year: since May 1, 2006 till April 30, 2007 at the second level of eutrophization process complexity in a module EUTRO, i.e. intermediate eutrophication kinetics, considered as four interacting systems: phytoplankton kinetics, the phosphorus cycle, the nitrogen cycle, and the dissolved oxygen balance. That level makes possible to predict the ammonia, nitrates, organic nitrogen, orthophosphates, organic phosphorus, dissolved oxygen, carbon biochemical oxygen demand, and chlorophyll a concentrations. Determinationsof lake and tributaries water were performed that same period.Modeled aqueous environment of four lakes was divided into two segmenttypes: surface (epilimnion) and subsurface (hypolimnion). Due to the exclusion of modeling the processes occurring in bottom sediments and descriptions of sediments influenc on water quality in a form of time functions (e.g. functions of ammonia release from the bottom in mg NH4/m2day and orthophosphates in mg PO4/m2day as well as utilization of oxygen for sediments mineralization mg O2/m2day), no segments of benthic-type were isolated. Achieved results from model's calculations (since May 1, 2006 till April 30, 2007 in daily increment) were plotted on Fig 5. - 12. and compared with empirical studies made once a month in each segment. Analysis of data presented in figures revealed that there is possible to create a model, which in case of DO indicator, remains in statistically significant dependencies on empirical results from determinations of lake water. Assuming that values predicted in the model are consistent with real data, such model gives an opportunity to obtain information on water quality both in time between results from monitoring, and makes possible to predict changes of that quality taking into account the same factors affecting the water quality and changes during simulations of these quantities variations in time and different parts of modeled environment

Słowa kluczowe

PL

tlen; jezioro; woda; stężenie

EN

oxygen; lake; water; concentration

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2009
• Tom: Tom 11
• Strony: 849--860
• Opis fizyczny: bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Biedka P.

autor

Dzienis L.

• Politechnika Białostocka

Bibliografia

• 1. Podział hydrograficzny Polski, cz. I Zestawienia liczbowo-opisowe, 1983; cz. II – mapa 1:200000; Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Warszawa, 1980.
• 2. Atlas podziału hydrograficznego Polski, Cz. 2 : Zestawienia zlewni. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Warszawa, 2005.
• 3. Jańczak J. (red.): Atlas Jezior Polski, tom III. IMiGW, Poznań, 1996.
• 4. Mapy topograficzne Polski 1:50000, 225.1, 225.2, 225.3, 225.4. Główny Geodeta Kraju, Warszawa, 2000.
• 5. Skorbiłowicz E., Dzienis L., Skorbiłowicz M., Biedka P.: Ocena stanu czystości wód jezior Pojezierza Augustowskiego, [w] D. Wawrentowicz (red.) "Gospodarka wodno-ściekowa w Euroregionie Niemen", Wyd. Ekonomia i Środowisko, Białystok, 1999.
• 6. Niepublikowane materiały Katedry Ochrony Środowiska, Politechnika Białostocka, 2000.
• 7. Raport o stanie środowiska województwa podlaskiego w latach 2002 – 2003. Inspekcja Ochrony Środowiska, Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Białymstoku, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Białystok, 2004.
• 8. Biedka P.: Ocena naturalnej podatności na degradację wybranych jezior Pojezierza Suwalsko Augustowskiego. Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej, Inżynieria Środowiska, Nr 16, Białystok, 2003.
• 9. Wool T. A., Ambrose R. B. Martin J. L.: The Water Analysis Simulation Program, User Documentation for Version 6.0. USEPA Region 4, Atlanta, 2001.
• 10. Water Quality Analysis Simulation Program (WASP) Version 7.1., Release Notes: 2/7/2006, Watershed and Water Quality Modeling Technical Support Center US EPA, Office of Research Development National Exposure Research Laboratory Ecosystems Research Division, Athens, GA, 2006
• 11. O'Connor D.J.: Wind Effects on Gas-Liquid Transfer Coefficients. Journal of Environmental Engineering, Volume 109, Number 9, 731-752, 1983.
• 12. Di Toro D. M., Connolly J. P.: Mathematical Models of Water Quality in Large Lakes, Part 2: Lake Erie. EPA-600/3-80-065, 90-101, 1980.
• 13. Grzesiak M., Domańska W. (red.): Ochrona Środowiska 2006. Informacje i opracowania statystyczne. Zakład Wydawnictw Statystycznych, Warszawa, 2006.
• 14. Informacja o stanie środowiska na terenie powiatów: suwalskiego grodzkiego i suwalskiego ziemskiego. Inspekcja Ochrony Środowiska, Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Białymstoku. Delegatura w Suwałkach, Suwałki, 2007.