Multi-year investigations of organic matter in the waters of Lake Starodworskie, after phosphorus inactivation

• Autorzy: Tandyrak R , Parszuto K.

Warianty tytułu

PL

Wieloletnie obserwacje zmian zawartości substancji organicznych w wodach Jeziora Starodworskiego po inaktywacji fosforu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The investigations regarded a small (6 ha) but deep (23.3 m) Lake Starodworskie, located in Olsztyn. In 1994 and 1995 the lake experienced a two-phase phosphorus inactivation with aluminium sulphate. The favorable effects of the treatment were observed for approximately three years. The examinations of 1997-2004 revealed a tendency to increase all observed indexes of organic matter. The surface water was dominated by the allochthonous matter (biochemical oxygen demand (BOD)/chcmical oxygen demand (CODMn) - 0.5) and the conditions were favorable for bluc-grccn algae blooms (low N/P ratio). The correlations between dissolved organic carbon (DOC) and CODMn, alike between particulatc organic carbon (POC) and CODMn, were significant (r = 0.696 and r = 0.637,"respectively, p < 0.01). The correlations between BOD and chlorophyll a content (r = 0.4317, p < 0.05), POC and chlorophyll a, and BOD and DOC (r = 0.4622, r = 0.5100, r = 0.5000, respectively, p < 0.01) indicate that not only the phytoplankton was a source of organic matter in the surface water layer of Lake Starodworskic but that an important role was played also by primary production and the rate as well as direction of the dead organic matter transformations. Concentrations of BOD, CODMn, and organic phosphorus increased along with the depth which was especially evident in the water below 15 m. Simultaneously, due to the anaerobic conditions, organic nitrogen was low or close to zero. The study also revealed that the ratio between POC and DOC increased, especially at 1 m and 5 m depths, and that deeper down the increase was smaller.

PL

Obserwacje prowadzono na niewielkim (6 ha), lecz głębokim (23,3 m) Jeziorze Starodworskim w Olsztynie. W latach 1994 i 1995, w dwóch etapach, przeprowadzono zabieg inaktywacji fosforu w użyciem siarczanu glinu. Po około trzyletnim okresie utrzymywania się korzystnych zmian wywołanych tym działaniem, badania przeprowadzone w latach 1997-2004 wykazały tendencję wzrostową zawartości wszystkich analizowanych wskaźników materii organicznej. W powierzchniowej warstwie wód dominowała materia allochtoniczna (BOD/CODMo ok. 0,5) i istniały sprzyjające warunki do rozwoju zakwitów sinicowych (niski stosunek N/P). Stwierdzono wysoce istotne korelacje DOC i CODMn oraz POC i CODMo (odpowiednio: r = 0,696, r = 0,637, p < 0,01). Korelacje między BOD i chlorofilem a (r = 0,4317, p < 0,0°5) oraz między POC a stężeniem chlorofilu a, BOD i DOC (odpowiednio: r = 0,4622, r = 0,5100, r = 0,5000, p < 0,01) sugerują, że źródłem materii organicznej w powierzchniowej warstwie wód jeziora Starodworskicgo był nie tylko fitoplankton, ale ważną rolę odgrywała również produkcja wtórna oraz tempo i kierunek przemian martwej materii organicznej. Stężenia BOD, CODMn i fosforu organicznego wzrastały wraz z głębokością, co było szczególnie widoczne w wodach poniżej 15 m. Jednocześnie stwierdzano niewielką, bądź zerową ilość azotu organicznego, o czym decydowały występujące tam warunki beztlenowe. W okresie badawczym zaobserwowano wzrost udziału POC w stosunku do DOC - wyraźnie zaznaczony na głębokości 1 i 5 m oraz bardziej łagodny w głębszych partiach wód jeziora.

Słowa kluczowe

EN

inactivation; organic matter; chlorophyll a; organic carbon; nitrogen; phosphorus

PL

substancja organiczna; inaktywacja; chlorofil a; azot; fosfor; Jezioro Starodworskie

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archiwum Ochrony Środowiska
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 32, no. 3
• Strony: 29--40
• Opis fizyczny: bibliogr. 36 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tandyrak R

autor

Parszuto K.

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn Chair of Environmental Protection Engineering ul. Prawocheńskiego 1, 10-957 Olsztyn-Kortowo

Bibliografia

• [1] Bostrom B., K. Peterson: Different patterns of phosphorus release from lake sediments in laboratory experiments. Hydrobiologia, 92, 415-429 (1982).
• [2] Cerco C.F.: Measured and modeled effects of temperature, dissolved oxygen and nutrient concentration on sediment-water nutrient - exchange, Hydrobiologia, 174, 185-194 (1989).
• [3] Choiński A.: Jeziora kuli ziemskiej. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000.
• [4] Chróst R.J.: Znaczenie procesów mikrobiologicznych dla intensywności występowania symptomów eutrofizacji wód [w:] M. Zalewski (red.): Procesy biologiczne w ochronie i rekultywacji nizinnych zbiorników zaporowych. Biblioteka Monitoringu Środowiska, PIOŚ Łódź 1995, 71-84.
• [5] Forsberg G.: Importance of sediments in understanding nutrient cycling"s in lakes, Hydrobiologia, 176/177, 263-277 (1989).
• [6] Gawrońska H.: Wymiana fosforu i azotu między osadami a wodą w jeziorze sztucznie napowietrzanym, Zcsz. Nauk. ART Olsztyn 19, 3-49 (1994).
• [7] Gawrońska H., K. Lossow, J. Grochowska: Rekultywacja Jeziora Długiego w Olsztynie, Edycja, Olsztyn 2005.
• [8] Górniak A.: Substancje humusowe i ich rola w funkcjonowaniu ekosystemów słodkowodnych, Diss. Univ. Varsoviensis, 448, 151, Białystok 1996.
• [9] Grochowska J., H. Gawrońska: Restoration effectiveness of a degraded lake using multi-year artificial aeration, Pol. J. Environ. Stud., 13(6), 671-681 (2004).
• [10] Höhener P., R. Gachter: Nitrogen cycling across the sediment-water interface in an eutrophic, artificially oxygenated lake, Aquat. Sci., 56/2, 115-131(1994).
• [11] Kajak Z.: Hydrobiologia - Limnologia. Ekosystemy wód śródlądowych, PWN, Warszawa 1998.
• [12] Kennedy R.H., J.W. Barko, W.F. James, W.D. Taylor, G.L. Godshalk: Aluminium sulfate treatment of a eutrophic reservoir: rationale, application methods, and preliminary results, Lake Rcscrv. Manage, 3, 85-90 (1987).
• [13] Lossow K.: Wpływ napowietrzania na chemizm Jeziora Starodworskiego, praca doktorska wykonana w Katedrze Limnologii WSR w Olsztynie, maszynopis 1969
• [14] Lossow K.: Wpływ sztucznej destratyfikacji na układy fizyczno-chemiczne wód Jeziora Starodworskiego, Zesz. Nauk. ART. Olsztyn, 11, 3-64 (1980).
• [15] Lossow K.: Ochrona i rekultywacja jezior. Teoria a praktyka, Idee Ekologiczne, 13, 7, 55-70 (1998).
• [16] Lossow K., H. Gawrońska, R. Jaszczuit: Attempts to use wind energy for artificial destratification of lake Starodworskie, Pol. J. of Environ. Studies, 7, 4, 221-227 (1989).
• [17] Lossow K, H. Gawrońska, C. Mientki, M. Łopata, G. Wiśniewski: Jeziora Olsztyna. Stan troficzny, zagrożenia. Edycja, Olsztyn 2005.
• [18] Molot L.A., P.J. Dillon: Nitrogen/Phosphorus ratios and the Prediction of Chlorophyll in Phosphorus-Limited Lakes in Central Ontario, Can. J. Fish. Aquat. Sci., 48, 140-145 (1991).
• [19] Mortimer C.H.: Chemical exchanges between sediments and water in the Great Lakes - speculations on probable regulatory mechanisms, Limnol. Oceanogr., 16, 387-404 (1971).
• [20] Nurnbcrg G.K.: Availability of phosphorus upwelling from iron-rich anoxic hypolimnia, Arch. Hydrbiol., 104, 459-476 (1985).
• [21] Parszuto K.: Dynamika węgla organicznego w wodach jezior poddawanych różnym metodom rekultywacji, praca doktorska, UWM, Olsztyn 2003.
• [22] Parszuto K., R. Głażewski: The relationship between the contents of particulate (POC) and dissolved (DOC) organic carbon in the waters of Lake Długie and Lake Kortowskie recultivated with different methods, Limnological Review, 4, 193-200 (2004).
• [23] Parszuto K., J. Grochowska: Wpływ sztucznego napowietrzania z destratyfikacją na zmienność wybranych wskaźników zawartości materii organicznej w wodach Jeziora Długiego, Zesz. Probl. PNR, 505, 297-304, Olsztyn 2005.
• [24] Paschalski J.: Bradymiksja Jeziora Starodworskiego, Zesz. Nauk. WSR w Olsztynie, 16, 3-40 (1963).
• [25] Patalas K.: Mieszanie wody, jako czynnik określający intensywność krążenia materii w różnych morfologicznie jeziorach okolic Węgorzewa, Roczn. Nauk Roln., T. 77-B-l, 253-242 (1960).
• [26] Schindler D.W.: Evaluation of phosphorus limitation concept in lakes, Science, 195, 260-262 (1977).
• [27] Shaw J.F.H., E.E. Prcpas: Relationship between phosphorus in shallow sediments and in trophogenic zone of seven Alberta Lakes, Wat. Res., 24, 551-556 (1990).
• [28] Standard methods for the examination of water and wastewater, Am. Publ. Health Assoc. AWWA, WPCF, Washington 1980.
• [29] Stanecka M.: Badania porównawcze różnych fizycznych form materii organicznej w Jeziorze Starodworskim i Jeziorze Hańcza, praca magisterska, Zakład Ochrony i Rekultywacji Wód ART, Olsztyn 1999.
• [30] Tandyrak R.: Badania efektywności rekultywacji Jeziora Starodworskiego metodą inaktywacji fosforu, praca doktorska, UWM Olsztyn 2000.
• [31] Tandyrak R.: Influence of lake restoration by the phosphorus inactivation method on the content of organic matter and phosphorus in the lake bottom sediments, Limnol. Rev., 2, 399-406 (2002).
• [32] Tandyrak R.: Effect of Lake Starodworskie treatment by phosphorus inactivation on the primary production properties, Pol. J. Natur. Sc., 17, 2, 491-501 (2004).
• [33] Tandyrak R., K. Lossow, H. Gawrońska: Long-term changes on environmental conditions in a lake restored by phosphorus inactivation, Limnol. Rev., 1, 263-270 (2001).
• [34] Tranvik L.J., H. Olofsson, S. Bertilsson: Photochemical effects on bacterial degradation of dissolved organic matter in lake water, [in:] Bell CR, M. Brylinsky, P. Jonson-Green cds., Proceedings of 8th International Symposium on Microbial Ecology, Atlantic Canada Society for Microbial Ecology, Halifax, Canada 1999.
• [35] Xic L., P. Xic, S. Li, H. Tang, H. Liu: The low TN.TP ratio, a cause or a result of Microcystis bloms? Water Research, 37, 2073-2080 (2003).
• [36] Zimińska E., H. Wojtowicz: Badanie form węgla organicznego i ich korelacji z miedzią w Jeziorze Starodworskim, praca magisterska, Katedra Chemii i Technologii Wody i Ścieków ART, Olsztyn 1998.