Balance and circulation of nutrients in a shallow coastal Lake Gardno (North Poland)

• Autorzy: Trojanowski J. , Trojanowski C.

Warianty tytułu

PL

Bilans i krążenie substancji biogenicznych w płytkim, przybrzeżnym jeziorze Gardno (Polska Północna)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In 2002 the circulation of nutrients and their balance was studied in a large, shallow, eutrophic Lake Gardno. It was determined that throughout a year 1516 Mg of total nitrogen and 155 Mg of total phosphorus reach the lake. Approximately 67% of nitrogen and 87% of phosphorus reaching the lake flows out of it, the rest remains in the lake. About 45% of the total loss of nitrogen results from denitrification, and about 53% from sedimentation. The greatest effect on the circulation of nutrients in Lake Gardno is exerted by the mixing of water caused by strong winds resulting in the upward movement of the surface layers of bottom sediments. This causes increased resuspension and sedimentation, which mask similar processes resulting from the outer load of nutrients and from autochtonie processes and products, which are one or two orders of a magnitude smaller.

PL

W 2002 roku w jeziorze Gardno badano krążenie substancji biogenicznych w profilu pionowym i horyzontalnym oraz oszacowano bilans tych składników. Eutroficzne jezioro Gardno leży w strefie przybrzeżnej Bałtyku i charakteryzuje się dużą powierzchnią oraz niewielką głębokością (średnio 1,6 m). Stwierdzono, że w ciągu roku do jeziora dostaje się 1516 Mg azotu ogólnego i 155 Mg fosforu ogólnego. Z tego 67% azotu i 87% fosforu wypływa z niego poprzez odpływ, a reszta pozostaje w jeziorze. Z pozostającego w jeziorze azotu 45% uwalnia się poprzez proces denitryftkacji, a 53% ulega sedymentacji. Największy wpływ na krążenie związków tych dwóch pierwiastków ma mieszanie się wody wywołane silnymi wiatrami. Przemieszczające się masy wody porywają wierzchnią warstwę osadów dennych i mieszają się z nią. Powoduje to zwiększenie resuspensji i sedymentacji, maskując podobne procesy wynikające z zewnętrznego ładunku substancji biogenicznych oraz procesów i produktów autochtonicznych, które co do wielkości są o jeden, dwa rzędy mniejsze.

Słowa kluczowe

EN

nutrients; sedimentation; resuspension; denitrification process; shallow lake

PL

substancje biogeniczne; sedymentacja; denitryfikacja; resuspensja; jezioro Gardno

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archiwum Ochrony Środowiska
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 33, no. 1
• Strony: 45--57
• Opis fizyczny: bibliogr. 40 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Trojanowski J.

autor

Trojanowski C.

• Pomeranian Pedagogical University, Department of Chemistry ul. Arciszewskicgo 22, 76-200 Słupsk, Poland

Bibliografia

• [1] Ahlgren I., F. Sorensson, T. Woara, K. Vrede: Nitrogen budgets in relation to microbial transformations in lakes, Ambio, 23, 367-377 (1994).
• [2] Andersen J.M.: Nitrogen and phosphorus budgets and the role of sediments in six shallow Danish lakes. Arch. Hydrobiol., 74, 528-550 (1974).
• [3] Andersen R, E. Lastein: Sedimentation and resuspension in shallow, eutrophic Lake Arreskor, Denmark, Verh. Int. Ver. Limnol., 21, 425-430 (1981).
• [4] Boers P., J. Uunk: Lake restoration; estimation on internal phosphorus: loading after reduction of external loading from sediment data, [in:] P. Boers, The release of dissolved phosphorus from lake sediments, Diss. Ph. A, Netherlands, pp 79-90 (1991).
• [5] Bostrom B., M. Jansson, C. Forsberg: Phosphorus release from lake sediments. Arch. Hydrobiol. Beih Ergeb. Limnol., 18, 5-59 (1982).
• [6] Cyberski J., J. Jędrasik: Wymiana i krążenie wody w jeziorze Gardno. [w:] Jezioro Gardno, Z. Mudryk (red.), Pom. Akad. Ped., Słupsk 2003, 35-52.
• [7] Dale A. W., R. Pręgo: Tidal and seasonal nutrient dynamics and budget of the Chupa Estuary. White Sea(Russia), Est. Coast. Shelf Science, 56, 377-389 (2003).
• [8] Dudel G., J.G. Kohl: Contribution of dinitrogen fixation and denitrification to the N- budget of shallow lake, Verh. Int. Ver Limnol., 24, 884-888 (1991).
• [9] Galicka W.: Total nitrogen and phosphorus budgets in the Lowland Sulejów, Reservoir for the hydrological years 1985-1988, Arch. Hydrobiol. Suppl., 90, 159-169 (1992).
• [10] Grill R, M. Marini, D. Degobbis, C.R. Ferrari, P. Fornasiero, A. Russo: Circulation and horizontal fluxes in the northern Adriatic Sea in the period June 1999 - July 2002, Part II, Nutrients transport, Science Tot. Envir., 353, 115-125 (2005).
• [11] Hart B.T., W. Van Dok, N. Djuangsih: Nutrient budget for Saguling Reservoir. West Java, Indonesia, Water Research, 36, 2152-2160 (2002).
• [12] Horppilo J., L. Nurminen: Effects of submerged macrophytes on sediment resuspension and internal phosphorus loading in Lake Hiidensvesi (southern Finland), Water Res., 37, 4468-4474 (2003).
• [13] Januszkiewicz T.: Studia nad metodyką analizy chemicznej składu współczesnych osadów dennych jezior, Zesz. Nauk. ART. Olsztyn, B, II, 159-165 (1978).
• [14] Jensen J.P., P. Kristensen, E. Jeppesen: Relationships between nitrogen loading and in - lake nitrogen concentrations in shallow Danish lakes, Verh. Int. Ver. Limnol., 24, 201-204 (1990).
• [15] Jensen J.P., E. Jepesen, P. Kristensen, P.B. Christensen, M. Sondergaard: Nitrogen loss anddinitrification as studied in relation to reductions in nitrogen loading in a shallow hvpertrophic lake (Lake Sabygard Denmark), Int. Revue ges. Hydrobiol., 77, 29-42 (1992).
• [16] Kozerski M.P., J. Gelbrecht, R. Stellmacher: Seasonal and long-term variability of nutrients in Lake Müggelsee, Int. Rev. ges. Hydrobiol., 78, 423-438 (1993).
• [17] Kronvang B., E. Jeppesen, D.J. Conley, M. Sóndergaard, S.E. Larsen: Nutrient pressure and ecological responses to nutrient loading reductions in Danish streams, lakes and coastal waters, J. Hydrology, 304, 274-288 (2005).
• [18] Lau S.S.S., S.N. Lane: Nutrient and grazing factors in relation to phytoplankton level in a eutrophic shallow lake: the effect og low macrophyte abundance. Water Research, 36, 3593-3601 (2002)
• [19] Martinova M.V.: Nitrogen and phosphor compounds in bottom sediments: Mechanisms of accumulation, transformation and release. Hydrobiologia. 252, 1-22 (1993).
• [20] Nilsson P., M. Jansson: Hydrodynamic control of nitrogen and phosphorus turnover in an eutrophicated estuary in Baltic, Water Research, 36, 4616-4626 (2002).
• [21] Noges P., A. Jarvet, L. Tuvikene, T. Noges: The budgets of nitrogen and phosphorus in shallow eutrophic Lake Vortsjarv (Estonia), Hydrobiologia, 363, 219-227 (1998).
• [22] Ohiggins T.G.. J.G. Wilson: Impact of the river Liffey discharge on nutrient and chlorophyll concentrations in the Liffey estuary and Dublin Bay (Irish Sea), Est. Coast. Shelf Science, 64, 323-334 (2000).
• [23] Olesen M., C. Lundsgaard, A. Andrushaitis: Influence of nutrients and mixing on the primary production and community respiration in the Gulf of Riga, J. Marine Systems, 23, 127-143 (1999).
• [24] Puijenbroek P.J.T.M. van, J.H. .lanse, J.M. Knoop,: Inlergrated modelling for nutrient loading and ecology of lakes in The Netherlands, Ecol. Model., 174, 127-141 (2004).
• [25] Raike A., O.P. Pietilainen, S. Rekolainen, P. Kauppila, H. Pitkanen, J. Niemi: Trends of phosphorus, nitrogen and chlorophyll a concentrations in Finnish rivers and lakes in 1975 - 2000, Scien. Tot. Envir., 310,47-59(2003).
• [26] Redfield A.S.: The biological control of chemical factors in the environment. Am. Sci. 46, 205-211 (1958).
• [27] Rees A.P., I. Joint, E. Woodward, S. Malcolm, K.M. Donald: Carbon, nitrogen and phosphorus budgets within a mesoscale eddy: comparison of mass balance with in vitro determinations. Deep Sea Research Part II, Topical Studies in Oceanography, 48, 859-872 (2004).
• [28] Sondergaard M., P. Kristensen, E. Jeppesen: Phosphorus release from resuspended sediment in the shallow and windexposed Lake Arreso, Denmark, Hydrobiologia, 228, 91-99 (1992).
• [29] Standard methods for the examination of water and wastewater including bottom sediments and sludges, American Public Ilealth Association, New York 1992.
• [30] Trojanowski J., Cz. Trojanowska, H. Ratajczyk: Primary production in lakes with cage trout culture, Pol. Arch. Hydrobiol., 32, 99-112(1985).
• [31] Trojanowski J.: Various forms of phosphorus in bottom sediments of selected coastal lakes, Pol. Arch. Hydrobiol., 37, 341-359 (1990).
• [32] Trojanowski J., Cz. Trojanowska, K. Korzeniewski: Warunki hydrochemiczne w jeziorach przymorskich. Słup. Prace Mat. Przyrod., 8b, 123-169(1991).
• [33] Trojanowski J.: Sorptive properties of bottom sediments of the Gardno Lake, Pol. Arch. Hydrobiol., 38, 3/4,361-374(1991).
• [34] Trojanowski J.: Usytuowanie i ogólna charakterystyka jeziora Gardno, [w:] Jezioro Gardno, Z. Mudryk (red.). Pom. Akad. Ped., Słupsk 2003, 9-12.
• [35] Vollenweider R.A.: Móglichkeiten und Grenzen elementarer Modelle der Stoffbilanz von seen. Arch. Hydrobiol., 66, 1-36(1969).
• [36] Vollenweider R.A.: A manual on methods for measuring primary production in aquatic environments. Oxford, Blackwell Sci. Publ. [IBP Handbook no. 12.] 1971.
• [37] Vollenweider R.A.: Assessment of mass balance, [in:] Jergensen S.E. Vollenweider R.A. (eds), Guidelines of Lake Management 1. Principles of Lake Management, ILEC, UNEP, Japan, 53-59, 1989.
• [38] Wiśniewski R.: The regulatory role of sediment resuspension in sesto and phosphorus dynamios in shallow Lake Druzno, [in:] Proc. 6lh Internat. Conf. on the Conservation and Management Lakes - Kasumigaura95, 1995, 917-920.
• [39] Witek Z., C. Humborg, O. Savchuk, A. Grelowski, E. Łysiak-Pastuszak: Nitrogen and phosphorus budgets of the Gulf of Gdańsk (Baltic Sea), Est. Coast. Shelf Science, 57, 239-248 (2003).
• [40] Wu F., H. Qing, G. Wan: Regeneration of N, P and Si near the sediment/water interface of lakes from southwestern China Plateau, Water Res., 35, 1334-1337 (2001)