Rekultywacja zbiornika antropogenicznego metodą usuwania hypolimnionu (południowo-zachodnia Polska)

• Autorzy: Kostecki M.

Warianty tytułu

EN

The restoration of the Plawniowice anthropogenic reservoir by hypolimnetic withdrawal

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W grudniu 2003 r. rozpoczęto rekultywację antropogenicznego zbiornika wodnego w Pławniowicach (pow. 225 ha, obj. 29 mln m3, głęb. maks. 15 m, woj. śląskie) metodą usuwania hypolimnionu. Od chwili uruchomienia "rury Olszewskiego" badano zmiany zachodzące w wyniku zastosowanej metody. W okresie 2004-2010 uzyskano ujemny bilans fosforu. Całkowity ładunek fosforu odprowadzany ze zbiornika był, w następujących po sobie latach, ponad 2-krotnie większy od ładunku doprowadzanego. Odprowadzany ze zbiornika ładunek ortofosforanów był ponad 3-krotnie większy od ładunku doprowadzanego. W ciągu ośmiu lat zmniejszono zasobność zbiornika w fosfor o 28 Mg. Rekultywacja spowodowała, że w latach 2004-2010 występowało ujemne obciążenie hydrauliczne fosforem, wynoszące od -0,48 do -3,3 gP/m2/rok. Nastąpiło stopniowe słabnięcie procesu wzbogacania wewnętrznego. Stała szybkości procesu uwalniania fosforu z osadów dennych zmniejszyła się z 0,0069 mgP-PO4/d w 2004 roku do 0,0025 mgP-PO4/d w 2011 roku. Szybkość reakcji amonifikacji zaczęła słabnąć w czwartym roku rekultywacji. W 2007 roku stała szybkości reakcji wynosiła 0,4545 mgN-NH4/dm3/d, w roku 2011 zmniejszyła się do 0,0091 mgN-NH4/dm3/d. Średnie pH epilimnionu obniżało się z 9,30 w 2004 roku do 8,22 w 2011 roku. Widzialność krążka Secchiego wzrosła z 0,9 m (1998 r.) do 3,85 m (2011 r.).

EN

The restoration of Pławniowice anthropogenic reservoir (225 ha, 29 mln m3, max. depth 15 m) started in December 2003. Within eight years the reservoir experienced changes of water quality. In the 2004-2010 there have been obtained negative balances of phosphorus. The total load of phosphorus vented from the lake was every year more than twice as much as the load of the in-flow. The load of orthophosphates removed from the lake was more than three times greater than the load of the in-flow. During the first eight years of restoration to the lake there was entered 75 Mg P, including time from the lake was out-flowed 103 Mg P. Within eight years the ecosystem has been reduced in phosphorus by 28 Mg P. The restoration has caused that in the years 2004-2010 there existed negative order hydraulic phosphorus, ranging from -0.48 to -3.3 g p/m2/year. The oligotrophication of the lake caused a gradual decrease of release process of phosphate from the bottom sediments. The maximum concentration of the phosphate in hypolimnion went from 1.254 mgP-PO4/dm3 in 2004 to 0.236 mgP-PO4/dm3 in 2011. The rate constant internal enrichment process in the period 1993-1998 increased from 0.0034 mgP-PO4/d to 0.0112 mgP-PO4/d, during the period the rehabilitation of the rate constant decreased from 0.0069 mgP-PO4/d in 2004 to 0,0025 mgP-PO4/d in 2011. The maximum concentration of ammonia nitrogen in hypolimnion, at the time of summer stagnation would be 4.25 mgN-NH4/dm3 in 2007. In subsequent years alleviated and in 2011 amounted 1.95 mgN-NH4/dm3. The speed of response amonification began to ease in the fourth year of remediation. In 2007 rate constant response was 0.4545 mgN-NH4/dm3/d, in 2011 it decreased to 0.0091 mgN-NH4/dm3/d. In the period from 1993 to 1998 average pH of the water during the period of summer stagnation rose from 8.80 to 9.88. During the period of eight years the restoration the average pH of the water's fixed with 9.30 in 2004 to 8.22 in 2011. As a result of the restoration of the transparency of water increased. Before restoration - in 1998 - the average disc of Secchi disc visibility at the time of summer stagnation was 0.9 m. during the rehabilitation of the value of this indicator ranged from 3.0 to 3.85 m. The application of methods of hypolimnetic withdrawal ("Olszewski-tube", Kortowska method) gave positive results. It must be emphasized that sustained, ongoing operation of the "Olszewski-tube" device to drainage of hypolimnion not only improves currently ecological status but provides for the tank also lasting defensive mechanism from the adverse effects of the eutrophication.

Słowa kluczowe

PL

rekultywacja jezior; usuwanie hypolimnionu; bilans biogenów; Pławniowice

EN

hypolimnetic withdrawal; lakes restoration; nutrients budget; Pławniowice

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 15, nr 2
• Strony: 101--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.

Twórcy

autor

Kostecki M.

• Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN w Zabrzu, ul. Marii Skłodowskiej Curie 34, 41-819 Zabrze,

Bibliografia

• [1] Thomas E.A., Über Massnahmen gegen die Eutrophierung unserer Seen und zur Förderung ihrer biologischen Produktionskraft, Schweitz. Fisch. Zeit.1944, 7/8,7,1-108.
• [2] Olszewski P., Usuwanie hypolimnionu jezior. Wyniki pierwszego roku eksperymentu na Jeziorze Kortowskim, Zesz. Nauk. WSR, Olsztyn 1959, 9(81), 331-339.
• [3] Gawrońska H., Wymiana fosforu i azotu między osadami a wodą w jeziorze sztucznie napowietrzanym, Acta Acad. Agricult. Tech. Olst. Protectio Aquarum et Piscatoria 1994, A, 19, Suppl. 3-50.
• [4] Januszkiewicz T., Jeziora jako odbiorniki ścieków - skutki zanieczyszczania i sposoby ochrony, Wiad. Ekol. 1972, 18(2), 141-147.
• [5] Larson D.P., Mauleg K.W., Schultz D.W., Brice R.M., Response of eutrophic Shagawa Lake, Minnesota, USA to point - source phosphorus reduction, Verh. Internat. Verein. Limnol. 1975, 19, 95-105.
• [6] Lossow K., Możliwości i uwarunkowania rekultywacji jezior w Polsce [Possibilities and conditions for lakes reclamation in Poland], XVI Sympozjum Problemy ochrony, zagospodarowania i rekultywacji antropogenicznych zbiorników wodnych, Zabrze 1995, 115-122.
• [7] Lossow K., Gawrońska H., Ochrona zbiorników wodnych, Przegląd Komunalny 2000, 9, 92-106.
• [8] Nurnberg G.K., Hypolimnetic withdrawal as a lake restoration technique, American Society of Civil Engineers, J. Environmental Engineering Division 1987, 114, 1006-1017.
• [9] Kostecki M., Alokacja i przemiany wybranych zanieczyszczeń w zbiornikach zaporowych hydrowęzła rzeki Kłodnicy i Kanale Gliwickim, Prace i Studia IPIŚ-PAN w Zabrzu, nr 57, 2003, 1-124.
• [10] Putz K., Benndorf J., The importance of pre-reservoirs for the control of eutrophication of reservoirs, Wat. Sci. Tech. 1998, 37(2), 317-324.
• [11] Premazzi G., Cardoso A.C., Rodari E., Austoni M., ChiaudaniG., Hypolimnetic withdrawal coupled with oxygenation as lake restoration measures: thesuccessful case of Lake Varese (Italy), Limnetica 2005, 24(1-2), 123-132.
• [12] Dunalska J., Influence of limited water flow in a pipeline on the nutrients budget in a lake restored by hypolimnetic withdrawal method, Polish Journal of Environmental Studies 2002, 11(6), 631-637.
• [13] Kostecki M., Dynamika przemian oraz wstępny bilans podstawowych form azotu i fosforu w zbiorniku zaporowym w Pławniowicach, Archiw. Ochr. Środow. 1978, 1, 57-85.
• [14] Psenner R., Long-term changes in the chemical composition of a meromictic lake after hypolimnion withdrawal, Verh. Internat. Verein. Limnol. 1988,23, 516-533.
• [15] Kostecki M., Hypolimnetic withdrawal as a restoration technique of Pławniowice anthropogenic reservoir, The International Conference on prof. dr hab. Marek Kraska’s 70-year jubilee and the 15thanniversary of the Department of Water Protection Faculty of Biology; Adam Mickiewicz University, “The Functioning of Water Ecosystems and their Protection”, Toruń 2006.
• [16] Mientki C., Chemical properties of Kortowskie Lake waters after an 18 years experiment on its restoration. Part III. Dynamics of phosphorus compounds, Pol. Arch. Hydrobiol. 1977, 24(1), 25-35.
• [17] Mientki C., Bilans związków fosforu I azotu w rekultywowanym metodą usuwania wód hypolimnionu Jeziorze Rudnickim Wielkim w Grudziądzu (Balance of phosphorus and nitrogen copmpounds in Rudnickie Wielkie Lake in Grudziądz restoredby hypolimnetic withdrawal), Proc. of the Conference „Ochrona jezior ze szczególnym uwzględnieniem metod rekultywacji”, Toruń 1993, 29-46.
• [18] Kostecki M.,Stosunki termiczno-tlenowe zbiornika zaporowego wPławniowicach (woj.śląskie) po 23 latach eksploatacji, Archiw. Ochr. Środow. 2001, 2, 97-124.
• [19] Nürnberg G.K., Hartley R., Davis E., Hypolimnetic withdrawalin two North American lakes with anoxic phosphorus release from the sediment, Water Res. 1987, 21, 923-928.
• [20] Dunalska J., Wisniewski G., Mientki Cz., Water balance as a factor determining the Lake Kortowskie restoration, Limnological Review 2001, 1, 65-72.
• [21] Vollenweider R.A., Scientific Fundamentals of the Eutrophication of Lakes and Flowing Waters, with Particular Reference to Nitrogen and Phosphorus as Factor in Eutrophication, Water Management Research, OECD - DSA, Paris 1968.
• [22] Vollenweider R.A., Input-outputs models with special reference to the phosphorus loading concept in limnology, Schweitz. Z. Hydrol. 1975, 37, 1-53.
• [23] Vollenweider R.A., Advances in defining critical loading level for phosphorus in lake eutrophication, Mam. Inst. Ital. Idrobiol. 1976, 33, 53-98.
• [24] Murphy T.P., Macdonald R.H., Lawrence G.A., Mawhinney M.,Chain lake restoration by dredging and hypolimnetic withdrawal, [in:] Aquatic Restoration in Canada, ed. Y. Murphy, M. Munawar, Ecovision World Monograph Series, Backhuys Publishers, Leiden, The Netherlands 1999, 195-211.
• [25] Olszewski P., Versuch einer Abteilung des hypolimnischen Wassers aus einem See: Ergebnisse des ersten Versuchsjahres (The attempted diversion of hypolimnetic water of a lake: Results of the first year of experiments), Ver. Internat. Verein. Limnolog. 1961, XIV, 855-861.
• [26] Kumar Arun, Hypolimnetic Withdrawal for Lake Conservation, M.Sengupta, R. Dalwani (Editors), Proceedings of Taal 2007: the 12thWorld Lake Conference: 2008, 812-818.
• [27] Livingstone D.M., Schanz F., The effect of deep-water siphoning on small, shallow lake: A long-term case study, Arch. Hydrobiol. 1994, 132(1), 15-44.