Preliminary Study for Water Quality Improving in Storage Reservoir by Introducing of Artificial Phytolittoral

Sender, J.; Garbowski, M.; Urban, D.; Demetraki-Paleolog, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Preliminary Study for Water Quality Improving in Storage Reservoir by Introducing of Artificial Phytolittoral

Autorzy

Sender J. , Garbowski M. , Urban D. , Demetraki-Paleolog A.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Wstępne badania nad poprawą jakości zbiornika zaporowego poprzez wprowadzenie sztucznego fitolitoralu

Języki publikacji

Abstrakty

Storage reservoirs are artificially created and in order to function properly, require constant human interference. Zemborzycki reservoir has undergone a successive eutrophication. In 2010, an experimental artificial land surfaces were developed throughout the reservoir. Various native species were transplanted on these lagoons to enrich biodiversity within the reservoir and to reduce phosphorus supply through the plant barrier. The aim of this study was to determine the role of these artificially constructed lagoons and their associated vegetation on phosphorus reduction throughout the reservoir. The reservoir is affected by water rich in phosphorus. In the estuary zone which hosts a developed phytolittoral zone with macrophytes phosphorus load is significantly reduced. In the lagoon area there was also a marked reduction in phosphorus concentration in study years, along with the progressive colonization of plants. The significant reduction of phosphorus compounds in the artificial phytolittoral zone confirms the necessity of such zones. At present, the negative ecological potential of the reservoir and its declining natural and recreational values, it seems justified to separate the so-called natural zone in a reservoir that would serve as a natural biofilter. However, the most important action is to regulate incoming wastewater in the catchment area of the Bystrzyca River. Studied artificial substrates for plants (sand and gravel), although slowly, but gradually settled by water plants, can be a tool supporting the purification of dam reservoir waters. They are also durable and can be shaped in any way, which can be an additional asset – aesthetic.

Zbiorniki retencyjne, utworzone przez człowieka, dla prawidłowego funkcjonowania wymagają ciągłej jego ingerencji. Zbiornik Zemborzycki ulega sukcesywnej eutrofizacji. W roku 2010 zapoczątkowane zostało tworzenie na obszarze zbiornika sztucznych powierzchni roślinnych dla wzbogacania bioróżnorodności. Ich powstanie miało także na celu wyhamowanie wody wpływającej do zbiornika i przez ich przepływ przez powierzchnię roślinną ograniczenie dostaw fosforu. Celem badań było określenie roli sztucznie ukształtowanego fitolitoralu w redukcji fosforu. W tym celu określono ładunek fosforu dopływający do zbiornika ze źródeł powierzchniowych, z wodami rzecznymi oraz ze źródeł zewnętrznych. Do zbiornika wpływa woda bogata w fosfor. W strefie ujściowej rzeki Bystrzycy, w której znajduje się rozwinięta strefa naturalnego fitolittoralu, ładunek fosforu jest znacznie zmniejszony. W strefie lagun odnotowano również znaczne zmniejszenie stężenia fosforu w kolejnych latach badań, wraz z postępującą kolonizacją ich przez rośliny. Znacząca redukcja związków fosforu w sztucznej strefie fitolitoralu potwierdza konieczność ich istnienia. Przy obecnym, złym potencjale ekologicznym zbiornika Zemborzyckiego i obniżających się walorach przyrodniczych oraz możliwościach jego rekreacyjnego wykorzystania, uzasadnione wydaje się wydzielenie tzw. strefy przyrodniczej w zbiorniku, która pełniłaby rolę naturalnego biofiltra. Jednak najważniejszą jest uregulowana gospodarka ściekowa w zlewni rzeki Bystrzycy i zbiornika. Badane sztuczne podłoża dla roślin, chociaż wolno, ale sukcesywnie zasiedlane są przez rośliny, mogą stanowić narzędzie wspomagające oczyszczanie wód zbiorników zaporowych. Są jednocześnie trwałe i mogą być dowolnie kształtowane, co może stanowić dodatkowy atut – estetyczny.

Słowa kluczowe

storage reservoir eutrophication macrophytes phosphorus compounds artificial phytolittoral

zbiornik zaporowy eutrofizacja makrofity związki fosforu sztuczny fitolitoral

Wydawca

Politechnika Koszalińska

Czasopismo

Rocznik Ochrona Środowiska

Rocznik

2018

Tom

Tom 20, cz. 1

Strony

392--416

Opis fizyczny

Bibliogr. 51 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Sender J.

University of Life Sciences in Lublin

autor

Garbowski M.

Graduate Degree Program in Ecology, Colorado State University

autor

Urban D.

University of Life Sciences in Lublin

autor

Demetraki-Paleolog A.

University of Life Sciences in Lublin

Bibliografia

1. Bąk, Ł., Dąbkowski, S.L., Górski, J. (2011). The method of predicting silting of a water reservoir based on a peat measurement. [in Polish]. WodaŚrodowisko- Obszary Wiejskie, 11, 19-29.
2. Bechmann, M.E., Berge, D., Eggestad H.O., Vandsemb S.M. (2005). Phosphorus transfer from agricultural areas and its impact on the eutrophication of lakes – two long-term integrated studies from Norway, Journal of Hydrology, 304(1), 238-250.
3. Bolpagni, R. & Piotti, A. (2015). Hydro-hygrophilous vegetation diversity and distribution patterns in riverine wetlands in an agricultural landscape: a case study from the Oglio River (Po plain, Northern Italy), Phytocenologia, 45, 69-83.
4. Bucak, T., SaraoĞL, E., LEVİ E., Nihan Tavşanoğlu Ü., Idil Çakiroğlu A., et al. (2012). The influence of water level on macrophyte growth and trophic interactions in eutrophic Mediterranean shallow lakes: a mesocosm experiment with and without fish, Freshwater Biology, 57(8), 1631-1642.
5. Cazzanelli, M., Warming, T.P., Christoffersen, K.S. (2008). Emergent and floating- leaved macrophytes as refuge for zooplankton in a eutrophic temperate lake without submerged vegetation, Hydrobiologia, 605(1), 113-122.
6. Chudyba, H. & Kalwasinski, K. (1998). Self-cleaning of water. [in Polish]. Nowoczesne Rolnictwo. Nauka, Doradztwo, Praktyka, 5, 6.
7. Ciepielowski, A. (1999). Basics of water management. [in Polish]. Publisher of SGGW Warsaw.
8. Cook, Ch.D.K. (1985). Aquatic plants endemic to Europe and the Mediterranean, Bot. Jahrb.Syst., 103.
9. Cooke, G.D., Welch, E.B., Peterson, S., Nichols, S.A. (2016). Restoration and management of lakes and reservoirs, CRC press.
10. Correll, D. (1997). Buffer Zones: Their Processes and Potential in Water Protection, (eds) Haycock N. Burt T, Goulding K, Pinay G (Quest Environmental, Hertfordshire, UK), 7-20.
11. Czamara, W. (2001). The use of initial reservoirs to protection of dam reservoirs. [in Polish]. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej we Wrocławiu. Inżynieria Środowiska, 12, 257-262.
12. Dhote, S. & Dixit, S. (2007). Water quality improvement through macrophytes a review, Environmental Monitoring and Assessment 154, 1-4, 149-153, DOI: 10.1007/s10661-008-0303-9
13. Gałczyński, Ł. (2008). Water eutrophication: the problem of civilization. [in Polish]. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 34-37.
14. Gołdyn, R., Joniak, T., Kowalczewska-Madura, K. & Kozak, A. (2003). Trophic state of a lowland reservoir during 10 years after restoration, Hydrobiologia, 506(1-3), 759-765.
15. Gross, E.M. (2003). Alleopathy of aquatic autotrophs, Critical reviews in plant sciences. 22(3-4), 313-339.
16. Ilnicki, P. (2002). Causes, sources and course of surface water eutrophication. [in Polish]. Przegląd komunalny 2, 35-49.
17. Izydorczyk, K., Frątczak, W., Drobniewska, A., Cichowicz, E., Michalska- Hejduk, D., et al. (2013). A biogeochemical barrier to enhance a buffer zone for reducing diffuse phosphorus pollution – preliminary results, Ecohydrology & Hydrobiology, 13, 104-112
18. Izydorczyk, K., Michalska-Hejduk, D., Frątczak, W., Bednarek, A., Łapińska, M., et al. (2015). Buffer zones and ecohydrological biotechnologies in the reduction of area pollution. [in Polish]. European Regional Center for Ecohydrology of the Polish Academy of Sciences, Łódź, 145.
19. Jachniak, E. (2011). Loads of biogenic compounds and the degree of eutrophication of the Kozłowa Góra dam reservoir. [in Polish]. Nauka Przyroda Technologie, 5, 4, 55, 1-9.
20. Jarząbek, A. (1998). Changes in the charge of phosphates when flowing through small reservoirs, Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 458, 389-396. (in Polish).
21. Kajak, Z. (2001). Hydrobiology-limnology: inland water ecosystems. [in Polish]. PWN Scientific Press Warsaw.
22. Kasza, H. (2009). Dam reservoirs: meaning-eutrophication-protection. [in Polish]. Wyd. Akademii Techniczno-Humanistycznej, Bielsko-Biała, 366.
23. Khadija, S.A., Francis, R., Bernard, T. (2015). Trend Analysis in Ecological Status and Macrophytic Characterization of Watercourses: Case of the Semois-Chiers Basin, Belgium Wallonia, J. Water Res. Prot. 7, 988-1000.
24. Koc, J., Duda, M., Tucholski, S. (2008). The importance of the retention reservoir to protect the lake against phosphorus runoff from the agricultural catchment. [in Polish]. Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus, 7(1), 13-24.
25. Koc, J. & Skwierawski, A. (2004). Phosphorus in the waters of agricultural areas. [in Polish]. Zeszyty Nauk. AE Wrocław, Chemia, 1017, 165-182.
26. Ławniczak, A. (2010). The role of emergent macrophytes in nutrient cycling in Lake Niepruszewskie (western Poland), Oceanological and Hydrobiological Studies, 39(2), 75-83.
27. Matuszkiewicz, W. (2008). Guide for the determination of plant communities in Poland. [in Polish]. PWN Scientific Press Warsaw, 537.
28. Michalec, B. (2012). Determination of the viability of small water reservoirs. [in Polish]. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 3(4), 119-129.
29. Ozimek, T. (1991). Macrophytes as bio-filters in the wastewater treatment process [in Polish]. Wiad. Ekol. 38, 13-34.
30. Pärn, J., Pinay G. & Mander U. (2012). Indictors of nutrients transport from agricultural catchments under temperate climate: a review, Ecological Indicators, 22, 4-15.
31. Pawlik-Skowrońska, B. & Toporowska, M. (2011). Blooms of toxin-producing Cyanobacteria – A real threat in small dam reservoirs at the beginning of their operation, Oceanological and Hydrobiological Studies, 40(4), 30-37.
32. Pełechaty, M. & Pronin, E. (2015). The role of water and rush vegetation in the functioning of lakes and assessment of the condition of their waters. [in Polish]. Stud. Lim. Tel., 9(1), 25-34.
33. Penning, E., Mjelde, M., Dudley, B., Hellsten, S., Hanganu J., et al. (2008). Classifying aquatic macrophytes as indicators of eutrophication in European Lakes, Aquatic Ecology, 42, 237-251.
34. Prochal, P. (1978). Water construction. [in Polish]. PWRiL Press, Warsaw, 306.
35. Ryszkowski, L. (1992). Ecological principles of shaping agricultural areas to ensure sustainable and sustainable development of agriculture. [in Polish]. in: Protection and rational use of water resources in agricultural areas in the Wielkopolska region, Kosturkiewicz A. (Ed.), Committee on Environmental Protection Department in Poznań PAN, 85-106.
36. Sender, J. (2007). Sources of the threats and the directions of the macrophytes structure changes in the Zemborzycki Reservoir, TEKA Ochr. i Kszt. Środ. Przyr., 4, 221-228.
37. Sender, J. (2009a). Changes in structure of macrophyte communities in the chosen lakes of Łęczna-Włodawa Lake District, Ecohydrology & Hydrobiology, 9(2), 237-245.
38. Sender, J. (2009b). Analysis of succession changes occurring in water phytocoenoses and macrophyte flora of the studied lakes in 1960 and 2009. in: Ecology of hydrogenic landscapes of the Biosphere Reserve ": Polesie Zachodnie". [in Polish]. Chmielewski T.J. (Ed.), University of Life Sciences in Lublin Press, 161-190.
39. Sender, J. (2010). Long-term changes of macrophytes structure in macrophytedominated lakes from the Łęczna-Włodawa Lake District. [in Polish]. Ann. UMCS sec E Agricultura, 65(2), 58-67.
40. Sender, J. (2013). Monitoring of ecological effects of three phytolittal lagoons in the Zemborzycki Reservoir in 2013. [in Polish]. (typescript).
41. Sender, J. & Grabowski, M. (2016). The relationship between land management and the nature of helophytes in small lakes (Eastern Poland), Limnological Review, 16(1), 51-62.
42. Smal, H., Ligęza, S., Wójcikowska-Kapusta, A., Baran, S., Urban, D.,Obroślak, R., Pawłowski, A. (2015) Spatial distribution and risk assessment of heavy metals in bottom sediments of two small dam reservoirs (south-east Poland), Archives of Environmental Protection, 41(4), 61-70.
43. Soszka, H. (2010). Assumptions of the project concerning restrictions on the use of lake waters and the use of their catchment. [in Polish]. in: Protection and reclamation of lakes, Wiśniewski R. (Ed.), Polish Association of Sanitary Engineers and Technicians in Toruń, 115-127.
44. Soszka, H., Pasztaleniec, A., Koprowska, K., Kolada, A., Ochocka, A. (2012). Influence of hydromorphological transformations of lakes on water organisms – Literature review. [in Polish]. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 51, 24-52.
45. Stefanidis, K. & Papastergiadou, E. (2013). Effects of a long term water level reduction on the ecology and water quality in an eastern Mediterranean lake, Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems 411, 1–14.
46. Szmeja J. (2006). Guide to the study of aquatic vegetation. [in Polish]. Gdańsk University Press, 467.
47. Thiebaut, G., Guerold, F. & Muller, S. (2002). Are trophic and diversity indices based on macrophyte communities pertinent tools to monitor water quality? Water Research, 36, 3602-3610
48. Thomaz, S.M. & Cunha, E.R.D. (2010). The role of macrophytes in habitat structuring in aquatic ecosystems: methods of measurement, causes and consequences on animal assemblages' composition and biodiversity, Acta Limnologica Brasiliensia, 22(2), 218-236.
49. Tranvik, L.J. (1998). Degradation of dissolved organic matter in humic watersby bacteria, Aquatic humic substances. Springer Berlin Heidelberg, 259-283.
50. Vollenweider, R.A. (1976). Advances in defining critical loading levels for phosphorus in lake eutrophication, Mem. 1st. Ital. Idrobiol., 33, 53-83.
51. Wołek, J. (1996). Occurrence and distribution of aquatic and rush plants in the area of Czorsztyn-Nidzica Sromowe Wyżne water reservoirs before wateraccumulation. [in Polish]. Fragm. Flor. Geobot. Ser. Polonica, 3, 189-203.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-c3a1f74e-cfa5-433e-a86a-0cfc1b04c6a9