Influence of runoff of suspended solids on quality of surface water: Case study of the Szreniawa River

• Autorzy: Kowalczyk Agnieszka , Smoroń Sylwester , Kopacz Marek

Identyfikatory

DOI

10.2478/jwld-2019-0031

Warianty tytułu

PL

Wpływ zawiesiny glebowej wymywanej ze zlewni Szreniawy na jakość wód powierzchniowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Research was conducted in selected points of the Szreniawa River basin (area 712 km²) located in the Miechowska Upland and the Proszowice Plateau. In the years 2016–2017 water samples from the Szreniawa River were taken monthly and the concentration of suspended solids was determined by filtration. The concentration of biogenic components NO₃-N, NH₄-N and PO₄-P was determined by a colorimetric method, using an automatic flow analyser. The average concentration of suspended solids ranged from 192 to 390 mg∙dm^–3 (with minimum values of 5–20 mg∙dm^–3 and maximum 837–3937 mg∙dm^–3) at individual points. There was an upward trend between the content of suspended solids and the concentration of biogenic components. An extremely high concentration of suspended solids happened during storm-like precipitation at the end of June 2017 and amounted to 3937.2 mg∙dm^–3. The concentration of biogenic components was also highest in this period and amounted to 2.50 mg∙dm^–3 of NO₃-N, 0.49 mg∙dm^–3 of NH₄-N and 1.18 mg∙dm^–3 of PO₄-P. At low precipitation the concentration of suspended solids was also low (5.0 mg∙dm^–3). A similar pattern was observed for the concentration of biogenic components which was 0.39 mg∙dm^–3 of NO₃-N, 0.17 mg∙dm^–3 of PO₄-P and 0.08 mg∙dm^-3 of NH₄-N.

PL

Badania prowadzono w wybranych punktach na terenie zlewni Szreniawy (o powierzchni 712 km²), położonej na wyżynie Miechowskiej i Płaskowyżu Proszowickim. W latach 2016–2017 pobierano w cyklu miesięcznym próbki wody z rzeki Szreniawy i oznaczano w nich ilości zawiesiny glebowej (metodą filtracji) oraz stężenie N-NO₃, N-NH₄ i P-PO₄ – metodą kolorymetryczną, za pomocą automatycznego analizatora przepływowego. Średnia zawartość zawiesiny glebowej wynosiła od 192 do 390 mg∙dm^–3 (min. 5–20, max 837–3937). Stwierdzono rosnący trend zależności między zawartością zawiesiny glebowej a stężeniem składników biogennych. Przykładem ekstremalnie dużej zawartości zawiesiny glebowej był koniec czerwca 2017 r., gdy po opadach o charakterze nawałnicowym wynosiła ona aż 3937,2 mg∙dm^–3. Wtedy też stężenie składników biogennych było największe i kształtowało się na poziomie 12,50 mg∙dm^–3 N-NO₃, 0,49 mg∙dm^–3 N-NH₄ oraz 1,18 mg∙dm^–3 P-PO₄. W przypadku niewielkich opadów zawartość zawiesiny glebowej była mała i wynosiła 5,0 mg∙dm^–3, a stężenie N-NO₃ wynosiło 0,39 mg∙dm^–3, P-PO₄ – 0,17 mg∙dm^–3 i N-NH₄ – 0,08 mg∙dm^–3.

Słowa kluczowe

EN

cambisols; chernozems; concentration of NO3-N; NH4-N; PO4-P; dusty soils; loess; suspended solids

PL

czarnoziemy; gleby brunatne; gleby pyłowe; lessy; stężenie N-NO3; N-NH4; P-PO4; zawiesina glebowa

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2019
• Tom: no. 41
• Strony: 83--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kowalczyk Agnieszka

• Institute of Technology and Life Sciences, Małopolski Research Centre in Krakow, ul. Ułanów 21B, 31-450, Kraków, Poland

autor

Smoroń Sylwester

• Institute of Technology and Life Sciences, Małopolski Research Centre in Krakow, Poland

autor

Kopacz Marek

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Kraków, Poland

Bibliografia

• ALEKSANDROWICZ S.W. 1999. Zarys paleogeografii Polski. W: Geografia Polski. Środowisko przyrodnicze [Outline of the paleogeography of Poland. In: Polish geography]. Ed. L. Starkel. Warszawa. PWN s. 25–38.
• BECHMANN M., DEELSTRA J., STÅLNACKE P., EGGESTAD H.O., ØYGARDEN L., PENGERUD A. 2008. Monitoring catchment scale agricultural pollution in Norway: Policy instruments, implementation of mitigation methods and trends in nutrient and sediment losses. Environmental Science and Policy. Vol. 11. Iss. 2 p. 102–114. DOI 10.1016/j.envsci.2007.10.005.
• BECHMANN M., STÅLNACKE P., KVOERNO S., EGGESTAD H.O., ØYGARDEN L. 2009. Integrated tool for risk assessment in agricultural management of soil erosion and losses of phosphorus and nitrogen. Science of the Total Environment. Vol. 407 p. 749–759.
• BORDA T., CELI L., ZAVATTARO L., SACCO D., BARBERIS E. 2011. Effect of agronomic management on risk of suspended solids and phosphorus losses from soil to waters. Journal of Soils and Sediments. Vol. 11(3) p. 440–451.
• CHADWICK D. R., CHEN S. 2002. Manures. In: Agriculture, hydrology and water quality. Eds. P.M. Haygarth, S.C. Jarvis. Wallingford. CABI Publ. CAB Intern. p. 57–82.
• Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council establishing a framework for Community action in the field of water policy. OJ L327, 22.12.2000
• FATYGA J. 1978. Procesy erozyjne na górskich użytkach zielonych [Erosion processes on mountain grassland]. Wiadomości IMUZ. T. 12. Z. 4 p. 235–270.
• HALIMI S., RECHACHI H., BAHROUN S., MIZANE N. E., DAIFALLAH T. 2018. Assessment of groundwater salinity and risk of soil degradation in Quaternary aquifer system. Example: Annaba plain, Algeria N-E. Journal of Water and Land Development. No. 36 (I–III) p. 57–65. DOI 10.2478/jwld-2018-0006.
• HEJDUK L. 2011. Relacje między wybranymi formami fosforu a rumowiskiem unoszonym w rzece Zagożdżonce [Relation between chosen phosphorus forms and suspended sediment in Zagożdżonka River]. Scientific Review – Engineering and Environmental Sciences. No. 54 p. 311–320.
• HEJDUK L., HEJDUK A., BARYŁA A., HEWELKE E., 2017. Influence of selected factors on erodibility in catchment scale on the basis of field investigation. Journal of Ecological Engineering. Vol. 18. Iss. 1 p. 256–267.
• ILNICKI P. 2004. Polskie rolnictwo a ochrona środowiska [Polish agriculture versus environmental protection]. Ed. 1. Poznań. Wydaw. AR. ISBN 83-7160-369-X pp. 485.
• IZMAIŁOW B., MICHNO A. 2009. Geomorfologiczne uwarunkowania zagospodarowania obszarów lessowych na przykładzie Płaskowyżu Proszowickiego w rejonie Koszyc. W: Człowiek i rolnictwo [Geomorphological determinants of loess areas land use – the Proszowicki Plateau near Koszyce example. In: Human and agriculture]. Eds. Z. Gorka, A. Zborowski. Kraków. Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ p. 121–133.
• JÓZEFACIUK A., JÓZEFACIUK C. 1992. Struktura zagrożenia erozją wodną fizjograficznych krain Polski [Structure water erosion threats of physiographic regions of Poland]. Pamiętnik Puławski. Supl. Nr 101 p. 23–49.
• KONDRACKI J. 2000. Geografia regionalna Polski [Regional geography of Poland]. Warszawa. PAN. ISBN 83-01-12479-2 pp. 440.
• KORELESKI K. 2005. Wybrane zagadnienia przeciwerozyjnej ochrony gleb w świetle wymogów zrównoważonego rozwoju [Selected problems of antierosion soil protection in the light of sustainable development]. Acta Agrophysica. Vol. 5(1) p. 49–55.
• KORELESKI K. 2008. Wpływ czynników terenowych na natężenie erozji wodnej na przykładzie wsi górskiej [The influence of field factors on the intensity of water erosion exemplified by a mountain village]. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. Z. 3 p. 5–12.
• KOWALCZYK A., KUŹNIAR A., SMOROŃ S. 2014. The threats of water erosion in the Proszowice Plateau. Polish Journal of Environmental Studies. Vol. 23. No. 3A p. 58–61.
• KUREK S. 1990. Użytkowanie ziemi a ochrona wód. W: Ochrona wód przed wpływem rolniczych zanieczyszczeń obszarowych [Land use versus water protection. In: Protection of waters against the influence of agricultural area pollution]. Falenty. Materiały Seminaryjne IMUZ. Nr 27 p. 83–94.
• MANDER U., KULL A., KUUSEMETS V., TAMM T. 2000. Nutrient runoff dynamics in a rural catchment: Influence of land-use changes, climatic fluctuations and ecotechnological measures. Ecological Engineering. Vol. 14(4) p. 405–417.
• MARTIN M., CELI L., BARBERIS E. 1999. Determination of low concentrations of organic phosphorus in soil solution. Communications in Soil Science and Plant Analysis. Vol. 30 p. 1909–1917.
• NEARING M.A., JETTEN V., BAFFAUT C., CERDAN O., COUTURIER A., HERNANDEZ M., BISSONNAIS Y. LE., NICHOLS M.H., NUNES J.P., RENSCHLER C.S., SOUCHÈRE V., VAN OOST K. 2005. Modeling response of soil erosion and runoff to changes in precipitation and cover. CATENA. Vol. 61. Iss. 2–3 p. 131–154.
• NIEDŹWIEDŹ T., OBRĘBSKA-STARKLOWA B. 1991. Klimat. W: Dorzecze górnej Wisły [Climate. In: Upper Vistula basin]. Ed. I. Dynowska, M. Maciejewski. Warszawa–Kraków. PWN p. 68–85.
• PÄRN J., MANDER Ü. 2007. Landscape factors of nutrient transport in temperate agricultural catchments. In: River basin management IV. Eds. C.A. Brebbia, K.L. Katsifarakis. Southampton–Boston. WIT Transactions on Ecology and the Environment. WIT Press p. 411–423.
• QUINTON J.N., CATT J.A., HESS T.M. 1999. The selective removal of phosphorus from soil: Is event size important? Journal of Environmental Quality. Vol. 30. No. 2 p. 538–545.
• ROMMENS T., VERSTRAETEN G., POESEN J., GOVERS G., VAN ROMPAEY A. J. J., PEETERS I., LANG A. 2005. Soil erosion and sediment deposition in the Belgian loess belt during the Holocene: Establishing a sediment budget for a small agricultural catchment. The Holocene. Vol. 15. Iss. 7 p. 1032–1043.
• Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 9 marca 2015 w sprawie norm w zakresie dobrej kultury rolnej zgodnej z ochroną środowiska [Order of the Minister of Agriculture and Rural Development dated 9 March 2015 on standards for good agricultural culture consistent with environmental protection]. Dz.U.2015 poz. 334.
• Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 23 grudnia 2002 r. w sprawie kryteriów wyznaczania wód wrażliwych na zanieczyszczenia związkami azotu ze źródeł rolniczych [Order of the Minister of the Environment dated 23 December 2002 on criteria for determining nitrogen vulnerable water from agricultural sources]. Dz.U. 2002. nr 241. poz. 2093.
• Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 21 lipca 2016 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych oraz środowiskowych norm jakości dla substancji priorytetowych [Order of the Minister of the Environment dated 21 July 2016 on the method of classification of the state of uniform parts of surface waters and environmental quality standards for priority substances]. Dz.U. 2016 poz. 1187.
• SMOROŃ S. 2012. Zagrożenie eutrofizacją wód powierzchniowych wyżyn lessowych Małopolski [The risk of surface waters eutrophication in loessial uplands of Małopolska]. WodaŚrodowisko-Obszary Wiejskie. T. 12. Z. 1 (37) p. 181–191.
• SMOROŃ S., KOWALCZYK A. 2012. Nitrogen and phosphorus dynamics in the surface flowing waters of the loessial areas in northern Małopolska. Polish Journal of Environmental Studies. Vol. 21. No 5A p. 392–395.
• SMOROŃ S., KOWALCZYK A. 2014a. Identyfikacja i ocena czynników antropogenicznych stanowiących potencjalne zagrożenie dla wód zlewni Szreniawy [Identification and evaluation of anthropogenic factors posing potential threat to Szreniawa River waters]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 14. Z. 3 (47) p. 125–141.
• SMOROŃ S., KOWALCZYK A. 2014b. Diversity of surface waters quality in Szreniawa River sub catchments. Polish Journal of Environmental Studies. Vol. 23. No. 3A p. 151–155.
• SMOROŃ S., KOWALCZYK A., KOSTUCH M. 2009. Użytkowanie gruntów zlewni Szreniawy w kontekście ochrony gleby i wody w latach 1995–2005 [Land use in the Szreniawa catchment area un the context of soil and water protection in the years 1995–2005]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 9. Z. 3 (27) p. 167–179.
• SMOROŃ S., KUŹNIAR A., KOWALCZYK A. 2011. The loads of chemical components (NPK) in the Proszowice Plateau (the given example being of the Szreniawa catchment). Polish Journal of Environmental Studies. Vol. 20. No. 4A p. 312–316.
• SOSZKA H. 2009. Problemy metodyczne związane z oceną stopnia eutrofizacji jezior na potrzeby wyznaczania stref wrażliwych na azotany [Methodical problems associated with the assessment of lake eutrophication for designation of zones vulnerable to nitrates]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 9. Z. 1 (25) p. 151–159.
• TŁUSZCZ T. 2007. Granica między Wyżyną Miechowską a Płaskowyżem Proszowickim w strukturze środowiska przyrodniczego [The boundary between the Miechowska Upland and Proszowicki Plateau within the structure of the natural landscape]. Przegląd Geograficzny. T. 79. Z. 2 p. 297–311.
• VAGSTAD N., STÅLNACKE P., ANDERSEN H.E., DEELSTRA J., GUSTAVSON A., IITAL A., JANSONS V., KYLLMAR K., LOIGU E., REKOLAINEN S., TUMAS R., VUORENMAA J. 2001. Nutrient losses from agriculture in the Nordic and Baltic countries. Measurements in small agricultural catchments and national agro-environmental statistics. Copenhagen. Nordic Council of Ministers. ISBN 92-893-0713-7 pp. 591.
• WĘCŁAWIK S. 1991. Budowa geologiczna. W: Dorzecze górnej Wisły [Geological structure. In: Upper Vistula River basin]. P. I. Ed. I. Dynowska, M. Maciejewski. Warszawa–Kraków. PWN p. 30–41.
• WITEK T., GÓRSKI T., KERN H., ŻUKOWSKI B., BUDZYŃSKA K., FILIPIAK K., FIUT M., STRZELEC J. 1994. Waloryzacja rolniczej przestrzeni produkcyjnej Polski według gmin [Valorisation of agricultural production area according to Polish municipalities]. Ed. T. Witek. Puławy. IUNG. Supl. A-57 pp. 248.
• WRÓBEL S. 1991. Eutrofizacja wód. W: Dorzecze Górnej Wisły II [Water eutrophication. In: Upper Vistula II basin]. Ed. I. Dynowska, M. Maciejewski. Warszawa–Kraków. PWN p. 106–116.

Uwagi

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