Assessment of the Variability of Rainwater Quality and the Functioning of Retention Reservoirs in the Urban Area

• Autorzy: Zubala Tomasz

Warianty tytułu

PL

Ocena zmienności jakości wód opadowych i funkcjonowania zbiorników retencyjnych na terenie zurbanizowanym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Three-year observations made it possible to assess the degree of pollution and variability in quality of rainwater collected in two reservoirs in the Lublin agglomeration (south-eastern Poland). The studied objects are characterised by different construction, size, hydraulics and type of drained surface. In particular, a large variation in water quality indicators was observed for suspended solids, NH₄⁺, NO₃^- and K⁺. Higher conductivity, NH₄⁺, SO₄^- and Cl^- was found in the reservoir receiving rainwater from the national road, compared to the water from the housing estate. In the second reservoir, a higher load of NO₂^-, PO₄^-, Fe⁺ and K⁺was observed. Among the analysed variables, the most disturbing values were recorded for conductivity, pH, suspended solids, oxygen indicators, NO₂^-, NH₄⁺and PO₄^-. The liquid flowing into the reservoirs during snowmelt was characterised by high pollution. In the year with the highest sum of atmospheric precipitation, there was a reduction in medium concentrations of many quality variables (flushing effect, dilution of pollutants). An increase in oxygen demand and oxygen deficits were observed in warm seasons. An emission of inconvenient odors in the vicinity of the reservoir in the housing estate was also observed. These phenomena may be intensified in the case of improper use of the system (e.g. when bottom sediments are not removed) and further increase of air temperatures. Under such conditions, the possibility of using open rainwater reservoirs near human settlements becomes questionable.

PL

Na podstawie trzyletnich obserwacji dokonano oceny stopnia zanieczyszczenia oraz zmienności jakości wód deszczowych gromadzonych w dwóch zbiornikach na terenie aglomeracji Lublina (Polska południowo-wschodnia). Badane obiekty charakteryzują się różną budową, wielkością, hydrauliką i rodzajem powierzchni odwadnianej. Szczególnie duże zróżnicowanie wskaźników jakości wody dotyczy zawiesiny, NH₄⁺, NO₃^- i K⁺. W zbiorniku na wody deszczowe z drogi krajowej stwierdzano wyższą przewodność, NH₄⁺, SO₄^- i Cl^- niż w wodach z osiedla mieszkaniowego. W drugim zbiorniku obserwowano większe obciążenie NO₂^-, PO₄^-, Fe⁺ i K⁺. Wśród analizowanych zmiennych najbardziej niepokojące wartości osiągała przewodność, pH, zawiesina, wskaźniki tlenowe, NO₂^-, NH₄⁺ i PO₄^-. Wysokim zanieczyszczeniem charakteryzowała się ciecz dopływająca do zbiorników w trakcie roztopów. W roku z najwyższą sumą opadów atmosferycznych nastąpiło zmniejszenie średnich koncentracji wielu zmiennych jakości (przemycie zlewni, rozcieńczenie zanieczyszczeń). W ciepłych porach roku obserwowano wzrost zapotrzebowania na tlen i pojawianie się deficytów tlenowych. Stwierdzono też emisję odorów w sąsiedztwie zbiornika w osiedlu mieszkaniowym. Przy niewłaściwej eksploatacji systemu (m.in. brak usuwania osadów dennych) i dalszym wzroście temperatur powietrza zjawiska te mogą nasilać się. W takich warunkach możliwość stosowania otwartych zbiorników wód deszczowych w pobliżu siedzib ludzkich staje się wątpliwa.

Słowa kluczowe

EN

rainwater; water pollution; retention reservoir; environmental protection

PL

woda deszczowa; zanieczyszczenia wód; zbiornik retencyjny; ochrona środowiska

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2020
• Tom: Tom 22, cz. 2
• Strony: 840--858
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zubala Tomasz

• University of Life Sciences in Lublin, Poland

Bibliografia

• Arheimer, B., Andersson, L., Lepistö, A. (1996). Variation of nitrogen concentration in forest streams – influences of flow, seasonality and catchment characteristics. Journal of Hydrology, 179, 281-304.
• Barałkiewicz, D., Chudzińska, M., Szpakowska, B., Świerk, D., Gołdyn, R., Dondajewska R. (2014). Storm water contamination and its effect on the quality of urban surface waters. Environmental Monitoring and Assessment, 186(10), 6789-6803.
• Barszcz, M. (2015). Influence of Applying Infiltration and Retention Objects to the Rainwater Runoff on a Plot and Catchment Scale – Case Study of Służewiecki Stream Subcatchment in Warsaw. Polish Journal of Environmental Studies, 24(1), 57-65.
• Birgand, F.R., Skaggs, R.W., Chescheir, G.M., Gilliam, J. W. (2007). Nitrogen removal in streams of agricultural catchments – a literature review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 37(5), 381-387.
• Chang, N.-B., Islam, M.K., Wanielista, M.P. (2012). Floating wetland mesocosm assessment of nutrient removal to reduce ecotoxicity in stormwater ponds. International Journal of Environmental Science and Technology, 9, 453-462.
• Congying, L. (2012). Ecohydrology and good urban design for urban storm water-logging in Beijing, China. Ecohydrology and Hydrobiology, 12(4), 287-300.
• Corsi, S.R., De Cicco, L.A., Lutz, M.A., Hirsch, R.M. (2015). River chloride trends in snow-affected urban watersheds: increasing concentrations outpace urban growth rate and are common among all seasons. Science of the Total Environment, 508, 488-497.
• CSO (Central Statistical Office) (2014). Environment 2014. Warsaw: Statistical Information and Elaborations.
• CSO (Central Statistical Office) (2015). Environment 2015. Warsaw: Statistical Information and Elaborations.
• CSO (Central Statistical Office) (2016). Environment 2016. Warsaw: Statistical Information and Elaborations.
• Dojlido, J. (1995). Chemia wód powierzchniowych [Chemistry of surface waters]. Białystok: Ekonomia i Środowisko.
• Fuchs, S., Mayer, I., Haller, B., Roth, H. (2013). Lamella settler for storm water treatment – performance and design recommendations. NOVATECH, 1-10.
• Geiger, W., Dreiseitl, H. (2001). Neue wege für das regenwasser [New methods of rainwater drainage]. München: Oldenbourg Verlag.
• Gong, Y., Liang, X., Li, X., Li, J., Fang, X., Song R. (2016). Influence of Rainfall Characteristics on Total Suspended Solids in Urban Runoff: A Case Study in Beijing, China. Water, 8(278), 2-23.
• Goonetilleke, A., Thomas, E., Ginn, S., Gilbert, D. (2005). Understanding the role of land use in urban stormwater quality management. Journal of Environmental Management, 74(1), 31-42.
• Harasimiuk, M., Nowak, J., Superson, J. (2008). Budowa geologiczna i rzeźba terenu [Geological structure and topography], In: Uziak, S., Turski, R. (eds.), Środowisko przyrodnicze Lubelszczyzny [Natural environment of the Lublin Region]. Lublin: Lubelskie Towarzystwo Naukowe, 9-73.
• Herrmann, J. (2012). Chemical and biological benefits in a stormwater wetland in Kalmar, SE Sweden. Limnologica, 42, 299-309.
• Hlavínek, P., Zelenakova, M. (eds.) (2015). Storm Water Management – Examples from Czech Republic, Slovakia and Poland. Switzerland: Springer Hydrogeology, Springer International Publishing.
• Huang, C.-L., Hsu, N.-S., Wei, C.-C., Luo W.-J. (2015). Optimal Spatial Design of Capacity and Quantity of Rainwater Harvesting Systems for Urban Flood Mitigation. Water, 7, 5173-5202.
• Imhoff, K., Imhoff, K. R. (2006). Taschenbuch der stadtentwässerung [Handbook of urban drainage]. München: Oldenbourg Industrieverlag.
• Kaszewski, B.M. (2008). Klimat [Climate], In: Uziak, S., Turski, R. (eds.), Środowisko przyrodnicze Lubelszczyzny [Natural environment of the Lublin Region], Lublin: Lubelskie Towarzystwo Naukowe, 75-111.
• Kazemi, F., Beecham, S., Gibbs, J. (2011). Streetscape biodiversity and the role of bioretention swales in an Australian urban environment. Landscape and Urban Planning, 101, 139-148.
• Langeveld, J.G., Liefting, H.J., Boogaard, F.C. (2012). Uncertainties of stormwater characteristics and removal rates of stormwater treatment facilities: Implications for stormwater handling. Water Research, 46, 6868-6880.
• Le Viol, I., Mocq, J., Julliard, R., Kerbiriou, C. (2009). The contribution of motorway stormwater retention ponds to the biodiversity of aquatic acroinvertebrates. Biological Conservation, 142, 3163-3171.
• Lee, J.H., Bang, K.W., Ketchum, L.H., Choe, J.S., Yu, M.J. (2002). First flush analysis of urban storm runoff. Science of the Total Environment, 293, 163-175.
• Liu, A., Egodawatta, P., Guan, Y., Goonetilleke, A. (2013). Influence of rainfall and catchment characteristics on urban stormwater quality. Science of the Total Environment, 444, 255-262.
• Liu, J., Sample, D.J., Bell, C. Guan Y. (2014). Review and Research Needs of Bioretention Used for the Treatment of Urban Stormwater. Water, 6, 1069-1099.
• Mitchell, V.G., Deletic, A., Fletcher, T.D., Hatt, B.E., McCarthy, D.T. (2007). Achieving multiple benefits from stormwater harvesting. Water Science and Technology, 55(4), 135-144.
• Moore, T.L.C., Hunt, W.F. (2012). Ecosystem service provision by stormwater wetlands and ponds - A means for evaluation? Water Research, 46, 6811-6823.
• Ociepa, E., Mrowiec, M., Deska, I., Okoniewska, E. (2015). Snow cover as a medium for deposition of pollution. Rocznik Ochrona Środowiska, 17, 560-575.
• Pennino, M.J., McDonald, R.I., Jaffe, P.R. (2016). Watershed-scale impacts of stormwater green infrastructure on hydrology, nutrient fluxes, and combined sewer overflows in the mid-Atlantic region. Science of the Total Environment, 565, 1044-1053.
• Rivett, M.O., Cuthbert, M.O., Gamble, R., Connon, L.E., Pearson, A., Shepley, M.G., Davis, D. (2016). Highway deicing salt dynamic runoff to surface water and subsequent infiltration to groundwater during severe UK winters. Science of the Total Environment, 565, 324-338.
• SO (Statistical Office) (2017). Miasto Lublin [Lublin City]. Lublin: Statystyczne Vademecum Samorządowca.
• Song, H., Qin, T., Wang, J., Wong, T.H.F. (2019). Characteristics of Stormwater Quality in Singapore Catchments in 9 Different Types of Land Use. Water, 11(1089), 1-10.
• Tao, T., Wang, J., Xin, K., Li, S. (2014). Multi-objective optimal layout of distributed storm-water detention. International Journal of Environmental Science and Technology, 11, 1473-1480.
• Vaze, J, Chiew, F. (2004). Nutrient loads associated with different sediment sizes in urban stormwater and surface pollutants. Journal of Environmental Engineering, 130, 391-396.
• Wang, C.-Y., Sample, D.J. (2014). Assessment of the nutrient removal effectiveness of floating treatment wetlands applied to urban retention ponds. Journal of Environmental Management, 137, 23-35.
• Yu, J., Yu, H., Xu, L. (2013). Performance evaluation of various stormwater best management practices. Environmental Science and Pollution Research, 20, 6160-6171.
• Yuan, Q., Guerra, H.B., Kim, Y. (2017). An Investigation of the Relationships between Rainfall Conditions and Pollutant Wash-Off from the Paved Road. Water, 9(232), 1-12.
• Zubala, T. (2013). Analysis of treatment efficiency and the technical and operational conditions of rainwater treatment plant. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 2, 96-98.
• Zubala, T. (2018). Technical and natural conditions and operating efficiency of a municipal stormwater treatment plant. Environmental Science and Pollution Research, 25, 952-962.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).