The use of the integrated trophic state index in evaluation of the restored shallow water bodies

• Autorzy: Skwierawski A.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2013.20(11)115

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie integralnego wskaźnika stanu troficznego do oceny odtworzonych płytkich zbiorników

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was to determine the trophic status of five restored shallow lakes from a group of 30 water bodies in the Olsztyn Lakeland, which were dried in the 19th century as part of a land reclamation program. The effectiveness of the Integrated Trophic State Index (ITS) in the evaluation process was analyzed. ITS is a relatively new method for diagnosing eutrophication intensity. It analyzes the balance between production processes and organic matter decomposition through simultaneous measurements of oxygen saturation and pH of water. ITS is a versatile tool which can be applied in various types of water bodies. In this study, it was used to evaluate shallow water bodies characterized by excessive phosphorus loads and susceptibility to blue-green algal blooms in summer. During a three-year study carried out in 2010–2012, significant correlations were observed between %O2 and pH, which is a basic prerequisite for applying the ITS method. In the analyzed water bodies, correlation coefficients were determined in the range of r = 0.68–0.83. ITS values varied in successive years ITS (from 7.73 to 8.67), ranging from eutrophy to hypertrophy. Most ITS scores were consistent with the values of Carlson’s TSI, which indicates that used integrated trophic state index, based on the values of water pH and oxygen saturation, accurately reflect the ecological status of degraded water bodies.

PL

W pracy podjęto próbę oceny stanu troficznego pięciu płytkich zbiorników, należących do grupy około 30 obiektów Pojezierza Olsztyńskiego, współcześnie odtworzonych po osuszeniu dokonanym w XIX w. W szczególności przeanalizowano możliwość zastosowania integralnego wskaźnika troficzności (Index of Trophical State – ITS). Wskaźnik ten jest stosunkowo nową metodą diagnozy nasilenia procesu eutrofizacji. Bazuje na ocenie równowagi procesów produkcji i rozkładu materii organicznej, którą określa się poprzez symultaniczny pomiar nasycenia wody tlenem i odczynu. Metoda ta jest przedstawiana jako uniwersalna, mająca zastosowanie w różnych typach wód. W niniejszej pracy wykorzystano ją do oceny zbiorników płytkich, cechujących się dużym nadmiarem fosforu w obiegu i podatnych na zakwity sinic w sezonie letnim (często bardzo intensywne). Badania w przekroju 3 lat (2010–2012) wykazały istotną statystycznie korelację pomiędzy %O2 i pH, co jest podstawowym wymogiem możliwości zastosowania wskaźnika ITS. Współczynniki korelacji dla poszczególnych obiektów wodnych wynosiły r = 0,68–0,83. Wyniki oceny stanu w kolejnych latach zmieniały się w zakresie od eutrofii do wartości wykraczających poza granicę tego stanu (ITS od 7,73 do 8,67). Uzyskane wyniki w większości przypadków były zgodne z rezultatami oceny powszechnie stosowanej metody TSI Carlsona, co wskazuje, że również w zdegradowanych zbiornikach relacja pH-O2 odzwierciedla ich stan ekologiczny.

Słowa kluczowe

EN

trophic state; TSI; Integrated Trophic State Index; ITS; restored lake; eutrophication

PL

stan troficzny; TSI Carlsona; wskaźnik ITS; odtworzone jezioro; eutrofizacja

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 11
• Strony: 1275--1283
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Skwierawski A.

• Department of Land Improvement and Environmental Management, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, pl. Łódzki 2, 10–719 Olsztyn, Poland, phone: [phone]

Bibliografia

• [1] Wang H, Wang H. Mitigation of lake eutrophication: Loosen nitrogen control and focus on phosphorus abatement. Prog Nat Sci. 2009;19:1445-1451. DOI: 10.1016/j.pnsc.2009.03.009.
• [2] Parparov A, Hambright KD, Hakanson L, Ostapenia AP. Water quality quantification: basics and Implementation. Hydrobiologia 2006;560(1):227-237. DOI 10.1007/s10750-005-1642-y.
• [3] Neverova-Dziopak E. Podstawy zarządzania procesem eutrofizacji antropogenicznej [Fundamentals of anthropogenic eutrophication process management]. Kraków: Wyd AGH; 2010.
• [4] Panek P. Wskaźniki biotyczne stosowane w monitoringu wód od czasu implementacji w Polsce Ramowej Dyrektywy Wodnej [Biotic indices used in Poland since the implementation of Water Framework Directive]. Przegl Przyr. 2011;22(3):111-123.
• [5] Peckham SD, Chipman JW, Lillesand TM, Dodson SI. Alternate stable states and the shape of the lake trophic distribution. Hydrobiologia 2006;571:401-407. DOI 10.1007/s10750-006-0221-1.
• [6] Munawar M, Fitzpatrick M. The application of Vollenweider’s eutrophication models for assessing ecosystem health: Hamilton Harbour (Lake Ontario) example. Aquat Ecosyst Health. 2011;14(2):204-208. DOI: 10.1080/14634988.2011.577394.
• [7] Nürnberg GK. Trophic state of clear and colored, soft- and hard-water lakes with special consideration of nutrients, anoxia, phytoplankton and fish. Lake Reservoir Manage. 1996;12 432-447. DOI: 10.1080/07438149609354283.
• [8] Carlson RE. A trophic state index for lakes. Limnol Oceanogr. 1977;22:361-369. DOI: 10.4319/lo.1977.22.2.0361.
• [9] Jachniak E, Jaguś A. Uwarunkowania i nasilenie eutrofizacji zbiornika Tresna [Conditions and intensity of eutrophication of the Tresna reservoir]. Nauka Przyr Technol. 2011;5(4):56-65.
• [10] Jaguś A. Assessment of trophic state of inland water (the case of the Sola cascade dam reservoirs). Ecol Chem Eng A. 2011;18(11):1433-1440.
• [11] Neverova-Dziopak E, Kowalczyk E, Bartoszek L, Koszelnik P. Trophic state of the Solina Reservoir. Zesz Nauk Polit Rzesz, Bud Inż Środ. 2011;58:197-208.
• [12] Skwierawski A. The Causes, Extent and Consequences of Lake Drainage in the Olsztyn Lakeland in the 19th and Early 20th Century. In: Environment Alterations – Research and Protection Methods. Contemporary Problems of Management and Environmental Protection. 2011;8:33-52.
• [13] Skwierawski A. Water quality of restored shallow lake Nowe Wloki. Ecol Chem Eng. 2006;13(S2):345-354.
• [14] Skwierawski A. Nitrogen and phosphorus loads in the restored lake Sawag. Ecol Chem Eng A. 2012;19(9):1029-1039. DOI: 10.2428/ecea.2012.19(09)098.
• [15] Scheffer M. Alternative stable states in eutrophic shallow freshwater systems: a minimal model. Hydrobiol Bull. 1989;23:73-85. DOI: 10.1007/BF02286429.
• [16] Scheffer M, van Ness EH. Shallow lakes theory revisited: various alternative regimes driven by climate, nutrients, depth and lake size. Hydrobiologia 2007;584:455-466. DOI 10.100 /s10750-007-0616-7.
• [17] Scheffer M, van Geest GJ, Zimmer K, Jeppesen E, Sondergaard M, Butler MG, Hanson MA, Declerck S, de Meester L. Small habitat size and isolation can promote species richness: second-order effects on biodiversity in shallow lakes and ponds. Oikos. 2006;112(1):227-231. DOI: 10.1111/j.0030-1299.2006.14145.x.
• [18] Wade AJ, Hornberger GM, Whitehead PG, Jarvie HP, Flynn N. On modelling the mechanisms that control in-stream phosphorus, macrophyte, and epiphyte dynamics: an assessment of a new model using general sensitivity analysis. Water Resour Res. 2001;37(11):2777-2792. DOI: 10.1029/2000WR000115.
• [19] Schoumans OF, Mol-Dijkstra J, Akkermans LMW, Rśst CWJ. SIMPLE: Assessment of non-point phosphorus pollution from agricultural land to surface waters by means of a new methodology. Wat Sci Tech. 2002;45:177-182. DOI: WebQuery/wurpubs/314355.
• [20] Dokulil MT, Teubner K. Eutrophication and restoration of shallow lakes – the concept of stable equilibria revisited. Hydrobiologia. 2003;506/509:29-35. DOI: 10.1023/B:HYDR. 0000008629.34761.ed.
• [21] Jense JH. A model of nutrient dynamics in shallow lakes in relation to multiple stable states. Hydrobiologia 1997;342/343:1-8. DOI: 10.1023/A:1017018812215.