Analysis of selected nutrient contents in bottom sediments of the Ostrowy water reservoir using the GIS system

• Autorzy: Rozpondek K. , Rozpondek R.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2018.4.9

Warianty tytułu

PL

Analiza zawartości wybranych substancji biogennych w osadach dennych zbiornika wodnego Ostrowy z wykorzystaniem systemu GIS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to evaluate the contents of phosphorus and nitrogen in bottom sediments of the Ostrowy water reservoir. Furthermore, concentrations of aluminium, iron, organic matter were determined and the depth was measured. The evaluation was made using spatial modelling to obtain spatial distributions of the elements studied. Aluminium and nitrogen concentrations were classified according to the Persaud criteria. An attempt was also made to determine the possible relationships between nitrogen and phosphorus, and the content of organic matter, iron and aluminium in the material studied. Bottom sediment samples were collected based on a regular measurement grid from 31 points in the area of the Ostrowy water reservoir. The material was subjected to laboratory analysis, with the contents of elements tested ranging from 0.25 to 9.76 g/kg for total nitrogen, 0.04 to 4.50 g/kg for total phosphorus, 0.48 to 31.40% for organic matter, 0.57 to 12.64 g/kg for aluminium, and 1.70 to 30.70 g/kg for iron. Based on the Persaud classification, the major area of the reservoir is characterized by moderate and high risks resulting from the nitrogen content and low and moderate risk due to the presence of phosphorus. The correlations were also examined between organic matter and total nitrogen (R² = 0.82), total nitrogen and Fe (R² = 0.79), total nitrogen and Al (R² = 0.74), organic matter and Fe (R² = 0.82), organic matter and Al (R² = 0.79), total phosphorus and Fe (R² = 0.88), and total phosphorus and Al (R² = 0.74). The GIS tools used to generate spatial distributions have proven to be extremely useful in environmental research. Using geoinformation, maps of spatial distributions of the elements studied were generated (the method of interpolation of inverse distance weighted was used). Bottom sediments of water reservoir in Ostrowy are characterized by higher contents of nitrogen and phosphorus in bottom part and lower in northern part. The distributions made it possible to accurately assess the studied area and can be effective in planning of monitoring and reclamation activities in the area of the Ostrowy water reservoir.

PL

Celem badań była ocena zawartości fosforu i azotu w osadach dennych zbiornika wodnego Ostrowy. W badanym materiale oznaczono również stężenie glinu i żelaza oraz zawartość materii organicznej. Przedstawiono także wyniki dotyczące pomiaru głębokości. Podjęto próbę wyznaczenia relacji między poziomem stężenia azotu i fosforu a zawartością substancji organicznej, żelaza i glinu w materiale badawczym. Próbki osadów dennych pobrano na podstawie regularnej siatki pomiarowej zlokalizowanej w obrębie zbiornika wodnego Ostrowy. Pozyskany materiał został poddany badaniom laboratoryjnym, zakres wartości poszczególnych elementów wynosił: azot całkowity 0,25÷9,76 g/kg, fosfor całkowity 0,04÷4,50 g/kg, zawartość materii organicznej 0,48÷31,40% suchej masy osadu dennego, glin 0,57÷12,64 g/kg, żelazo 1,70÷30,70 g/kg. Na podstawie klasyfikacji umożliwiającej ocenę potencjalnego wpływu zanieczyszczonych osadów na organizmy wodne stwierdzono, że przeważająca część zbiornika charakteryzowała się umiarkowanym oraz wysokim stopniem zagrożenia (ze względu na zawartość azotu) oraz niskim i umiarkowanym (ze względu na zawartość fosforu). Przy wykorzystaniu metody wagowanej odwrotnej odległości wyinterpolowano mapy przestrzennego rozkładu badanych elementów. Wykorzystane narzędzia GIS okazały się niezwykle przydatne w badaniach środowiskowych. Rozkłady przestrzenne umożliwiły dokładną analizę zawartości poszczególnych elementów oznaczonych w osadach dennych badanego obiektu oraz stanowiły podstawę do zaplanowania monitoringu oraz działań rekultywacyjnych na obszarze zbiornika Ostrowy.

Słowa kluczowe

EN

bottom sediments; spatial distribution; nutrients

PL

osady denne; rozkład przestrzenny; substancje biogenne

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 21, nr 4
• Strony: 437--446
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il. kolor.

Twórcy

autor

Rozpondek K.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Infrastructure and Environment, ul. J.H. Dąbrowskiego 73, 42-201 Częstochowa

autor

Rozpondek R.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Infrastructure and Environment, ul. J.H. Dąbrowskiego 73, 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Gałczyński Ł., Eutrofizacja wód - problem cywilizacji, Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2008, 12, 34-37.
• [2] Bartoszek L., Czech D., Podatność na degradację zbiornika zaporowego Solina, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury 2014, 31(61), 35-53.
• [3] Kasza H., Zbiorniki zaporowe. Znaczenie - eutrofizacja - ochrona, ATH, Bielsko-Biała 2009.
• [4] Siemieniuk A., Szczykowska J., Wiater J., Eutrophication as a priority issue of water quality in small retention reservoirs, Journal of Ecological Engineering 2016, 17(3), 143-147.
• [5] Rozpondek K., Rozpondek R., Pachura P., Characteristics of spatial distribution of phosphorus and nitrogen in the bottom sediments of the water reservoir Poraj, Journal of Ecological Engineering 2017, 18(4), 178-184.
• [6] Dąbrowska J., Lejcuś K., Charakterystyka osadów dennych zbiornika Dobromierz, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich 2012, 3(6), 89-98.
• [7] Karwacka A., Niedzielski P., Staniszewski R., Ocena stanu osadów dennych wybranych jezior powiatu poznańskiego, Rocznik Ochrona Środowiska 2015, 17, 1684-1698.
• [8] Rozpondek K, Rozpondek R., Zastosowanie modelowania przestrzennego do analizy zawartości substancji biogennych w osadach dennych zbiornika wodnego Dzierżno Duże, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2017, 20(3), 285-294.
• [9] Kiryluk A., Rauba M., Wpływ rolnictwa na stężenie fosforu ogólnego w wodach powierzchniowych rzeki Śliny, Inżynieria Ekologiczna 2011, 26, 122-132.
• [10] Smal H., Ligęza S., Baran S., Wójcikowska-Kapusta A., Obroślak R., Nitrogen and phosphorus in bottom sediments of two small dam reservoirs, Polish Journal of Environmental Studies 2013, 22(5), 1479-1489.
• [11] Kubiak J., Tórz A., Eutrofizacja. Podstawowe problemy ochrony wód jeziornych na Pomorzu Zachodnim, Słupskie Prace Biologiczne 2005, 2, 17-36.
• [12] Rozpondek R., Wancisiewicz K., Analiza rozkładu zanieczyszczeń w osadach dennych z zastosowaniem GIS w przybrzeżnej strefie zbiornika wodnego Ostrowy na rzece Biała Oksza, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2016, 19(1), 37-49.
• [13] Uygur V., Irvem A., Karanlik S., Mapping of total nitrogen, available phosphorous and potassium in Amik Plain, Turkey, Environmental Earth Sciences 2010, 59(5), 1129-1138.
• [14] Xu F.L., Tao S., Dawson R.W., Li B.G., A GIS-based method of lake eutrophication assesment, Ecological Modelling 2001, 144, 231-244.
• [15] Persaud D., Jaagumagi R., Hayton A., Guidelines for the protection and management of aquatic sediment quality in Ontario Water Resources Branch, Ontario Ministry of the Environment, Toronto 1993.
• [16] Tarnawski M., Baran A., Jasiewicz C., Ocena właściwości fizyczno- chemicznych osadów dennych zbiornika Chańcza, Proceedings of ECOpole 2012, 6(1), 305-311.
• [17] Yang X., Post W.M., Phosphorus transformations as a function of pedogenesis: A synthesis of soil phosphorus data using Hedley fractionation method, Biogeosciences 2011, 8, 2907-2916.
• [18] Trojanowska A., Jezierski P., Phosphorus in sediments and pore waters of selected Polish dam reservoirs, International Journal of Oceanography and Hydrobiology 2011, 40(2), 72-85.
• [19] Gruca-Rokosz R., Koszelnik P., Tomaszek J., Ocena stanu troficznego trzech nizinnych zbiorników zaporowych Polski południowo-wschodniej, Inżynieria Ekologiczna 2011, 26, 196-205.
• [20] Jachniak E., Kozak J.L., Estimating the level of water eutrophication in Poraj dam reservoir based on selected methods, Ecological Chemistry and Engineering 2013, 20(7-8), 779-790.

Uwagi

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