Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Methane and Nitrous Oxide Emissions from Agriculture on a Regional Scale

Wysocka-Czubaszek A., Czubaszek R., Roj-Rojewski S., Banaszuk P.

Journal of Ecological Engineering

|

2018

|

Vol. 19, nr 3

206--217

EN

Nowadays, agriculture has to meet the growing food demand together with high requirements of environmental protection, especially regarding the climate change. The greenhouse gas emissions differ not only on a global, but also on a regional scale, and mitigation strategies are effective when they are adapted properly. Therefore, the aim of this paper is to present the results of methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emissions inventory on a regional level in Poland in years 1999-2015. The CH4 and N2O emissions were calculated according to the methodology used by the National Centre for Emissions Management (NCEM) for national inventory for United Nations Framework Convention on Climate Change and Kyoto Protocol. The data were taken from Central Statistical Office of Poland. The CH4 emissions in all studied years varied strongly between voivodeships and ranged from 5.6-7.5 Gg y-1 in the Lubuskie Voivodeship to 84.8-104.3 Gg y-1 in the Mazowieckie Voivodeship. While in most voivodeships the CH4 emissions dropped down, in Podlaskie, Warmińsko-Mazurskie, and Wielkopolskie voivodeships, the emissions of this gas increased significantly as a consequence of the development of dairy and meat production. In 1999, the highest N2O fluxes were calculated for the Wielkopolskie (5.7 Gg y-1), Mazowieckie (4.8 Gg y-1) Kujawsko-Pomorskie (3.5 Gg y-1) and Lubelskie (3.3 Gg y-1) voivodeships, while in 2015, the highest nitrous oxide emissions were calculated for the Wielkopolskie (7.3 Gg y-1), Mazowieckie (5.5 Gg y-1), Kujawsko-Pomorskie (4.1 Gg y-1) and Podlaskie (4.1 Gg y-1) voivodeships. In the studied period, the contribution of N2O emissions from crop production increased in almost all voivodeships except the Podlaskie, Lubuskie and Warmińsko-Mazurskie regions. The growth in emissions from mineral fertilization and crop residue incorporation, together with the increase of emission from the animal sector in some regions of Poland, resulted in the higher national emission of nitrous oxide in the period of 1999 to 2015. Although there is a range of GHG reduction possibilities, the mitigation should be adapted with caution, on the basis of precisely calculated GHG emissions. The best management practices, if followed carefully, may reduce the environmental burden of the agricultural production and enhance its profitability.

2

Zbiorowiska grzybów micromycetes jako wskaźnik zmian wilgotnościowych murszejącej gleby z doliny Supraśli

Tyszkiewicz Z., Banaszuk P.

Inżynieria Ekologiczna

|

2016

|

Nr 47

163--169

PL

Badano glebę należącą do podtypu gleb organicznych limno-murszowych. Znajdowała się ona na zmeliorowanych, obecnie nieużytkowanych, łąkach w dolinie Supraśli. Badaniami mikologicznymi objęto mursz poziomu darniowego i poddarniowego oraz podścielającą go warstwę mułu. Celem pracy było określenie zmian w strukturach zbiorowisk grzybów micromycetes otrzymanych z murszejącej gleby mułowej w dwu kolejnych latach. Podjęto próbę wyjaśnienia związku między glebą organiczną, która uległa decesji pod wpływem odwodnienia siedliska, a zbiorowiskami zasiedlających ją grzybów. Do izolacji grzybów micromycetes wybrano metodę płytek glebowych Warcupa w modyfikacji Mańki. Analiza wspólnych cech (podobieństwa) między zbiorowiskami grzybów została przeprowadzona na podstawie współczynnika Jaccarda. W sumie otrzymano 153 kolonie i 31 gatunków grzybów micromycetes. Podobieństwo między zbiorowiskami grzybów zasiedlających glebę w kolejnych, dwu latach badań układało się na zróżnicowanym poziomie. Najwięcej wspólnych cech – podobieństwo wynoszące 50% – wykazały zbiorowiska grzybów zasiedlające poziom poddarniowy. Natomiast zbiorowisko zasiedlające w 2013 roku niezmienioną procesem glebotwórczym warstwę mułu nie wykazało obecności ani jednego wspólnego gatunku ze zbiorowiskami grzybów zasiedlającymi utwory organiczne pobrane w 2012 roku. Stwierdzono, że analizowane zespoły grzybów micromycetes są niestabilne w swej strukturze jakościowej. Świadczy to o tym, że nawet niewielkie zmiany siedliskowe przyczyniają się do powstawania zbiorowisk o odmiennych cechach jakościowych (składzie gatunkowym) i ilościowych. Wpływa to jednocześnie na niskie podobieństwo (niewiele cech wspólnych) między zbiorowiskami grzybów zasiedlającymi zmieniające się w profilu glebowym utwory organiczne analizowanej gleby, zarówno w danym roku badawczym, jak i w kolejnych latach.

EN

The analysis included soil that represented the type of organic muck soils. The study involved the levels created by the muck and the organic layer formed by a mule track. The aim of the study was to determine changes in the structures of fungal communities micromycetes, which were received from organic muck soil in two subsequent years. The authors have attempted to clarify the relationship between soil organic, which was the process of humification and mineralization of organic matter, and communities of fungi colonizing that organic soil. The method for the isolation of fungi micromycetes selected Warcup soil tiles, which was modified by Mańka. The similarity between the communities of fungi determined using Jaccard coefficient. In total 153 colonies and 31 species of fungi micromycetes were obtained. The similarity between the communities of fungi in the soil in the subsequent two years of research, was of a different level. The highest similarity, amounting to 50%, showed a fungal communities colonizing the organic layer formed by a mule track. In 2013 community inhabiting unchanged layer of silt did not have in common with any of the communities of fungi present in organic soil that was sampled in 2012. The results allow to conclude that the analyzed fungi micromycetes are unstable in its qualitative structure. Even small changes in habitat contribute to the formation of communities with different quality characteristics (species composition) are also quantitative – turnout rates of the individual species and all communities. This affects low similarity between communities of fungi inhabiting different organic soils in a research year as well as in subsequent years.

3

Statyczny jakościowy bilans wodny jako podstawa renaturyzacji ekosystemów hydrogenicznych w dolinie górnej Biebrzy

Banaszuk P., Kamocki A. K.

Inżynieria Ekologiczna

|

2016

|

Nr 48

96--106

PL

Celem pracy jest ocena wpływu projektowanych działań piętrzenia wody w systemach melioracyjnych na jakość wód powierzchniowych w zlewni górnej Biebrzy. Wskaźnikami jakości wód uwzględnionymi w bilansie są: BZT5, Nog, Pog. Bilans jakościowy Biebrzy wykonano dla stężeń zanieczyszczeń monitorowanych w 2014 r. w kilkunastu punktach zlokalizowanych na rzece Biebrzy i jej dopływach. Górna Biebrza ma niewielką(w Sztabinie niewystarczającą) chłonność dla substancji organicznych charakteryzowanych wskaźnikiem BZT5 i dużą chłonność (dwukrotnie przekraczającą wartości ładunku całkowitego) wobec N i P. Chłonność zmienia się wzdłuż biegu rzeki. W odcinku górnym ponadnormatywne dla klasy I stężenie fosforu powoduje, że rzeka nie posiada zdolności chłonnej wobec tego składnika. Niezbędne jest zmniejszenie o co najmniej 20% ładunku P prowadzonego z wodami rzeki. Dużą chłonnością, w stosunku do prowadzonego ładunku, odznaczają się dopływy Biebrzy. Ładunek całkowity związków organicznych, azotu i fosforu ogólnego nie przekracza wartości dopuszczalnej dla stanu bardzo dobrego. Rzeki mogą przyjąć ładunek azotu ogólnego stanowiący od kilkudziesięciu do kilkuset procent transportowanego ładunku. Znacznie mniejszą chłonność wykazują dopływy w stosunku do P i BZT5. W przypadku Kropiwnej konieczne jest zmniejszenie ładunku związków organicznych, który przekracza wartości wymagane dla stanu dobrego.

EN

Main goal of presented research was the assessment of the influence of water damming in existing land reclamation systems on the surface water quality of the Upper Biebrza River catchment. Surface water quality was assessed on the concentration of BOD5, total phosphorus (TP) and total nitrogen (TN) recorded in 2014 at several monitoring points along Biebrza River and its tributaries. The upper Biebrza R. has a little (at the Sztabin gauging point even an insufficient) absorption capacity of organic pollutants and a high capacity for self-purifying and absorbing of TP and TN. The phosphorus binding capacity decreases along the river and in its upper reach it is necessary to reduce the load of P by 20% to maintain the river quality objectives. Water quality monitoring data and information about pollution sources showed high absorption capacities of TN in the monitored tributaries, which can receive an additional flux of this constituent in the amount exceeding the actual load up to several times. The absorption capacity of BOD5 and TP is lower by an order of magnitude. For Kropiwna R., it is required to reduce the load of organic components (measured as BOD5), which exceeds the requirements for the 1st quality class.

4

Drogi migracji biogenów w zlewni rolniczej

Krasowska M., Banaszuk P.

Inżynieria Ekologiczna

|

2015

|

Nr 43

35--41

PL

W ostatnich latach prowadzi się wzmożone badania dotyczące obiegu substancji rozpuszczonych w zlewniach rolniczych. Istotne znaczenie dla translokacji zanieczyszczeń mają proporcje, w jakich w całkowitym odpływie uczestniczą różne formy migracji wody, czyli spływ powierzchniowy, podpowierzchniowy i odpływ podziemny. Badania wykonane w zlewni rolniczej wykazały, że udział poszczególnych dróg migracji w zlewni jest zmienny w czasie i przestrzeni. W warunkach Polski Północno-Wschodniej okresem najintensywniejszej denudacji chemicznej są wezbranie roztopowe. W związku z tym roztopy wczesnowiosenne są okresem krytycznym dla jakości wód w krajobrazie rolniczym. Ponadto w zlewniach rolniczych istotną składową odpływu są odcieki drenarskie silnie zanieczyszczone biogenami.

EN

In recent years, research was carried out on pathways of substances dissolved in the agricultural catchments. The proportions in which the total outflow involves the forms of water migration: runoff, subsurface and base flow are important for translocation of pollutants are. The study showed that the share of individual migration routes in the basin is variable in space and time in agricultural catchment. In the North-Eastern Poland the most intense period of chemical denudation is snowmelt. Therefore, early spring melt is critical for water quality . In addition, part of the outflow of highly contaminated are tile drain outflow in agricultural catchments.

5

Wpływ biokomponentu paliwowego w postaci oleju roślinnego na ślady zużycia par współpracujących

Weresa E., Czaban J., Szpica D., Banaszuk P.

Combustion Engines

|

2015

|

R. 54, nr 3

286--290

PL

Badania smarności mieszanin paliwowych (olejowych) pozwalają na wstępną ocenę procesów tribologicznych. Wykorzystując znormalizowaną metodę badawczą na aparacie czterokulowym przeprowadzono analizę śladów zużycia par współpracujących przy zmiennym obciążeniu, w różnych konfiguracjach mieszanin paliwowych olej napędowy (ON) / olej roślinny (ORZ). Zużycie to może być przyczyną nieszczelności w układach tłoczenia paliwa, przez co zostanie zakłócony proces zasilania, a stopień wymaganej korekty wykroczy poza obszar dopuszczony przez moduł sterowania, w efekcie wystąpi nierównomierność biegu. Dodatkowo przeprowadzono badania smarności mieszanin olej silnikowy OS/ON/ORZ; które mogą powstać w efekcie nieszczelności tłok-uszczelnienie-cylinder. Tego typu mieszaniny są przyczyną tzw. krystalizacji w układzie olejenia silnika, w efekcie poprzez „zatkanie” filtra paliwa, prowadzą do zatarcia. Na podstawie kształtu, oraz wielkości śladów zużycia przy różnych obciążeniach na stanowisku badawczym można wnioskować o zdatności eksploatacyjnej głównych par współpracujących w układzie zasilania i przeniesienia napędu silnika. Na tej podstawie, stosownie do potrzeb, można modyfikować resursy między naprawcze, czy częstotliwość czynności diagnostyczno-obsługowych.

EN

Investigation of the lubricity of a fuel is essential for evaluation of engine tribology. We approximate a rate of friction and wear of mechanical components of an engine under laboratory conditions using the standard method on four-ball extreme pressure tester T-02. Investigations were performed for diesel fuel blended in different proportions with the pure vegetable oil (PVO). The tribological interactions may lead to the leakage in the fuel feeding systems followed by the fuel supply disruptions that cannot be adjusted by the control module, and consequently, in the uneven running of the engine. Additionally, we tested the lubricity of diesel/engine oil/vegetable oil mixture, which can build up as a result of piston-seal-cylinder leakage. That mixture may cause so-called "crystallization" within the engine lubrication system and, as a result, the "clogging" of the fuel filter and the engine seizure. On the basis of the shape and size of wear that developed under different loadings, we can presume the exploitation suitability of the power transmission and engine system. The data can be useful for the modifications of the service life of the engine or frequency of its diagnostic maintenance.

6

Koncepcja organizacji produkcji biopaliw rolniczych

Banaszuk P., Szpica D., Czaban J., Ribbe L., Weresa E.

Combustion Engines

|

2015

|

R. 54, nr 3

212--218

PL

Realizacja zamierzeń UE na rzecz ochrony klimatu będzie wymagała przestawienia produkcji energii w Europie na system niemalże bezemisyjny. Zmniejszenie emisji w transporcie ma wynieść 60 % do 2050 r. w porównaniu z 1990 r. i około 20 % do 2030 r. w stosunku do 2008 r. To oznacza poważne zmiany istniejącego systemu transportowego, w tym poszukiwania nowych technologii układów napędowych i paliw alternatywnych, m.in. biopaliw. Wiadomo, że produkcja biopaliw na terenach wiejskich nie pokryje globalnego zapotrzebowania i z tego względu agropaliwa nie będą mogły zastąpić paliw kopalnych. Stosowanie biopaliw zaleca się w tych sektorach mobilności, w których nie można oczekiwać szybkich rozwiązań alternatywnych: m.in. w rolnictwie, leśnictwie i transporcie lotniczym. Bardziej korzystne dla ochrony klimatu jest stosowanie tłoczonych na zimno olejów roślinnych niż ich estrów - biodiesla FAME. Zdecentralizowana produkcja i użytkowanie oleju może sprzyjać rozwojowi ekonomicznemu obszarów wiejskich.

EN

An ambitious commitment of EU to climate protection requires a substantial transformation of European energy system toward low-carbon economy. The reduction of the GHG emissions from the transport sector should reach up to 60% by 2050 compared to 1990 and by ca. 20% by 2030 compared to emissions in 2008. This will require a significant change in the transport system, with a substantial role of innovations in propulsion technologies and alternative fuels. e.g. biofuels. However, biofuels produced in rural areas can not be perceived as a panacea for energy shortages in the whole mobility sector as due to limited supply they cannot replace fossil fuels. Biofuels, especially cold pressed vegetable oil (cPVO), can be a viable alternative in some strategic areas: agriculture, forestry and aviation. In terms of emission reduction and energy efficiency, the use of cPVO is more efficient than combustion of its esterified form (biodiesel FAME). Decentralised production and consumption of cPVO may provide a critical impulse stimulating the economic development of rural areas.

7

Badania właściwości eksploatacyjnych mieszanin oleju napędowego i silnikowego z olejem roślinnym

Czaban J., Szpica D., Weresa E., Banaszuk P.

Combustion Engines

|

2015

|

R. 54, nr 3

335--340

PL

Dążenie do decentralizacji wytwarzania paliw silnikowych wymusza ukierunkowanie ich produkcji na tereny rolnicze. Rozproszenie producentów paliwa wpływa globalnie na emisję CO2, ponieważ jest ono transportowane na mniejsze odległości. Początkowo silnik wysokoprężny zasilano olejem roślinnym, dopiero proces rafinacji ropy naftowej spowodował produkcję oleju napędowego na skalę przemysłową. Od tego czasu nowoprodukowane silniki spalinowe każdorazowo konstruowano pod tego typu paliwo, powstawały jedynie jednostkowe egzemplarze z możliwością stosowania biopaliw. Przeprowadzone badania lepkości i smarności mieszanin oleju napędowego i roślinnego docelowo przewidzianych jako paliwo silników wysokoprężnych z olejem silnikowym miały na celu wstępną ocenę właściwości eksploatacyjnych. Poddając adaptacji silnik wysokoprężny do zasilania domieszkami oleju roślinnego, czy czystym olejem roślinny należy mieć na względzie przedmiotowe właściwości paliwa odpowiedzialne za proces tłoczenia (głównie lepkość) i współpracę węzłów ciernych (smarność). Pierwszy z badanych parametrów stanowi podstawę do opracowania układu korygującego pracę algorytmu sterowania silnikiem lub zakresu zmian konstrukcyjnych układu zasilającego. Drugi to prognozowanie eksploatacyjne związane z oceną zdatności i korektą częstotliwości obsługiwania technicznego oraz diagnostyki.

EN

Rural areas are predestinated for the decentralised production of the of the biofuels. Processing of fuel in small-scale oil mills shortens transport distances for feedstock and products, and, therefore, have the additional positive effect on GHG emission. Pure vegetable oil was originally used as a fuel in very first diesel engines, but it was displaced over time by refined mineral oil products. Now the conventional diesel have dominated engines market while constructions designed to run on vegetable oil were built as prototypes only. In the study, we examined the lubricity (feature responsible for the friction nodes cooperation) and viscosity (pumping and fuel flow) of a pure vegetable oil and conventional diesel fuel mixed in different proportions. Since these properties of the fuel are crucial for working parameters of engines, they need to be taken into consideration when designing any modification of the engine for the use of the pure vegetable oil or its admixture. Our results enable the development of new algorithms for engine controlling system and help to determine a range of conversions of a fuel injection system required to obtain the reliable operation with biofuel. They will be useful in the elaboration of guideline for the engine diagnosis and maintenance.

8

Analiza numeryczna cyklu roboczego silnika wysokoprężnego zasilanego mieszaniną oleju napędowego i roślinnego

Szpica D., Czaban J., Weresa E., Banaszuk P.

Combustion Engines

|

2015

|

R. 54, nr 3

548--555

PL

Zasilanie silników wysokoprężnych olejami pochodzenia roślinnego jest zagadnieniem analizowanym od samego początku istnienia tego rodzaju źródła napędu. Nabiera szczególnej wagi w czasie decentralizacji produkcji paliwa do zastosowań transportowych. Ciągły rozwój możliwości oprogramowania służącego modelowaniu procesów zachodzących w obrębie cylindra silnika pozwala na szybszą analizę istotnych wskaźników pracy, na podstawie których możliwa będzie docelowa adaptacja współczesnych konstrukcji do zasilania olejem roślinnym. Przeprowadzono obliczenia numeryczne cyklu roboczego silnika w oprogramowaniu wykorzystującym metodę objętości skończonych w numerycznej mechanice płynów. Analizie poddano mieszaniny o różnym składzie procentowym olej napędowy / olej roślinny. Sterowano parametrami układu zasilania paliwem i powietrzem, tj. kąt wtrysku, ciśnienie zasilania paliwem i powietrzem w celu zbliżenia wskaźników roboczych do poziomu zasilania olejem napędowym, które uznano za wyjściowe. Tego typu działanie miało na celu opracowanie wytycznych procesu adaptacji wybranego typu silnika do zasilania domieszką biokomponentu w postaci czystego oleju roślinnego.

EN

The idea of the use of pure vegetable oil (PVO) for combustion in compression-ignition engines attracted scientific attention from the very beginning of engines of that type. Nowadays, a possibility of the decentralised production of fuel for transportation/mobility sector has triggered a growing interest in PVO. Modern software is a powerful research tool for modelling processes within an engine's cylinder. It enables an analysis of the crucial operating parameters of the engine and consequently the prediction of further modification needed to optimise the work performance. We conducted numerical simulations using the Computational Fluid Dynamics (CFD) to analyse engine's operation under various configurations and fuel properties: injection angle, a compression rate of fuel and air, different mixture proportions of PVO with conventional diesel, to obtain characteristics compared to the reference (diesel) combustion. The results are crucial for future modification of selected engine type for the use of PVO as alternative fuel or biocomponent.

9

The diesel and the vegetable oil properties assessment in terms of pumping capability and cooperation with internal combustion engine fuelling system

Szpica D., Czaban J., Banaszuk P., Weresa E.

Acta Mechanica et Automatica

|

2015

|

Vol. 9, no. 1

14--18

EN

In the paper, the results of preliminary diesel and vegetable oil research were shown, the subject of which were directly intended to be the fuel for powering compression ignition engines. In the times of climate protection and more strict standards concerning combustion gas emissions, the fuel production and transportation process became an important aspect. Decentralization of this process and enabling fuel obtaining directly from cultivation (oleaginous plants) let limit the global CO2 emission. This is why the preliminary assessment of two fuel sorts properties was attempted, on one side, the basic one, which is the diesel, on the other side - vegetable oil. Prior to subjecting the compression ignition engine to the process of adaptation to vegetable fuelling, the properties of the fuel responsible for pumping should be assessed (mainly viscosity) and friction nodes cooperation (lubricity). The first of researched parameters is the base to elaborating the system of engine controlling algorithm or the range of changes in construction of powering system. The second one is the wear issue - object fitness and repairing overhauls.

10

Wykorzystanie analizy semiwariancji w ocenie zanieczyszczenia wód rzecznych w krajobrazie rolniczym

Krasowska M., Banaszuk P.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 2

1705--1718

EN

Geostatistical analysis are used in the natural sciences to the study of spatial dependency. In this study, an analysis of semivariance was used to describe the spatial variability of stream power and movement of dissolved compounds from the catchment. This method allowed for the identification of pollution sources in the catchment, especially in drained agricultural catchments. Research carried out in the agricultural catchment near Bialystok. Hydrochemical profile was performed under different conditions of flow at low, medium and high water levels of the river. Although each period was characterized by different hydrological conditions, but a common characteristic was the fact that the study was conducted in the winter season, during the period of plant dormancy. Hydrochemical profile made by measuring the electrical conductivity values measured every 10 m along the river. That was used for the analysis of semivariance. On this basis, it was found that the spatial correlation between samples of water in the stream is readable over a distance of about 140 meters. Above the distance the signal created by the source of the dissolved chemical compounds disappears, and the water stops its composition refer to the chemistry of the source. In the case of the analyzed catchment potential sources of pollution, were drainage systems. Because, they are arranged exactly as 130–140 m. Therefore, the analysis of semivariance allowed the identification pollution sources in a catchment.

11

Statystyczne analizy przestrzenne w identyfikacji przepływu zanieczyszczeń obszarowych w zlewni rolniczej

Krasowska M., Banaszuk P.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2012

|

Nr 6

260-262

PL

Prace badawcze prowadzone w zlewni rolniczej w okolicach Białegostoku obejmowały wykonanie profili hydrochemicznych. Kartowanie wzdłuż biegu rzeki polegało na pomiarze przewodnictwa elektrycznego (EC) i temperatury wody co 10 m. Dane uzyskane z profilowania hydrochemicznego wykorzystano do przeprowadzenia analizy semiwariancji. Stwierdzono, że wartości EC uzyskane w trakcie kartowania hydrochemicznego są ze sobą skorelowane na odcinku rzeki wynoszącym około 140 m. W związku z tym należy sądzić, że stopień mineralizacji wód na tym odcinku jest kształtowany przez wody dostające się do koryta rzecznego różnymi drogami migracji tj. poprzez dopływy, odcieki drenarskie i spływ powierzchniowy.

EN

The research was conducted in the agricultural catchment near Białystok. The work included the implementation of hydrochemical profiles. Mapping along the river consisted of measuring the electric conductivity (EC) and water temperature. Data from hydrochemical profiling was used to semivariance analysis. It was found that the EC values are correlated on a stretch of about 140 m Therefore, it is believed that the degree of water mineralization on this section is shaped by water entering the river channel migration in different ways: through tributaries, leachate drainage and surface runoff.

12

Wymywanie skladników rozpuszczonych z małej zlewni rolniczej podczas wezbrania roztopowego

Krasowska M., Banaszuk P.

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

|

2011

|

T. 11, z. 1

139-157

PL

Badania nad migracją rolniczych zanieczyszczeń obszarowych prowadzono w zlewni o powierzchni 187 ha podczas wezbrań roztopowych między styczniem i kwietniem 2009 r. W przemieszczaniu zanieczyszczeń obszarowych w trakcie wezbrań kluczową rolę odgrywały korytarze migracyjne, zarówno powierzchniowe (bruzdy, koleiny, żłobiny), jak i podziemne (dreny), których aktywność zmieniała się w czasie, w zależności od warunków hydrotermicznych. Obecność dróg uprzywilejowanej migracji roztworów powodowała zwiększenie bezpośredniego kontaktu wód zlewni z ciekiem, a ponieważ przemieszczające się rozpuszczone składniki omijały potencjalne struktury buforujące, dochodziło do znaczącego zwiększenia ich stężenia w cieku. Szczególnie ważną rolę w przemieszczaniu azotanów odgrywały systemy drenarskie. W okresie ich największej aktywności stężenie NO3- w wodach niewielkiego cieku przekraczało 50 mg·dm-³.

EN

The study on the migration of agricultural pollution was performed in an agricultural catchment (187 ha) during snowmelt induced high flow event between January and April 2009. The most important role in the pollutant movement had flow pathways such as cultivation lines, ditches and fractures in karst aquifer and drainage systems. The activity of flow pathways changed over time and depended on hydro-meteorological conditions. Drainage systems were of particular importance for the movementof NO3-. The concentration of NO3- exceeded 50 mg·dm-³. The short period of snowmelt may be perceived as critical for stream water quality. In early spring, high export of nutrients along surface and shallow subsurface hydrological pathways is little affected by vegetation of the widely promoted buffer strips because at this time the vegetation is still in a dormant phase.

13

Zastosowanie analizy czynnikowej w badaniach hydrochemicznych w zlewni niewielkiego cieku w krajobrazie rolniczym

Krasowska M., Banaszuk P.

Inżynieria Ekologiczna

|

2011

|

Nr 26

147-155

PL

W celu identyfikacji głównych procesów kształtujących skład chemiczny wód niewielkiego cieku w krajobrazie rolniczym wykonano analizę czynnikową. Wyróżniono trzy główne czynniki, spośród których najistotniejszy jest F1, który wyjaśnił około 34% wariancji składu chemicznego cieku i miał największe znaczenie podczas wezbrania roztopowego. W okresie tym substancje rozpuszczone dostają się do wód wraz ze spływem powierzchniowym i podpowierzchniowym. W okresie bezopadowym, podczas niskich stanów wody, zarówno latem i zimą dominował czynnik F2. Ciek za-silany był w tym czasie przez wody głębokiego krążenia. Natomiast czynnik F3, którego największe znaczenie stwierdzono po intensywnych opadach deszczu wyjaśniał około 13% wariancji składu chemicznego wód i tłumaczył zasilanie cieku przez wody spływu powierzchniowego. Ponadto stwierdzono, że w celu bardziej szczegółowego opisu dynamiki składu chemicznego wód cieku, analizę czynnikową należy wykonać dla poszczególnych stanów charakterystycznych cieku.

EN

Factor analysis was used in order to identify the major processes shaping the chemical composition of a small streamwater in the agricultural landscape. Three main factors was distinguishes, among which the most important thing is F1, which explained about 34% of the variance of the chemical composition of the watercourse. During this period, dissolved substances get into the water with runoff and subsurface. During low water levels, both summer and winter dominant factor F2. However, factor F3, which was the most important after intense rainfall explained about 13% of the variance of the chemical composition of water and explained the water supply by river runoff. Furthermore, it was found that a more detailed description of the dynamics of chemical composition of river waters, factor analysis should be performed for individual states characteristic of the watercourse.

14

Źródła azotu i fosforu oraz drogi ich migracji podczas wezbrania roztopowego w małej zlewni rolniczej

Banaszuk P., Krasowska M., Kamocki A.

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

|

2009

|

T. 9, z. 4

5-26

PL

Badania dotyczące dróg migracji składników biogenicznych w małej (187 ha) zlewni rolniczej w okolicach Białegostoku (Polska NE) wykazały, że podczas wezbrania roztopowego odpływ cieku i jego skład chemiczny są kształtowane przez spływ powierzchniowy, głębsze wody gruntowe i wody glebowo-gruntowe strefy przyrzecznej. Podczas kulminacji wezbrania udział spływu powierzchniowego może stanowić nawet 70% całkowitej ilości wody odprowadzanej ze zlewni. Czynnikiem sprzyjającym jego powstawaniu jest obecność lodu glebowego, który ogranicza infiltrację wody pośniegowej. Infiltracja może zachodzić na większą skalę jedynie w obniżeniach i zagłębieniach terenowych, zwłaszcza w położeniach przyrzecznych. Spływ powierzchniowy i wody gruntowo-glebowe z obszarów przyrzecznych odpowiadają za przemieszczanie 88% azotanów wynoszonych ze zlewni i aż 98% ortofosforanów. Translokacja związków rozpuszczonych jest szybka, a w związku z tym, że potok materii omija większość struktur buforowych i "subzbiorników retencyjnych", transportowany ładunek nie podlega większym przemianom jakościowym i ilościowym. Na zmniejszanie ładunku związków rozpuszczonych nie może aktywnie wpływać roślinność szeroko propagowanych naturalnych barier biogeochemicznych: pasów zadrzewień i ekstensywnych łąk, ponieważ wczesną wiosnąznajduje się ona jeszcze w fazie spoczynku.

EN

End-Member Mixing Analysis was used to identify factors affecting river chemistry during a snow melt induced spring high flow event in an agricultural catchment (187 ha) in NE Poland. Results showed that temporal variability in the flow pathways and solute sources during snowmelt were controlled by soil frost. Before and in the very early stages of the event, stream water chemistry was solely dependent on the deep flow path component. Concurrent with progressing snowmelt, the importance of chemicals washed out from near the surface layer of frozen soils by surface runoff in-creased and the stream shifted toward a NO3–, NH4+, PO43– -rich composition. Solutes transported along with overland flow had the most pronounced impact on river chemistry during peak discharge. As a result of progressive ground thaw, the relative importance of pre-event riparian soil and groundwater that displaced by infiltrating flood water increased. These two end-member were responsible for export of 88% nitrates and 98% orthophosphates from the catchment. The high concentration of solutes (primarily NO3–) in the river outflow suggests that during snowmelt, either fluxes of agricultural contaminants bypassed potential buffers (which could constrain their impact on freshwater ecosystems) or that existing buffers were ineffective in removing the contaminants that moved along shallow hydrological pathways. In early spring, high export of NO3– along surface and shallow subsurface hydrological pathways may be little affected by vegetation of the widely promoted buffer strips because at this time of the year the vegetation is still in a dormant phase. Thus, the short period of snowmelt flood may be perceived as critical from the river water quality perspective.

15

Identyfikacja procesów kształtujących skład chemiczny małego cieku w krajobrazie rolniczym na podstawie analizy czynnikowej

Banaszuk P.

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

|

2004

|

T. 4, z. 1

103-116

PL

Wyróżniono cztery główne czynniki kształtujące skład chemiczny cieku. Są one związane ze stanami i przepływami wód. Czynnik A ma największe znaczenie w trakcie wezbrań wiosennych i wiąże się z intensywnym wymywaniem z gleb łatwo rozpuszczalnych jonów, głównie NO3- i SO42-, których stężenie osiąga w tym okresie maksimum. Podczas wysokich stanów wód, m.in. w trakcie opadania wiosennej fali wezbraniowej lub po intensywnych opadach, skład chemiczny cieku jest kształtowany głównie przez odpływ gruntowy, wynoszący z obszaru zlewni jony: Cl-, SO4²-, Na+, Ca²+ (czynnik C). W okresie niżówek na skład chemiczny wód wpływa przede wszystkim zasilanie przez wody głębokiego krążenia o zwiększonym stężeniu SiO3²-, Mg²+ Fe²+/³+ i Na+ (czynnik D). W tym czasie w warunkach niskiego potencjału redox z osadów dennych uwalniane są mobilne związki P i Fe, co powoduje maksymalne ich stężenie w rzece (czynnik B). Stwierdzono, że szczegółowa identyfikacja zjawisk hydrochemicznych wymaga analizy statystycznej danych oddzielnie dla poszczególnych okresów hydrologicznych.

EN

Factor analysis (FA) was used to identify interrelationships between dissolved species in the small river discharge and to determine physical processes controlling their behavior. Through the analysis of the whole dataset I was able to identify the dominant processes that appear to cause variation in stream chemical composition. Analysis of the whole dataset distinguished 4 main factors, which together explained 85% of the total variance in the dataset. Factor A, which explains the largest proportion of variance was associated with processes that occur in an episodic time scale: washout of highly soluble ions, mainly NO3- and SO4²- during winter-snowmelt episode. Translocation of Cl-, SO4²-, Na+, Ca²+ to stream water is caused predominantly by subsurface outflow from the watershed and leaching of soils during high water stages in spring and autumn (factor C). During base-flow, stream water supplied from the deeper flow paths is enriched with SiO3²-, Mg²+ Fe²+/³+ and Na+ (factor D). At the same time low redox potential in water leads to phosphorus and iron release from organic and inorganic complexes accumulated in bottom sediments of the stream (factor B). For detailed inspection of hydrochemical processes occurring in a seasonal or episodic timescale it is necessary to run FA on subsamples representing particular hydrological seasons.

16

Zróżnicowanie chemizmu płytkich wód gruntowych w bagiennej dolinie górnej Narwi na obszarze Narwiańskiego Parku Narodowego

Wysocka-Czubaszek A., Banaszuk P.

Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej. Inżynieria Środowiska

|

2001

|

Z. 12

187-195

PL

Praca przedstawia zróżnicowanie chemiczne płytkich wód gruntowych w dolinie Narwi i na otaczających ją wysoczyznach. Badania prowadzono na 8 przekrojach poprzecznych i w 30 punktach rozproszonych na obszarze Narwiańskiego Parku Narodowego i w jego otulinie. Uzyskane wyniki dotyczące parametrów chemicznych wód gruntowych opracowano stosując analizę skupień metodą Warda. W wyniku analizy statystycznej wyróżniono sześć grup płytkich wód gruntowych: żyzne wody strefy przykorytowej związane z zalewem, zanieczyszczone składnikami nawozowymi wody intensywnie nawożonych użytków rolniczych na wysoczyźnie, wody torfowiska z roślinnością turzycową i z zaroślami, wody rzeczne, słabo zanieczyszczone wody ekstensywnych użytków rolniczych na wysoczyźnie.

EN

The aim of this paper is the classification of shallow groundwater from area of the Upper Narew Valley based on its chemical composition. Studies were carried out on 8 cross-sections and points spread out in the valley and on surrounding uplands. The data obtained from chemical analysis were statistically performed using the Ward's Minimum Variance Cluster Analysis. Six main water groups were distinguished: fertile groundwater of the river-bank zone related to floods, polluted by agriculture groundwater of intensively managed arable land on uplands, groundwater of meadows located close to the edge of the valley, groundwater of peatland with low sedge vegetation and shrubs, river water, slightly polluted by agriculture groundwater of extensively managed arable land on the uplands.

17

Effect of habitat conditions on biomass production and nutrient cycling in selected communities of coniferous forests

Banaszuk P.

Polish Journal of Ecology

|

2001

|

Vol. 49, nr 3

271-298

EN

The research on the functioning of coniferous forest ecosystems was conducted on a dune field in the southern part of the River Biebrza Valley (NE Poland; 53 stopnie 15 minut N, 22 stopnie 41 minut E). Two coniferous forest ecosystems investigated were distinguished by the occurrence of two types of phytocoenoses: the pine forest Vaccino myrtilli-Pinetum (Kobenza 1930) Br.-Bl. et Vlieg. 1939, and the pine forest Peucedano-Pinetum Mat (1962) 1974. Within the scope of the investigation were: the trophic condition of soils, the flat-lying level of ground waters, the biomass and production of the vegetation, organic fall, chemical composition of the stand and undergrowth, and the supply and losses of elements to and from the ecosystem. The aim of research was to estimate the effect of habitat conditions on the biomass production and the cycling of elements in two coniferous forest communities, and to balance the budget of elements for the separated fragments for the separated fragments of the ecosystem. Water relations belong to the most important factors of the ecological individual character of the investigated coniferous forest habitats. The humidity conditions effect the differentiation of chemical properties of soils expressed by the resources of nutrients accumulated in them. The greater humidity of the Vaccino myrtilli-Pinetum forest site effects a greater accumulation of elements bounded with organic matter in the soils of this plant association and also of such forms of these elements, which are water extractable and most easily assimilated. The soils of the bilberry coniferous forest contain greater resources of some nutrients and potentially create better conditions of plant development nevertheless the present study shows a much poorer tree cover in the Vaccino myrtilli-Pinetum than in the Peucedano-Pinetum forest. In the bilberry coniferous forest 226 trees per hectare and in red bilberry one 227 were recorded. The average height and breast-high diameter were similar in the two communities: 23 and 32-35 cm, respectively. These values affect the biomass and stand increment. The respective values were 190.4t ha^-1 and 13.3t ha^-1 year^-1 in the bilberry coniferous forest and 243.4t ha^-1 and 17.1t ha^-1 year^-1 in the red bilberry community. In the latter the organic fall is more intensive, exceding that in the bilberry forest by about 18%. The total biomass of the undergrowth distinctly varies at the stage of its maximum development. In the more humid and richer site of the bilberry coniferous forest it amounts to 16323 kg ha^-1 while in the red bilberry forest its value is smaller by 45%, reaching 8960 kg ha^-1. Irrespectively of the diversity of habitat conditions, biomass and plant production comparable amounts of nutrients are cycling in the bilberry Vaccino myrtilli-Pinetum and red bilberry Peucedano-Pinetum forests throughout the year i.e. about 70 kg of nitrogen, about 7 kg of phosphorus, 40 kg of calcium, 9 kg of magnesium, and 11 kg of potassium. In both forest associations the undergrowth plants play a significant role in the biochemical circulation of elements, especially with regard to nitrogen, calcium and phosphorus. The equivalent quantity of elements is annually assimilated and returned by plants of the two coniferous forest associations, showing that the two types of forests are in the economical phase of development.