ANALIZA TENDENCJI ZMIAN STANU FIZYKOCHEMICZNEGO … ... Kształtowania Środowiska i Geodezji,...

154

ANALIZA TENDENCJI ZMIAN STANU FIZYKOCHEMICZNEGO WOacuteD RZEKI GŁOacuteWNEJ

Joanna Jaskuła1 Mariusz Sojka1 Joanna Wicher-Dysarz2

1 Instytut Melioracji Kształtowania Środowiska i Geodezji Wydział Melioracji i Inżynierii Środowiska Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu ul Piątkowska 94 60-649 Poznań e-mail jaskulauppoznanpl masojkauppoznanpl

2 Katedra Inżynierii Wodnej i Sanitarnej Wydział Melioracji i Inżynierii Środowiska Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu ul Piątkowska 94 60-649 Poznań e-mail jwicheruppoznanpl

Inżynieria Ekologiczna Ecological EngineeringVol 44 2015 154ndash161DOI 10129122392062960040

STRESZCZENIEW pracy przedstawiono wyniki analizy zmian stanu fizykochemicznego woacuted rzeki Głoacutewnej w profilu Poznań w latach 1996ndash2009 Stan fizykochemiczny woacuted scharakteryzowano na podstawie 11 parametroacutew tlenu rozpuszczo-nego (O2) BZT5 przewodności w 20 degC (μS) substancji rozpuszczonych (mg) odczynu (pH) azotu amonowego (NNH4) azotu Kjeldahla (NI) azotu azotanowego (NNO3) azotu ogoacutelnego (NII) fosforanoacutew (PO4) oraz fosforu ogoacutelnego (P) Analizę stanu fizykochemicznego woacuted przeprowadzono na tle zmian użytkowania gruntoacutew gos-podarki wodno-ściekowej oraz warunkoacutew hydrometeorologicznych Wody rzeki Głoacutewnej w latach 1996ndash2009 charakteryzowały się stanem poniżej dobrego Decydowały o tym podwyższone wartościami BZT5 i fosforu ogoacutelnego oraz wysokie wartości azotu Kjeldahla i fosforanoacutew Przeprowadzona analiza wykazała że w latach 1996ndash2009 obserwowano wzrost odczynu wody oraz spadek stężeń azotu amonowego i zawartości substancji rozpuszczonych Uporządkowanie gospodarki wodno-ściekowej w gminach położonych na terenie zlewni nie wpłynęło istotnie na poprawę stanu fizykochemicznego woacuted rzeki Głoacutewnej

Słowa kluczowe jakość wody rzeka nizinna parametry fizykochemiczne

ANALYSIS OF TRENDS CHANGES IN PHYSICOCHEMICAL STATE OF THE GŁOacuteWNA RIVER

ABSTRACT The paper presents the analysis of results of trend changes in physicochemical state of the Głoacutewna river in Poznan in the years 1996ndash2009 Physicochemical state was characterized by 11 parameters dissolved oxygen (O2) BOD5 conductivity (μS) dissolved substances (mg) pH ammonia nitrogen (NNH4) Kjeldahl nitrogen (NI) nitrate nitro-gen (NNO3) total nitrogen (NII) phosphates (PO4) and total phosphorus (P) The results were analyzed with respect to changes in land use water and wastewater management and hydrometeorological conditions Due to high con-centrations of Kjeldahl nitrogen and phosphates elevated concentrations of BOD5 and total phosphorus physico-chemical state of the Głoacutewna river was less than good The results of the analysis proved that pH was increased concentration of ammonia nitrogen and contents of dissolved substances was decreased Organization of water and wastewater management in communes located in the analyzed catchment has not significantly influenced the physicochemical state of waters of the Głoacutewna river

Keywords water quality lowland river physicochemical parameters

WSTĘP

Obieg materii w zlewniach rzecznych kształ-towany jest przez czynniki naturalne jak i antro-pogeniczne Działalność człowieka wpływa na obieg wody w zlewni ktoacutera w głoacutewnej mierze odpowiada za transport składnikoacutew Człowiek

wprowadza do środowiska także nowe grupy sub-stancji ktoacutere związane są z rodzajem prowadzo-nej działalności Substancje ktoacutere wprowadzane są do woacuted powierzchniowych pochodzą ze źroacute-deł o charakterze obszarowym oraz punktowym [Gałczyńska i in 2011 Policht-Latawiec i in 2013 Kowalik i in 2015]

155

Inżynieria Ekologiczna Ecological Engineering Vol 44 2015

Stan fizykochemiczny woacuted powierzchnio-wych jest silnie związany ze strukturą użyt-kowania gruntoacutew [Miatkowski i Smarzyńska 2014] Jednym z najbardziej znaczących ob-szarowych źroacutedeł zanieczyszczeń w zlewniach nizinnych stanowi działalność rolnicza [Kanc-lerz i in 2010] zużycie sztucznych nawozoacutew oraz obsada zwierząt gospodarskich [Rauba 2009 Żurek 2009 Pulikowski i in 2013] Stan fizykochemiczny woacuted zależy roacutewnież od go-spodarki wodno-ściekowej prowadzonej w gminach położonych na terenie zlewni dostę-pu do sieci kanalizacyjnej i oczyszczalni ście-koacutew Rzeki stanowią odbiornik zanieczyszczeń z powierzchni zlewni gdzie podstawowym źroacutedłem fosforu są najczęściej ścieki bytowo--gospodarcze natomiast źroacutedłem azotu są rol-nicze zanieczyszczenia obszarowe [Dąbrow-ska 2008]

W celu ochrony zasoboacutew wodnych na te-renie państw członkowskich Unii Europejskiej wprowadzono Ramową Dyrektywę Wodną Podstawowym celem środowiskowym jest osią-gnięcie do 2015 r dobrego stanu woacuted [Dyrek-tywa 2000] Zmusza to kraje członkowskie do podejmowania działań mających na celu po-prawę stanu ekologicznego woacuted oraz waloroacutew użytkowych wody Do oceny skuteczności po-dejmowanych działań mających na celu popra-wę stanu woacuted prowadzony jest monitoring ich stanu przez Wojewoacutedzkie Inspektoraty Ochrony Środowiska [Sojka i Murat-Błażejewska 2010] Monitoring prowadzony jest w obrębie jedno-litych części woacuted powierzchniowych w zakre-sie elementoacutew ekologicznych hydromorfolo-gicznych i fizykochemicznych oraz substancji specyficznych Analiza danych pochodzących z monitoringu woacuted rzecznych umożliwia oce-nę skuteczności prowadzonych prac w zakresie ograniczania dopływu zanieczyszczeń pocho-dzących ze źroacutedeł o charakterze punktowym i obszarowym (wpływ gospodarki wodno-ścieko-wej zużycie nawozoacutew sztucznych) Wyniki mo-nitoringu woacuted powierzchniowych pozwalają na min na skuteczne zarządzanie zasobami wod-nymi [Simeonova i in 2003 Shrestha i Kaza-ma 2007] ocenę zmian zawartości wybranych zanieczyszczeń w wodach oraz powiązanie ich zawartości z warunkami meteorologicznymi i hydrologicznymi

Celem pracy była ocena czasowych zmian stanu fizykochemicznego woacuted rzeki Głoacutewnej w profilu Poznań w latach 1996ndash2009

MATERIAŁY I METODY

Stan fizykochemiczny woacuted scharakteryzowa-no na podstawie zbioru danych ktoacutery obejmował 11 parametroacutew jakości wody tlen rozpuszczony (O2) BZT5 przewodność w 20 degC (μS) substan-cje rozpuszczone (mg) odczyn (pH) azot amo-nowy (NNH4) azot Kjeldahla (NI) azot azotanowy (NNO3) azot ogoacutelny (NII) fosforany(PO4) oraz fosfor ogoacutelny (P) Analizy proacutebek wody uzy-skano z Wojewoacutedzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Poznaniu (WIOŚ) Charaktery-stykę warunkoacutew meteorologicznych w zlewni przeprowadzono na podstawie danych udostęp-nionych na stronie wwwfreemeteopl dla poste-runku w Poznaniu Charakterystykę warunkoacutew hydrologicznych przeprowadzono na podstawie danych obejmujących codzienne pomiary sta-noacutew i przepływoacutew wody rzeki Głoacutewnej w profilu Wierzenica w latach 1996ndash2009 udostępnionych przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW) w Poznaniu

Zlewnię rzeki Głoacutewnej wyznaczono na pod-stawie Rastrowej Mapy Podziału Hydrograficz-nego Polski (MPHP) w skali 150000 (2010) udostępnionej przez Krajowy Zarząd Gospodarki Wodnej (KZGW) Typ abiotyczny rzeki określo-no na podstawie Raportu Ministerstwa Środowi-skadla Obszaru Dorzecza Odry (2005) Charakte-rystykę fizjograficzną zlewni określono na pod-stawie map topograficznych w skali 110000 oraz Numerycznego Modelu Terenu (NMT) udostęp-nionego przez Centralny Ośrodek Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej (CODGiK) Struk-turę użytkowania zlewni określono na podstawie projektu Corine Land Cover Głoacutewnego Inspek-toratu Ochrony Środowiska (GIOŚ) Lokalizację punktowych źroacutedeł zanieczyszczeń określono na podstawie raportoacutew o stanie środowiska w Wiel-kopolsce (WIOŚ) oraz danych Głoacutewnego Urzędu Statystycznego z lat 1996ndash2009

W pierwszym etapie analizy określono stęże-nia charakterystyczne analizowanych parametroacutew jakości wody wartości minimalne maksymalne średnie oraz odchylenia standardowe Stan fizy-kochemiczny woacuted rzeki Głoacutewnej określono na podstawie Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 22 października 2014 r w sprawie sposo-bu klasyfikacji stanu jednolitych części woacuted po-wierzchniowych oraz środowiskowych norm ja-kości dla substancji priorytetowych W kolejnym etapie pracy poszukiwano zależności pomiędzy stężeniami analizowanych parametroacutew jakości


156

wody a natężeniem przepływu W ostatnim etapie w celu określenia czasowych zmian badanych pa-rametroacutew jakości wody przeprowadzono analizę trendoacutew Analizę przeprowadzono wg metody-ki zaproponowanej przez McBeanrsquoa i Roversrsquoa (1984) oraz Manna-Kendalla (1975) na poziomie istotności pα= 005 Analizy statystyczne zostały wykonane przy pomocy programu STATISTICA (Statsoft Polska) oraz pakietu R

WYNIKI I DYSKUSJA

Zlewnia rzeki Głoacutewnej położona jest w ma-kroregionie Pojezierze Wielkopolskie w mezo-regionach Pojezierze Gnieźnieńskie i Roacutewnina Wrzesińska [Kondracki 2002]

Pole powierzchni rzeki Głoacutewnej wynosi 23581 km2 a jej długość 43 km Według klasy-fikacji jednostek hydrograficznych rozpatrywana zlewnia została oznaczona kodem 18592

Rzeka Głoacutewna wypływa z Jeziora Lednickie-go a do rzeki Warty uchodzi w km 240 na terenie miasta Poznania Zgodnie z typologią abiotycz-ną rzekę Głoacutewną podzielono na dwa odcinki Od źroacutedła do Jeziora Kowalskiego jest to ciek łączą-cy jeziora natomiast poniżej zbiornika jest to typ nieokreślony Najwyższy punkt zlewni wyniesio-ny jest na 135 m npm najniższy położony jest w pobliżu ujścia do Warty 52 m npm Średni spadek podłużny rzeki wynosi 192permil Gęstość sieci rzecznej wynosi 101 kmkm-2 Do najwięk-szych dopływoacutew rzeki Głoacutewnej zaliczyć można min dopływ spod Imielna i Dopływ spod Jeziora Wronczyńskiego

Na terenie zlewni znajduje się ok 14 jezior naturalnych największym z nich jest Jezioro Lednickie W 1984 roku utworzony także został sztuczny zbiornik Jezioro Kowalskie Łączna powierzchnia jezior wynosi ponad 7 km2 co sta-nowi ok 3 powierzchni zlewni Analizowana zlewnia jest przykładem zlewni rolniczej w ktoacute-rej przeważają grunty orne (575) Pozostałe formy użytkowania stanowią lasy ok 25 użyt-ki zielone 75 oraz tereny zurbanizowane 74

Na terenie zlewni rzeki Głoacutewnej położone są gminy Pobiedziska (50 powierzchni zlewni) Łubowo (1767) Swarzędz (1508) Kłecko (468) Czerwonak (445) Kiszkowo (366) oraz Poznań (224)

Głoacutewnym źroacutedłem zanieczyszczeń w zlew-ni w latach 1996ndash2009 były spływy powierzch-niowe z poacutel uprawnych Do rzeki odprowadza-ne były także oczyszczone ścieki z oczyszczal-ni komunalnych w Pobiedziskach i Bugaju z oczyszczalni Zakładu Produkcji Doświadczalnej Akumulatory w Mechowie oraz Przedsiębiorstwa Farmaceutyczno-Chemicznego Synteza w Po-biedziskach W gminach położonych w obrębie zlewni ludność obsługiwana przez oczyszczalnie ściekoacutew w latach 1996ndash2009 wzrosła z 23 do 54 Wzrosła liczba funkcjonujących oczysz-czalni komunalnych a zmalała liczba przemysło-wych oczyszczalni

Temperatury średnie dla stacji meteorolo-gicznej Poznań w latach 1996ndash2009 wahały się od -6 ordmC do 265 ordmC przy wartości średniej 9 ordmC Średnia wartość temperatury powietrza w poacutełro-czu zimowym wynosiła 27 ordmC natomiast w poacutełro-czu letnim 154 ordmC Średnia roczna suma opadoacutew

Rys 1 Zlewnia rzeki GłoacutewnejFig 1 Głoacutewna river catchment

157


w rozpatrywanym wieloleciu wynosiła 549 mm w tym w poacutełroczu zimowym 209 mm i poacutełroczu letnim 340 mm Przy takim przebiegu warunkoacutew meteorologicznych przepływy rzeki Głoacutewnej w profilu Wierzenica wahały się od NNQ = 007 m3s-1 do WWQ = 544 m3s-1 Średni roczny prze-pływ w rozpatrywanym wieloleciu wynosił SSQ = 060 m3s-1 a przepływ nienaruszalny SNQ = 017 m3s-1 Średni przepływ w poacutełroczu letnim w rozpatrywanym wieloleciu wynosił 032 m3s-1 i był o ok 64 niższy niż w poacutełroczu zimowym

Analiza stanu fizykochemicznego woacuted rzeki Głoacutewnej w okresie 1996ndash2009 wykazała że były one dobrze natlenione Zawartość tlenu rozpusz-czonego wynosiła od 51 do 140 mg O2

dm-3 przy wartości średniej wynoszącej 104 mg O2

dm-3 Wody rzeki Głoacutewnej charakteryzowały się natural-nym lekko alkaicznym odczynem od pH 74 do 83 Obciążenie woacuted zanieczyszczeniami organicz-nymi wpływającymi na zużycie tlenu w procesie samooczyszczania było na średnim poziomie War-tości BZT5 wynosiły od 07 do 104 mg O2

dm-3 Wody rzeki Głoacutewnej charakteryzowały się bardzo niską przewodnością tylko w 2 pobranych proacute-

bek wody wartości były wyższe od 1000 mScm-1 Zawartość substancji rozpuszczonych była na ni-skim poziomie i wynosiła od 408 do 794 mgdm-3 przy wartości średniej roacutewnej 584 mgdm-3

Pod względem zawartości substancji biogen-nych analizowane wody charakteryzowały się wysokimistężeniami azotu Kjeldahla oraz fos-foranoacutew Stężenie azotu Kjeldahla wynosiły od 093 do 505 mgNdm-3 przy wartości średniej 217 mgNdm-3 Stężenie fosforanoacutew wynosiło od 008 do 125 mg PO4dm-3 przy wartości średniej 057 mg PO4dm-3 Stężenia azotu azotanowego i azotu amonowego były odpowiednio na śred-nim i niskim poziomie Wysoka zawartość azotu Kjeldahla i niska zawartość azotu amonowego wskazywała na duży dopływ azotu organicznego ktoacutery może pochodzić z niedostatecznie oczysz-czonych ściekoacutew z oczyszczalni komunalnych Średnia zawartość azotu ogoacutelnego w wodach rze-ki Głoacutewnej w profilu Poznań wynosiła 564 mgN

dm-3 a fosforu 031 mg Pdm-3 (tab 1)Ocenę stanu fizykochemicznego woacuted rzeki

Głoacutewnej w latach 1996ndash2009 przeprowadzono na podstawie Rozporządzenia Ministra Środowiska

Tabela 1 Charakterystyczne miesięczne stężenia wybranych wskaźnikoacutew jakości wody rzeki Głoacutewnej w latach 1996ndash2009Table 1 Characteristic monthly values of water quality parameters in the Głoacutewna river in the years 1996ndash2009


158

z dnia 22 października 2014 r w sprawie sposo-bu klasyfikacji stanu jednolitych części woacuted po-wierzchniowych oraz środowiskowych norm jako-ści dla substancji priorytetowych poprzez poroacutew-nanie stężeń z wartościami granicznymi (rys 2)

Pod względem zawartości tlenu rozpuszczo-nego wartości odczynu pH oraz przewodności w 20 degC wody rzeki Głoacutewnej zakwalifikowane zostały do stanu bardzo dobrego Normom woacuted dobrej klasy jakości odpowiadały zawartości sub-stancji rozpuszczonych azotu ogoacutelnego oraz azo-tu amonowego

Wysokie stężenia BZT5 i fosforu ogoacutelnego oraz bardzo wysokie stężenia azotu Kjeldahla i fosfora-noacutew wpłynęły na to że stan fizykochemiczny woacuted rzeki Głoacutewnej w latach 1996ndash2009 został zakwali-fikowany do poniżej dobrego W przypadku BZT5 wartości wyższe od dopuszczalnych określonych w rozporządzeniu (6 mg O2middotdm-3) wystąpiły w 22 pobranych proacutebek Zawartość fosforu ogoacutel-nego przekraczała wartości dopuszczalne (04 mg Pmiddotdm-3) w 245 proacutebek wody Zdecydowa-nie częściej wartości dopuszczalne przekraczane były przez stężenie azotu Kjeldahla ktoacutere było wyższe od dopuszczalnych (2 mg Nmiddotdm-3) w 59 proacutebek wody natomiastw przypadku fosforanoacutew (031 mg PO4middotdm-3) aż w 80

Zmiany stężeń wybranych wskaźnikoacutew jako-ści wody w wodach rzeki Głoacutewnej związane były nie tylko z dopływem zanieczyszczeń do rzek ale roacutewnież z panującymi warunkami hydrometeoro-logicznymi (tab 2)

Z przepływami dodatnio skorelowane były stężenia tlenu rozpuszczonego a ujemnie stęże-nia fosforanoacutew i fosforu ogoacutelnego

Najwyższe stężenia tlenu rozpuszczonego w wodach rzeki Głoacutewnej występują w zimowym poacutełroczu hydrologicznym a ich średnie stężenie było na ogoacuteł wyższe od 11 mg O2middotdm-3 (rys 3) Od maja do sierpnia wraz ze spadkiem natężenia przepływu i wzrostem temperatury wody obser-wowany był spadek zawartości tlenu rozpusz-czonego Wartości te były na ogoacuteł niższe od 10 mg O2middotdm-3 Pomimo utrzymywania się w rze-ce w miesiącach wrzesień i październik niskich przepływoacutew zaobserwowano wzrost stężenia tlenu rozpuszczonego co spowodowane było obniżeniem temperatury wody

Najwyższe stężenia fosforanoacutew i fosforu ogoacutelnego w wodach rzeki Głoacutewnej występo-wały od czerwca do października Średnie stę-żenie fosforanoacutew w tym okresie było na ogoacuteł wyższe od 060 mg PO4middotdm-3 fosforu ogoacutelnego od 035 mg Pmiddotdm-3 Wysokie stężenia związkoacutew fosforu w miesiącach letnich mogą być zwią-zane z występowaniem deszczoacutew nawalnych po ktoacuterych występują spływy powierzchnio-we głoacutewnie z poacutel uprawnych Od stycznia do kwietnia stężenia związkoacutew fosforu obniżały się średnie stężenia fosforanoacutew były na ogoacuteł niższe od 050 mg PO4middotdm-3 fosforu ogoacutelne-go od 027 mg Pmiddotdm-3 Może być to związane z rozcieńczaniem ściekoacutew w wyniku wzrostu natężenia przepływoacutew

Rys 2 Procentowy udział wybranych parametroacutew fizykochemicznych w poszczegoacutelnych klasach jakości woacuted powierzchniowych

Fig 2 Percentage of selected physicochemical parameters in the particular classes of surface water quality

159


Tabela 2 Analiza korelacji wybranych parametroacutew jakości wody oraz natężenia przepływu rzeki Głoacutewnej w latach 1996ndash2009Table 2 Correlation analysis of selected parameters of water quality and flow in the Głoacutewna river in the years1996ndash2009

Parametr O2 BZT5 microS mg pH NNH4 NI NNO3 NII PO4 P Q

O2 004 037 021 010 054 009 030 029 -041 -045 039

BZT5 004 -027 -016 003 -008 045 -007 011 -015 006 005

microS 037 -027 054 011 051 -004 047 044 -004 -002 000

mg 021 -016 054 -007 024 -001 044 042 -017 -017 015

pH 010 003 011 -007 002 -011 002 -002 -025 -014 -002

NNH4 054 -008 051 024 002 026 033 040 -009 -012 -004

NI 009 045 -004 -001 -011 026 -013 026 012 021 002

NNO3 030 -007 047 044 002 033 -013 092 -020 -022 019

NII 029 011 044 042 -002 040 026 092 -014 -012 017

PO4 -041 -015 -004 -017 -025 -009 012 -020 -014 082 -032

P -045 006 -002 -017 -014 -012 021 -022 -012 082 -031

Q 039 005 000 015 -002 -004 002 019 017 -032 -031

Rys 3 Sezonowa zmienność na tle średnich miesięcznych przepływoacutew tlenu rozpuszczonego (A) i fosforanoacutew (B) w wodach rzeki Głoacutewnej w latach 1996ndash2009

Fig 3 Seasonal variation of dissolved oxygen (A) and phosphate (B) on the background of monthly flow in the Głoacutewna river in the years 1996ndash2009

a) b)

Tabela 3 Trendy czasowe wybranych parametroacutew fizykochemicznych w wodach rzeki Głoacutewnej w latach 1996ndash2009Table 3 Temporal trends of the selected physicochemical parameters in the Głoacutewna river in the years 1996ndash2009

Parametr JednostkaPoziom istotności pα = 005

metoda parametryczna metoda nieparametryczna

BZT5 mg O2 dm-3 0 0

Substancje rozpuszczone mg dm-3 ndash ndash

pH pH + +

Azot amonowy mg NNH4 dm-3 ndash ndash

Azot Kjeldhala mg N dm-3 0 0

Azot azotanowy mg NNO3 dm-3 0 0

Azot ogoacutelny mg N dm-3 0 0

Fosforany mg PO4 dm-3 0 0

Fosfor ogoacutelny mg P dm-3 0 0

Oznaczenia bdquo+rdquo ndash trend dodatni bdquo-rdquo ndash trend ujemny bdquo0rdquo ndash trend nieistotny


160

W celu oceny czasowej tendencji zmian stanu fizykochemicznego woacuted rzeki Głoacutewnej w latach 1996ndash2009 przeprowadzono analizę trendoacutew (tab 3) Przeprowadzona analiza wykazała że odczyn wody cechował się tendencją wzrostową nato-miast stężenia substancji rozpuszczonych i azotu amonowego obniżały się Stężenia pozostałych parametroacutew fizykochemicznych charakteryzowały się sezonowością bez wyraźnej tendencji do zmian Wyniki analizy wykonanej metodą nieparametrycz-ną Manna-Kendalla były zgodne z wynikami ana-lizy McBeanrsquoa i Roversrsquoa w przypadku wszystkich analizowanych parametroacutew fizykochemicznych Na rysunku 4 przedstawiono stężenia azotu amo-nowego (A) i odczynu (B) w latach 1996ndash2009

Średnie stężenie azotu amonowego w roku 1996 wynosiło 069 mg NNH4middotdm-3 w roku 2009 zmalało do 056 NNH4middotdm-3 Wartość odczynu w analizowanym okresie wzrosła o 013 pH z 783 pH do 796 pH Stężenia azotu amonowego obni-żały się średnio rocznie 0013 NNH4middotdm-3 wartość odczynu wzrastały średnio 001 pH

PODSUMOWANIE

Wody rzeki Głoacutewnej w latach 1996ndash2009 charakteryzowały się stanem poniżej dobrego Decydowały o tym podwyższone wartościami BZT5 i fosforu ogoacutelnego oraz wysokie wartości azotu Kjeldahla i fosforanoacutew Ujemne korelacje pomiędzy przepływami rzeki Głoacutewnej a stęże-niami fosforanoacutew i fosforu ogoacutelnego świadczyć mogą o pochodzeniu tych związkoacutew głoacutewnie ze źroacutedeł punktowych

Rys 4 Stężenie azotu amonowego (A) i odczynu (B) w wodach rzeki Głoacutewnej w latach 1996ndash2009Fig 4 Concentration of ammonia nitrogen(A) and pH(B) the Głoacutewna river in the years 1996ndash2009

a) b)

Uporządkowanie gospodarki wodno-ścieko-wej w gminach położonych na terenie zlewni nie wpłynęło istotnie na poprawę stanu fizykoche-micznego woacuted rzeki Głoacutewnej Podwyższone za-wartości fosforu w wodach rzeki Głoacutewnej mogą wynikać z gospodarki wodno-ściekowej prowa-dzonej na terenach rekreacyjnych w strefie bez-pośrednio przyległej do jezior

LITERATURA

1 Dąbrowska J 2008 Ocena zawartości związkoacutew azotu i fosforu w wodach rzeki Trzemny Infra-struktura i ekologia terenoacutew wiejskich PAN Od-dział w Krakowie 7 57ndash68

2 Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady Europy 200060EC z dnia 23 października 2000 roku ustalająca ramy wspoacutelnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej

3 Gałczyńska M Gamrat R Pacewicz K 2011 Influence of different uses of the environment on chemical and physical features of small water ponds Pol J Environ Stud 20(4) 885ndash894

4 Baza danych lokalnychGUS wwwstatgovplbdl5 Kanclerz J Murat-Błażejewska S Sojka M

Przybył A 2010 Zmiany jakości wody i struktury ichtiofauny rzeki nizinnej w latach 2000ndash2009 In-frastruktura i Ekologia Terenoacutew Wiejskich 9

6 Kondracki J 2002 Geografia regionalna Polski PWN Warszawa

7 Kowalik T Kanownik W Bogdał APolicht--Latawiec A 2015 Wpływ zmian użytkowania zlewni wyżynnej na kształtowanie jakości wody powierzchniowej Rocznik Ochrona Środowi-ska 16(1)

161


8 Miatkowski Z Smarzyńska K 2014 Dynamika zmian stężenia związkoacutew azotu w wodach goacuternej Zgłowiączki w latach 1990-2011 Woda-Środowi-sko-Obszary Wiejskie 3(47) 99ndash111

9 Policht-Latawiec A Kanownik W Łukasik D 2013 Wpływ zanieczyszczeń punktowych na ja-kość wody rzeki San Infrastruktura i Ekologia Te-renoacutew Wiejskich 1(4)

10 Pulikowski K Małecka I Małecki Z Moszinskij V 2013 Ochrona zasoboacutew wodnych przed zanie-czyszczeniem azotanami pochodzenia rolniczego Zeszyty Naukowe Inżynieria Lądowa i Wodna w Kształtowaniu Środowiska 8-9 7ndash18

11 Rauba M 2009 Zawartość związkoacutew azotu I fosfo-ru w wodach gruntowych zlewni użytkowanej rol-niczo na przykładzie zlewni rzeki Śliny Ochrona Środowiska i Zasoboacutew Naturalnych 40 505ndash512

12 Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 22 października 2014 r w sprawie sposobu klasyfi-kacji stanu jednolitych części woacuted powierzchnio-

wych oraz środowiskowych norm jakości dla sub-stancji priorytetowych

13 Shrestha S Kazama F 2007 Assessment of sur-face water quality using multivariate statistical techniques A case study of the Fuji river basin Ja-pan Environmental Modelling amp Software 22(4) 464ndash475

14 Simeonova P Simeonov V Andreev G 2003 Wa-ter quality study of the Struma river basin Bulgaria (1989ndash1998) Cent Eur J Chem 1(2) 121ndash136

15 Sojka M Murat-Błażejewska S 2010 Wykorzy-stanie wielowymiarowych metod statystycznych do określenia jakości wody Zesz Probl Post Nauk Rol 548 cz II 513ndash524

16 Raport o stanie Środowiska w Wielkopolsce 1996ndash2009 WIOŚ Biblioteka Monitoringu Środowiska

17 Żurek A 2009 Ocena poziomu wymycia azota-noacutew do woacuted podziemnych na podstawie badań w małych zlewniach rolniczych Biuletyn Państwo-wego Instytutu Geologicznego 436 589ndash596

155


Stan fizykochemiczny woacuted powierzchnio-wych jest silnie związany ze strukturą użyt-kowania gruntoacutew [Miatkowski i Smarzyńska 2014] Jednym z najbardziej znaczących ob-szarowych źroacutedeł zanieczyszczeń w zlewniach nizinnych stanowi działalność rolnicza [Kanc-lerz i in 2010] zużycie sztucznych nawozoacutew oraz obsada zwierząt gospodarskich [Rauba 2009 Żurek 2009 Pulikowski i in 2013] Stan fizykochemiczny woacuted zależy roacutewnież od go-spodarki wodno-ściekowej prowadzonej w gminach położonych na terenie zlewni dostę-pu do sieci kanalizacyjnej i oczyszczalni ście-koacutew Rzeki stanowią odbiornik zanieczyszczeń z powierzchni zlewni gdzie podstawowym źroacutedłem fosforu są najczęściej ścieki bytowo--gospodarcze natomiast źroacutedłem azotu są rol-nicze zanieczyszczenia obszarowe [Dąbrow-ska 2008]

W celu ochrony zasoboacutew wodnych na te-renie państw członkowskich Unii Europejskiej wprowadzono Ramową Dyrektywę Wodną Podstawowym celem środowiskowym jest osią-gnięcie do 2015 r dobrego stanu woacuted [Dyrek-tywa 2000] Zmusza to kraje członkowskie do podejmowania działań mających na celu po-prawę stanu ekologicznego woacuted oraz waloroacutew użytkowych wody Do oceny skuteczności po-dejmowanych działań mających na celu popra-wę stanu woacuted prowadzony jest monitoring ich stanu przez Wojewoacutedzkie Inspektoraty Ochrony Środowiska [Sojka i Murat-Błażejewska 2010] Monitoring prowadzony jest w obrębie jedno-litych części woacuted powierzchniowych w zakre-sie elementoacutew ekologicznych hydromorfolo-gicznych i fizykochemicznych oraz substancji specyficznych Analiza danych pochodzących z monitoringu woacuted rzecznych umożliwia oce-nę skuteczności prowadzonych prac w zakresie ograniczania dopływu zanieczyszczeń pocho-dzących ze źroacutedeł o charakterze punktowym i obszarowym (wpływ gospodarki wodno-ścieko-wej zużycie nawozoacutew sztucznych) Wyniki mo-nitoringu woacuted powierzchniowych pozwalają na min na skuteczne zarządzanie zasobami wod-nymi [Simeonova i in 2003 Shrestha i Kaza-ma 2007] ocenę zmian zawartości wybranych zanieczyszczeń w wodach oraz powiązanie ich zawartości z warunkami meteorologicznymi i hydrologicznymi

Celem pracy była ocena czasowych zmian stanu fizykochemicznego woacuted rzeki Głoacutewnej w profilu Poznań w latach 1996ndash2009

MATERIAŁY I METODY

Stan fizykochemiczny woacuted scharakteryzowa-no na podstawie zbioru danych ktoacutery obejmował 11 parametroacutew jakości wody tlen rozpuszczony (O2) BZT5 przewodność w 20 degC (μS) substan-cje rozpuszczone (mg) odczyn (pH) azot amo-nowy (NNH4) azot Kjeldahla (NI) azot azotanowy (NNO3) azot ogoacutelny (NII) fosforany(PO4) oraz fosfor ogoacutelny (P) Analizy proacutebek wody uzy-skano z Wojewoacutedzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Poznaniu (WIOŚ) Charaktery-stykę warunkoacutew meteorologicznych w zlewni przeprowadzono na podstawie danych udostęp-nionych na stronie wwwfreemeteopl dla poste-runku w Poznaniu Charakterystykę warunkoacutew hydrologicznych przeprowadzono na podstawie danych obejmujących codzienne pomiary sta-noacutew i przepływoacutew wody rzeki Głoacutewnej w profilu Wierzenica w latach 1996ndash2009 udostępnionych przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW) w Poznaniu

Zlewnię rzeki Głoacutewnej wyznaczono na pod-stawie Rastrowej Mapy Podziału Hydrograficz-nego Polski (MPHP) w skali 150000 (2010) udostępnionej przez Krajowy Zarząd Gospodarki Wodnej (KZGW) Typ abiotyczny rzeki określo-no na podstawie Raportu Ministerstwa Środowi-skadla Obszaru Dorzecza Odry (2005) Charakte-rystykę fizjograficzną zlewni określono na pod-stawie map topograficznych w skali 110000 oraz Numerycznego Modelu Terenu (NMT) udostęp-nionego przez Centralny Ośrodek Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej (CODGiK) Struk-turę użytkowania zlewni określono na podstawie projektu Corine Land Cover Głoacutewnego Inspek-toratu Ochrony Środowiska (GIOŚ) Lokalizację punktowych źroacutedeł zanieczyszczeń określono na podstawie raportoacutew o stanie środowiska w Wiel-kopolsce (WIOŚ) oraz danych Głoacutewnego Urzędu Statystycznego z lat 1996ndash2009

W pierwszym etapie analizy określono stęże-nia charakterystyczne analizowanych parametroacutew jakości wody wartości minimalne maksymalne średnie oraz odchylenia standardowe Stan fizy-kochemiczny woacuted rzeki Głoacutewnej określono na podstawie Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 22 października 2014 r w sprawie sposo-bu klasyfikacji stanu jednolitych części woacuted po-wierzchniowych oraz środowiskowych norm ja-kości dla substancji priorytetowych W kolejnym etapie pracy poszukiwano zależności pomiędzy stężeniami analizowanych parametroacutew jakości


156


WYNIKI I DYSKUSJA









157













158










159




O2 004 037 021 010 054 009 030 029 -041 -045 039

BZT5 004 -027 -016 003 -008 045 -007 011 -015 006 005

microS 037 -027 054 011 051 -004 047 044 -004 -002 000

mg 021 -016 054 -007 024 -001 044 042 -017 -017 015

pH 010 003 011 -007 002 -011 002 -002 -025 -014 -002

NNH4 054 -008 051 024 002 026 033 040 -009 -012 -004

NI 009 045 -004 -001 -011 026 -013 026 012 021 002

NNO3 030 -007 047 044 002 033 -013 092 -020 -022 019

NII 029 011 044 042 -002 040 026 092 -014 -012 017

PO4 -041 -015 -004 -017 -025 -009 012 -020 -014 082 -032

P -045 006 -002 -017 -014 -012 021 -022 -012 082 -031

Q 039 005 000 015 -002 -004 002 019 017 -032 -031



a) b)




BZT5 mg O2 dm-3 0 0


pH pH + +









160



PODSUMOWANIE



a) b)


LITERATURA








161














156


WYNIKI I DYSKUSJA









157













158










159




O2 004 037 021 010 054 009 030 029 -041 -045 039

BZT5 004 -027 -016 003 -008 045 -007 011 -015 006 005

microS 037 -027 054 011 051 -004 047 044 -004 -002 000

mg 021 -016 054 -007 024 -001 044 042 -017 -017 015

pH 010 003 011 -007 002 -011 002 -002 -025 -014 -002

NNH4 054 -008 051 024 002 026 033 040 -009 -012 -004

NI 009 045 -004 -001 -011 026 -013 026 012 021 002

NNO3 030 -007 047 044 002 033 -013 092 -020 -022 019

NII 029 011 044 042 -002 040 026 092 -014 -012 017

PO4 -041 -015 -004 -017 -025 -009 012 -020 -014 082 -032

P -045 006 -002 -017 -014 -012 021 -022 -012 082 -031

Q 039 005 000 015 -002 -004 002 019 017 -032 -031



a) b)




BZT5 mg O2 dm-3 0 0


pH pH + +









160



PODSUMOWANIE



a) b)


LITERATURA








161













157













158










159




O2 004 037 021 010 054 009 030 029 -041 -045 039

BZT5 004 -027 -016 003 -008 045 -007 011 -015 006 005

microS 037 -027 054 011 051 -004 047 044 -004 -002 000

mg 021 -016 054 -007 024 -001 044 042 -017 -017 015

pH 010 003 011 -007 002 -011 002 -002 -025 -014 -002

NNH4 054 -008 051 024 002 026 033 040 -009 -012 -004

NI 009 045 -004 -001 -011 026 -013 026 012 021 002

NNO3 030 -007 047 044 002 033 -013 092 -020 -022 019

NII 029 011 044 042 -002 040 026 092 -014 -012 017

PO4 -041 -015 -004 -017 -025 -009 012 -020 -014 082 -032

P -045 006 -002 -017 -014 -012 021 -022 -012 082 -031

Q 039 005 000 015 -002 -004 002 019 017 -032 -031



a) b)




BZT5 mg O2 dm-3 0 0


pH pH + +









160



PODSUMOWANIE



a) b)


LITERATURA








161














158










159




O2 004 037 021 010 054 009 030 029 -041 -045 039

BZT5 004 -027 -016 003 -008 045 -007 011 -015 006 005

microS 037 -027 054 011 051 -004 047 044 -004 -002 000

mg 021 -016 054 -007 024 -001 044 042 -017 -017 015

pH 010 003 011 -007 002 -011 002 -002 -025 -014 -002

NNH4 054 -008 051 024 002 026 033 040 -009 -012 -004

NI 009 045 -004 -001 -011 026 -013 026 012 021 002

NNO3 030 -007 047 044 002 033 -013 092 -020 -022 019

NII 029 011 044 042 -002 040 026 092 -014 -012 017

PO4 -041 -015 -004 -017 -025 -009 012 -020 -014 082 -032

P -045 006 -002 -017 -014 -012 021 -022 -012 082 -031

Q 039 005 000 015 -002 -004 002 019 017 -032 -031



a) b)




BZT5 mg O2 dm-3 0 0


pH pH + +









160



PODSUMOWANIE



a) b)


LITERATURA








161













159




O2 004 037 021 010 054 009 030 029 -041 -045 039

BZT5 004 -027 -016 003 -008 045 -007 011 -015 006 005

microS 037 -027 054 011 051 -004 047 044 -004 -002 000

mg 021 -016 054 -007 024 -001 044 042 -017 -017 015

pH 010 003 011 -007 002 -011 002 -002 -025 -014 -002

NNH4 054 -008 051 024 002 026 033 040 -009 -012 -004

NI 009 045 -004 -001 -011 026 -013 026 012 021 002

NNO3 030 -007 047 044 002 033 -013 092 -020 -022 019

NII 029 011 044 042 -002 040 026 092 -014 -012 017

PO4 -041 -015 -004 -017 -025 -009 012 -020 -014 082 -032

P -045 006 -002 -017 -014 -012 021 -022 -012 082 -031

Q 039 005 000 015 -002 -004 002 019 017 -032 -031



a) b)




BZT5 mg O2 dm-3 0 0


pH pH + +









160



PODSUMOWANIE



a) b)


LITERATURA








161














160



PODSUMOWANIE



a) b)


LITERATURA








161













161













ANALIZA TENDENCJI ZMIAN STANU FIZYKOCHEMICZNEGO … ... Kształtowania Środowiska i Geodezji,...

Documents

Transcript of ANALIZA TENDENCJI ZMIAN STANU FIZYKOCHEMICZNEGO … ... Kształtowania Środowiska i Geodezji,...