The use of Water Quality Indices (WQI and SAR) for multipurpose assessment of water in dam reservoirs

The paper intends to show the potential of diverse benefits of two water quality indices used to assess 4 dammed lakes in lowland area in NE Poland: the Water Quality Index (WQI), developed by the Scottish Development Department, used in the assessment of water potential for human consumption, fisheries, industries and recreation, as well as the Sodium Adsorption Ratio (SAR), recommended by the Salinity Laboratory of the US Department of Agriculture, used in the water assessment for the irrigation purpose. Our study was based on the results of a water quality monitoring programme, in which the following water parameters have been analyzed: pH, dissolved oxygen, electrical conductivity, biological oxygen demand, chemical oxygen demand, NH4 +, NO3 -, Cl-, SO4 2-, Na+, Ca2+, Mg2+ and HCO3-. The water quality parameters differed among the studied reservoirs, and represented a medium (Wykrot) and poor class (Grodzisk Duży, Karwacz and Łoje) on a 5-degree WQI scale. The SAR was less diversified and water in the studied reservoirs showed class I. The results revealed that the water in all the reservoirs is suitable for irrigation with no hazard to the soil structure as well as for breeding of fish that tolerate lower water aeration. This water can be also used for recreational purposes, although direct contact with water is not recommended. The water quality indices (WQI and SAR) showed a great potential in the assessment of water for multi-purpose usage. The WQI and SAR are excellent tools for summarizing overall water quality conditions over space and time. When used together, they are also a method of providing relevant information for specific water use that can be more readable for planners and managers

The estuary of the Wieprza river as a habitat for benthic invertebrates

W pracy przedstawiono wyniki badań nad strukturą ilościowo-jakościową makrozoobentosu w warunkach ujściowych odcinków rzek na przykładzie estuarium rzeki Wieprzy. Badania obejmowały obszar portu w Darłowie oraz strefę przybrzeżną Bałtyku w rejonie ujścia rzeki. W trakcie prowadzonych prac zidentyfikowano 18 taksonów należących głównie do Mollusca (6 taksonów), Crustacea (4 taksony), Polychaeta (3 gatunki), Insecta (3 taksony). Zagęszczenie makrozoobentosu osiągnęło najwyższe wartości w strefie kontaktu wód rzecznych z morzem, podczas gdy największą biomasę tych organizmów stwierdzono w strefie przybrzeżnej. Wskaźniki bioróżnorodności malały wraz ze wzrostem udziału słonych wód morskich w estuarium. Pomimo negatywnego oddziaływania funkcjonowania portów morskich na faunę denną wewnątrz estuariów rzecznych, możliwe jest podjęcie działań zwiększających bioróżnorodność tych siedlisk poprzez planowe wdrażanie systemu zarządzania środowiskowego w portach.In the paper are presented results of the studies on the qualitative and quantitative structure of benthic fauna in the estuary of Wieprza River. The study was carried out in the area of the harbor of Darłowo and the coastal zone of the Baltic Sea. During the study we identified 18 taxa of macronvertebrates belonging mainly to the Mollusca (6 taxa), Crustacea (4 taxa), Polychaeta (3 species) and Insecta (3 taxa). Macrozoobenthos density reached the highest values in the contact zone of the river and the sea, while the highest biomass was stated in the coastal zone. Biodiversity indices decreased due to the increasing share of saline water in the estuary. In spite of negative influence of marine harbors onto the bottom fauna within the river estuaries, there is a possibility to undertake activities aiming at the increase in biodiversity throughout implementation of environmental management system in the harbors

Ecological approach to monitoring the hardness of the groundwater

W przyrodzie obserwuje się duże zróżnicowanie twardości wód, która zależy głównie od obecności w wodzie metali ziem alkalicznych, zwłaszcza wapnia i magnezu. Pierwiastki te występować mogą jako wodorowęglany, inne sole lub wodorotlenki, wywołując tzw. twardość węglanową. Wiele badań ekologicznych i epidemiologicznych wskazuje na zależność pomiędzy twardością wody do spożycia a chorobami układu krążenia. Celem badań było określenie twardości wody z różnych ujęć wód podziemnych położonych w czterech regionach (Dolina Dolnej Wisły, Żuławy Wiślane, Pojezierze Starogardzkie i Pojezierze Iławskie) o zróżnicowanych warunkach hydrogeologicznych na przestrzeni lat 1990-2004. Największą, średnią twardość wykazały wody regionu Pojezierza Iławskiego (292 mg dm-3 CaCO3), mniejszą Doliny Dolnej Wisły (203 mg dm-3 CaCO3), jednak mieściły się w zakresie od 46 mg dm-3 CaCO3 do 385 mg dm-3 CaCO3.In nature, there is a big variation of hardness of water, which is mainly dependent on the presence of water, alkaline earth metals, especially calcium and magnesium. These elements may be present as bicarbonates, or hydroxides of other salts, resulting in the so-called. carbonate hardness. Many ecological and epidemiological studies indicates a correlation between drinking water hardness and cardiovascular diseases. The aim of the study was to determine the hardness of different groundwater water intakes located in four regions (Lower Vistula Valley, Żuławy Vistula, Starogard Lakelans and Iława Lakeland) with diverse hydrogeological conditions in the years 1990-2004. The largest, the average hardness of the water showed Iława Lakeland region (292 mg∙dm-3 CaCO3), less the Lower Vistula Valley (203 mg∙dm-3 CaCO3), but ranged from 46 mg∙dm-3 to 385 mg CaCO3∙dm-3 of CaCO3

Znaczenie starorzeczy dla ekosystemu zalesionych dolin rzecznych

The interest in significance of forest areas in water quality improvement has been increasing since creation of biogeochemical barriers became effective tools against the input of pollutants to surface water from diffuse sources. Along meandering river valleys, numerous floodplain lakes often appear as valuable water ecosystems but of advanced eutrophy. Their trophic status depends not only on the hydrological connectivity with the river but also land use in the direct vicinity of the reservoir. Research on water ecosystems in the postglacial river valleys in northern Poland contributed to identification of the role of woodland area in pollutants migration in the valley of the Łyna River. The study on the ecosystem concerned seasonal variation in nutrient concentrations (N and P) and bottom sediments properties in relation to hydrological conditions (water level fluctuations). Based on the collected data we attempted prediction of the reservoir lifetime. Depending on hydrological, geological and topographic conditions the origin of water supply of the basin is changing. Annual water level fluctuations in the range of 200 cm cause the basin capacity variation as much as 5 times. Nevertheless, water quality in the lake was conditioned by the riverine supply, the significant share in the lake feeding has groundwater supply from hillslope aquifer and seepage through alluvial aquifer. Contribution of every origin supply depends on river flow rate and valley water level, it depends on alluvial ground formations permeability and relief. Hillslope erosion of the concave bank was responsible for high nitrogen and phosphorus outflows. The research showed that primary and secondary production and freshets contributed to intensive deposition of bottom sediments in oxbow lake. The increase rate of sediment determined on the base of matter balance was 10 times higher than deposition rate of bottom sediments in glacial lakes. The accelerated processes of silting-up and shallowing and terrestialization of the valuable ecosystems indicate the necessity of floodpain lakes protection due to ecological functions they play in forestry landscape.Zainteresowanie funkcją, jaką pełnią obszary leśne w poprawie jakości wody, wzrastało od kiedy bariery biogeochemiczne stały się efektywnym narzędziem przeciwko zanieczyszczeniom obszarowym, wprowadzanym do wód powierzchniowych. Wzdłuż dolin rzek meandrujących pojawiają się liczne jeziora równin zalewowych jako cenne ekosystemy wodne, lecz o zaawansowanym stopniu eutrofizacji. Ich poziom troficzny zależy nie tylko od stopnia połączenia z rzeką, ale również od użytkowania przyległego obszaru. Badania prowadzone nad ekosystemami wodnymi rzek północnej części kraju przyczyniły się do poznania roli, jaką odgrywają obszary zalesione w migracji zanieczyszczeń w dolinie Łyny. Badania dotyczyły sezonowej zmienności koncentracji azotu i fosforu oraz właściwości osadów dennych w odniesieniu do zmiennych warunków hydrologicznych. W kontekście lokalnych warunków hydrologicznych, geologicznych i topograficznych zasilanie starorzecza ma różny charakter. Oscylacje poziomu wody w zbiorniku w cyklu rocznym w zakresie dochodzącym do ponad 200 cm determinowała ponad 5-krotną zmienność jego objętości i zdolności retencyjnej. Jednakże jakość wody w zbiorniku była uwarunkowana zasilaniem przez wody rzeki, istotny udział w zasilaniu zbiornika miały wody gruntowe zbocza doliny i wody aluwialne przesiąkające z koryta rzecznego. Ich udział jest zmienny w czasie i zależy bezpośrednio od wielkości przepływu w rzece i poziomu wód w dolinie, przepuszczalności utworów aluwialnych oraz rzeźby terenu. Erozja stromej skarpy brzegu wklęsłego zbiornika odpowiadała za duży spływ azotu i fosforu do jego wód. Procesami generującymi depozycję osadów dennych w starorzeczach były produkcja pierwotna i wtórna oraz wezbrania rzeczne. Bilans materii w zbiorniku odpowiadał za przynajmniej 10-krotnie szybszy przyrost osadów niż w jeziorach glacjalnych. Przyśpieszony proces odcinania, wypłycania i zalądowienia cennych ekosystemów wymusza konieczność ochrony w odniesieniu do funkcji, jakie pełnią one w krajobrazie leśnym

Effect of hydrological factors on temperature and oxygen distribution in floodplain lakes a case study of the Drwęca floodplain

Starorzecza stanowią integralny element w dolinach rzek meandrujących. Kluczową rolą w funkcjonowaniu wszystkich ekosystemów wodnych w dolinach rzek jest reżim hydrologiczny. Badania nad rozkładem termiczno-tlenowym starorzeczy przeprowadzono w latach 2007-2009 na podstawie sezonowego rytmu profilowania hydrochemicznego w 6 starorzeczach doliny Drwęcy w północnej Polsce. W wyniku przeprowadzonych obserwacji stwierdzono, że fluktuacje zwierciadła wody rzecznej znacznie wpływają na skład fizykochemiczny wód starorzeczy. Wyjaśniają one zwiększone korelacje między stanami wód a natlenieniem. Szczególnym okresem w tym względzie jest wiosenne przesycenie wód tym gazem, gdy po długim okresie utrzymywania się pokrywy lodowej starorzecza odświeżają swe wody, biorąc „głęboki oddech” przed tlenowym deficytem letnim.Oxbow lakes are an integral element in meandering rivers valleys. A key role in the functioning of all floodplain water bodies is hydrological regime. The study on temperature and oxygen distribution in oxbow lakes was carried out in the years 2007-2009 based on seasonal sampling and vertical profiling of 6 oxbow lakes located along the Drweca River in northern Poland. Based on the investigations, it was found that river water-table fluctuations as well as alluvial groundwater movements modify chemical budget of floodplain lakes. The impact of hydrological connectivity in relation to the site specific hydrological conditions on the vertical profiles showed also differences between measurement sites within each water body

Analiza fitosocjologiczno-ekologiczna dolnego odcinka rzeki Kwaczy przed renaturyzacją (dorzecze Słupi)

The 2.5 km long section of the Kwacza River (tributary of the Slupia River) was investigated in 2007 in terms of hydrochemistry and phytosociology. The aim was to assess the quality of river waters as well as to identify vegetation composition before the planned restoration of the river. Hydrochemical research was conducted four-times (spring, summer, autumn and winter) at the beginning and at the end of the studied river section. Additionally, hydrochemical measurements were performed in the Slupia River above the outlet of Kwacza in order to compare the results. Vegetation was studied according to the Braun-Banquet method and the results were presented in the form of phytosociological table. The performed chemical analyses indicated that the river along its whole length had unclassified waters and the parameter which caused that situation was phosphorus content. Mineral forms of nitrogen over the vegetation period accumulated considerably due to biosorption in plants. The analysis of 174 phytosociological records revealed the presence of 15 phytocoenoses of Potametea and Phragmitetea classes, including seldom observed in Pomerania plant communities of Ranunculion fluitantis (Callitricho-Batrachion) alliance. The dominant position in the riverbed of Sagittario-Sparganietum emersi plant society as well as the dynamic development of Elodeetum canadensis were the result of water contamination which could further lead to elimination of valuable Callitricho-Batrachion plant communities of Ranunculion fluitantis alliance. The planned renaturization works should be conducted carefully due to the presence of legally protected plant species and natural habitats. First the water and sewage management should be regulated in the whole Kwacza drainage area.Na 2,5-kilometrowym odcinku rzeki Kwaczy (dopływ Słupi) przeprowadzono w 2007 roku badania hydrochemiczne i fitosocjologiczne. Celem badań było określenie jakości wód w rzece oraz rozpoznanie flory i roślinności makrofitów przed planowaną renaturyzacją rzeki. Badania hydrochemiczne przeprowadzono czterokrotnie (wiosna, lato, jesień i zima) na początku (K1) i na końcu badanego odcinka rzeki (K10). Dodatkowo, w celach porównawczych, wykonywano pomiary hydrochemiczne wód Słupi powyżej ujścia rzeki Kwaczy. Na całym odcinku rzeki badano rooelinność metodą Braun-Blanquet, a wyniki zestawiono w formie syntetycznej tabeli fitosocjologicznej. Analizy chemiczne wykazały, że rzeka na całej długości prowadzi wody pozaklasowe, a parametrem obniżającym klasę jakości była zawartość fosforu. W okresie wegetacji mineralne formy azotu ulegały znacznej akumulacji w wyniku biosorpcji przez rośliny. Na podstawie analizy 174 zdjęć fitosocjologicznych stwierdzono w korycie rzeki 15 fitocenoz z klasy Potametea i Phragmitetea, w tym rzadko opisywane na Pomorzu zbiorowiska ze związku Ranunculion fluitantis (Callitricho-Batrachion): Ranunculetum aquatilis, Ranunculo-Sietum erecto-submersi i Beruletum submersae. Dominujący udział w korycie rzeki zespołu Sagittario-Sparganietum emersi oraz dynamiczny rozwój płatów Elodeetum canadensis jest efektem zanieczyszczania wód, co z czasem może doprowadzić do całkowitego wyparcia cennych zbiorowisk rzek włosienicznikowych ze związku Ranunculion fluitantis. Planowane prace renaturyzacyjne należy przeprowadzać z dużą ostrożnością ze względu na obecność prawnie chronionych gatunków roślin i siedlisk przyrodniczych. W pierwszej kolejności należy uporządkować gospodarkę wodno-ściekową w obrębie całej zlewni rzeki Kwaczy

Hydrochemical characteristics of artesian spring mire near Labednik on the Sepopolska Plain

Rzadką i interesującą odmianę torfowisk niskich na obszarach pojeziernych stanowią kopulaste torfowiska źródliskowe. Największe z nich wykształciły się na obszarze Równiny Sępopolskej, stanowiącej nieckę wypełnioną iłami zastoiskowymi i glinami moreny dennej. Celem badań było rozpoznanie warunków hydrologicznych i hydrochemicznych torfowiska źródliskowego zasilanego wodami naporowymi. W wyniku badań stwierdzono, iż naturalny wypływ wód naporowych ma wpływ na wykształcenie się specyficznych cech torfowiska źródliskowego niskiego o charakterze kopuł. Odpływ ze źródlisk jest ustabilizowany z tendencją do zmniejszania. Skład chemiczny wód wskazuje na duży udział składników pochodzących z denudacji chemicznej, podczas gdy procesy rozkładu torfu na kopułach odzwierciedlają zmiany stężeń mineralnych form azotu i fosforu. Wskaźnikami intensywnego wietrzenia chemicznego na obszarze źródliskowym są: 3 HCO , Ca2+ i Cl–.Rare and interesting type of mires on postglacial areas show copulas of artesian spring mires. On the Sepopolska Plain, they appeared in the basin filled with clays of marginal lakes and ground moraine. The aim of the research was to recognize hydrochemical properties of outflow from the artesian spring mire located near Labednik on the Sepopolska Plain. The results of the study showed that artesian springflow is considered to be that which originates from confined aquifiers. The outflow is hydrodynamically stable with the tendency to decreasing. Chemical composition of springflow is made up of elements originated mainly from chemical weathering, whereas biochemical processes of the peat decay in the spring dome are responsible for seasonal changes of mineral forms of nitrogen and phosphorus. The indices of intensive chemical weathering in the spring areas are components considered to be of mainly lithospheric origin as HCO3 –, Ca2+ and Cl–

Czynniki warunkujące właściwości optyczne wód podziemnych przeznaczonych do spożycia

The optical properties of water (color and turbidity) and the content of iron and manganese compounds were determined in a multi-year study of underground water in 1990–2004. Water samples were collected from 12 intake monitoring sites in the following regions: Lower Vistula Valley, Zulawy Wislane – Vistula Delta Plain, Starogard Lakeland and Ilawa Lakeland. The maximum allowable turbidity levels (1 NTU) were exceeded in raw water samples, which required treatment. The optical parameters of water were affected by iron and manganese concentrations. Water samples with, a high iron content were collected from all investigated regions. The highest iron content of raw water samples was noted in Sztum (2.50 to 6.90 mg • dm–3 total Fe), and the lowest – in Malbork (0.05 to 0.20 mg • dm–3 total Fe). The highest manganese concentrations (0.72 to 1.72 mg • dm–3) were reported in raw water samples collected in the Zulawy Water Mains. Manganese levels ranged from 0.19 to 0.40 mg • dm–3 Mn in Sztum, and from 0.14 to 0.30 mg • dm–3 Mn in Kwidzyn. The lowest manganese concentrations were reported in raw water samples from Tertiary and Cretaceous water-bearing horizons. These samples did not require treatment. In most cases, the flow of water through the distribution network modified the parameters of treated water. This is an adverse phenomenon, as the final product supplied to end-users may not comply with standard requirements. For this reason, optical parameters and the manganese and iron content of potable water have to be monitored regularly between the point of water intake and the end-user.W oparciu o wyniki badań wód podziemnych, przeprowadzonych w latach 1990–2004, określono właściwości optyczne wód (barwa i mętność) oraz stężenie w nich związków żelaza i manganu. Wody pobierano z 12 punktów monitoringowych na ujęciach położonych w regionach: Dolina Dolnej Wisły, Żuławy Wiślane, Pojezierze Starogardzkie i Pojezierze Iławskie. Stwierdzono, że pod względem mętności badane wody surowe nie spełniały obowiązującej normy (1 NTU) i wymagały uzdatniania. O właściwościach optycznych ujmowanych wód decydowały stężenia w nich związków żelaza i manganu. W każdym z regionów występowały również wody zawierające duże ilości żelaza. Zdecydowanie najzasobniejsze w żelazo były wody surowe w ujęciu Sztum (od 2,50 do 6,90 mgFeog. • dm–3), a najuboższe w Malborku (od 0,05 do 0,20 mgFeog. • dm–3). Zaś największe stężenia manganu (0,72 do 1,72 mg • dm–3) stwierdzano w wodach surowych Centralnego Wodociągu Żuławskiego. Z kolei w Sztumie wynosiły one od 0,19 do 0,40 mgMn • dm–3, a w Kwidzynie od 0,14 do 0,30 mgMn • dm–3. Najmniejsze stężenia manganu występowały w wodach surowych, ujmowanych z pięter wodonośnych Trzeciorzędu i Kredy. Z tego względu wody te nie wymagały uzdatniania. Kontakt wody z siecią na ogół zmieniał parametry wody uzdatnionej. Nie jest to zjawisko korzystne, bowiem odbiorca może otrzymać produkt niespełniający wymaganych norm. Dlatego tak ważne jest monitorowanie właściwości optycznych wody oraz zawartości w niej żelaza i manganu począwszy od ujęcia, poprzez stację uzdatniania do odbiorcy

Effect of ice phenomena on bank erosion of a river channel based on the example of the Łyna river

W artykule podjęto próbę analizy wpływu zjawisk lodowych na erozję brzegów koryta rzeki pojeziernej na przykładzie rzeki Łyny (północno-wschodnia Polska). Do analizy wytypowano przekrój Smolajny, położony w jej środkowym biegu. Badania przeprowadzono w latach hydrologicznych 2005-2012. W badanym okresie obserwowano występowanie, rozwój i intensywność zjawisk lodowych, takich jak: lód brzegowy, pokrywa lodowa, spływ wody na lodzie na tle zmian cech morfologicznych koryta rzecznego. W wyniku obserwacji stwierdzono skokowe zwiększenie się szerokości koryta w badanym profilu poprzecznym (dwukrotnie po 0,5 m). Związane było to z długim czasem zalegania grubej pokrywy lodowej. W latach 2005-2012 zaobserwowano fluktuacje wielkości cech morfometrycznych, zarówno dodatnie jak i ujemne. Czynnikiem kształtującym brzegi koryta są ponadto gwałtowne roztopy pokrywy śnieżnej przy jednoczesnym utrzymywaniu się pokrywy lodowej. Wpływa to na zwiększone podmywanie brzegów koryta. Wykazano, że w badanym okresie nastąpiło zwiększenie szerokości koryta w badanym przekroju o jeden metr, zwiększenie powierzchni przekroju poprzecznego oraz głębokości maksymalnej i średniej.The aim of the paper is attempt to analysis influence on bank erosion on example Łyna river (NE Poland). The analysis has been performed at the cross section of Smolajny during hydrological years 2005-2012. In that period we observed occurrence, evolution and intensity of ice phenomena, such as: border ice, ice cover, water runoff on ice cover. Simultaneously, hydrological and morphological measurements of bed channel have been done. Results showed that width of river bed had increase, bit by bit (twice by 0,5 m), in observed cross section. There was observed fluctuation attributes of morphology in years 2005-2012, both positive and negative. Sudden snowmelt has a great impact on bank erosion, with prolonged ice cover. That situation has influence on sapping of banks. It was stated that, in spite of fluctuations of channel morphological parameters, the overall increase in the channel width was at about 1m in 2005-2012. Similarly other parameters, as wetted area, maximal and average depths have increased in those years