Tomasz Zubala
University of Life Sciences in Lublin, Poland
corresponding author’s e-mail:
Abstract
The paper evaluates the variability of water quality in Lublin’s inner-city river taking into account natural and anthropogenic factors that are likely to determine its pollution level. The study period was 2009-2016. The sampling points (SP) were situated in places with different degrees of investment in and use of adjacent grounds. The physical and chemical properties of waters were analysed on a seasonal basis. The values determined for the samples included temperature, conductivity, pH, suspended solids, O2, BOD5, COD, NH4+, NO3-, NO2-, PO4-, SO4-, Fe+, K+ and Cl-. Chemical composition was determined by means of a photometric method. The statistical Wilcoxon test was used for comparing water quality indicators for both SP s and in the cold and warm season. In 2013-2016 water levels and flow intensity (indirect, sectional method) were also measured at the mouth of the river. Most of the analysed indicators were characterised by the coefficient of variation exceeding 50%. The values were relatively highly differentiated for NH4+, suspended solids, PO4-, BOD5 and NO3- (73.8-282.1%). On the other hand, low variability was observed for pH, O2, SO4- and Fe+ (3.2-41.9%). The indicators that considerably deteriorated the quality of water in the river were NO2-, PO4- and Fe+ (risk of eutrophication). Considering the mean concentrations of pollutants and flow intensity (0.34 m3×s-1), the annual discharge of NO2- and PO4- from the catchment could reach 1.39 and 5.15 Mg respectively. Worse water quality was recorded at the mouth of the river where the adjacent grounds were highly urbanised. This phenomenon can testify to a growing number of pollution sources down the river. Detailed observations confirmed that many considerably neglected and polluted areas existed within the examined section of the river valley (old buildings, road network, wasteland, illegal dump sites). Discharging untreated rainwater directly into the river bed is a huge problem (increased values for conductivity, suspended solids, COD and some nutrients). In the cold season 60% of the analysed indicators (mainly temperature, conductivity, NH4+ and Cl-) were more varied than in the warm season. Statistically significant differences were found for temperature, conductivity, O2, PO4-, NO3- and Cl-. In the winter months the values of conductivity and Cl- levels increased, which is connected with an influx of strongly polluted snowmelt into the river. The concentrations of PO4- and NO3- were higher in the warm season. It is likely that the supply of nutrients at that time was higher than required by the autotrophs. Due to a considerable variation of seasonal factors, they must be taken into account in developing the water resources management strategy for a catchment basin. Only a comprehensive approach to the problem of river water quality protection can generate positive effects. The necessary measures include detecting and eliminating all sources of pollution and reducing migration of the existing pollutants.
Keywords
river water, pollutants, urbanised area, environmental protection
Czasowa i przestrzenna zmienność jakości wody w rzece śródmiejskiej Lublina w aspekcie istniejących warunków naturalnych i użytkowania terenu
Streszczenie
W pracy dokonano oceny zmienności jakości wód śródmiejskiej rzeki Lublina z uwzględnieniem czynników naturalnych i antropogenicznych, mogących decydować o jej zanieczyszczeniu. Badania prowadzono w latach 2009-2016. Punkty kontrolno-pomiarowe usytuowano w miejscach o odmiennym stopniu zainwestowania i użytkowania terenu przyległego. Analizy właściwości fizyczno-chemicznych wód prowadzono sezonowo. W próbkach oznaczano temperaturę, przewodność, pH, zawiesinę, O2, BZT5, ChZT, NH4+, NO3-, NO2-, PO4-, SO4-, Fe+, K+ i Cl-. Składniki chemiczne były określane metodą fotometryczną. Test statystyczny Wilcoxon wykorzystano do porównania wskaźników jakości wody w obydwu punktach pomiarowych oraz w półroczu chłodnym i ciepłym. W latach 2013-2016 w odcinku ujściowym rzeki wykonywano również pomiary stanów wody i natężenia przepływu (metoda pośrednia odcinkowa). Większość analizowanych wskaźników cechował współczynnik zmienności przekraczający 50%. Stosunkowo duże zróżnicowanie wartości dotyczyło NH4+, zawiesiny, PO4-, BZT5 i NO3- (73,8-282,1%). Natomiast niską zmienność obserwowano w przypadku pH, O2, SO4- i Fe+ (3,2-41,9%). Wskaźnikami, które w znacznym stopniu obniżały jakość wody rzecznej były NO2-, PO4- i Fe+ (zagrożenie eutrofizacją). Uwzględniając średnie stężenia zanieczyszczeń oraz natężenie przepływu (0,34 m3×s-1), roczne ładunki NO2- i PO4- odprowadzane ze zlewni mogły osiągnąć kolejno 1,39 oraz 5,15 Mg. Gorszą jakość wody odnotowano w ujściowym odcinku rzeki, z silnie zurbanizowanym terenem przyległym. Zjawisko to może świadczyć o rosnącej ilości źródeł zanieczyszczeń wraz z jej biegiem. Szczegółowe obserwacje potwierdziły istnienie wielu obszarów mocno zaniedbanych i zanieczyszczonych w rejonie badanego fragmentu doliny (stara zabudowa, sieć drogowa, nieużytki, nielegalne składowiska odpadów). Duży problem stanowi odprowadzanie nieoczyszczonych wód deszczowych bezpośrednio do koryta rzeki (wzrost wartości przewodności, zawiesiny, ChZT i niektórych biogenów). W półroczu chłodnym 60% analizowanych wskaźników cechowała większa zmienność niż w półroczu ciepłym (głównie temperatura, przewodność, NH4+ i Cl-). Ważne statystycznie różnice stwierdzono w przypadku temperatur, przewodności, O2, PO4-, NO3- i Cl-. W miesiącach zimowych rosła wartość przewodności i Cl-, co wiąże się z dopływem silnie zanieczyszczonych wód roztopowych do rzeki. PO4- i NO3- miały wyższe stężenia w półroczu ciepłym. Dostawa składników odżywczych w tym okresie prawdopodobnie przewyższała zapotrzebowanie autotrofów. Znaczna zmienność czynników sezonowych wskazuje na konieczność ich uwzględniania w opracowywaniu strategii zarządzania zasobami wodnymi zlewni. Jedynie kompleksowe podejście do problemu ochrony jakości wód rzecznych może przynieść pozytywne efekty. Wśród niezbędnych działań należy wymienić wykrycie i eliminację wszystkich źródeł zanieczyszczeń oraz ograniczanie migracji zanieczyszczeń już powstałych.
Słowa kluczowe
woda rzeczna, zanieczyszczenia, teren zurbanizowany, ochrona środowiska
Full text / Pełny tekst
PDF (English)
