Elementy limnologii Dr inż.Małgorzata Loga

Zagrożenia/zanieczyszczenia wód powierzchniowych zrzut substancji organicznych -deficyt tlenu eutofizacja - spowodowana dopływem biogenów, zmiana pH - zakwaszanie, zrzut substancji toksycznych np. pestycydy, metale ciężkie

Strefy jezior Litoral – strefa najpłytsza i najbliższa brzegu.Dolna granica litoralu jest granicą występowania roślinności. O zasięgu litoralu decyduje często zasięg przenikania słonecznego. Sublitoral- strefa poniżej litoralu. Rośliny tu nie występują; opadają tu szczątki pochodzenia litoralnego; fauna jest uboższa niż w litoralu. Pelagial – strefa otwartej wody. Toń wodna z zamieszkałymi w niej organizmami – fito- i zooplanktonem, nektonem. Profundal – strefa poniżej sublitoralu. Jest to strefa głębinowa.

Stratyfikacja jezior Epilimnion – temperatury epilimnionu są zależne od temperatury powietrza. Wody są dobrze wymieszane w wyniku działania wiatru, są jednocześnie dobrze natlenione i naświetlone. Metalimnion – zwany też termokliną. Tu następuje gwałtowny spadek temperatury i wzrost gęstości wody Hypolimnion – temperatura jest tu zwykle wyrównana ok. 4C. Woda nie podlega mieszaniu, zwykle jest pozbawiona dostępu światła. Opadają tu zawiesiny z epilimnionu. Stężenie tlenu rozpuszczonego jest zwykle małe.

Dobowa dynamika termokliny Short wave- krótkofalowe Longave- dlugofalowe Sensible heat-ciepło właściwe Latent heat-ciepło ukryte/utajone

Powstawanie termokliny

Sezonowa dynamika termokliny

Sezonowa dynamika termokliny

Zanikanie termokliny

Klasyfikacja jezior ze względu na zmiany stratyfikacji amiktyczne meromiktyczne holomiktyczne oligomiktyczne mononiktyczne dimiktyczne polimiktyczne

Amiktyczne – zbiorniki przez cały rok pokryte lodem, których masy wód nie mieszają się w ogóle. Jeziora takie występują w strefie arktycznej i antarktycznej oraz wysokich górach. Meromiktyczne – zbiorniki, których wody ulegają tylko częściowemu mieszaniu; głębokie warstwy wody nie są nigdy wymieniane, gdyż i) woda ze względu na znaczną zawartość rozpuszczonych soli ma dużą gęstość lub ii)jezioro jest całkowicie osłonięte od wiatru Holomiktyczne – zbiorniki w których następuje pełne mieszanie wód podczas cyrkulacji. W zależności jak często zachodzi cyrkulacja :.................

oligomiktyczne – w których wody w pełni mieszają się raz na kilka lat oligomiktyczne – w których wody w pełni mieszają się raz na kilka lat. Z powodu znacznej ich wielkości i związanej z tym podwyższonej zdolności do magazynowania ciepła, od aktualnych warunków klimatycznych zależy, czy dochodzi do całkowitego wymieszania monomiktyczne – których woda ulega mieszaniu jeden raz w roku latem lub zimą, monomiktyczne zimne i monomiktyczne ciepłe dimiktyczne – których wody mieszane są w ciągu roku dwukrotnie, są najliczniejszym typem miktycznym w strefie umiarkowanej polimiktyczne – w których okresy pełnego mieszania powtarzają się wielokrotnie, nawet w rytmie dobowym Monomiktyczne zimne – leżą w strefie polarnej , pokrywa lodowa topnieje tylko w lecie, woda z trudem osiąga temperaturę 4C, tak że cyrkulacja zachodzi tylko latem Monomiktyczne ciepłe – wody mieszają się tylko zimą , woda oziębia się w prawdzie do blisko 4C lecz nie zamarza. Przykładem jest jezioro Bodeńskie, które z uwagi na swą znaczną wielkość zamarza raz na 33 lata – jedynie podczas bardzo mroźnych zim.

Procesy mieszania jezior

Dopływ rzeki Leysse do jez.Bourget Dopływ z rzekami Dopływ rzeki Leysse do jez.Bourget

Gradienty zależne od temperatury Strefa trofogeniczna – strefa prześwietlona w której przeważa synteza substancji organicznych i produkcja tlenu (w znacznym stopniu pokrywa się z zakresem epilimnionu) Strefa trofolityczna – strefa w której materia organiczna ulega rozkładowi a tlen jest wyczerpywany

Klasyfikacja troficzna jezior oligotroficzne mezotroficzne eutroficzne dystroficzne

Jezioro oligotroficzne plankton i bentos ubogi roślinność przybrzeżna uboga osady nieorganiczne

Klasyfikacja troficzna jezior Oligotroficzne – zawartość biogenów bardzo mała. Limituje to produkcję biologiczna i utrzymuje ją na niskim poziomie. Szybkość rozkładu materii organicznej jest równa jej produkcji. Wody czyste, zawartość tlenu wysoka. Mezotroficzne – większy dopływ biogenów, wzrasta produkcja biologiczna, zwiększa się zawartość materii organicznej. Produkcja zaczyna przewyższać rozkład. Kumulacja osadów dennych, obniżenie stężenia tlenu przy dnie.

Jezioro eutroficzne roślinność przybrzeżna bogata bogaty plankton muł organiczny roślinność przybrzeżna bogata bogaty plankton

Klasyfikacja troficzna jezior Eutroficzne – Jezioro bogate w biogeny. Duża produkcja biologiczna, produkcja przewyższa rozkład. Występuje masowy rozwój glonów w postaci zakwitów. Zwiększa się mętność i barwa. Wysoka kumulacja materii organicznej. Zwiększa się zawartość osadów dennych.Przy dnie występuje znaczny spadek stężenia tlenu (nawet warunki anaerobowe) Dystroficzne – nadmiar substancji biogennych. Produkcja wielokrotnie przewyższa rozkład. Gwałtownie rośnie warstwa osadów dennych. Jezioro się wypłyca i przekształca w bagno.

Czynniki wpływające na koncentrację tlenu Typ miktyczny Wielkość zapasu tlenu Wielkość produkcji w epilimnionie Tempo procesów rozkładu (temperatura)

Przyczyny eutrofizacji przyczyna konsekwencje drapieżnictwo drapieżnictwo niezrównoważony dopływ/odpływ biomasa biomasa produkcja produkcja eutrofizacja

Skutki eutrofizacji wzrost zawartości fitoplanktonu oraz zmiany jego gatunków wzrost zawartości zawiesin i spadek przezroczystości wody wzrost warstwy osadów dennych spadek zawartości tlenu zmiana w liczebności i gatunkach ryb

Graniczne wartości parametrów dla różnych kategorii troficznych według klasyfikacji OECD (1982) Kategoria troficzna Fosfor całkowity mg/m3 Chlorofil a mg/m3 Widzialność krążka Secchiego m Wartość średnioroczna Wartość maksymalna Wartość minimalna Ultra-oligotrofia < 4,0 < 1,0 <2,0 >12,0 >6 oligotrofia < 10,0 <2,5 <8,0 >6,0 >3 mezotrofia 10-35 2,5-8,0 8-25 6-3 3-1,5 eutrofia 35-100 25-75 1,5-0,7 hypetrofia >100 > 25 >75 <1,5 <0,7  

Wskaźniki jakości wody i klasyfikacja   Wskaźnik jakości wody Punkt pomiaru i moment klasa I klasa II klasa III średni % nasycenia tlenem jez. stratyfikowane lato >40 >20 >5 tlen rozp. mgO2/dm3 jeziora niestratyfikowane ponad dnem >4 >2 >1 ChZT ( Cr 2O7) mg O2/dm3 j.s + j. n.s powierzchnia <20 <30 <50 BZT mgO2/dm3 lato powierzchnia <2   <5 <8 BZT mgO2/dm3 j.s lato ponad dnem <10 fosforany j.s+j. n.s mgP/dm3 wiosna powierzchnia <0,02 <0,04 <0,08 fosfor całkowity j.s mgP/dm3 lato warstwa denna j.s +j. n.s mgP/dm3 wiosna i lato średnia <0,06 <0,15 <0,60  

Wiosna warstwa powierzchniowa wiosna warstwa powierzchniowa Wskaźniki jakości wody i klasy czystości –cd.   P- fosforanowy (j.s+j.n.s) [mgP/dm3] Wiosna warstwa powierzchniowa <0,02 0,04 0,08 P-całkowity (j.s) [mgP/dm3] lato warstwa naddenna wiosna i lato średnia <0,06 <0,15 <0,60 N nieorganiczny (j.s+j.n.s) [mgN/dm3] wiosna warstwa powierzchniowa <0,2 <0,4 <0,8 N-NH4 (j.s) [mgN/dm3] lato warstwa naddenna <1,0 <5,0 N-całkowity (j.s+j.n.s) [mgN/dm3] wiosna i lato średnia <1,5 <2,0 Przewodność (j.s+j.n.s) [mS/dm3] <250 <300 <350  

Wiosna i lato powierzchnia i dno (najgorszy wynik) Wskaźniki jakości wody i klasy czystości –cd.   Chlorofil-a (j.s+j.n.s) [mg/dm3] wiosna i lato średnia <4 <8 <12 Secchi (j.s.+j.n.s) [m] >4 >2 >1 Bakt.coli (j.s+j.n.s) Wiosna i lato powierzchnia i dno (najgorszy wynik) >0,1 >0,01 Obserwacje polowe Cały rok  

podatność na degradację wskaźnik   Kat I Kat II Kat. III głębokość średnia (m) >10 >5 >3 objętość jeziora (10 3 m3) ----------------------------------- długość linii brzegowej (m) > 4.0 > 2.0 > 0.8 % of procent wód startyfikowanych > 35 > 20 > 10 powierzchnia aktywnego dna (m2) ----------------------------------------- objętość hypolimniomu (m3) < 0,1 < 0,15 < 0,30 % procent rocznej wymiany wody * < 30 < 200 < 1000 wsp. Schindler’a powierzchnia zlewni + powierzchnia jeziora (m2) ----------------------------------------------------- objętość jeziora(m3) < 2 < 10 < 50 Typ zagospodarowania zlewni ** > 60% lasy <60 % lasy < 60% pola orne > 60% pola orne w wyjątkowych przypadkach, gdy oceniane jezioro jest zasilane przez wody czystsze niż wody jeziora (w tym również wody podziemne), a więc oddziałujące korzystnie na jakość jego wód, wskaźnik wymiana wody w roku należy pominąć przy obliczaniu kategorii podatności jez. na degradację. ** jeśli w zlewni bezpośredniej jeziora zlokalizowane są rejestrowane przez władze terenowe punktowe źródła zanieczyszczeń odprowadzające do jeziora ścieki bez III stopnia oczyszczania wówczas określenie kategorii jeziora umożliwia jedynie wnioskowanie o efektywności ewentualnych zabiegów ochronnych i rekultywacyjnych po przerwaniu dopływu zanieczyszczeń.

Ramowa Dyrektywa Wodna Dyrektywa 2000/60/EC Parlamentu Europejskiego i Rady Europy z dnia 23.XI. 2000r. określająca zakres obowiązków Unii w dziedzinie polityki wodnej.