Operat wodno-prawny na przeprowadzenie procesu rekultywacji Jeziora Nowogardzkiego

Transkrypt

1 Aerator Stanisław Podsiadłowski ul. Rusa 36/6, Poznań Operat wodno-prawny na przeprowadzenie procesu rekultywacji Jeziora Nowogardzkiego dr Renata Dondajewska Zakład Ochrony Wód Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu Poznań, marzec 2013 Strona 1

2 ZAWARTOŚĆ OPRACOWANIA: 1. Cel opracowania Podstawy opracowania Część opisowa Opis problemu Charakterystyka ogólna Jeziora Nowogardzkiego Stan prawny Jeziora Nowogardzkiego oraz uprawnieni do rybactwa Stan prawny władania działkami geodezyjnymi Informacja o formach ochrony przyrody Warunki wynikające z Planu gospodarowania wodami na obszarze dorzecza Odry Stopień eutrofizacji Jeziora Nowogardzkiego Inaktywacja fosforu - metoda chemiczna Aeracja pulweryzacyjna Aeracja pulweryzacyjna z napędem wietrznym opis metody Dane techniczne aeratora Obliczenia Biomanipulacja Monitoring stanu biologicznego i fizyczno-chemicznego wód i osadów dennych Obowiązki ubiegającego się o wydanie pozwolenia w stosunku do osób trzecich Warunki BHP Harmonogram prac w dwóch latach rekultywacji Wnioski dla organu wydającego pozwolenie wodnoprawne Wnioski dla prowadzącego rekultywację jeziora Literatura cytowana...28 Strona 2

3 1. Cel opracowania Celem niniejszego opracowania jest sporządzenie operatu wodno-prawnego niezbędnego do wydania decyzji na wykonanie zabiegów zmierzających do rekultywacji Jeziora Nowogardzkiego, znajdującego się w gminie Nowogard, powiat goleniowski. Operat niniejszy określa sposoby i terminy przeprowadzenia tych zabiegów a także warunki techniczne przedsięwzięć i ich skutki. 2. Podstawy opracowania Podstawą opracowania niniejszego operatu są: wyniki badań stanu ekosystemu Jeziora Nowogardzkiego wykonanych przez Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Szczecinie w latach 2005, 2009 i 2011; wyniki badań wód i osadów Jeziora Nowogardzkiego, zawarte w opracowaniu pt. Jakość wód Jeziora Nowogardzkiego w okresie lata 2012 roku, wykonanego na zlecenie Gminy Nowogard; wyniki analiz składu i zagęszczenie zoobentosu w osadzie dennym Jeziora Nowogardzkiego, zawarte w publikacji Piesika i Poleszczuka pt. Charakterystyka makrozoobentosu i środowiska toni wodnej Jeziora Nowogardzkiego oraz możliwości rewitalizacji ekosystemu tego jeziora (Słupskie Prace Biologiczne) z 2005 roku publikowane wyniki badań skuteczności rekultywacji zbiorników wodnych przy zastosowaniu preparatu PIX (Gołdyn i in. 2008a, Gołdyn i in. 2008b, Kozak i in. 2009); doświadczenia własne w zakresie rekultywacji jezior i zbiorników wodnych. 3. Część opisowa Ubiegającym się o wydanie pozwolenia wodno-prawnego na wykonanie rekultywacji Jeziora Nowogardzkiego jest Gmina Nowogard, upoważniająca pismem nr GKMiOŚ JK z dnia 7 marca 2013 roku do występowania w jej imieniu przedsiębiorstwo AERATOR Stanisław Podsiadłowski, z siedzibą w Poznaniu. 3.1 Opis problemu Nagromadzenie związków fosforu i azotu, pochodzących z niedostatecznie oczyszczonych ścieków i spływających z powierzchni gleby pozostałości nawozów, prowadzi w zbiornikach Strona 3

4 wodnych do masowego rozwoju organizmów fitoplanktonowych, głównie sinic. Zakwity wody są nie tylko objawem obniżenia bioróżnorodności w przeżyźnionym jeziorze, lecz przede wszystkim prowadzą do powstawania deficytów tlenowych w strefie naddennej, a w dalszym rezultacie do tzw. śnięcia ryb w efekcie zużycia tlenu rozpuszczonego na rozkład dużej ilości materii organicznej. Ponadto, część gatunków sinic posiada zdolność wydzielania substancji toksycznych (głównie hepatotoksyn i neurotoksyn), oddziałujących negatywnie na inne organizmy. Konsekwencją tych zjawisk staje się wyłączanie zbiorników wodnych z użytkowania przez człowieka, w tym z wykorzystania rekreacyjnego. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Zdrowia (2011) zabronione jest użytkowanie kąpielisk, w których stwierdzono obecność sinicowego zakwitu wody. Zeutrofizowanie jezior, a zwłaszcza nasilające się sinicowe zakwity wody, stanowią nie tylko zagrożenie dla człowieka lecz również powodują istotne straty w gospodarce, ograniczając rybackie, wędkarskie, turystyczno-rekreacyjne użytkowanie wód. Kluczowym zagadnieniem jest więc przywracanie dobrego stanu ekologicznego zbiornikom zdegradowanym, co podkreśla również Ramowa Dyrektywa Wodna (EC 2000). Wdrażające ją Prawo wodne (2001, 2005) nakłada obowiązek doprowadzenia wszystkich jednolitych części wód w Polsce do dobrego stanu ekologicznego do 2015 roku. W przypadku wielu zbiorników wodnych, w tym również Jeziora Nowogardzkiego, jest to możliwe jedynie na drodze zabiegów technicznych, w tym polegających na wykorzystaniu naturalnego procesu odkładania fosforu w osadach dennych. Jest on pierwiastkiem limitującym produkcję pierwotną fitoplanktonu, co spowodowane jest dwoma czynnikami: w odróżnieniu od azotu nie ma atmosferycznego źródła pochodzenia; ma większy wpływ na rozwój fitoplanktonu, bowiem na 1 jednostkę fosforu wykorzystywanego przez te organizmy przypada 16 jednostek azotu (P : N : C = 1 : 16 : 106 tzw. stosunek Redfielda). Jeden gram fosforu w postaci ortofosforanów umożliwia w sprzyjających warunkach, tj. w korzystnej temperaturze i nasłonecznieniu, wyprodukowanie ponad stu gramów fitoplanktonu, tworzącego zakwit wody. W konsekwencji usunięcie 1g fosforu ze zbiornika będzie miało znacznie większe znaczenie w procesie deeutrofizacji aniżeli usuwanie azotu. Metodą umożliwiającą usunięcie z toni wodnej fosforu obecnego w formie biodostępnej, czyli wykorzystywanej przez organizmy fitoplanktonowe, jest tzw. inaktywacja, polegająca na zastosowaniu odpowiedniego środka koagulującego, który Strona 4

5 wytrąca z wody jon fosforanowy, a następnie wiąże go w osadach dennych, zmniejszając jednocześnie ilość fosforu dopływającego z osadów do toni wodnej (Wiśniewski 2000). Ten zabieg rekultywacyjny uważany jest za stosunkowo prosty i tani w porównaniu do innych znanych metod, dając jednocześnie zadowalające rezultaty (Gawrońska i in. 2003). Szczególnie jest on polecany dla zbiorników stosunkowo płytkich i polimiktycznych (Cooke i in. 1993), licznych w strefie klimatu umiarkowanego i posiadających znaczenie użytkowe z punktu widzenia człowieka. Immobilizacja fosforanów w osadach dennych uruchamia szereg pozytywnych zmian w ekosystemie, jakimi są: ograniczenie masowego rozwoju organizmów fitoplanktonowych, zwłaszcza sinic, związany z nim wzrost przeźroczystości wody, co z kolei umożliwia zajmowanie dna przez makrofity zanurzone, stabilizujące jednocześnie osad denny, co dodatkowo ogranicza wielkość zasilania wewnętrznego. Najpopularniejszą metodą wytrącania fosforu z toni wodnej i jego depozycji w osadach dennych jest użycie soli metali, które w środowisku wodnym wiążą ortofosforany jako fosforany metali. W tym celu największe zastosowanie mają preparaty zawierające metale posiadające naturalne zdolności do wiązania fosforu, występujące w osadach dennych zbiorników wodnych, jakimi są glin (Al), wapń (Ca) oraz żelazo (Fe). Badania laboratoryjne wykazują jednak, że wraz ze starzeniem się powstałych w zbiorniku związków fosforu z glinem maleje intensywność procesu wiązania, co wskazuje na konieczność powtarzania zabiegu (Berkowitz i in. 2006). Przede wszystkim jednak, zastosowanie związków glinu w rekultywacji zbiorników wodnych ograniczone jest przez zakres wartości odczynu ph wody, w jakim środki te można stosować efektywnie i w sposób nie zagrażający środowisku. Istotnym problemem w przypadku związków żelaza jest ich wrażliwość na zmiany potencjału oksydo-redukcyjnego, zachodzące na granicy osad-woda a związane ze zmianami stężenia tlenu rozpuszczonego. W zbiornikach głębokich, w których występuje długotrwałe odtlenienie najgłębiej położonych wód hypolimnionu, zastosowanie związków żelaza może być nieskuteczne, jeśli nie zastosuje się dodatkowego natleniania (Deppe i Benndorf 2002), bowiem zredukowanie żelaza z trzeciego stopnia utlenienia na drugi powoduje wzrost rozpuszczalności jego związków i uwolnienie fosforu do toni wodnej. Odpowiedzią na tak postawiony problem stała się aeracja pulweryzacyjna z precyzyjną inaktywacją fosforu metoda rekultywacji zbiorników wodnych opracowana na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu, łacząca natlenianie wód z wytrącaniem fosforu z toni wodnej do osadu dennego, z zastosowaniem koagulantu żelazowego. Metoda ta została Strona 5

6 już przetestowana na kilku jeziorach, dając pozytywne efekty poprawy jakości wody (Gołdyn i in. 2008a, Gołdyn i in. 2008b, Kozak i in. 2009). Zaproponowana metoda poprawy jakości wody w jeziorze jest metodą dość nowatorską, proekologiczną, bez skutków ubocznych dla środowiska, która nie ingeruje głęboko w ekosystem lecz uruchamia naturalne procesy homeostatyczne, umożliwiające jego powrót do dobrego stanu ekologicznego. Jej uzupełnienie o inne metody rekultywacyjne umożliwi znaczną poprawę jakości wody Jeziora Nowogardzkiego, przywracając dawne cechy użytkowe i przyrodnicze tego zbiornika, poprzez ograniczenie widocznych skutków jego degradacji. Osiągnięty efekt przyczyni się do wzrostu atrakcyjności turystycznej jeziora i stworzy warunki do wypoczynku i rybołówstwa, bowiem dodatkowym efektem stanie się poprawa warunków bytowania cennych gospodarczo gatunków ichtiofauny zamieszkującej jezioro Charakterystyka ogólna Jeziora Nowogardzkiego Jezioro Nowogardzkie jest niezbyt dużym zbiornikiem o maksymalnej głębokości wynoszącej niemal 11 m, występującej w dwóch głęboczkach (Tab. 1, Rys. 1). Jest ono zasilane przez dwa niewielkie cieki a odwadniane przez rzekę Dobrzyca. Linia brzegowa nie jest zbyt rozwinięta, granicząc od strony zachodniej z terenami leśnymi a od wschodniej z miastem Nowogard. W przeszłości jezioro było odbiornikiem ścieków bytowych, zaś obecnie do jego wód odprowadzane są jedynie ścieki z kanalizacji deszczowej miasta, co odpowiadać może za podwyższone koncentracje ołowiu i cynku w jego osadach dennych, stwierdzone w badaniach pod koniec lat dziewięćdziesiątych (Piesik i Poleszczuk 2005). Tab.1. Dane morfometryczne Jeziora Nowogardzkiego (za: Jańczak 1997) cecha wartość powierzchnia całkowita [ha] 98,3 pojemność całkowita [tys. m3] 5087,3 długość maksymalna [m] 2410 szerokość maksymalna [m] 600 głębokość średnia [m] 5,2 głębokość maksymalna [m] 10,9 długość linii brzegowej [m] 5700 Strona 6

7 Rys. 1. Plan batymetryczny Jeziora Nowogardzkiego (za: Piesik i Poleszczuk 2005) 3.3. Stan prawny Jeziora Nowogardzkiego oraz uprawnieni do rybactwa Właścicielem zbiornika jest Skarb Państwa. Jezioro stanowi obwód rybacki nr 1 o nazwie Obwód rybacki Jeziora Nowogardzkie (Nowogardno) na rzece Dobrzyca, zgodnie z rozporządzeniem nr 5/2011 dyrektora RZGW Szczecin z dnia 21 czerwca 2011 roku. Prawnym użytkownikiem rybackim jest Polski Związek Wędkarski Okręg w Szczecinie, z siedzibą przy ul. Mickiewicza Stan prawny władania działkami geodezyjnymi Jezioro znajduje się na obszarze dwóch działek geodezyjnych: 1) działka geodezyjna nr 97, obręb Nowogard 1, należąca do Agencji Nieruchomości Rolnych, Oddział Terenowy w Szczecinie; właściciel działki wyraża zgodę na prowadzenie zabiegów rekultywacyjnych, zgodnie z pismem nr SZ.SGZ AG; 2) działka geodezyjna nr 120/5 obręb Nowogard 3, należąca do Zachodniopomorskiego Zarządu Melioracji i Urządzeń Wodnych w Szczecinie, właściciel działki wyraża zgodę na prowadzenie zabiegów rekultywacyjnych, zgodnie z pismem nr NE ENO5011/283/1-1/12/KZ/IS Informacja o formach ochrony przyrody Na opisywanym obszarze nie utworzono i nie ustanowiono żadnych form ochrony przyrody. Strona 7

8 3.6. Warunki wynikające z Planu gospodarowania wodami na obszarze dorzecza Odry Zgodnie z Planem gospodarowanie wodami na obszarze dorzecza Odry, zatwierdzonym przez Radę Ministrów w dniu 22 lutego 2011 roku Jezioro Nowogardzkie uznane zostało jakości posiadające zły stan wód oraz zagrożone ryzykiem nieosiągnięcia celów środowiskowych w zakresie poprawy jakości wód do stanu dobrego do roku W związku z powyższym zaproponowany został okres derogacji, czyli przedłużenia terminu osiągnięcia celu stawianego przez Ramową Dyrektywę Wodną, jakim jest osiągnięcie stanu dobrego do roku 2021 ze względu na występowanie warunków naturalnych niepozwalających na poprawę stanu części wód. Przeprowadzenie zabiegów rekultywacyjnych jest więc konieczne celem osiągnięcia dobrego stanu wód jeziora Stopień eutrofizacji Jeziora Nowogardzkiego Warunki termiczne i tlenowe Latem 2012 roku odnotowano występowanie stratyfikacji termicznej. Temperatura wód była wyrównana w warstwie wody od powierzchni do głębokości 6 m, po czym następowało jej obniżenie. Epilimnion jeziora był szeroki, zaś pozostałe dwie warstwy meta- i hypolimnion niezbyt rozległe. Znacznie wyraźniejsza stratyfikacja wykształciła się w zakresie natlenienia wód. Dobre warunki tlenowe występowały w epilimnionie jeziora do głębokości 5 m, po czym koncentracja tlenu rozpuszczonego ulegała znacznemu obniżeniu do wartości bliskich zeru od 7 m głębokości do dna jeziora. Wykształcanie się płytkiego metalimnionu i hypolimnionu następuje zapewne jedynie w okresie lata podczas bezwietrznej pogody oraz zimą pod utrzymującą się pokrywą lodową. W pozostałym okresie z uwagi na niewielką głębokość i sprzyjającą orientację w kierunku wschód-zachód, zgodną z przeważającym kierunkiem wiatrów, jezioro ma charakter polimiktyczny. Mieszanie wód w przekroju pionowym istotne jest z punktu widzenia zasilania toni wodnej w związku biogenne, uwalniające się z osadów. Jeziora polimiktyczne cechują się znaczącym wpływem osadów dennych na jakość wód. Na ich rolę wskazuje również znaczne odtlenienie wód naddennych, sięgające od dna do niemal 6 m głębokości. Zjawisko braku tlenu nad dnem odnotowano także w latach i 2009 (Raport 2006, Ocena 2010). Strona 8

9 Koncentracje związków biogennych Stężenia azotu ogólnego, będące sumą form mineralnych i organicznej, zwiększały się latem 2012 roku wraz z głębokością w obydwu głęboczkach jeziora (Rys. 2), sięgając nad dnem ponad 3,2 mg N/l. W warstwie powierzchniowej nie przekraczały one 1,5 mg N/l i były zbliżone do podawanych przez WIOŚ dla lat (Raport 2006), lecz wyższe w stosunku do roku 2009, gdy wartość maksymalna wyniosła 0,78 mg N/l (Ocena 2010). Koncentracje azotu organicznego były dość niskie i zmniejszały się wraz z głębokością. Najwyższe wartości, przekraczające 0,55 mg N/l odnotowano w epilimnionie, co było rezultatem występowania planktonu w płytszych warstwach wody (Rys. 2). Rys. 2. Zawartość azotu mineralnego i organicznego w trzech warstwach wody w dwóch głęboczkach Jeziora Nowogardzkiego Stwierdzone stężenia azotu mineralnego, w których dominującą rolę odgrywała forma amonowa, były znacznie wyższe aniżeli odnotowane w roku 2005 przez WIOŚ (Raport 2006, 0,07 mg N/l). Koncentracje azotu amonowego sięgały 2,8 mg N/l w hypolimnionie głęboczka położonego bliżej miasta Nowogard. Wysokie stężenia w strefie naddennej wynikały z ukształtowanej stratyfikacji termicznej oraz deficytów tlenowych, które (1) powodują blokowanie procesu nitryfikacji jonów amonowych do azotanowych oraz (2) sprzyjają procesowi amonifikacji, czyli uwalnianiu jonów amonowych podczas rozkładu materii organicznej w osadach. Odnotowane stężenia były znacznie wyższe niż stwierdzone w roku 2001 przez Piesika i Poleszczuka (2005) 0,12 mg N-NH 4 /l, dowodząc postępującej eutrofizacji jeziora. Trzeba dodać, że forma amonowa azotu stymuluje rozwój sinic Strona 9

10 planktonowych, a w przypadku wysokiego ph (często towarzyszącego zakwitom sinicowym wody) jest źródłem amoniaku w toni wodnej, silnie toksycznego dla zwierząt, w tym ichtiofauny. Związki fosforu, podobnie jak azotu, zwiększały swoje stężenia wraz ze wzrostem głębokości w obu głęboczkach jeziora (Rys. 3). Udział rozpuszczonej formy fosforu w puli fosforu ogólnego był duży, co wskazuje na znaczne możliwości stymulowania rozwoju fitoplanktonu. Wyższe koncentracje cechowały głęboczek położony bliżej miasta Nowogard (stanowisko I, Rys. 3), a najwyższe wartości występowały w strefie naddennej, sięgając 1,3 mg P/l. Zjawisko to jest rezultatem uwalniania fosforu z osadów dennych w warunkach beztlenowych i jego kumulowania się w hypolimnionie, z którego będzie on przechodził do całej toni wodnej podczas okresowego mieszania wód, co sprzyjać będzie produkcji pierwotnej fitoplanktonu. Rys. 3. Zawartość ortofosforanów i fosforu ogólnego w trzech warstwach wody dwóch głęboczków w Jeziorze Nowogardzkim Zawartość fosforu ogólnego odnotowana w wodach jeziora latem 2012 roku przekracza dwukrotnie wartości graniczne dla jezior polimiktycznych, ustalone na poziomie 0,1 mg P/l w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 9 listopada 2011 roku w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych (Dz. U. nr 257, poz. 1545). Ponadto, koncentracje stwierdzone w głębszych warstwach wody były kilkukrotnie wyższe aniżeli w warstwie powierzchniowej, co przy tendencji jeziora do łatwego mieszania się, wpływać będzie na całą jego toń. Strona 10

11 Rozwój fitoplanktonu i parametry jakości wody z nim związane W fitoplanktonie Jeziora Nowogardzkiego latem 2012 roku stwierdzono występowanie 44 taksonów, najliczniej reprezentowanych przez zielenice (Chlorophyceae, 18 taksonów). Pod względem liczebności dominowały jednak sinice (Cyanobacteria, Rys. 4) a ich udział sięgał 75% ogólnej liczebności w dwóch badanych warstwach wody (epilimnion i metalimnion). W przypowierzchniowej warstwie wody liczebność fitoplanktonu sięgała 23 tysięcy kom./ml, zaś w strefie głębszej około 8,5 tys. kom./ml. Spośród sinic dominowały formy nitkowate, zwłaszcza Planktolyngbya limnetica. Dominacja tej grupy nad innymi związana była z wyczerpaniem z wody azotanów i obecnością wysokich stężeń azotu amonowego. Jest on szczególnie łatwo wykorzystywany w produkcji pierwotnej przez sinice (Blomqvist i in. 1994). Ze względu na rekreacyjne użytkowanie wód Jeziora Nowogardzkiego, obecność sinic jest bardzo niekorzystna, ponieważ nadają one wodzie nieprzyjemny zapach i smak. Ponadto, część z nich posiada zdolność do produkcji i wydzielania do wody związków o toksycznym oddziaływaniu na inne organizmy, w tym człowieka (Falconer 1999, Codd 2000). Rys. 4. Skład jakościowy i ilościowy fitoplanktonu Jeziora Nowogardzkiego: (A) liczebność fitoplanktonu z podziałem na grupy, (B) udział procentowy poszczególnych grup fitoplanktonu Koncentracja chlorofilu-a, wskazująca na biomasę fitoplanktonu, wyniosła w warstwie powierzchniowej 21,1 µg/l, ulegając obniżeniu wraz ze wzrostem głębokości, do Strona 11

12 nieco ponad 5 µg/l na głębokości 5 m. Wartości te nie są wysokie, wskazując na niezbyt intensywny rozwój fitoplanktonu w toni wodnej, zwłaszcza na tle wyników z lat wcześniejszych, sięgających w roku 2005 w ciągu lata 57,5 µg/l (Raport 2006). Prawdopodobnie więc pobór próbek wody do badań miał miejsce nie w okresie intensywnego zakwitu wody lecz tuż po jego ustąpieniu, co potwierdzają wysokie stężenia związków biogennych w toni wodnej. Rozwój fitoplanktonu w wodach jeziora wpłynął na przeźroczystość jego wód, która w sierpniu 2012 roku na obu głęboczkach sięgała około 1,5 m. Wartość ta jest zbliżona do stwierdzanych w latach poprzednich w badaniach WIOŚ, co wskazuje na utrzymywanie się zaawansowanego stanu troficznego. Niższą widoczność krążka Secchiego stwierdzili w okresie wiosny i lata 2001 roku Piesik i Poleszczuk (2005), nie przekraczała ona bowiem 1 m. Zooplankton W zooplanktonie Jeziora Nowogardzkiego latem 2012 roku dominowały wrotki (Rotifera), których liczebność wynosiła ponad 3100 osobn./l w warstwie epilimnionu i ponad 1500 osobn./l w metalimnionie (ponad 60% udziału w ogólnej liczebności). Znacznie niższe zagęszczenie cechowało planktonowe skorupiaki. W składzie taksonomicznym najbardziej licznymi wrotkami były typowe dla wód eutroficznych gatunki z dwóch rodzajów: Keratella (K. cochlearis i K. cochlearis f. tecta) i Trichocerca (T. pusilla, T. rouselleti, T. sp.). Dominacja drobnych wrotków wynika z występowania w wodach jeziora bazy pokarmowej dla tej grupy zooplanktonu. Nie należą do niej duże nitkowate sinice lecz drobny bakterio- i fitoplankton, stąd też ugrupowanie zooplanktonu wpływa na kształtowanie się zbiorowiska fitoplanktonu. Wyżeranie drobnych organizmów stymuluje rozwój dużych sinic poprzez eliminowanie ich konkurencji (Kozak i Gołdyn 2004). Ponadto, dominacja wrotków wynikać może z występowania w wodzie zawieszonej materii organicznej, pochodzącej z rozkładającego się zakwitu fitoplanktonowego. O jego wcześniejszej obecności świadczyły zaobserwowane pozostałości na brzegu jeziora, jak i dowodzi go znaczny udział materii organicznej w osadzie dennym. Strona 12

13 Fauna bentosowa Latem 1998 roku stwierdzono występowanie w osadzie dennym Jeziora Nowogardzkiego jedynie 3 taksonów makrozoobentosu: ochotkowatych (Chironomidae), skąposzczetów (Oligochaeta) oraz pijawek (Hirundinea). Najwyższe zagęszczenia cechowały przedstawicieli ochotkowatych, zaś najmniej stwierdzono pijawek. Takie ubóstwo gatunkowe oraz występowanie taksonów wyjątkowo odpornych na niekorzystne warunki środowiska, w tym deficyty tlenowe, wskazują na silne zeutrofizowanie Jeziora Nowogardzkiego. Wyższe biomasy organizmów notowano w silniej zanieczyszczonej wschodniej części jeziora (Piesik i Poleszczuk 2005). Ichtiofauna Znaczna biomasa makrozoobentosu, oszacowana w osadach jeziora na ponad 20 ton (Piesik i Poleszczuk 2005), stanowi istotną bazę pokarmową dla ryb bentosożernych. W typologii rybackiej jezioro to zaliczane jest do typu sandaczowego. Charakteryzuje się ono bowiem niezbyt dużą głębokością, mulistym dnem, intensywnie rozwiniętą roślinnością wynurzoną, nieco mniej rozwiniętą roślinnością podwodną oraz niewielką przejrzystością wody. W tego typu jeziorach dominującymi gatunkami ryb są zwykle leszcz, lin, ukleja, sandacz, węgorz, szczupak. Od lat sześćdziesiątych jezioro było zarybiane węgorzem, szczupakiem, leszczem oraz sporadycznie linem (Piesik i Poleszczuk 2005). W roku 2010 rybacki użytkownik jeziora dokonał zarybienia letnim narybkiem suma oraz wylęgiem szczupaka ( Pogarszająca się jakość wód oraz występujące latem zakwity sinicowe, jak i niewielkie zagęszczenia skorupiakowego zooplanktonu, wskazują jednak na niekorzystne zmiany w strukturze ichtiofauny. Wg informacji uzyskanych od wędkarzy w jeziorze dominują gatunki z rodziny karpiowatych: płoć, leszcz, krąp, wzdręga. Obecny jest też karp i szczupak. Dla optymalnego sterowania jakością wody z wykorzystaniem kaskadowego oddziaływania ryb drapieżnych (biomanipulacja) koniecznie jest przeprowadzenie szczegółowych badań struktury składu gatunkowego i liczebności ichtiofauny. Umożliwi to dokładne zdefiniowanie zakresu niezbędnych odłowów oraz zarybień tego jeziora. Strona 13

14 Osady denne Osady denne Jeziora Nowogardzkiego pobrane na głęboczku położonym bliżej miasta Nowogard cechują się wysoką zawartością fosforu, sięgającą 1,898 mg P/g s.m. Wśród frakcji fosforu dominuje fosfor trwale związany w osadzie (Res-P, Rys. 5), co wpływa ograniczająco na intensywność zasilania wewnętrznego lecz jednocześnie duży udział cechuje fosfor związany z materią organiczną (NaOH-NRP), co związane jest z jej wysoką zawartością w osadzie, sięgającą ponad 40%. Okresowe odtlenianie warstwy naddennej hamuje proces rozkładu prowadzony przez bakterie, co jest jedną z przyczyn tak dużego zasobu materii organicznej w osadzie, gdyż jej rozkład jest spowalniany przez deficyty tlenowe. Jak już jednak wspomniano, wykształcanie się stratyfikacji termicznej i tlenowej jest w Jeziorze Nowogardzkim okresowe, a jej zaburzenie skutkuje dostawą tlenu do żyznych osadów dennych, stymulując ich rozkład i dopływ związków mineralnych do toni wodnej. Niecałe 2% fosforu związanego w osadzie stanowił fosfor w połączeniach z żelazem, co wynika z nietrwałości tych połączeń w warunkach beztlenowych, panujących w strefie naddennej. Koncentracja żelaza w osadzie jest duża (21,7 g Fe/kg), co wskazuje na duży potencjał osadów do wiązania fosforu w postaci nierozpuszczalnych związków z żelazem trójwartościowym Fe 3+. Jest on jednak niewykorzystany z uwagi na występujące w strefie naddennej i osadach warunki beztlenowe, w których żelazo występuje w postaci dwuwartościowej Fe 2+, nie tworzącej trwałych związków z fosforem. Skład osadu i warunki panujące w strefie naddennej determinowały również intensywność zasilania wewnętrznego z osadów dennych w fosfor, badanego podczas eksperymentu z wykorzystaniem niezaburzonych rdzeni osadu wraz z wodą nadosadową. W warunkach anaerobowych z osadu uwalniało się blisko 30 mg P/m 2 *d. Zasobność osadów w materię organiczną wskazuje na występowanie procesu zasilania wewnętrznego także przy obecności tlenu, niezbędnego w procesie dekompozycji związków organicznych. Osady denne stanowią więc istotne źródło zasilania wewnętrznego w fosfor, niezależnie od warunków tlenowych. Strona 14

15 Rys. 5. Zawartość frakcji fosforu w osadzie dennym pobranym na głęboczku w Jeziorze Nowogardzkim Podsumowanie i wnioski 1. Jezioro ma charakter polimiktyczny, lecz w jego głęboczkach wykształca się okresowo stratyfikacja termiczno-tlenowa. Deficyty tlenowe występują na głębokości 5-6 m, zaś od 7 m głębokości do dna kształtuje się beztlenowy hypolimnion. 2. Stratyfikacja pionowa dotyczy także koncentracji związków biogennych dominujący pośród związków azotu jon amonowy oraz związki fosforu osiągają najwyższe stężenia w strefie naddennej. W przypadku fosforu notowane koncentracje są wysokie w całym przekroju pionowym, a nad dnem przekraczają 1 mg P/l we wschodniej części jeziora, sąsiadującej z zabudowaniami Nowogardu, co sugeruje ich oddziaływanie na jakość wód jeziora. 3. W fitoplanktonie dominują sinice, głównie formy nitkowate, znane z produkcji toksyn, zaś w zooplanktonie typowe dla wód eutroficznych wrotki. Małe liczebności skorupiaków planktonowych nie mogą kontrolować zagęszczenia fitoplanktonu, a wynikają prawdopodobnie z intensywnej presji pokarmowej ze strony ichtiofauny. 4. Osady denne jeziora są bardzo żyzne, zawierają bowiem około 40% materii organicznej i blisko 2 mg P/g s.m. Znaczna część fosforu związana jest z frakcjami o charakterze mobilnym. Strona 15

16 5. W warunkach beztlenowych osady denne stanowią istotne źródło fosforu dla toni wodnej, co udowodniono w trakcie doświadczenia ex-situ. Wynika to z rozpuszczania związków żelaza z fosforem, podczas występowania deficytów tlenowych oraz mineralizacji materii organicznej. 6. Porównanie wyników uzyskanych w badaniach wykonanych latem 2012 roku z wynikami z lat wcześniejszych, wskazuje na utrzymujący się proces eutrofizacji wód jeziora. 7. Zaproponowana dla Jeziora Nowogardzkiego kombinacja kilku technik rekultywacyjnych powinna dać najlepsze rezultaty, zaś jako pierwszą należy zastosować tzw. kontrolę od podstaw piramidy troficznej (bottom-up), czyli obniżenie stężeń związków biogennych w wodzie. Metodę tę zaleca się zastosować przed podjęciem innych działań, gdyż obniżenie stężeń biogenów prowadzi do zmniejszenia produkcji pierwotnej fitoplanktonu, w tym sinic. Na tym tle konieczne jest więc wybranie techniki, której skuteczność będzie wysoka, zaś koszt stosunkowo niski. 8. Utrzymanie niskich stężeń biogenów w toni wodnej wymagać będzie zmniejszenia intensywności zasilania wewnętrznego z osadów dennych. Konieczne jest w tym celu podwyższenie potencjału redox osadów dennych, co zapewni trwałe wiązanie fosforu przez związki żelaza. 9. Należy stymulować rozwój roślinności zanurzonej w jeziorze, stanowiącej konkurencję dla fitoplanktonu, refugium i miejsce rozrodu dla fauny bezkręgowców oraz ryb, ograniczającej zasilanie wewnętrzne toni wodnej w związki biogenne z tzw. dna czynnego, położonego w strefie litoralu. 4. Inaktywacja fosforu - metoda chemiczna Metodą umożliwiającą usunięcie z toni wodnej fosforu obecnego w formie biodostępnej, czyli wykorzystywanej przez organizmy fitoplanktonowe, jest tzw. inaktywacja, polegająca np. na zastosowaniu odpowiedniego środka koagulującego, który wytrąca z wody jon fosforanowy a następnie wiąże go w osadach dennych, zmniejszając częściowo ilość fosforu dopływającego z osadów do toni wodnej. Strona 16

17 Mobilna aeracja pulweryzacyjna z precyzyjną inaktywacją fosforu Z zakresie strącania fosforu z toni wodnej do osadów dennych najkorzystniejsze jest zastosowanie preparatów zawierających żelazo, występujące naturalnie w zbiornikach wodnych. W celu usunięcia fosforu w postaci jonów ortofosforanowych P-PO 4 zastosować można preparat strącająco-koagulujący PIX (siarczan żelazowy), pamiętając o trzech zasadach w zakresie wyboru miejsca i sposobu dawkowania: punkt dozowania powinien zapewnić dobry kontakt PIX z wodą (w tym przypadku z wodą zanieczyszczoną jonami P-PO 4 ), tzn. w punkcie dozowania przepływ powinien być burzliwy (zapewnia to charakterystyka aeratorów por. dalsza część operatu); dozowanie preparatu PIX powinno się odbywać bezpośrednio do strefy naddennej; po dodaniu preparatu PIX powinno się raczej unikać dalszego burzliwego mieszania (turbulencji), aby nie spowodować cofnięcia efektu koagulacji. Następujące w zbiorniku reakcje strącania i hydrolizy preparatu PIX będą tworzyć mieszaninę różnych trudno rozpuszczalnych związków, takich jak: FePO 4, Fe(OH) 3, (FeOH) 3 (PO4) 2, FeS i innych. Utworzą one mineralne osady podobne do występujących powszechnie w glebie i osadach dennych, nie szkodząc elementom ekosystemu jeziora, poza ograniczającym wpływem na rozwój fitoplanktonu. Preparat w normalnej handlowej postaci ma odczyn ph poniżej 1, stąd nale ży wziąć więc pod uwagę możliwość obniżenia odczynu wody. Jeśli wody jeziora są dobrze zbuforowane, tzn. zawierają wystarczające ilości jonów wapnia i magnezu, zakwaszający wpływ wprowadzonego preparatu PIX jest niewielki. Dla pełnego obrazu wszystkich zagrożeń i skutków przeprowadzenia procesu opisanego w operacie, należy jeszcze wspomnieć o zanieczyszczeniach wprowadzanych wraz z preparatem PIX. Surowcem do jego produkcji jest minerał zwany ilmenit, z którego w wyniku wielu skomplikowanych procesów chemicznych uzyskuje się końcowy produkt. Ilmenit, tak jak większość surowców naturalnych o znaczeniu przemysłowym posiada zanieczyszczenia, które podczas procesów jego oczyszczania są usuwane lecz niewielka ich ilość pozostaje w koagulancie PIX. Posiadany przez KEMIPOL Sp. z o.o. Certyfikat Jakości ISO 9002 wymaga, aby produkt finalny był systematycznie badany przez niezależne laboratorium, między innymi na zawartość metali ciężkich. Strona 17

18 Precyzyjne dawkowanie preparatu, uzależnione od stężeń fosforu w danej części jeziora jest możliwe przy zastosowaniu specjalnych urządzeń mobilnych, stąd proponowanym rozwiązaniem jest przeprowadzanie tzw. mobilnej aeracji pulweryzacyjnej, połączonej z inaktywacją fosforu. Łączenie mineralizacji fosforu z jednoczesnym napowietrzaniem strefy naddennej, pozwala na stosowanie minimalnych dawek koagulantu, obojętnych dla ekosystemu jeziora. Korzystne jest trzykrotne wykonanie zabiegów: (1) wczesną wiosną, tuż po zejściu pokrywy lodowej, by związać i skumulować w osadach ładunek fosforu wprowadzany z wodami roztopowymi, (2) wczesnym latem, by ograniczyć możliwość pojawienia się zakwitu sinicowego wody oraz (3) jesienią, celem inaktywacji fosforu uwalnianego z osadów do toni wodnej. Przewiduje się ciągłe wykonywanie pomiarów chemizmu wody podczas przeprowadzania zabiegu (tzw. zabieg precyzyjny), wynikające ze zróżnicowania warunków panujących w jeziorze. Ma to na celu minimalizację dawek koagulantu i wprowadzanie go do komór aeratora w taki sposób, by do strefy naddennej docierał już dobrze wymieszany z natlenioną wodą i w niskich stężeniach, obojętnych dla ekosystemu jeziornego. Technologia mobilnej aeracji wykorzystuje proces aeracji pulweryzacyjnej, który jest chroniony Patentem nr RP udzielonym Akademii Rolniczej (obecnie Uniwersytetowi Przyrodniczemu) w Poznaniu 4 kwietnia 2001 roku, natomiast firma AERATOR posiada licencję wyłączną na jego wykorzystywanie. Zasada działania aeratora Urządzenie wykorzystuje energię mechaniczną do pulweryzacji wody, umożliwiającej wydatną dyfuzję gazów i odprowadzania natlenionej wody z rozpuszczonym w niej koagulantem do strefy naddennej (Rys. 6). Mieszanie koagulantu z natlenioną wodą następuje już w komorze pulweryzacji, dzięki czemu do strefy naddennej trafia on w minimalnych stężeniach, ściśle dostosowanych do określonej w danej strefie zawartości fosforu. Zakłada się stosowanie jednorazowych dawek w zakresie od 0,1 do 0,5 g/m 3 wody strefy naddennej, co odpowiada podaniu średnio około 3 kg koagulantu na każdy hektar powierzchni jeziora. Łączna ilość PIX w trakcie jednorazowego zabiegu na Jeziorze Nowogardzkim będzie więc wynosiła ok. 300 kg. Strona 18

19 Rys. 6. Zasada działania mobilnej aeracji pulweryzacyjnej 1 zespół dyfuzyjny, 2 instalacja dawkowania koagulantu, 3 - komora pulweryzacji, 4 komora poboru wody Eksploatacja aeratora mobilnego z napędem mechanicznym Aerator ten może również pracować interwencyjnie, np. w okresach wzmożonego wydzielania fosforu z osadów dennych. Mobilny aerator pracuje na powierzchni całego jeziora, mając średnią wydajność 3 ha/godzinę. Dzięki systemowi kontroli i regulacji głębokości pracy aerator może efektywnie pracować zarówno w strefie przybrzeżnej, jak i w toni zbiornika. Aerator posiada ponadto możliwość względnie łatwej translokacji z jednego akwenu na inny. 5. Aeracja pulweryzacyjna 5.1 Aeracja pulweryzacyjna z napędem wietrznym opis metody Z uwagi na występujące deficyty tlenowe, warunkujące zwiększone wydzielanie fosforu z osadów dennych jeziora, zastosować należy metodę stałej aeracji wraz z systemem inaktywacji fosforu. Ze względu na wysokie koszty natleniania wód naddennych przy użyciu sprężonego powietrza, wynikające z pracy energochłonnych sprężarek, zaleca się zastosowanie metody wykorzystującej energię wiatru. Urządzenie opracowane w Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu wykorzystuje energię wiatru do zasysania wody ze strefy przydennej i jej pulweryzacji umożliwiającej wydatną dyfuzję gazów. Natleniona woda grawitacyjnie odprowadzana jest do strefy naddennej (Rys. 7). Stosunkowo niskie zapotrzebowanie mocy opracowanego aeratora pozwala na zastosowanie do jego napędu silnika wietrznego, rotorowego, tzw. turbiny Savoniusa, cechującej się względną prostotą konstrukcyjną i technologiczną oraz Strona 19

20 niewrażliwością na zmienność kierunku wiatru (Rys. 9). Powstawanie siły Coriolisa w czasie pracy wirnika wpływa przy tym korzystnie na ogólną stateczność tratwy aeratora. Natlenienie wód naddennych i wierzchniej warstwy osadów powoduje zwiększenie ich kompleksu sorpcyjnego i kumulację w nich fosforu. Po wyczerpaniu pojemności sorpcyjnej osadów konieczne jest zwykle dodatkowe zwiększenie jej, poprzez uzupełnienie osadów w jony metali trwale wiążących fosfor. Aerator wyposażony jest dodatkowo w system inaktywacji fosforu (Rys. 8), pozwalający na podawanie do strefy naddennej około 25 kg koagulantu (siarczanu żelaza) miesięcznie. Proponowana dawka 25 kg miesięcznie ma za zadanie uzupełnić niedobory żelaza w ekosystemie, nie zaś stanowić dla niego zbędne obciążenie. Wysoka skuteczność inaktywacji fosforu jest możliwa dzięki przeprowadzaniu koagulacji w warunkach natlenionej wody. Rys. 7. Ogólna zasada działania aeratora z napędem rotorowym Rys. 8. Schemat systemu aeracji pulweryzacyjnej z inaktywacją fosforu 1 pulweryzator, 2 dozownik koagulantu, 3 króciec odprowadzania natlenionej wody z koagulantem do strefy naddennej, 4 komora zasysania wody naddennej Strona 20

21 Rys. 9 Aerator pulweryzacyjny z napędem wietrznym i systemem inaktywacji fosforu Reakcja mineralizacji fosforu przebiega ogólnie według podanego niżej schematu: 3FeSO 4 + 2PO 4 3- Fe 3 (PO 4 ) 2 + 3SO 4 2- Dodatkowym bardzo istotnym mechanizmem jest adsorbowanie się fosforanów na wytrąconych wodorotlenkach i tlenkach żelaza. Istotą tej technologii jest zatem natlenianie, połączone z inaktywacją fosforu, która pozwala na systematyczne strącanie fosforanów. Efektem tej metody oczyszczania wody będzie zmniejszenie ilości fosforu biodostępnego w zbiorniku w wyniku jego usunięcia z toni wodnej i zahamowanie uwalniania z osadów dennych. Niezbędne jest w tym przypadku stałe dozowanie minimalnych dawek koagulantu PIX: od 20 do 30 kg/miesiąc (średnia dawka PIX wynosi ok. 25 kg/miesiąc). Technologia rekultywacji jezior metodą aeracji pulweryzacyjnej została zastosowana na jeziorach: Jaroszewskim w Sierakowie ( badania, od 2000 ekspl.) Barlineckim w Barlinku (od grudnia 2000) Stare Resko w Gawrońcu (od maja 2002) Zamkowym w Wałczu (od października 2002) Starzyc w Chociwlu (od kwietnia 2003) Strona 21

22 Miejskim w Chodzieży (od listopada 2003 pierwszy aerator z systemem inakt. fosforu) Trzesiecko w Szczecinku (2 aeratory od maja i października 2005) Zalewie Kieleckim (od maja 2008) Durowskim w Wągrowcu (2 aeratory od 2009 roku) Góreckim w Wielkopolskim Parku Narodowym (od 2009 roku) Swarzędzkim (od 2011 roku) Na wyżej wymienionych zbiornikach przeprowadzona rekultywacja przyniosła pozytywne efekty w postaci ograniczenia zakwitów wody, poprawy stanu jej jakości i wzrostu występowania różnych gatunków ryb Dane techniczne aeratora Aerator charakteryzuje się następującymi parametrami technicznymi (Tab. 2): Tab. 2. Charakterystyka aeratora pulweryzacyjnego z napędem wietrznym cecha jedn. miary wartość uwagi masa ogólna areatora kg wysokość m 7,8 - średnica tratwy m 12,8 - wydajność przepływu m 3 /dobę zależy od energii wiatru przyrost nasycenia wody tlenem krotność wydajność podawania koagulantu kg/miesiąc zależy od energii wiatru promień działania m 25 - minimalna robocza prędkość wiatru m/s 2,3 niezależnie od kierunku maksymalna robocza prędkość wiatru m/s 12,5 autoregulacja trwałość techniczna rok 15 maks. okres rekultywacji Aerator jest urządzeniem w pełni autonomicznym, nie wymagającym zewnętrznego zasilania energetycznego, pracującym w określonym sektorze jeziora. Aerator wymaga jedynie okresowych przeglądów technicznych, części nawodnej i podwodnej. Z doświadczeń wynika, iż najlepiej jeśli przeglądy wykonywane są dwukrotnie w ciągu roku wczesną wiosną tzw. przegląd pozimowy i na początku sierpnia tzw. przegląd regulacyjny. W pierwszych dwu latach użytkowania przeglądy wykonywane są w ramach gwarancji. Strona 22

23 Praca aeratora nie stwarza zagrożeń, które wynikają z eksploatacji urządzenia. Aerator nie spowoduje awarii zagrażającej ludziom i środowisku. Konserwacja bieżąca aeratora będzie dokonywana pod nadzorem projektanta urządzenia, dwukrotnie w ciągu roku w celu prawidłowości jego eksploatacji. Praca aeratora oparta jest wyłącznie na wykorzystaniu energii wietrznej, w związku z czym aerator nie powoduje emisji zanieczyszczeń do wody jeziora i atmosfery, nie powoduje także powstawania hałasu. 6. Obliczenia W opisie budowy i działania aeratora mobilnego maksymalna jednorazowa dawka koagulantu podawanego do środowiska została określona na średnim poziomie 3 kg na 1 ha wód jeziornych. Przy powierzchni całkowitej Jeziora Nowogardzkiego (98,3 ha) oznacza to jednorazowe wprowadzenie do środowiska dawki około 300 kg koagulantu. Taka dawka preparatu nie wywoła jakichkolwiek ubocznych skutków w faunie zbiornika. Przewiduje się 3-krotne przeprowadzenie zabiegu, w terminach uzależnionych od warunków tlenowych i potencjału redox osadów dennych. System inaktywacji fosforu zamontowany na aeratorze pulweryzacyjnym z napędem wietrznym, umożliwiający permanentne wiązanie fosforu wymaga podawania około 25 kg preparatu miesięcznie (w ciągu 4 miesięcy letnich od czerwca do września), co w bardzo niewielkim stopniu podnosi obciążenie ekosystemu jeziornego, dając jednocześnie możliwość wiązania fosforu w osadach dennych. Łączna ilość preparatu wyniesie 100 kg rocznie (25 kg x 4 miesiące). Podane wyżej ilości preparatu nie wywołają istotnych zmian ph wód jeziornych (nie większych od 0,2). 7. Biomanipulacja Zabiegi biomanipulacyjne w obrębie zbiorników wodnych prowadzą do przebudowy struktury troficznej ekosystemu, co w praktyce polega na wprowadzaniu zmian w stosunkach ilościowych ryb, w celu ich oddziaływania na zooplankton i fitoplankton. Podstawowym celem jest ograniczenie rozwoju fitoplanktonu przez zwiększenie presji wywieranej na niego przez duży zooplankton, wskutek usunięcia nadmiernej ilości ryb spokojnego żeru (głównie z rodziny karpiowatych). Ta eliminacja następować może trzema drogami, przez: (i) Strona 23

24 intensywny odłów, (ii) ograniczenie możliwości rozrodu, (iii) promowanie gatunków drapieżnych. Ponieważ najintensywniejszą presję na zooplankton skorupiakowy wywiera bardzo liczny wylęg i narybek 0+ ryb karpiowatych, najskuteczniejszą metodą biomanipulacyjną jest intensywny odłów dorosłych ryb karpiowatych przed odbyciem tarła (najlepiej już jesienią) oraz zarybienie jeziora dużymi obsadami narybku podchowanego szczupaka i sandacza. Zabiegi te stanowią ważne uzupełnienie chemicznych i technicznych metod rekultywacji. Przyczyniają się do utrzymywania się tzw. fazy czystej wody w okresie późnej wiosny i wczesnego lata, co umożliwia rozwój roślinności zanurzonej, stabilizującej pozytywne efekty rekultywacji. W przypadku Jeziora Nowogardzkiego winny zostać poprzedzone szczegółową analizą struktury ichtiofauny akwenu, umożliwiającą dokładne oszacowanie ilości ryb koniecznych do odłowienia oraz struktury gatunkowej narybku niezbędnego do użycia w trakcie zarybień. Dotychczasowe badania wód, a zwłaszcza składu fito- i zooplanktonu wskazują na wyraźny nadmiar ryb, wywierających presję pokarmową na skorupiakowy zooplankton. Badania struktury ichtiofauny powinny być przeprowadzone przez rybackiego użytkownika jeziora lub w uzgodnieniu z nim, a ich wyniki stanowić powinny bazę do opracowania optymalnej strategii biomanipulacji. Dotychczasowe światowe doświadczenia rekultywacji jezior, opartej na biomanipulacji pozwalają na przewidywanie następującego scenariusza niezbędnych zabiegów: redukcja nadmiaru ryb karpiowatych przez wykorzystanie ciągnionych narzędzi połowowych (tzw. niewód), umożliwiających selektywny odłów ryb karpiowatych; odłowione ryby drapieżne powinny być wpuszczane z powrotem do jeziora, nie są bowiem kaleczone jak w przypadku zastosowania sieci zwanych wontonami; zarybienie rybami drapieżnymi; wskazane jest zarybienie narybkiem podchowanym (tzw. palczakiem) w ilości 1000 szt,/ha, w następujących proporcjach: 65% szczupaka, 25% sandacza i 10% suma; ścisłe przestrzeganie wymiarów ochronnych ryb drapieżnych w odłowach wędkarskich; promocja rozrodu ryb drapieżnych, ochrona i rozbudowa naturalnych tarlisk, okresowa instalacja tarlisk sztucznych; Strona 24

25 promowanie odławiania wędkarskiego ryb karpiowatych np. przez okresowe zawieszenie wymiarów ochronnych; ograniczenie ilości zanęt używanych przez wędkarzy; wyeliminowanie zarybiania jeziora karpiem oraz gatunkami obcymi. Działania w zakresie gospodarki rybacko-wędkarskiej powinny być wprowadzane w porozumieniu i we współpracy z rybackim użytkownikiem zbiornika, tj. Okręgiem PZW w Szczecinie. Jeżeli zmiany rybackiego użytkowania jeziora wymagać będą zmian operatu rybackiego, należy podkreślić, że zmiany te muszą być dostosowane do nadrzędnego celu, którym rekultywacja ma służyć, a więc poprawie stanu ekologicznego Jeziora Nowogardzkiego, a nie tzw. racjonalnej gospodarce rybackiej, rozumianej jako utrzymywanie dotychczasowego stanu ekosystemu, gwarantującego wysoką wydajność rybacką. W przypadku sprzeczności interesów, należy zmienić użytkownika rybackiego jeziora, gwarantującego powrót jeziora do dobrego stanu ekologicznego, wymaganego przez Ramową Dyrektywę Wodną. 8. Monitoring stanu biologicznego i fizyczno-chemicznego wód i osadów dennych Działania rekultywacyjne wymagają prowadzenia w trakcie ich realizacji ukierunkowanych badań chemizmu wody i osadów dennych jeziora, celem określenia skuteczności wykonywanych zabiegów. Kompletny zakres badań fizyczno-chemicznych wody (azot amonowy, azotynowy, azotanowy, organiczny i ogólny, fosfor rozpuszczony i ogólny, ph, koncentracja tlenu, przewodność elektrolityczna, tlen) i biologicznych (koncentracja chlorofilu-a, zagęszczenie i biomasa fito- i zooplanktonu) oraz osadów dennych (frakcje fosforu, fosfor w wodzie śródosadowej, materia organiczna, fosfor ogólny) winien być dokonywany przynajmniej czterokrotnie w roku, tj. wiosną, 2-krotnie latem oraz raz jesienią przez okres minimum 2 lat, po którym przewiduje się powrót zbiornika do stanu równowagi. Wskazane jest jednak kontynuowanie badań monitoringowych również w kilku kolejnych latach, by upewnić się czy rekultywacja była w pełni skuteczna. Szczególnie istotne podczas pierwszego roku rekultywacji jest wykonywanie monitoringu koncentracji tlenu rozpuszczonego i wartości potencjału redox w strefie naddennej zbiornika. Podczas wykonywania zabiegów rekultywacji oraz przez okres działania aeratora pulweryzacyjnego z precyzyjną inaktywacją fosforu sprawowany winien być stały nadzór naukowy. Strona 25

26 9. Obowiązki ubiegającego się o wydanie pozwolenia w stosunku do osób trzecich Podczas wykonywania zabiegów mobilnej aeracji pulweryzacyjnej z systemem precyzyjnej inaktywacji fosforu przewiduje się wprowadzenie czasowego zakazu kąpieli, tzw. karencji, wynoszącej ok.6 godzin po wykonanym zabiegu. W trakcie dawkowania koagulantu PIX - siarczanu żelazowego teren będzie zabezpieczony i oznakowany. Przewiduje się ustawić tablice informacyjne oraz odgrodzenie terenu za pomocą taśm. Miejsce składowania koagulantu w okresie jego dozowania zostanie zabezpieczone przed dostępem osób postronnych. Magazynowanie będzie się odbywać w specjalnych zbiornikach, w odpowiednio zabezpieczonych pomieszczeniach. W trakcie wykonywania zabiegów rekultywacyjnych zostaną wykonane wszystkie niezbędne zabezpieczenia środowiska, objęte nadzorem naukowym. 10. Warunki BHP Ogólne warunki BHP wynikają z charakterystyki produktu. PIX jest substancją żrącą i jako taka wymaga zastosowania standardowych środków i metod ochrony pracy, niezbędnych przy pracach z chemicznymi substancjami agresywnymi. Dotyczy to tak transportu, załadunku na aerator jak i opróżniania zbiorników po zakończeniu prac rekultywacyjnych. Strona 26

27 11. Harmonogram prac w dwóch latach rekultywacji Tab. 3. Harmonogram prac w pierwszym roku rekultywacji rok 2013 Poz. 1 Przedsięwzięcie Wykonanie zabiegu mobilnej aeracji pulweryzacyjnej z precyzyjną inaktywacją fosforu na pow. całego jeziora przy użyciu PIX Termin wykonania kwiecień Warunki względnie bezwietrzna pogoda 2 Wykonanie badań struktury ichtiofauny jeziora kwiecień Przeprowadzenie intensywnych odłowów nadmiaru ryb karpiowatych Zarybienie jeziora podchowanym narybkiem szczupaka, sandacza i suma w ilości łącznej 1000 szt./ha Zainstalowanie i uruchomienie aeratora pulweryzacyjnego z napędem wietrznym, wyposażonego w system inaktywacji fosforu na głęboczku jeziora 6 Wykonanie drugiego zabiegu mobilnej aeracji pulweryzacyjnej z precyzyjną inaktywacją fosforu na pow. całego jeziora przy użyciu PIX 7 8 majpaździernik koniec maja zależne od wyników badania ichtiofauny struktura zarybienia zależna od wyników badania ichtiofauny czerwiec - czerwiec względnie bezwietrzna pogoda Wykonanie trzeciego zabiegu mobilnej aeracji pulweryzacyjnej z precyzyjną inaktywacją fosforu na pow. całego jeziora przy użyciu PIX listopad j.w. Monitoring jakości wód i osadów dennych 4- krotnie wiosną, 2- krotnie latem i jesienią - Strona 27

28 Tab. 4. Harmonogram prac w drugim roku rekultywacji rok 2014 Poz. Przedsięwzięcie Termin wykonania Wykonanie zabiegu mobilnej aeracji pulweryzacyjnej z precyzyjną inaktywacją fosforu na powierzchni całego jeziora przy użyciu PIX Zarybienie jeziora podchowanym narybkiem szczupaka, sandacza, z dodatkiem suma w ilości łącznej 1000 szt./ha Wykonanie drugiego zabiegu mobilnej aeracji pulweryzacyjnej z precyzyjną inaktywacją fosforu na powierzchni całego jeziora przy użyciu PIX Wykonanie trzeciego zabiegu mobilnej aeracji pulweryzacyjnej z precyzyjną inaktywacją fosforu na powierzchni całego jeziora przy użyciu PIX Monitoring jakości wód i osadów dennych 4- krotnie kwiecień koniec maja czerwiec listopad wiosną, 2- krotnie latem i jesienią Warunki względnie bezwietrzne struktura zarybienia zależna od wyników badania ichtiofauny względnie bezwietrzne j.w Wnioski dla organu wydającego pozwolenie wodnoprawne Na podstawie niniejszego operatu proponuje się udzielić Gminie Nowogard, upoważniającej do występowania w jej imieniu przedsiębiorstwo AERATOR Stanisław Podsiadłowski, pozwolenia wodno-prawnego na przeprowadzenie rekultywacji wód Jeziora Nowogardzkiego, polegającej na wprowadzaniu do wód powierzchniowych substancji hamujących rozwój glonów, a dokładnie: podawaniu preparatu PIX-112 w ciągu dwóch lat rekultywacji ( ) w ilości nie przekraczającej 900 kg rocznie podczas aeracji mobilnej; podawaniu preparatu PIX-112 w ciągu dwóch lat rekultywacji ( ) w ilości 100 kg/rok w ramach aeracji stacjonarnej. natlenianiu wód hypolimnionu przez stacjonarny aerator pulweryzacyjny. Strona 28

29 13. Wnioski dla prowadzącego rekultywację jeziora Powyższe zabiegi należy uzupełnić o: wykonanie zabiegu biomanipulacji, polegającego na odłowieniu nadmiaru ryb karpiowatych i zarybieniu narybkiem gatunków drapieżnych w ilości 1000 szt./ha; wykonywanie prac monitoringowych jakości wód jeziora, minimum w ciągu dwóch lat trwania zabiegów rekultywacyjnych. 14. Literatura cytowana Berkowitz J., Anderson M.A., Amrhein C., 2006, Influence of aging on phosphorus sorption to alum floc in lake water, Water Research 40: Blomqvist P., Pettersson A., Hyenstrand P Ammonium-nitrogen: A key regulatory factor causing dominance of non-nitrogen-fixing cyanobacteria in aquatic systems. Arch, Hydrobiol. 132: Codd G.A., 2000, Cyanobacterial toxins, the perception of water quality and the prioritization of eutrophication control. Ecological Engineering 16: Cooke G.D., Welch E.B., Martin A.B., Fulmer D.G., Hyde J.B., Schrieve G.D., 1993, Effectiveness of Al, Ca and Fe salts for control of internal phosphorus loading in shallow and deep lakes, Hydrobiologia 253: Deppe T., Benndorf J., 2002, Phosphorus reduction in a shallow hypereutrophic reservoir by in-lake dosage of ferrous iron, Water Research 36: EC, 2000, Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 Oct establishing a framework for Community action in the field of water policy. OJEC L 327/1 Falconer I.R., 1999, An overview of problems caused by toxic blue-green algae (cyanobacteria) in drinking and recreational water. Environ. Toxicol. 14: 5-12 Gawrońska H., Lossow K., Łopata M., 2003, Effectiveness of the aluminium coagulant (PAX) in reducing internal loading in Lake Głęboczek, Limnological Review 3: Gołdyn R., Kowalczewska-Madura K., Dondajewska R., Budzyńska A., Podsiadłowski S., 2008a. Reaction of lake ecosystem on the restoration measures using iron treatment. [W:] Bajkiewicz-Grabowska E. i Borowiak D. (eds.), Anthropogenic and natural transformations of lakes, vol.2. Department of Limnology, University of Gdańsk, Polish Limnological Society, Gdańsk, str Gołdyn R., Podsiadłowski S., Kowalczewska-Madura K., Dondajewska R., Budzyńska A., Domek P., Romanowicz W., 2008b. Lake restoration using iron treatment: preliminary results. Proceedings of Taal2007: The 12 th World Lake Conference, str Kozak A., Gołdyn R Zooplankton versus phyto- and bacterioplankton in the Maltański Reservoir (Poland) during an extensive biomanipulation experiment. J. Plankt. Res. 26, 1: Kozak A., Gołdyn R., Dondajewska R., Kowalczewska-Madura K., Podsiadłowski S., Rekultywacja Zbiornika Maltańskiego w Poznaniu w latach [W:] Malina G. (red.) Rekultywacja i rewitalizacja terenów zdegradowanych, Poznań, Ocena jakości wód powierzchniowych w województwie zachodniopomorskim w roku 2009 wg rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 20 sierpnia 2008 roku w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych, 2010, WIOŚ Szczecin Piesik Z., Poleszczuk G., 2005, Charakterystyka makrozoobentosu i środowiska toni wodnej Jeziora Nowogardzkiego oraz możliwości rewitalizacji ekosystemu tego jeziora, Słupskie Prace Biologiczne 2: Prawo wodne, 2001, Ustawa z dnia 18 lipca 2001 r. Prawo wodne. Dz.U. nr 115, poz Prawo wodne, 2005, Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczpospolitej Polskiej z dnia 18 listopada 2005 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy Prawo wodne. Dz.U. nr 239, poz Raport o stanie środowiska w województwie zachodniopomorskim w latach , Biblioteka Strona 29