WPŁYW WYBRANYCH CZYNNIKÓW NA ZANIECZYSZCZENIE ZWIĄZKAMI BIOGENNYMI POWIERZCHNIOWYCH WÓD PŁYNĄCYCH W ZLEWNI BARYCZY

Transkrypt

1 Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus 5 (2) 2006, WPŁYW WYBRANYCH CZYNNIKÓW NA ZANIECZYSZCZENIE ZWIĄZKAMI BIOGENNYMI POWIERZCHNIOWYCH WÓD PŁYNĄCYCH W ZLEWNI BARYCZY Bartosz Melcer, Marcin Olejnik Akademia Rolnicza w Poznaniu Streszczenie. W pracy przedstawiono zależność poziomu zanieczyszczenia związkami biogennymi powierzchniowych wód płynących na terenie zlewni rzeki Baryczy od warunków przyrodniczo-gospodarczych w zlewni. Wykorzystano wyniki badań własnych dotyczących stężenia związków azotu i fosforu w wodach rzek zlewni w okresie oraz dane Państwowego Monitoringu Środowiska z lat hydrologicznych Charakteryzując warunki przyrodniczo-gospodarcze zlewni, uwzględniono sposób użytkowania terenu, rodzaj gleb, warunki klimatyczne oraz punktowe źródła zanieczyszczeń położone w jej granicach. Silniej zanieczyszczone okazały się wody w zlewniach o przewadze gleb zwięzłych i intensywnej produkcji rolniczej (Orla i Rów Polski) niż w zlewniach o dużym udziale gleb lekkich i wysokiej lesistości (Sąsiecznica i Barycz do przekroju Łąki). Słowa kluczowe: związki biogenne, stężenie, zanieczyszczenie, wody powierzchniowe, zlewnia, rzeka Barycz WSTĘP Od początku swego istnienia rzeki ulegają eutrofizacji. Proces ten jest potęgowany przez dopływ zanieczyszczeń z terenów przemysłowych, zurbanizowanych i rolniczych. Związki azotu i fosforu trafiają do rzek ze źródeł obszarowych i punktowych znajdujących się na obszarze zlewni. Stopień zanieczyszczenia wód powierzchniowych związkami biogennymi i nasilenie eutrofizacji tych wód zależy od wielu czynników przyrodniczo-gospodarczych [Ilnicki 2004]. W przypadku obszarowych źródeł zanieczyszczeń największe znaczenie ma rodzaj gleb, sposób użytkowania gruntów (pokrycie terenu) oraz warunki klimatyczno-hydrologiczne. Źródłami punktowymi są skoncentrowane odpływy ścieków zrzucanych do rzek bezpośrednio lub siecią kanalizacyjną. Adres do korespondencji Corresponding author: dr inż. Bartosz Melcer, Katedra Ochrony i Kształtowania Środowiska, Akademia Rolnicza w Poznaniu, ul. Dąbrowskiego 159, Poznań, molejnik@au.poznan.pl

2 60 B. Melcer, M. Olejnik Badania zmierzały do określenia przyczyn oraz różnic stopnia zanieczyszczenia związkami biogennymi wód rzecznych w zlewni Baryczy. W tym celu przeprowadzono analizę stężenia związków azotu i fosforu w wodach cieków w czterech sąsiadujących ze sobą zlewniach cząstkowych Orli, Rowu Polskiego, Sąsiecznicy i Baryczy do przekroju Łąki. MATERIAŁ I METODY Rzeka Barycz, prawobrzeżny dopływ Odry, jest ciekiem II rzędu, o długości 133 km. Powierzchnia zlewni Baryczy wynosi 5534,5 km 2, jej długość 125 km, a szerokość 62 km. Zlewnia ma duże znaczenie gospodarcze, gdyż zasila największy w Polsce (7600 ha) kompleks stawów rybnych Stawy Milickie. Warunki przyrodnicze (sposób użytkowania gruntów i rodzaj gleb) określono dla 37 gmin, których ponad 50% obszaru znajduje się w granicach zlewni. Łączna powierzchnia tych gmin wynosi ha, a od całkowitej powierzchni zlewni określonej według Podziału Hydrograficznego Polski [Czarnecka 1983] jest mniejsza o ha (6,5% powierzchni zlewni). Ta niewielka różnica wynika z nieuwzględnienia gmin, których mniej niż 50% obszaru znajduje się w granicach zlewni Baryczy, oraz terenów zabudowanych i nieużytków. Charakteryzując gleby użytków rolnych zlewni, określano klasy bonitacji i kompleksy przydatności rolniczej zgodnie z metodyką przedstawioną w opracowaniu Witka [1981]. Na tej podstawie sporządzono przejrzystą mapę glebową zlewni. Na gruntach ornych wydzielono gleby gliniaste (klasy I IIIb), piaski naglinowe (klasy IVa i IVb) oraz piaski całkowite (klasy V VIz). Trudniejsze było zgeneralizowanie gleb użytków zielonych. Wydzielono dwie grupy tych gleb, łącząc klasy III + IV oraz V + VI + VIz. W pierwszej grupie znalazły się gleby zwięzłe, w drugiej gleby piaszczyste i płytkie gleby organiczne podścielone piaskiem. Pokrycie terenu w zlewniach cząstkowych zlewni Baryczy scharakteryzowano w oparciu o dane programu CORINE Land Cover (COoRdination of INformation on the Environment) [Ciołkosz i Bielecka 2005]. W charakterystyce warunków klimatycznych panujących w zlewni wzięto pod uwagę wartości miesięcznych i rocznych sum opadów atmosferycznych oraz średniej miesięcznej i rocznej temperatury powietrza dla lat hydrologicznych Dane pochodziły z trzech stacji (Leszno-Strzyżewice, Wrocław-Stabłowice, Kalisz) i jednego posterunku meteorologicznego położonego w Chwałkowicach. Informacje dotyczące opadów atmosferycznych uzupełniono danymi z dziesięciu posterunków opadowych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Poznaniu i we Wrocławiu. Do ustalenia lokalizacji i scharakteryzowania większych punktowych źródeł zanieczyszczeń (objętość odprowadzanych ścieków ponad 800 m 3 na dobę) wykorzystano dane z Wojewódzkich Inspektoratów Ochrony Środowiska w Poznaniu i we Wrocławiu, informacje zawarte w pracy Przewłockiego i innych [2001] oraz dane uzyskane bezpośrednio z oczyszczalni ścieków. Stopień zanieczyszczenia wód związkami biogennymi określano na podstawie archiwalnych danych Państwowego Monitoringu Środowiska z lat hydrologicznych , uzupełnionych o wyniki badań własnych prowadzonych w laboratorium Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Poznaniu w latach Otrzymane dane dotyczyły stężenia azotu azotanowego (N-NO 3 ), azotynowego (N-NO 2 ), Acta Sci. Pol.

3 Wpływ wybranych czynników na zanieczyszczenie związkami biogennymi amonowego (N-NH 4 ), azotu Kjeldahla i azotu ogólnego oraz stężenia fosforanów (PO 4 ) i fosforu ogólnego, mierzonych w 36 punktach pomiarowo-kontrolnych. Ponieważ częstotliwość wykonywania pomiarów nie zawsze była wystarczająca, do badań wykorzystano tylko dane z pięciu punktów: Barycz Osetno, Barycz powyżej Milicza, Rów Polski Dryżyna, Orla Wąsosz i Sąsiecznica ujście do Baryczy (rys. 1). Rys. 1. Fig. 1. Zlewnia rzeki Baryczy podział na zlewnie cząstkowe i lokalizacja punktów pomiarowo- -kontrolnych; 1 4 numery zlewni cząstkowych (patrz tabela 1); I V numery punktów pomiarowo-kontrolnych: I Dryżyna, II Osetno, III Barycz powyżej Milicza, IV Wąsosz, V Sąsiecznica Barycz river catchment division into subcatchments and location of measuring points; 1 4 subcatchment numbers (see Table 1); I V measuring point numbers: I Dryżyna, II Osetno, III Barycz upstream of Milicz, IV Wąsosz, V Sąsiecznica WYNIKI W granicach zlewni rzeki Baryczy wydzielono na podstawie map hydrograficznych cztery zlewnie cząstkowe o charakterze rolniczo-leśnym (tab. 1). Grunty orne dominują w zlewniach Orli (62%) i Rowu Polskiego (59%) zlokalizowanych w północnej części zlewni Baryczy. Lasy, tereny zadrzewione i zakrzewione przeważają w zlewni Baryczy do przekroju Łąki (38,8%) i pokrywają ponad 24% powierzchni najmniejszej zlewni cząstkowej zlewni Sąsiecznicy (rys. 2 i 3). W północnej części zlewni Baryczy dominują gleby zwięzłe, zajmując odpowiednio 53 i 63% powierzchni zlewni cząstkowych Formatio Circumiectus 5 (2) 2006

4 62 B. Melcer, M. Olejnik Orli i Rowu Polskiego. W zlewniach tych przeważa intensywny sposób produkcji rolnej. W zlewniach cząstkowych środkowej i południowej części zlewni Baryczy przeważają (> 70%) gleby lekkie (rys. 2). Tabela 1. Charakterystyka przyrodnicza zlewni cząstkowych w zlewni Baryczy Table 1. Natural characterisation of subcatchments in Barycz river catchment Nr No Zlewnia cząstkowa Subcatchment Powierzchnia ogółem Total area ha Procent powierzchni zlewni Baryczy Percent of Barycz catchment area Użytki rolne, % Agricultural lands, % grunty orne arable lands użytki zielone grasslands Lasy, tereny zadrzewione i zakrzewione Forests, woodlands and greens % Gleby Soils % zwięzłe heavy lekkie light 1 Rów Polski ,6 58,68 12,77 18, Orla ,9 61,94 11,33 18, Sąsiecznica ,3 48,13 17,74 24, Barycz (Łąki*) ,7 35,03 15,65 38, * część zlewni Baryczy do przekroju hydrometrycznego Łąki (km 72,2) part of Barycz river catchment up to Łąki gauging section (km 72.2) Rys. 2. Fig. 2. Zgeneralizowana mapa glebowa zlewni Baryczy; 1 4 numery zlewni cząstkowych (patrz tabela 1) Generalised map of soil types in Barycz river catchment; 1 4 subcatchment numbers (see Table 1) Acta Sci. Pol.

5 Wpływ wybranych czynników na zanieczyszczenie związkami biogennymi... Rys. 3. Fig Mapa użytkowania zlewni Baryczy; 1 4 numery zlewni cząstkowych (patrz tabela 1) Land use map of Barycz river catchment; 1 4 subcatchment numbers (see Table 1) Ze względu na niewielkie różnice temperatury i opadów między czterema posterunkami meteorologicznymi (mała zmienność), w analizie warunków klimatycznych na terenie zlewni wykorzystano wartości średnie. W latach hydrologicznych w zlewni Baryczy średnioroczna suma opadów atmosferycznych wynosiła 602 mm i była wyższa o 91 mm od sumy opadów z wielolecia [Kaczorowska 1962]. Wysokie miesięczne opady, szczególnie deszcze nawalne w półroczu zimowym, istotnie nasilają wymywanie związków azotu z gleby, jednocześnie wskutek wzrostu objętości przepływu w rzece wprowadzane ścieki są w niej bardziej rozcieńczane. W półroczu zimowym średnie opady z badanego okresu wynosiły 212 mm, najniższe notowano w latach 1996 (138 mm) i 1997 (118 mm). We wszystkich latach dziesięcioletniego okresu badań opady półrocza letniego były wyższe niż opady półrocza zimowego i wynosiły średnio 390 mm. Średnia roczna temperatura dziesięciolecia na terenie zlewni wynosiła 8,8 C (z wahaniami w zakresie 6,9 10,0 C). Średnia temperatura w półroczu zimowym i letnim wynosiła odpowiednio 2,6 i 15,0 C, i w obu przypadkach była wyższa od temperatury z wielolecia [Kaczorowska 1962]. Średnioroczne stężenia azotu ogólnego i azotanowego w wodach zlewni wykazywały podobne tendencje zmian w dziesięcioleciu Stężenie azotu ogólnego układało się w przedziale 4,99 7,05 mg dm-3, a azotu azotanowego (N-NO3) w granicach 1,09 3,66 mg dm-3. Bardzo wysokie stężenie obu form wystąpiło w latach 1994 i 1998, Formatio Circumiectus 5 (2) 2006

6 64 B. Melcer, M. Olejnik w których ciepłe półrocze zimowe z wysokimi opadami sprzyjało wymywaniu związków azotu z gleby do wód powierzchniowych. Średnie wartości z wielolecia wynosiły odpowiednio 5,88 mg N dm -3 i 2,74 mg N-NO 3 dm -3 (tab. 2). Tabela 2. Stężenie związków azotu i fosforu (mg dm -3 ) w wodach zlewni Baryczy w latach hydrologicznych Table 2. Concentration of nitrogen and phosphorus compounds (mg dm -3 ) in waters of Barycz river catchment in hydrological years Rok hydrologiczny Hydrological year Związki azotu Nitrogen compounds Związki fosforu Phosphorus compounds N-NH 3 N-NO 3 N org N og N tot PO 4 P og P tot ,63 1,09 3,98 5,18 0,61 0, ,42 3,66 2,73 6,45 0,44 0, ,92 2,94 2,95 6,22 0,34 0, ,22 1,71 4,64 6,25 0,53 0, ,39 1,51 4,07 5,45 0,69 0, ,17 3,60 3,36 7,05 0,44 0, ,17 3,29 3,06 6,16 0,60 0, ,28 3,28 2,62 6,04 0,76 0, ,74 3,07 1,92 5,05 0,45 0, ,59 3,22 1,70 4,99 0,40 0,25 Średnia Mean 1,05 2,74 3,10 5,88 0,53 0,36 N-NH 3 azot amonowy ammonia nitrogen N og azot ogólny N tot total nitrogen N-NO 3 azot azotanowy nitrate nitrogen PO 4 fosforany phosphates N org azot Kjeldahla organic nitrogen P og fosfor ogólny P tot total phosphorus Wysokie stężenie fosforu ogólnego w wodach powierzchniowych ponad 0,40 mg dm -3 wystąpiło w latach hydrologicznych , a fosforanów (PO 4 ) w latach 1993, 1997, 1999 i 2000, w których przekraczało 0,60 mg dm -3. Pod względem zawartości fosforu ogólnego i azotu azotanowego wody całej zlewni Baryczy można zaliczyć głównie do II klasy czystości wód, a pod względem zawartości azotu ogólnego i fosforanów do klasy III [Rozporządzenie 2004]. Najsilniej zanieczyszczone związkami biogennymi okazały się wody Orli i Rowu Polskiego rzek leżących w północnej części zlewni Baryczy. W wodach Orli, których zanieczyszczenie było największe, stężenie azotu ogólnego wynosiło 8,65 mg dm -3, a fosforu ogólnego 0,62 mg dm -3. Zanieczyszczenie obu rzek jest główną przyczyną bardzo wysokiego stężenia tych składników w ujściowym przekroju rzeki Baryczy (Osetno; rys. 1). Na podstawie wartości omawianych wskaźników, wody Orli i Rowu Polskiego można uznać za zeutrofizowane [Rozporządzenie 2002]. Badając zależności między stężeniem związków biogennych a wybranymi czynnikami meteorologiczno-hydrologicznymi (przepływ, opady półrocza zimowego) dla wszyst- Acta Sci. Pol.

7 Wpływ wybranych czynników na zanieczyszczenie związkami biogennymi kich rzek z wyjątkiem Sąsiecznicy (brak wodowskazu), odnotowano istotną zależność od obu czynników w przypadku stężenia azotu azotanowego. Nie stwierdzono natomiast korelacji między wymienionymi czynnikami a stężeniem azotu ogólnego, fosforu ogólnego ani fosforanów (tab. 3 i 4). Tabela 3. Stężenie związków azotu i fosforu (mg dm -3 ) w wodach wybranych zlewni cząstkowych w zlewni Baryczy Table 3. Concentration of nitrogen and phosphorus compounds (mg dm -3 ) in waters of chosen subcatchments in Barycz river catchment Zlewnia cząstkowa Subcatchment Związki azotu Nitrogen compounds Związki fosforu Phosphorus compounds N-NO 3 N og N tot PO 4 P og P tot Barycz (Osetno * ) 2,74 5,88 0,53 0,36 Barycz (Łąki) 2,07 4,21 0,21 0,26 Orla 4,33 8,65 1,13 0,62 Rów Polski 2,60 7,21 1,00 0,60 Sąsiecznica 2,01 4,49 0,76 0,43 * ujściowy przekrój hydrometryczny Baryczy gauging section at Barycz river mouth Tabela 4. Współczynniki korelacji między stężeniem związków azotu w rzekach zlewni Baryczy a wybranymi czynnikami meteorologiczno-hydrologicznymi [Melcer 2005] Table 4. Coefficients of correlation between concentration of nitrogen compounds in rivers of Barycz river catchment and chosen meteorological and hydrological factors [Melcer 2005] Rzeka River Stężenie (mg dm -3 ) Średni przepływ w półroczu zimowym (m 3 s -1 ) Concentration (mg dm -3 ) Mean flow in winter half-year (m 3 s -1 ) Stężenie (mg dm -3 ) Średnie opady w półroczu zimowym (mm) Concentration (mg dm -3 ) Mean precipitation in winter half-year (mm) N og N tot N-NO 3 N og N tot N-NO 3 Współczynniki korelacji Correlation coefficients Barycz 0,72** 0,72*** 0,38* 0,81** Orla 0,42** 0,60* 0,15* 0,65* Rów Polski 0,46*** 0,82*** 0,15* 0,83*** * prawdopodobieństwo 0,05 probability 0.05 ** prawdopodobieństwo 0,01 probability 0.01 *** prawdopodobieństwo 0,001 probability Zmiany stężenia związków biogennych (azotu i fosforu ogólnego) w wodach Baryczy i jej wybranych dopływów (Orli, Rowu Polskiego i Sąsiecznicy), zachodzące wzdłuż biegu rzek, przeanalizowano na podstawie średnich wartości miesięcznych, odpowiednio z lat i 2002 oraz z okresu I X 1999 r. (rys. 4 i 5). Formatio Circumiectus 5 (2) 2006

8 66 B. Melcer, M. Olejnik Rys. 4. Fig. 4. Zmiany stężenia azotu ogólnego wzdłuż biegu Orli, Rowu Polskiego i Sąsiecznicy w okresie I X 1999 r. oraz Baryczy w latach hydrologicznych i 2002 Changes in total nitrogen concentration along Orla, Rów Polski and Sąsiecznica rivers in period Jan-Oct 1999 and along Barycz river in hydrological years and 2002 Rys. 5. Fig. 5. Zmiany stężenia fosforu ogólnego wzdłuż biegu Orli, Rowu Polskiego i Sąsiecznicy w okresie I X 1999 r. oraz Baryczy w latach hydrologicznych i 2002 Changes in total phosphorus concentration along Orla, Rów Polski and Sąsiecznica rivers in period Jan-Oct 1999 and along Barycz river in hydrological years and 2002 Acta Sci. Pol.

9 Wpływ wybranych czynników na zanieczyszczenie związkami biogennymi Analiza przekroju hydrochemicznego Baryczy wskazuje na wzrost stężenia azotu i fosforu ogólnego w wodach rzeki przy ujściach dwóch jej dopływów Sąsiecznicy i Orli. Rzeki te prowadzą wody o kilkakrotnie wyższym stężeniu biogenów niż Barycz. Podwyższone stężenie fosforu ogólnego zaobserwowano także na źródłowym odcinku Baryczy, co może być spowodowane wpływem zanieczyszczeń odprowadzanych z Odolanowa. Na uwagę zasługują te odcinki Baryczy, na których stężenie azotu ogólnego się zmniejsza. Przyczynę stanowi prawdopodobnie proces samooczyszczania się wód rzecznych, na tych odcinkach bowiem Barycz płynie głównie przez tereny zalesione i użytki zielone. Analiza zmienności stężenia azotu ogólnego w wodach Orli, Rowu Polskiego i Sąsiecznicy uwidacznia wpływ ich dopływów (Żydowski Potok, Głęboki Rów, Masłówka) oraz punktowych źródeł zanieczyszczeń na wysokość stężenia (rys. 4, tab. 5). Tabela 5. Roczna objętość dopływu ścieków i średnie wartości stężenia azotu ogólnego i fosforu ogólnego w ściekach z punktowych źródeł zanieczyszczeń w zlewni Baryczy Table 5. Annual capacity of sewage inflow and mean concentration of total nitrogen and total phosphorus in sewage from point sources of pollution in Barycz river catchment Miejscowość Town Lata Years Zlewnia cząstkowa Subcatchment Zawartość w ściekach Concentration in sewage mg dm -3 surowych raw oczyszczonych treated N og N tot P og P tot N og N tot P og P tot Ilość ścieków m 3 rok -1 Amount of sewage m 3 year -1 Rokosowo Rów Polski 62,1 9,4 5,8 1, Krotoszyn Orla 51,3 9,8 14,5 1, Żmigród ,0 8,0 22,9 2, Sąsiecznica ,6 12,3 23,8 2, Syców ,0 8,0 29,0 4, Barycz (Łąki) ,0 8,0 29,0 4, Trzebnica Sąsiecznica 34,3 18,0 17,6 0, Twardogóra ,0 8,0 29,0 4, Barycz (Łąki) ,3 9,0 24,2 4, Zduny* Orla 58,0 8,0 22,9 2, Góra ,0 8,0 29,0 4, Rów Polski ,5 6,8 10,6 2, Leszno ,1 34,1 5,9 2, Rów Polski ,9 30,8 1,7 4, Rawicz Orla 68,6 9,9 34,9 4, Milicz Barycz (Łąki) 58,0 8,0 29,0 4, Sułów Barycz (Łąki) 58,0 8,0 29,0 4, * razem ze ściekami z cukrowni with beet-sugar wastes from sugar factory Formatio Circumiectus 5 (2) 2006

10 68 B. Melcer, M. Olejnik Widoczny, skokowy wzrost stężenia azotu ogólnego na źródłowym i środkowym odcinku Orli jest wynikiem odprowadzania zanieczyszczeń z Koźmina i dopływu zanieczyszczonych wód Żydowskiego Potoku, do którego zrzucane są ścieki z Krotoszyna. Wprowadzenie zanieczyszczeń z oczyszczalni w Rokosowie i Lesznie nie skutkuje zauważalnym przyrostem stężenia azotu ogólnego w wodach Rowu Polskiego. W przypadku Sąsiecznicy skokowy wzrost stężenia zarówno azotu, jak i fosforu ogólnego na odcinku źródłowym i ujściowym jest wynikiem odprowadzania zanieczyszczeń z Trzebnicy (poprzez Głęboki Rów) i Żmigrodu. Zauważalny wysoki wzrost stężenia fosforu ogólnego na źródłowym odcinku Orli (rys. 5) jest skutkiem oddziaływania Koźmina, który do 2002 r. nie miał oczyszczalni ścieków. Na odcinku środkowym słabo dostrzegalny jest wpływ Żydowskiego Potoku prowadzącego ścieki z Krotoszyna (tab. 5). Wzdłuż całego biegu Orli poniżej punktu pomiarowego Staniew stężenie fosforu ogólnego się zmniejsza. Wzdłuż biegu Rowu Polskiego obserwuje się wzrost stężenia fosforu ogólnego powyżej punktów odprowadzania zanieczyszczonych wód z oczyszczalni w Rokosowie (wraz ze ściekami z zakładu Pudliszki ) i w Lesznie (rys. 5, tab. 5). Rzekę Barycz można uznać za zeutrofizowaną na górnym odcinku, powyżej ujścia Orli. Stężenie azotu ogólnego w wodzie przekracza tam dopuszczalną wartość 5,0 mg dm -3, powyżej której wody uznaje się za zeutrofizowane [Rozporządzenie 2002]. W przypadku fosforu ogólnego dopuszczalna wartość 0,25 mg dm -3 została przekroczona tylko na źródłowym (przekrój Odolanów) i dolnym odcinku rzeki (rys. 4 i 5). Graniczne dla wód zeutrofizowanych wartości stężenia azotu i fosforu ogólnego zostały przekroczone na całej długości Orli i Rowu Polskiego. Stężenie azotu ogólnego w wodach Sąsiecznicy nie jest wyższe od wartości granicznej na żadnym odcinku rzeki, natomiast stężenie fosforu ogólnego przekracza wartość graniczną w dolnym i górnym jej biegu, dlatego Sąsiecznicę można uznać za rzekę zeutrofizowaną. DYSKUSJA Prace poświęcone tematyce zanieczyszczenia wód powierzchniowych związkami biogennymi wskazują, że im większy jest udział gruntów ornych w zlewni, a mniejszy lasów, tym silniej wody zanieczyszczone są związkami azotu i fosforu [Kajak 1998, Ilnicki i in. 2002]. Niektórzy autorzy podkreślają, że duża lesistość zlewni sprzyja ograniczaniu przedostawania się do wód zanieczyszczeń pochodzących ze źródeł powierzchniowych. W takich zlewniach następuje spadek stężenia tych związków w wodach rzecznych wzdłuż biegu cieków zachodzi proces zwany samooczyszczaniem się wód [Górecki i Olejnik 2005]. Średnie stężenie azotu ogólnego w wodach Baryczy w dziesięcioletnim okresie badań wynosiło 5,88 mg dm -3. Znacznie wyższe było w zlewniach Orli i Rowu Polskiego, gdzie wynosiło odpowiednio 8,65 i 7,21 mg dm -3. Niskie stężenie tego składnika odnotowano w wodach płynących na terenie zlewni piaszczystych Sąsiecznicy oraz Baryczy do przekroju Łąki, co pozwala zaliczyć te wody do II klasy czystości wód. W omawianym okresie stężenie badanych biogenów w wodach pozostałych zlewni cząstkowych mieściło się w granicach III klasy czystości. Stężenie azotu i fosforu ogólnego w wodach rzeki Acta Sci. Pol.

11 Wpływ wybranych czynników na zanieczyszczenie związkami biogennymi Baryczy (odpowiednio 5,88 i 0,36 mg dm -3 ) było wyższe od wartości zmierzonych w 2001 r. w wodach Odry (przekrój Krajnik) i Wisły (przekrój Kiezmark), wynoszących odpowiednio 3,40 i 2,67 mg N dm -3 oraz 0,24 i 0,16 mg P dm -3. Stężenie azotu azotanowego i fosforanów przekraczało także znacznie wartości zmierzone w wodach Odry (2,2 mg N-NO 3 dm -3 i 0,26 mg PO 4 dm -3 ) i Wisły (1,61 mg N-NO 3 dm -3 i 0,27 mg PO 4 dm -3 ). Wskazuje to na stosunkowo duże zanieczyszczenie wód zlewni Baryczy w porównaniu z wodami dolnych odcinków największych rzek Polski. Z analizy stężenia związków biogennych w całej zlewni Baryczy wynika, że jedynie rzeki Orla i Rów Polski są w istotnym stopniu zagrożone zanieczyszczeniem związkami azotu i fosforu. Potwierdza to zasadność uznania przez Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej we Wrocławiu obszaru północnej części zlewni Baryczy za wrażliwy na wymywanie azotanów pochodzących ze źródeł rolniczych. Pod względem stężenia azotu azotanowego, wody we wszystkich omawianych zlewniach, z wyjątkiem zlewni Orli, kwalifikowały się do II klasy czystości [Rozporządzenie 2004]. Graniczna wartość 2,2 mg N-NO 3 dm -3, powyżej której wody rzeczne uznaje się za zeutrofizowane [Rozporządzenie 2002], nie została przekroczona w zlewni Sąsiecznicy i Baryczy do przekroju Łąki. Średnia roczna wartość stężenia fosforu ogólnego w wodzie w okresie badań była bardzo wysoka w przypadku Orli (0,62 mg dm -3 ) i Rowu Polskiego (0,60 mg dm -3 ); w przekroju ujściowym Baryczy do Odry wynosiła 0,36 mg dm -3. Pozwala to zaklasyfikować wody rzeczne zlewni cząstkowych do III, a całej zlewni Baryczy do II klasy czystości [Rozporządzenie 2004]. Ponieważ dopuszczalna wartość 0,25 mg P dm -3 została przekroczona w przypadku wód rzecznych we wszystkich zlewniach, należy uznać je za zeutrofizowane pod względem stężenia fosforu ogólnego [Rozporządzenie 2002]. Prawidłowości dotyczące stężenia fosforanów w wodach powierzchniowych poszczególnych zlewni były takie same jak w przypadku fosforu ogólnego. Na podstawie średnich rocznych wartości tego wskaźnika zaliczono wody Orli i Rowu Polskiego do V, Baryczy do III, a Sąsiecznicy do IV klasy czystości. Średnie stężenie fosforu ogólnego w Orli i Rowie Polskim jest kilkakrotnie wyższe niż w Gwdzie (0,22 mg P dm -3 ) i Drawie (0,1 mg P dm -3 ), chociaż w zlewniach tych dwóch ostatnich rzek znajdują się duże punktowe źródła zanieczyszczeń Piła i Szczecinek w zlewni Gwdy oraz Drawsko Pomorskie i Złocieniec w zlewni Drawy. Z drugiej strony, udział gruntów ornych w powierzchni zlewni Orli i Rowu Polskiego jest ok. dwukrotnie większy niż w zlewniach Gwdy (36,5%) i Drawy (27,3%). Należy zatem uznać, że decydujący wpływ na zanieczyszczenie wód biogenami mają źródła obszarowe [Posiewka 2001, Zielińska 2001]. Udział lasów w zlewni przyczyniał się do znacznej redukcji stopnia zanieczyszczenia badanych rzek. Podobnie jest w zlewniach Sony Zachodniej i Dwukolanki (powiat mławski). W wodach pierwszej z nich, w której lasy zajmują jedynie 0,5%, a grunty orne 87% powierzchni, obserwuje się wysokie stężenie związków biogennych 2,92 mg N-NO 3 dm -3 i 0,29 mg PO 4 dm -3. W zlewni Dwukolanki, która jest zalesiona w 34%, a grunty orne zajmują 46% jej powierzchni, stężenie azotu azotanowego w wodzie (0,42 mg dm -3 ) jest ponad sześciokrotnie niższe [Szymczak i in. 1981]. Prawidłowość taką potwierdzają również wyniki dotyczące niewielkiej, silnie zalesionej Formatio Circumiectus 5 (2) 2006

12 70 B. Melcer, M. Olejnik (89%) zlewni cieku Hutka, w której grunty orne zajmują niewiele ponad 5%. Stężenie azotu azotanowego w wodzie rzecznej wynosi tam jedynie 0,43 mg dm -3 [Miler i in. 2001]. W związku z uruchomieniem programów rolno-środowiskowych oraz wprowadzeniem Kodeksu Dobrej Praktyki Rolniczej [Duer i in. 2004], w kolejnych latach można oczekiwać zmniejszenia dopływu zanieczyszczeń ze źródeł obszarowych, a tym samym spadku stężenia biogenów w wodach rzecznych w zlewniach o dużym udziale gruntów ornych i intensywnej produkcji rolnej. WNIOSKI 1. Stężenie związków azotu i fosforu w wodzie rzecznej jest niskie w zlewniach o przewadze gleb piaszczystych i dużej lesistości (Barycz, Sąsiecznica), a wysokie w zlewniach o przewadze gleb zwięzłych i intensywnej produkcji rolnej (Orla, Rów Polski). 2. Istnieje istotna korelacja między stężeniem azotu azotanowego a średnim przepływem i opadem półrocza zimowego, brak natomiast takiej zależności w przypadku stężenia azotu ogólnego, fosforu ogólnego oraz fosforanów. 3. Zeutrofizowanych wód badanych rzek w zlewni Baryczy nie można uznać za wrażliwe na zanieczyszczenie azotanami pochodzenia rolniczego, ponieważ średnioroczne stężenie azotu azotanowego w dziesięcioletnim okresie badań nie przekraczało granicznej wartości 50 mg dm -3 [Rozporządzenie 2002]. PIŚMIENNICTWO Ciołkosz A., Bielecka E., Pokrycie terenu w Polsce. Bibl. Monit. Środ., PIOŚ Warszawa. Czarnecka H., Podział Hydrograficzny Polski. Cz. I. IMGW Warszawa. Duer I., Fotyma M., Madej A., Kodeks Dobrej Praktyki Rolniczej. MRiRW i MŚ Warszawa. Górecki K., Olejnik M., Changes in levels of nitrogen compounds in water of Warta river on Oborniki Skwierzyna stretch. Acta Sci. Pol., Form. Circ. 4 (2), Ilnicki P., Karwacka K., Poniedziałek B., Zanieczyszczenia powierzchniowe i punktowe w zlewni rzeki Prosny w latach Rocz. AR Pozn., Melior. Inż. Środ 23, Ilnicki P., Polskie rolnictwo a ochrona środowiska. Wyd. AR w Poznaniu. Kaczorowska Z., Opady w Polsce w przekroju wieloletnim. PAN, Wyd. Geolog. Warszawa. Kajak Z., Hydrobiologia limnologia. Ekosystemy wód śródlądowych. Wyd. Nauk. PWN Warszawa. Melcer B., Udział obszarowych i punktowych źródeł emisji związków azotu i fosforu w eutrofizacji cieków dorzecza Baryczy. Praca doktorska. Katedra Ochrony i Kształtowania Środowiska AR w Poznaniu, maszynopis. Miller A., Grajewski S., Okoński B., Stosunki wodne w wybranych ekosystemach Puszczy Zielonka. Wyd. AR w Poznaniu. Posiewka P., Transport biogenów w zlewni rzeki Gwdy w latach Katedra Ochrony i Kształtowania Środowiska AR w Poznaniu, maszynopis. Przewłocki J., Urbanowicz K., Ruszczycka-Jakubiak A., Michalski J., Bluj J., Studium techniczno-ekonomiczno-ekologiczne Program ochrony wód rzeki Baryczy. RZGW Wrocław. Acta Sci. Pol.

13 Wpływ wybranych czynników na zanieczyszczenie związkami biogennymi Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 23 grudnia 2002 r. w sprawie kryteriów wyznaczania wód wrażliwych na zanieczyszczenie związkami azotu ze źródeł rolniczych. Dz.U. 2002, nr 241, poz Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 11 lutego 2004 r. w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanu wód powierzchniowych i podziemnych, sposobu prowadzenia monitoringu oraz sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód. Dz.U. 2004, nr 32, poz Szymczak T., Wiśniewski S., Witkowski D., Próba określenia zależności między wybranymi parametrami zlewni rolniczych a poziomem stężenia substancji biogennych w wodach rzecznych. Wiad. IMiUZ XIV (3), Witek T., Waloryzacja rolniczej przestrzeni produkcyjnej Polski według gmin. IUNG Puławy. Zielińska D., Transport biogenów w zlewni rzeki Drawy w latach Katedra Ochrony i Kształtowania Środowiska AR w Poznaniu, maszynopis. EFFECT OF CHOSEN FACTORS ON NUTRIENT CONTAMINATION OF SURFACE WATERS FLOWING IN BARYCZ RIVER CATCHMENT Abstract. The study discusses the levels of nutrient contamination of river waters in the Barycz river catchment as dependent on the natural and economic conditions of the catchment. The research was based on the results of author s studies on the concentration of nitrogen and phosphorus compounds in the river waters within the catchment in the period and the data from the National Environmental Monitoring for the hydrological years The natural and economic conditions of subcatchments were characterised by defining the land-use pattern, soil types, climatic conditions, and point sources of contamination lying in the catchment area. It was found that the contamination of river water is higher in catchments with dominant heavy soils and intensive agricultural production (Orla and Rów Polski) than in catchments with light soils and a high proportion of forests (Sąsiecznica and Barycz up to the Łąki gauging section). Key words: nutrients, concentration, contamination, surface waters, catchment, Barycz river Zaakceptowano do druku Accepted for print: Formatio Circumiectus 5 (2) 2006