Newsletter 3/2013 (7)

Transkrypt

1 Zintegrowany system wspomagający zarządzaniem i ochroną zbiornika zaporowego POIG /09 Strategiczny projekt badawczy Newsletter 3/2013 (7)

2 2 SPIS TREŚCI 3 OD KOORDYNATORÓW 4 SIĘGAJ GDZIE WZROK NIE SIĘGA JAK POLICZYĆ RYBY W MĘTNEJ WODZIE? 7 WSTĘPNY BILANS ZWIĄZKÓW AZOTU I FOSFORU W WODACH DEPRESYJNYCH ZBIORNIKA GOCZAŁKOWICE, W ASPEKCIE EUTROFIZACJI 15 PROMOCJA PROJEKTU 16 WIĘCEJ O PROJEKCIE ZiZOZap Realizatorzy Uniwersytet Śląski w Katowicach, Koordynator Projektu Politechnika Krakowska Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN Partnerzy strategiczni Górnośląskie Przedsiębiorstwo Wodociągów SA Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej w Gliwicach Partnerzy naukowi NILU Polska Sp. z o.o. Instytut Ochrony Przyrody Polskiej Akademii Nauk Polska Akademia Nauk Zakład Doświadczalny Gospodarki Stawowej w Gołyszu Polska Akademia Nauk Zakład Ichtiobiologii i Gospodarki Rybackiej w Gołyszu Ecoclima Serwis S.J. Termin realizacji: Źródło dofinansowania: Całkowity budżet: Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka Oś priorytetowa 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii Działanie 1.1. Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na wiedzy Poddziałanie Strategiczne programy badań naukowych i prac rozwojowych ,00 PLN Dotacje na innowacje inwestujemy w waszą przyszłość Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka

3 3 OD KOORDYNATORÓW Szanowni Państwo, Minął półmetek czwartego roku badań prowadzonych w Projekcie ZiZOZap. W czerwcu zakończyliśmy kolejny etap badań monitoringowych i nadszedł czas syntezy wyników uzyskanych w monitoringu operacyjnym i ich wykorzystania w budowaniu zintegrowanego systemu zarządzania zbiornikiem, przygotowywania wdrożeń, zgłoszeń patentowych, prac doktorskich i planowania kolejnych zadań do wykonania w okresie utrzymania trwałości Projektu. Nie przerywają pracy zespoły odpowiedzialne za monitoring on-line i gromadzenie danych w bazach, a także za funkcjonowanie geoportalu umożliwiającego ich udostępnianie, analizę wraz wizualizacją instytucjom i osobom zainteresowanym. Zespół Politechniki Krakowskiej przygotował monografię Zbiornik Goczałkowice. Analiza przyczynowo-skutkowa DPSIR procesów i zjawisk istotnych z punktu widzenia zarządzania zbiornikiem zaporowym przedstawiającą filozofię i sposób podejścia do rozwiązywania problemów związanych z gospodarowaniem na zbiornikach zaporowych i w ich otoczeniu. Na stronie internetowej pojawiają się nowe publikacje i informacje o prezentacjach na konferencjach naukowych. Naukowców i nie tylko zapraszamy na wirtualną sesję posterową. W październiku br. planujemy zaprezentować wyniki Projektu na Targach HYDROSILESIA 2013 w Sosnowcu. W bieżącym Newsletterze informujemy o kolejnych wynikach badań. Zespół dr Macieja Kosteckiego (IPIŚ PAN) przedstawia wstępny bilans związków azotu i fosforu wprowadzanych do Zbiornika Goczałkowickiego z wodami rzeki Wisły i Bajerki oraz wód depresyjnych doprowadzanych do zbiornika z pięciu przepompowni. Wykazano, że wody odpływające ze zbiornika mają mniejszy całkowity ładunek azotu niż wody zasilające zbiornik, pod tym względem poprawia się jakości wody. W Zbiorniku Goczałkowickim nie następuje kumulacja związków fosforu, co zmniejsza jego eutrofizację. Dr Bartosz Łozowski (WBiOŚ, UŚ) prezentuje wyniki zbiorowego wysiłku przyrodników i informatyków w poszukiwaniu odpowiedzi na pytanie jak określić liczebność i biomasę ryb niezbędną do modelowania zjawisk zachodzących w strefie biotycznej zbiornika? Innowacyjnym rozwiązaniem jest skonstruowana automatyczna mini-łódź (robot), który wykorzystując sonar pomaga nam policzyć ile jest ryb i oszacować ich biomasę w tych częściach zbiornika, które trudno przełowić siecią, i do których nie dopłynie się naszą łodzią badawczą. Łódź-robot umożliwia także rejestrację on-line wybranych parametrów fizykochemicznych analizowanego akwenu. System oraz sposób szacowania liczebności ryb w zbiornikach wodnych jest rezultatem Projektu zarejestrowanym jako zgłoszenie patentowe. Pozostało zaledwie pół roku do zakończenia Projektu. W drugim tygodniu lutego 2014 w Katowicach zorganizujemy konferencję podsumowującą prace Projektu, na której przestawimy i przedyskutujemy istotne rezultaty Projektu wraz z zaproszonymi reprezentantami nauki, administracji państwowej i samorządowej, a także jednostek zarządzających zbiornikami zaporowymi. Od lipca, dzięki uprzejmości Dyrekcji Międzynarodowego Portu Lotniczego Katowice-Pyrzowice pasażerowie odlatujący z lotniska będą mogli zapoznać się z ideą, zakresem i obszarem badań Projektu ZiZOZap prezentowanymi na wystawie przygotowanej w terminalu. prof. dr hab. Paweł Migula dr hab. Piotr Łaszczyca dr Andrzej Woźnica Koordynatorzy Projektu

4 4 Bartosz Łozowski Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski SIĘGAJ GDZIE WZROK NIE SIĘGA JAK POLICZYĆ RYBY W MĘTNEJ WODZIE? METODA SZACOWANIA LICZEBNOŚCI RYB W AKWENACH WODNYCH NA PRZYKŁADZIE ZBIORNIKA ZAPOROWEGO W GOCZAŁKOWICACH! Reotaksja - reakcja ruchowa organizmów reofilnych (prądolubnych), polegająca na ich ustawieniu się naprzeciw kierunku ruchu wody i poruszaniu się (o ile posiadają one zdolność pływania) pod prąd (reotaksja dodatnia) lub z prądem (reotaksja ujemna).! Cała powierzchnia Zbiornika w Goczałkowicach oraz przyległe stawy hodowlane (zbiorniki intensywnej hodowli karpia, a jesienią rejon polowań na ptactwo wodne) wraz z wpadającymi w tym miejscu prawobrzeżnymi dopływami Wisły, stanowią Obszar Natura 2000 o nazwie Dolina Górnej Wisły (kod obszaru PLB240001). Jest to obszar specjalnej ochrony ptaków (Dyrektywa Ptasia) ustanowiony w 2004 na podstawie rozporządzeniem ministra środowiska. Głównym celem zrównoważonego zarządzania środowiskiem wodnym jest dbałość o dobrą jakość wody. Jednym z elementów, zapewniających zrealizowanie tego celu jest racjonalna gospodarka rybacka. Zasadniczym problemem jest jednak brak lub niepełna informacja o liczebności oraz biomasie ryb występujących w danym akwenie. W zbiornikach hodowlanych oszacowanie tych wielkości nie jest szczególnie trudne, gdyż korzysta się z algorytmów umożliwiających szacowanie biomasy, a zarybianie stanowi jedyne źródło ryb w stawie. Znana jest więc struktura wiekowa i gatunkowa takiej populacji. Natomiast w zbiornikach o charakterze naturalnym np. jeziorach, a także w zbiornikach zaporowych, takich jak badany przez nas Zbiornik Goczałkowicki, staje się to niezwykle skomplikowane. Pomimo, że Zbiornik Goczałkowicki jest zarybiany sztucznie zgodnie z planem zarybiania, a odłów prowadzony przez Gospodarstwo Rybackie jest szczegółowo raportowany, to jednak istnieje wiele dodatkowych czynników wpływających na liczebność ryb. Wśród najważniejszych i niekontrolowanych przyczyn zmian liczebności ryb możemy wymienić reofilność, reotaksję powodującą przemieszczanie się ryb z wodami Wisły, intensywne wędkarstwo (odłowy ryb niedrapieżnych są odnotowywane mało wiarygodnie), kłusownictwo, pojawianie się ryb ze stawów hodowlanych (dopływających rzekami Bajerką i Wisłą). Ryby są też pokarmem dla wielu gatunków ptaków (obszar Natura 2000). Inne przyczyny to: zdarzenia losowe związane z niepowodzeniem lub sukcesem zarybiania, masowe wystąpienia chorób ryb lub ich brak, czy mniej lub bardziej sprzyjające warunki klimatyczne w trakcie tarła. Wielość czynników mających wpływ na liczebność i biomasę ryb w zbiorniku wodnym pokazuje złożoność problemu i wskazuje na potrzebę stworzenia narzędzi umożliwiających szacowanie liczebności ryb. Dotychczas używanymi metodami były m.in. odłowy totalne lub tzw. electrofishing. W wyniku stosowania tych metod uzyskuje się dużą biomasę martwych ryb, które trzeba unieszkodliwić, co generuje dodatkowe koszty. Metody te wpływają także destrukcyjnie na poszczególne populacje ryb w środowisku zbiornika, co jest szczególnie niewskazane na obszarach cennych przyrodniczo.

5 5 Pomiary testowe na stawie hodowlanym Zakładu Ichtiobiologii i Gospodarki Rybackiej Polskiej Akademii Nauk w Gołyszu. Model łodzi-robota ciągnięty na linie w celu sprawdzenia wpływu pracy silników na uzyskiwane wyniki.! Electrofishing metoda łowienia ryb polegająca na ich ogłuszaniu prądem przed wyłowieniem lub zliczeniem i oznaczeniem. Wykonana prawidłowo powoduje, że ryby po kilku minutach wracają do stanu naturalnego. Problematyczna na dużych akwenach ze względu na konieczność użycia prądów o wysokim natężeniu, który może zabijać narybek i mniejsze ryby. W ramach Projektu ZiZOZap zaproponowano i przetestowano, nieinwazyjną metodę umożliwiającą szacowanie liczebności ryb. Uznaliśmy, że metoda powinna charakteryzować się niskim kosztem oraz możliwością względnie szybkiego uzyskiwania wyników. Analiza tak sformułowanego problemu sugerowała zastosowanie technik sonarowych wspartych stosownym oprogramowaniem automatyzującym całą procedurę szacowania ilości ryb. Metody oceny ilościowej z wykorzystaniem sonarów od wielu lat znajdują zastosowanie w rybołówstwie oceanicznym i na większych akwenach śródlądowych. Najczęściej używane są do śledzenia przemieszczających się dużych ławic ryb w rybołówstwie morskim, a także migracji ryb na tarliska. Większość dostępnych na rynku sonarów umożliwia rozpoznawanie ryb. Współczesne sonary dają możliwość rejestracji echa pracy głowicy oraz dodatkowo śledzenia trajektorii i odczytu współrzędnych GPS (Global Positioning System) na podstawie danych satelitarnych. Znajdujące się na rynku popularne sonary najczęściej pracują w zakresie 200 khz i 43 khz, zależnie od użytej głowicy. Zapewniają wykrywanie obecnych w wodzie ryb, jednak nie pozwalają na szacowania ich liczby w objętości zbiornika lub wyznaczonego akwenu. Dotychczas, do oceny liczebności ryb swobodnie pływających w zbiornikach o wolnym przepływie wody, nie dysponowano miarodajną, powtarzalną, a także relatywnie tanią metodą pomiaru. Wypełniliśmy tę lukę konstruując tani w eksploatacji i łatwy w obsłudze system analityczny pozwalający na szacowanie liczebności ryb w dowolnym akwenie. Zbudowaliśmy pływającą, zdalnie sterowaną łódź-robota wyposażoną w sonar, który w trakcie płynięcia po zadanej trajektorii skanuje sonarowo wody zbiornika i rejestruje uzyskane obrazy wody w stożku pomiarowym. Dane o lokalizacji czasowo-przestrzennej obrazów sonarowych, oraz informacje o położeniu głowicy sonaru są rejestrowane i stanowią podstawę do późniejszego szacowania liczebności ryb w akwenie. Analizą zebranych danych zajmuje się specjalnie do tego celu przygotowane oprogramowanie analityczne. Koncepcję urządzenia opracowali dr Andrzej Woźnica oraz dr Bartosz Łozowski z Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytetu Śląskiego. Urządzenie wraz z oprogramowaniem, zawierającym algorytmy wyliczające ilość ryb, wykonał zespół prof. dr hab. inż. Zygmunta Wróbla oraz dr inż. Roberta Koprowskiego z Zakładu Komputerowych Systemów Biomedycznych, Wydziału Informatyki i Nauki o Materiałach, Uniwersytetu Śląskiego.

6 6 Ekran oprogramowania do akwizycji i obliczania liczby ryb w zbiorniku. Po lewej stronie widoczne są automatycznie zliczane poszczególne ryby (kolor zielony), dno zaznaczone jest kolorem czerwonym, a powierzchnia wody kolorem żółtym. Po prawej stronie znajduje się baza danych, której rekordy zawierają informacje o położeniu i rozmiarze znalezionych ryb. Działanie systemu wraz ze sposobem szacowania liczebności ryb w zbiornikach wodnych musiało zostać zweryfikowany doświadczalnie. W tym celu badano liczebność w trzech stawach hodowlanych należących do Polskiej Akademii Nauk w Gołyszu, tuż przed spuszczeniem wody i odłowieniem wszystkich znajdujących się w nich ryb. Przeprowadzone analizy miały dać odpowiedź na pytania czy wprowadzenie robota-łodzi do środowiska życia ryb nie spowoduje zafałszowania wyników na skutek ich ucieczki z pola skanowania oraz czy możliwe jest prowadzenie pomiarów w akwenach, o głębokości nie przekraczającej 1 m, w których nie można prowadzić pomiarów sonarowych z większych jednostek pływających. Zeskanowana powierzchnia zbiorników stanowiła niewielki fragment każdego z akwenów i wynosiła około 10% ich powierzchni. Pomimo to uzyskane przez nas wyniki cechowały się stosunkowo małym błędem, który we wszystkich analizowanych przypadkach nie przekraczał ± 8%. To potwierdziło skuteczność zaproponowanej metody analizy danych. Dodatkowo, wykonywane pomiary umożliwiają przedstawienie położenia ryb w analizowanym zbiorniku (współrzędne GPS) oraz głębokość na jakiej zostały zarejestrowane. Są to przydatne informacje, które mogą zostać wykorzystane m.in. do mapowania występowania ryb w akwenie, śledzenia ruchów sezonowych, czy prowadzenia skutecznych odłowów ryb przez gospodarstwo rybackie.

7 7 Widok ogólny systemu: 1 laptop z oprogramowaniem przeznaczonym do sterowania i archiwizacji danych przesyłanych z sonaru, 2 nadajnik służący do sterowania łodzią-robotem, 3 łódź-robot z widoczną głowicą pomiarową sonaru. Urządzenie oraz sposób liczenia ryb został opisany w BioMedical Engineering OnLine 2013, 12:60 w artykule Mobile sailing robot for automatic estimation of fish density and monitoring water quality (artykuł dostępny bezpłatnie na stronie czasopisma), natomiast System oraz sposób szacowania liczebności ryb w zbiornikach wodnych jest przedmiotem zgłoszenia patentowego wynalazku P W bieżącym sezonie, od czerwca do października 2013 r., w ramach Projektu ZiZOZap prowadzone są właściwe pomiary mające dać odpowiedź na pytanie jaka jest liczebność i biomasa ryb w Zbiorniku Goczałkowickim. Mamy nadzieję, że zaprezentowana metoda zostanie wykorzystana na innych zbiornikach i stanie się standardową metodą badania stanu zarybienia akwenów.

8 8 Maciej Kostecki, Joanna Kernert, Krystyna Janta-Koszuta Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk w Zabrzu WSTĘPNY BILANS ZWIĄZKÓW AZOTU I FOSFORU W WODACH DEPRESYJNYCH ZBIORNIKA GOCZAŁKOWICE, W ASPEKCIE EUTROFIZACJI Na podstawie wyników badań z roku 2011! Nizinny zbiornik zaporowy Goczałkowice jest jednym z najlepiej przebadanych zbiorników zaporowych Polski. Od chwili jego powstania w 1956 r. prowadzone były w szerokim zakresie badania hydrochemiczne i hydrobiologiczne [3, 4]. Badania poprzedzające utworzenie zbiornika objęły stan jego zlewni oraz uwarunkowania hydrologiczne [5, 10, 11]. WPROWADZENIE W licznych publikacjach dotyczących uwarunkowań środowiskowych Zbiornika Goczałkowickiego podkreśla się znaczenie stopnia i zagospodarowania zlewni [5, 7, 12] oraz jakości wód zasilających zbiornik [8, 9]. Brak jest natomiast prac na temat roli wód doprowadzanych ze zlewni cząstkowych znajdujących się poza obwałowaniem zbiornika. Zbiornik Goczałkowicki jest przykładem zbiornika zaporowego z częściowym ogroblowaniem. Zalew Goczałkowicki powstał przez przegrodzenie doliny Wisły zaporą ziemną o długości 2,98 km. Od strony zachodniej misę zbiornika chroni wał (grobla) ziemny o długości około 10 km. Obwałowanie umożliwia spiętrzanie wody w sytuacjach wezbrań powodziowych. Niezbędne jednak jest odprowadzanie do zbiornika tzw. wód depresyjnych z terenów zlewni cząstkowych, które zostały pozbawione odpływu w wyniku ogroblowania. W tym celu zainstalowano wokół zbiornika pięć przepompowni, w których spływy powierzchniowe gromadzone są w rząpiach, a następnie przepompowywane do zbiornika [1, 2]. Zbiornik zasilany jest wodami powierzchniowymi należącymi do zlewni Małej Wisły. Głównym ciekiem zasilającym jest Wisła wnosząca do zbiornika ok. 80% dopływu, uchodząca do zbiornika w miejscowości Strumień. Powierzchnia zlewni do przekroju zapory wynosi około 523,1 km 2. Zbiornik zasilany jest także Potokiem Bajerka, uchodzącym do zbiornika w pobliżu miejscowości Chybie. Potokiem tym odprowadzane są wody zlewni własnej potoku o powierzchni 32 km 2 oraz z Młynkówki Kiczyckiej Prawobrzeżnej [2, 16]. Ponadto w rejonie zbiornika wybudowano pięć przepompowni, które odprowadzają do zbiornika wody z przylegających do zbiornika cząstkowych zlewni obszarów depresyjnych.

9 9 Rys. 1. Lokalizacja przepompowni Cztery przepompownie zlokalizowano od strony południowej, jedną od strony zachodniej zbiornika: Przepompownia Strumień, umiejscowiona jest bezpośrednio przy lewobrzeżnym wale ochronnym, odwadnia teren o powierzchni 6,25 km 2, Przepompownia Zarzecze, zlokalizowana przy prawobrzeżnej zaporze bocznej, odwadnia teren o powierzchni 5,0 km 2, Przepompownia Zabłocie jest zlokalizowana przy prawobrzeżnej zaporze bocznej; odwadnia teren o powierzchni 5,6 km 2, Przepompownia Podgrobel zlokalizowana przy prawobrzeżnej zaporze bocznej, służy odwadnianiu obszaru o powierzchni 7,65 km 2, Przepompownia Frelichów przy lewobrzeżnej zaporze bocznej, odwadnia teren o powierzchni 3,02 km 2 [2]. METODYKA BADAŃ Oceny roli wód depresyjnych jako zagrożenia dla jakości wody w zbiorniku Goczałkowickim dokonano w oparciu o bilans hydrologiczny oraz badania hydrochemiczne tych wód. Codzienne notowania czasu działania pomp oraz ich wydajności umożliwiły sporządzenie dokładnego bilansu wodnego przepompowni w Strumieniu, Zabłociu, Frelichowie, Zarzeczu i Podgroblu. Próbki wody do badań pobierano w odstępach miesięcznych. W próbkach oznaczano stężenie: azotu amonowego, azotu azotynowego, azotu azotanowego, azotu organicznego oraz azotu ogólnego jako sumy ww. form azotu. Oznaczano również stężenia: ortofosforanów, polifosforanów, fosforu organicznego oraz fosforu ogólnego jako sumy ww. form fosforu. Metody analityczne wykorzystywane w trakcie badań były zgodne z metodykami referencyjnymi Załącznika nr 5 Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 13 maja 2009 r. w sprawie form i sposobu prowadzenia monitoringu jednolitych części wód powierzchniowych i podziemnych (Dz. U. Nr 81, poz. 685) lub akredytowanymi Procedurami Badawczymi.

10 Azot całk Rys. 2. Stężenie związków azotowych w wodach depresyjnych przepompowni Zbiornika Goczałkowice 2011 r. (wartości średnie) mg N/dm Strumień Zabłocie Frelichów Podgrobel Zarzecze Azot amo Azot azot Azot org. Azot azot Rys. 3. Udział (%) poszczególnych form azotu w całkowitej ilości tego pierwiastka, w wodach depresyjnych z przepompowni Zbiornika Goczałkowice 2011 r. (wartości średnie) % N ogólnego Strumień Zabłocie Frelichów Podgrobel Zarzecze Azot am Azot azo Azot org Azot azo WYNIKI BADAŃ Związki azotu Zasobność wód depresyjnych w związki azotowe przedstawiono w oparciu o średnie stężenia tych wskaźników (Rys. 2). I w tym przypadku widoczne są różnice stężeń związków azotowych w wodach z poszczególnych przepompowni. Najbardziej niekorzystnie przedstawia się sytuacja w przepompowni w Strumieniu (7,32 mg Nog/dm 3 ) oraz w Zarzeczu (7,14 mg Nog/dm 3 ). Na podkreślenie zasługuje fakt, iż w wodach depresyjnych odnotowano za wyjątkiem przepompowni w Strumieniu niskie średnie stężenia azotu azotanowego. Występowanie w wodach z czterech przepompowni podwyższonych stężeń azotu amonowego wskazuje na zanieczyszczenie wód spływających ze zlewni cząstkowych ściekami bytowo-gospodarczymi. Ogólny poziom zasobności wód depresyjnych w związki azotu wskazuje, że są to wody żyzne, eutroficzne.

11 11 0,6 0,5 0,4 mg P/ dm 3 0,3 Fosfor org. Ortofosforany Polifosforany Rys. 4. Stężenie związków 0,2 Fosfor ogólny fosforu w wodach depresyjnych przepompowni Zbiornika Goczałkowice 2011 r. (wartości średnie) 0,1 0 Strumień Zabłocie Frelichów Podgrobel Zarzecze Rys. 5. Udział (%) form fosforu w całkowitej ilości tego pierwiastka, w wodach depresyjnych Zbiornika Goczałkowickiego 2011 r. (wartości średnie) % P ogólnego Strumień Zabłocie Frelichów Podgrobel Zarzecze Azot amonowy Azot azotanowy Azot org. rop. Dominującą formą azotu w całkowitej ilości tego pierwiastka, w wodach z poszczególnych przepompowni był azot amonowy. Udział tej formy azotu był najmniejszy (46%) w wodach depresyjnych z przepompowni w Strumieniu, następnie w Podgroblu (58%). W pozostałych trzech przepompowniach udział azotu amonowego wynosił ponad 70% (Rys. 3.). Poza przepompowniami w Strumieniu i Podgroblu, gdzie średni udział azotu azotanowego wynosił odpowiednio 33% i 23%, w pozostałych przepompowniach udział tej formy azotu był niski i wynosił 11%. Wyraźnie wyrównany był udział azotu organicznego, który wynosił od 11% do 17%. Związki fosforu Zasobność wód depresyjnych w związki fosforu jest zróżnicowana w poszczególnych przepompowniach (Rys. 4). Jednocześnie tak, jak w przypadku związków azotowych, również pod względem zasobności w związki fosforu przeważają wody z przepompowni w Strumieniu.

12 12 Wskaźnik Wisła Mg/rok Bajerka Mg/rok Dopływ Przepompownie Mg/rok Razem Mg/rok Odpływ Mg/rok N ogólny N-NH N-NO N-organiczny N-NO2 5 0, P ogólny P organiczny P polifosforany 17 0, P ortofosforany 6 0, Różnica Mg/rok Bilans ładunków azotu i fosforu dla Zbiornika Goczałkowickiego w 2011 r. W wodach depresyjnych z przepompowni w Strumieniu średnie stężenie fosforu ogólnego wynosiło 0,56 mg P/dm 3. Na pozostałych stanowiskach stężenie fosforu całkowitego wynosiło od 0,32 mg P/dm 3 we Frelichowie do 0,46 mg P/dm 3 w Zabłociu. Najwyższe średnie stężenie ortofosforanów odnotowano w wodach depresyjnych z przepompowni w Podgroblu (0,17 mg P/dm 3 ). O stężeniu fosforu ogólnego (całkowitego) decydowały organiczne formy tego pierwiastka. Stężenie form organicznych wynosiło od 0,20 mg P/dm 3 w Podgroblu do 0,4 mg P/dm 3 w Strumieniu. W przypadku wód płynących, obecność polifosforanów wskazuje najczęściej na zanieczyszczenia w postaci środków powierzchniowoczynnych [6]. Ta forma fosforu występowała w wodach wszystkich przepompowni w stężeniach od 0,05 do 0,09 mg P/dm 3. Niskie stężenia ortofosforanów w wodach dopływających ze zlewni cząstkowych z punktu widzenia zagrożeń dla zbiornika należy uznać za zdecydowanie korzystne. Dominującą formą fosforu w wodach spływających do poszczególnych przepompowni ze zlewni cząstkowych był fosfor organiczny (rys. 5). Na odcinku linii brzegowej od Strumienia do Zarzecza średni udział fosforu organicznego wynosił: 82% w przepompowni w Strumieniu,72% w przepompowni Zabłocie oraz 81% w przepompowni Frelichów i Zarzecze. WIELKOŚĆ ŁADUNKÓW AZOTU I FOSFORU W WODACH DEPRESYJNYCH Bilans zanieczyszczeń, w szczególności bilans substancji biogennych umożliwia prawidłową ocenę wpływu ekosystemu limnicznego na kształtowanie jakości wody. Przedstawiono ogólny bilans ładunków azotu i fosforu dla roku 2011, oparty na rzeczywistym, rocznym natężeniu przepływu wody oraz średniorocznych stężeniach poszczególnych wskaźników. Wartości natężenia przepływu uzyskano od Kierownictwa Zapory Zbiornika Goczałkowice, średnie stężenia wskaźników jakości wody wyliczono z uzyskanych wciągu roku 2011 danych analitycznych. Dla sporządzenia bilansu przyjęto następujące wartości: dopływ wód rzeki Wisły 191 mln m 3 /rok, dopływ wód rzeki Bajerki - 3,3 mln m 3 /rok, dopływ wód depresyjnych z przepompowni 1 mln m 3 /rok, odpływ ogólny (zapora, ujęcie wody) 205 mln m 3 /rok.

13 13 Wyniki bilansu ładunków azotu i fosforu przedstawiono w tabeli. Odprowadzony ze zbiornika w roku 2011 ładunek azotu (462 ton N) był o około 200 ton N mniejszy od wprowadzonego (667 ton N). Formą w największym stopniu wykorzystywaną w procesach przemiany materii był azot azotanowy, którego ładunek doprowadzony do zbiornika określono na 398 ton N, a ładunek wyprowadzony na 226 ton N w ciągu roku. W przypadku fosforu można przyjąć, że całkowity ładunek doprowadzony (103 Mg P/rok) równoważył się z ładunkiem odprowadzonym (109 Mg P/rok). Formą fosforu, której ładunek odprowadzony ze zbiornika był większy od ładunku doprowadzonego był fosfor organiczny. Natomiast odprowadzane ładunki mineralnych form czyli orto- i polifosforanów były mniejsze od doprowadzanych. W roku 2011 udział wód depresyjnych w całkowitym dopływie do zbiornika wynosił 5,5%. Porównanie ładunków azotu i fosforu wykazało, że ładunek azotu pochodzący ze zlewni cząstkowych a wprowadzany z wodami depresyjnymi stanowi 10% ładunku całkowitego, natomiast ładunek fosforu 5%. Zatem zdecydowanie głównym źródłem substancji biogennych wprowadzanych do zbiornika jest rzeka Wisła. PODSUMOWANIE Badania prowadzone w ramach monitoringu operacyjnego wykazały występowanie różnic w składzie hydrochemicznym wody na poszczególnych odcinkach strefy ogroblowanej zbiornika. Wody depresyjne, przepompowywane spoza grobli zbiornika wywierają wpływ na wody w strefie przybrzeżnej. Stanowią one element antropopresji wynikający z nieuporządkowanej gospodarki wodno-ściekowej w zlewniach cząstkowych. Wprowadzane do zbiornika wraz z wodami depresyjnymi ładunki substancji biogennych wzbogacają wody w przybrzeżnej, płytkiej strefie zbiornika. Forma amonowa i organiczne formy azotu zwiększą zapotrzebowanie na tlen, ponieważ w warunkach zbiornika polimiktycznego o dobrze natlenowatlenej wodzie, ulegają one utlenieniu do azotynów i azotanów. W ten sposób stają się one dostępne dla organizmów fitoplanktonowych.

14 14 Bibliografia 1. Bilnik A., T. Świerszcz, A. Siudy, Zbiornik Goczałkowicki wczoraj i dziś. Mat. Konf. nt. Turystyka, rekreacja i edukacja ekologiczna stymulatorami rozwoju gospodarczego ekoregionu Doliny Górnej Wisły. Goczałkowice, 20 marca. Archiwum GPW Katowice. 2. Bojarski A., Wojtas S., Instrukcja utrzymania i eksploatacji. Zbiornika wodnego Goczałkowice. Część I Ogólna, Cermet- -Bud Sp. z o.o., Kraków, Kasza H., Input of nitrogen and phosphorus to the dam reservoir at Goczałkowice in the years Acta Hydrobiol., 19, Kasza H., The development of the catchment area of the Goczałkowice reservoir and its effect on the amount of nitrogen and phosphorus migration from it. Acta Hydrobiol., 22, Kasza H., Development and structure of the Goczałkowice reservoir ecosystem. II. Characteristic of the catchment area. Ekol. pol., 34, Kasza H., Wpływ związków biogennych na jakość wód powierzchniowych na przykładzie zbiornika Goczałkowice. Mat. konf. Ograniczenie fosforanów w środkach piorących przeciwdziałaniem eutrofizacji wód. Warszawa. 24 listopada Kasza H., Stan gospodarki wodno-ściekowej i perspektywy jej poprawy w aspekcie programu Mała Wisła. Mat. konf. nt. Problemy ochrony środowiska Ziemi Pszczyńskiej, Pszczyna 20 września Kasza H., Antropopresja a rozwój trofii wody w zbiornikach zaporowych. Mat. konf. nt. Biologiczne aspekty funkcjonowania zbiorników zaporowych. Lublin, Katedra Ekol. Ogóln. A.R., Kosarewicz O., E. Wysokińska, I. Firlus, G. Uniejewska, Źródła zanieczyszczenia wód zbiornika Goczałkowickiego. Materiały z Sympozjum Projekt Mała Wisła, Bielsko-Biała, Mazur Z., Wstępne obserwacje nad przeformowaniem brzegów zbior nika goczałkowickiego [Preliminary observations on the transformation of banks in the Goczałkowice reservoir]. Biul. Kom. do spraw Górnośl. Okr. Przem., PAN, Warszawa, 19, Mazur Z., Czynniki glebowe wpływające na jakość wody zbiornika w Goczałkowicach [Pedological factors influencing the water quality of the Goczałkowice Reservoir]. Biul. Kom. do spraw Górnośl. Okr. Przem., PAN, Warszawa, 63, Pawlik-Dobrowolski J., Zagrożenia jakości wód w zbiorniku zaporowym w Goczałkowicach przez zanieczyszczenia obszarowe. Materiały z Sympozjum Projekt Mała Wisła, Bielsko-Biała, Vollenweider R.A.: Scientific Fundamentals of the Eutrophication of Lakes and Flowing Waters, with Particular Reference to Nitrogen and Phosphorus as Factor in Eutrophication. Water Management Research, OECD DSA, Paris Vollenweider R.A.: Input-outputs models with special reference to the phosphorus loading koncept In limnology. Schweitz. Z. Hydrol. 37, 53, Vollenweider R.A.: Advances in defining critical loading level for phosphorus in lake eutrophication. Mam. Inst.Ital. Idrobiol. 33, 53, Wróbel S., B. Szczęsny, Zabudowa hydrotechniczna rzek a cechy jakościowe wody. W: Kajak Z. (Red.): Ekologiczne podstawy zagospodarowania Wisły i jej dorzecza [River impoundments and the quality of water. In: Kajak Z. (Ed.) Ecological basis for management of the environment in the River Vistula catchment area]. Warszawa - Łódź, PWN, Zewnętrzne obciążenie powierzchniowe substancjami biogennymi określa zagrożenie z punktu widzenia eutrofizacji ekosystemu limnicznego. Obliczone dla zbiornika Goczałkowickiego wartości wskaźnika wyniosły dla całkowitego ładunku doprowadzonego w roku 2011: dla azotu ogólnego bez uwzględnienia ładunku odprowadzanego 21 g N/m 2 /rok, dla fosforu ogólnego bez uwzględnienia ładunku odprowadzonego 3,2 g P/m 2 /rok. Zewnętrzne obciążenie powierzchniowe obliczone dla ładunków azotu i fosforu wnoszonych do zbiornika z wodami depresyjnymi wyniosło: dla azotu ogólnego bez uwzględnienia ładunku odprowadzanego 2,0 g N/m 2 /rok, dla fosforu ogólnego bez uwzględnienia ładunku odprowadzonego 0,16 g P/m 2 /rok. Wartości te wskazują na istotną rolę wód depresyjnych z punktu widzenia zagrożenia zbiornika eutrofizacją [13 15]. Po uwzględnieniu ładunku odprowadzonego wartości wskaźnika wyniosły: dla azotu ogólnego 6,25 g/m 2 /rok, dla fosforu ogólnego 0,0 g/m 2 /rok. Wcześniejsze badania nie uwzględniały bilansu ładunków i oceny funkcjonowania zbiornika jako reaktora kumulującego, bądź usuwającego ładunki miogenów. Sporządzony bilans ładunków substancji biogennych wykazał, że w zbiorniku nie zachodzi kumulowanie fosforu. Praktycznie zerowa wartość obciążenia powierzchniowego zbiornika fosforem podkreśla rolę tego pierwiastka jako czynnika limitującego wykorzystywanie mineralnych form azotu w procesie produkcji pierwotnej. Jest to bardzo istotne z punktu widzenia jakości wody w zbiorniku, szczególnie biorąc pod uwagę jego funkcję zaopatrywania ludności w wodę.

15 15 KONFERENCJE, WSPÓŁRACA, PROMOCJA ZiZOZap na HYDROMICRO 2013 mikroorganizmy człowiek środowisko VII Ogólnopolska Konferencja Hydromikrobiologiczna odbyła się we Wrocławiu od 6 do 8 lutego 2013 w Centrum Kongresowym Politechniki Wrocławskiej. Podczas konferencji zaprezentowany został referat Phospholipid fatty acids (PLFAs) as a tool for the assessment of changes in the structure of microbial communities in Goczałkowice lake autorstwa T. Płociniczak, A. Woźnica, J. Kernert, P. Ziemski, A. Nowak, E. Kopyciok, Z. Piotrowska-Seget. Porozumienie o współpracy z Politechniką Częstochowską Uniwersytet Śląski podpisał 22 maja 2013 porozumienie o współpracy naukowo- -badawczej i dydaktycznej z Politechniką Częstochowską. Zakres współpracy obejmuje m.in. działania służące wzmocnieniu potencjału naukowo-dydaktycznego obu stron. Współpraca naukowo-badawcza obejmować będzie również współdziałanie w zakresie realizacji zadań projektu ZiZOZap. ZiZOZap na Konferencji Ochrona i rekultywacja jezior VIII Konferencja Naukowo-Techniczna Ochrona i rekultywacja jezior odbyła się 6-8 czerwca 2013 r. w Przysieku koło Torunia. Nasz Projekt był reprezentowany przez dr hab. Piotra Łaszczycę i dr Andrzeja Woźnicę. Dr hab. Piotr Łaszczyca wygłosił referat: Monitoring hydrologiczny i ekologiczny jako podstawa modelowania zbiornika zaporowego i predykcji zjawisk w nim zachodzących. XVI Międzynarodowa Konferencja Naukowa HYDROGEOCHEMIA 13 XVI Międzynarodowa Konferencja Naukowa HYDROGEOCHEMIA 13 odbyła się czerwca 2013 w Sosnowcu pod hasłem Aktualne problemy hydrogeochemii. Na konferencji wygłoszony został referat autorstwa Joanny Czekaj, Andrzeja J. Witkowskiego oraz Hanny Rubin pt. Przestrzenna zmienność składu chemicznego wód podziemnych w rejonie zbiornika goczałkowickiego. Podczas drugiego dnia konferencji, w trakcie rejsu łodzią badawczą UŚka, uczestnicy mogli zapoznać się ze zbiornikiem goczałkowickim i siecią monitoringu wód powierzchniowych i podziemnych. ZiZOZap na VII Konferencji Aktualne zagadnienia w uzdatnianiu i dystrybucji wody Konferencja odbyła się czerwca 2013, a zorganizowały ją Politechnika Śląska, Górnośląskie Przedsiębiorstwo Wodociągów SA oraz KREVOX Europejskie Centrum Ekologiczne. W trakcie Konferencji wygłoszone zostały trzy referaty prezentujące wyniki badań prowadzonych w ramach projektu ZiZOZap. Ich Autorami są naukowcy z Instytutu Podstaw Inżynierii Środowiska PAN w Zabrzu. Sezonowe i przestrzenne zmiany wybranych wskaźników jakości wody Zbiornika Goczałkowice Maciej Kostecki, Joanna Kernert, Witold Nocoń, Krystyna Janta-Koszuta Rola zanieczyszczeń punktowych w dystrybucji wybranych metali w Zbiorniku Wodociągowym Goczałkowice Magdalena Jabłońska-Czapla, Eligiusz Kowalski, Jerzy Mazierski Rola wód depresyjnych zasilających Zbiornik Goczałkowice w aspekcie bilansu azotu i fosforu Maciej Kostecki, Joanna Kernert, Krystyna Janta-Koszuta

16 16 WIĘCEJ O PROJEKCIE NEWSLETTER DLA MEDIÓW AKTUALNOŚCI ZIZOZAP W MEDIACH KONTAKT O PROJEKCIE ZBIORNIK GOCZALKOWICKI GALERIA KONFERENCJE REZULTATY PUBLIKACJE KOORDYNATOR REALIZATORZY PRZYJACIELE PROJEKTU REDAKCJA PLIKI DO POBRANIA mgr inż. Wanda Jarosz, zizozap@ietu.katowice.pl prof. zw. dr. hab. Paweł Migula, Koordynator Projektu ZiZOZap, dr Andrzej Woźnica (UŚ), zizozap@us.edu.pl Zdjęcia: Marek Grucka, Wanda Jarosz, Maciej Kostecki, Paweł Migula, Andrzej Witkowski, Andrzej Woźnica, Archiwum ZiZOZap Oprawa graficzna i skład: Anna Kopaczewska Druk na papierze w 100% z makulatury, egzemplarz bezpłatny Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka