INSPEKCJA OCHRONY ŚRODOWISKA WOJEWÓDZKI INSPEKTORAT OCHRONY ŚRODOWISKA W BYDGOSZCZY DELEGATURA W TORUNIU JEZIORO RUDNICKIE WIELKIE - REKULTYWACJA I OCHRONA A JAKOŚĆ WÓD 1
2
INSPEKCJA OCHRONY ŚRODOWISKA WOJEWÓDZKI INSPEKTORAT OCHRONY ŚRODOWISKA W BYDGOSZCZY DELEGATURA W TORUNIU JEZIORO RUDNICKIE WIELKIE - REKULTYWACJA I OCHRONA A JAKOŚĆ WÓD Publikowanie bez zgody WIOŚ w Bydgoszczy zabronione 3
Opracowanie: mgr Adam Solarczyk Współpraca: mgr Józef Czerwiński mgr Adam Nadolski 4
Spis treści 1.Wstęp... 2 2. Charakterystyka warunków geograficzno-przyrodniczych zlewni całkowitej jeziora... 4 3. Użytkowanie jeziora... 15 3.1. Użytkowanie rybackie... 15 3.2. Punktowe źródła zanieczyszczeń... 15 3.3. Użytkowanie turystyczne... 16 3.4. Zasilanie jeziora w biogeny... 16 3.5. Przebieg działań rekultywacyjnych i efekty pracy rurociągów... 17 4. Podatność na degradację... 21 5. Charakterystyka jakości wód jeziora w 2000 r... 22 6. Charakterystyka planktonu jeziora... 30 7. Ocena zmian jakości wód... 32 8. Podsumowanie i wnioski... 35 9. Spis literatury... 38 10. Spis organizmów planktonowych występujących w Jeziorze Rudnickim Wielkim w 2000 r... 42 5
1.Wstęp Jezioro Rudnickie Wielkie położone jest w dolnej części dorzecza Maruszy-Rudniczanki, w granicach administracyjnych miasta Grudziądza. Zlewnia całkowita jeziora jest intensywnie użytkowana rolniczo, co stanowi jak wykazały badania G. Wiśniewskiego (2000, 2001) główne źródło biogenów. Również w zlewni występują zakłady przetwórstwa rolno-spożywczego. W wielu z nich gospodarka ściekowa jest w dalszym ciągu prowadzona w niewłaściwy sposób. Konsekwencją niekorzystnego z punktu widzenia ochrony wod usytuowania jeziora, była szybka i dotkliwa w skutkach eutrofizacja, z dramatycznym finałem, który nastąpił w lutym 1979. Dopływ do Jeziora Rudnickiego Wielkiego za pośrednictwem Maruszy ścieków z Cukrowni w Melnie spowodował wówczas całkowite odtlenienie wód jeziornych i masowe śnięcie ryb oraz rozwoj bakterii Thiopedia rosea, zabarwiającej wodę na kolor czerwony (OBiKŚ Toruń, 1980). Problem zanieczyszczenia wód Jeziora Rudnickiego Wielkiego znany był od wielu lat. W 1977 dla ochrony wód tego jeziora powstała Spółka Wodna Rudnik. Pierwsze opracowanie omawiające koncepcję zabezpieczenia Jeziora Rudnickiego Wielkiego przed zanieczyszczeniem i eutrofizacją przedstawił Lubner (1977). Ten sam autor wydał opinię o krytycznym stanie zanieczyszczenia jeziora po katastrofie ekologicznej, która nastąpiła w lutym 1979 r (Lubner, 1980). Degradację wód jeziora potwierdziły badania OBiKŚ Toruń przeprowadzone latem 1979 i zimą 1980 r. (OBiKŚ Toruń, 1980). Katastrofa ekologiczna spowodowała szersze zainteresowanie władz lokalnych problemem degradacji wód Jeziora Rudnickiego Wielkiego. Konsultacje naukowe z pracownikami naukowymi IKŚ Poznań i ART Olsztyn przeprowadzone w 1980 r. przyczyniły się do podjęcia decyzji o przystąpieniu do rekultywacji jeziora oraz likwidacji dopływu ścieków. Program rekultywacji metodą usuwania wód hypolimnionu do odpływu opracowany został przez dr. Czesława Mientkiego (Mientki 1980a, 1980b), który podjął się również nadzoru naukowego nad realizowaną rekultywacją. Uruchomienie rurociągów odprowadzających wody naddenne nastąpiło w listopadzie 1982 r. W przywracaniu Jeziora Rudnickiego Wielkiego do stanu równowagi ekologicznej aktywny udzial brał Bernard Nowak, kierownik Pracowni Terenowej w Grudziądzu (WIOŚ Toruń), a jednocześnie Prezes Spółki Wodnej Rudnik. Rekultywacja Jeziora Rudnickiego Wielkiego metodą usuwania wód hypolimnionu docze- 6
kała się licznych publikacji naukowych. Dotyczyły one opisu technicznego rekultywacji (Nowak, 1985), przebiegu i zmian cech fizycznochemicznych wody (Pawlik, 1985; Janc, Nowak, Zimna, 1988; Wojtczak, 1993), efektów i bilansu biogenów (Mientki, 1993, 1994, 2000), wpływu zlewni na jezioro (Mientki, Wiśniewski, 1999; Wiśniewski G., 2000) oraz warunków hydrobiologicznych (Bojakowska, 1993; Żbikowski, 1993). Publikacje te były prezentowane przede wszystkim na konferencjach naukowo-technicznych Ochrona jezior ze szczególnym uwzględnieniem metod rekultywacji. Do tej pory odbyły się cztery edycje konferencji. Problem ochrony Jeziora Rudnickiego Wielkiego omówiony został wyczerpująco w pracy doktorskiej G. Wiśniewskiego p.t. Wpływ zlewni cząstkowych zlewni Maruszy na bilans hydrologiczny i bilans biogenów w Jeziorze Rudnickim Wielkim w Grudziądzu w latach 1994-1996, którą wykonał w Zakładzie Ochrony i Rekultywacji Wód UW-M w Olsztynie pod kierunkiem dr. hab. Czesława Mientkiego w 2001 r. Wiele publikacji było możliwych dzięki systematycznej kontroli rekultywacji prowadzonej przez Pracownię Terenową w Grudziądzu OBiKŚ Toruń, a następnie WIOŚ Toruń, która rozpoczęta została w kwietniu 1983 r. Badania kontynuowane była nieprzerwanie do końca 1998 r. 7
2. Charakterystyka warunków geograficznoprzyrodniczych zlewni całkowitej jeziora Jezioro Rudnickie Wielkie położone jest w granicach administracyjnych miasta Grudziądza. Zlewnia całkowita obejmuje swym zasięgiem obszar należący do powiatu grodzkiego Grudziądz, powiatów ziemskich Grudziądz (gminy: Grudziądz, Gruta, Radzyń Chełmiński) i Wąbrzeźno (gm. Płużnica). System rzeczno-jeziorny Maruszy do jej wypływu z Jeziora Rudnickiego Wielkie odwadnia obszar połozony w obrębie 2 jednostek fizycznogeograficznych charakteryzujacych się odmienną genezą wpływajacą na znaczne zróżnicowanie warunków środowiska geograficznego i przyrodniczego. Część wschodnia wg podzialu Kondrackiego (1998) należy do mezoregionu Pojezierze Chełmińskie, będące cześcią makroregionu Pojezierze Chełmińsko-Dobrzyńskie. Zachodni fragment zlewni w obrębie którego położone jest Jezioro Rudnickie Wielkie znajduje się w mezoregionie Kotlina Grudziądzka należącym do makroregionu Dolina Dolnej Wisły. Powierzchnia zlewni calkowitej Jeziora Rudnickiego Wielkiego wg obliczeń własnych wynosi 129,2 km 2 (Rycina 1). Topograficzne działy wodne poprowadzone zostały w oparciu o mapę hydrograficzną Polski 1:200 000 (Atlas hydrograficzny Polski, 1980). Jednak dział biegnący na północ i zachód od Jeziora Rudnickiego Wielkiego po obszarze wydmowym i teras rzecznych Wisły został poprowadzony odmiennie. Przeobrażenia powierzchni ziemi związane z infrastrukturą transportową spowodowały, że zachodni dział wodny wyznaczony został na nasypach drogowych i kolejowych lub w ich bezpośrednim sąsiedztwie (Rycina 1). W latach 80. do odpływu powierzchniowego Maruszy włączono w wyniku prac melioracyjnych obszar odwadniany przez ciek płynący z jeziora Salno. Przed zmianami sieci hydrograficznej ciek ten odprowadzał wody do jeziora Kruszyn, które położone jest w dorzeczu Osy. Obecnie odpływ wód z omawianej zlewni cząstkowej o powierzchni ok. 4,3 km 2 rozdzielany jest do dorzeczy Osy i Maruszy. Rurociąg melioracyjny o długości ok. 250 m łączący ten obszar z dorzeczem Maruszy uchodzi do północno-wschodniej części jeziora Skąpe. Do obliczeń wskaźnika Schindlera oraz wymiany wody przyjęto powierzchnię zlewni całkowitej wynoszącą 133,5 km 2. 8
Wg Mientkiego (2000) powierzchnia zlewni całkowitej Jeziora Rudnickiego Wielkiego wynosi 135,5 km 2, a wg G.Wiśniewskiego (2001) 130,35 km 2. Morfologia zlewni Jeziora Rudnickiego Wielkiego związana jest genetycznie z działalnością lądolodu ostatniego zlodowacenia oraz procesami fluwialnymi, eolicznymi i denudacyjnymi w okresie postglacjalnym. Wschodnia, glacjalna część zlewni to wysoczyzna morenowa falista i płaska. Urozmaicają ją rynny polodowcowe i zagłębienia bezodpływowe oraz pagórki morenowe. Te ostatnie występują w południowej części zlewni i stanowią fragment ciągu morenowego zwanego północnowąbrzeskimi morenami czołowymi. Ich powstanie jest zapisem postoju czoła lądolodu w fazie krajeńsko-wąbrzeskiej (Niewiarowski, 1984). W strefie krawędziowej wysoczyzny w wyniku działalności erozyjno-denudacyjnej powstały liczne dolinki erozyjne i denudacyjne. W tej strefie zachodzą w dalszym ciągu najwyraźniejsze procesy geomorfologiczne. U podnóża zboczy wysoczyzny utworzone zostały rozległe stożki napływowe rzek spływających z przyległej wysoczyzny, np: Maruszy, Turznicy. W zachodniej fluwialnej części zlewni wystepują terasy 9
nadzalewowe Wisły. Na ich powierzchniach powstały wydmy oraz równiny piasków przewianych (Drozdowski,1974). Rozlegle obniżenie jakie tworzy Kotlina Grudziądzka rozwinęło się na założeniu wklęsłych form glacjalnych zakonserwowanych brylami martwego lodu. Jedną z tych form jest niecka Jeziora Rudnickiego Wielkiego (Drozdowski, Kopczyński, 1992). Charakterystycznym elementem rzeźby terenu Kotliny Grudziądzkiej (występującym jednak poza zlewnią całkowitą jeziora) są wyspy wysoczyzny morenowej zwane kępami np. Kępa Strzemięcińska. Pod względem hipsometrycznym zlewnia całkowita jeziora jest wyraźnie zróżnicowana. Poziom wysoczyzny morenowej leży na wysokościach 80-100 m n.p.m. Kulminacyjny punkt w zlewni osiaga wysokość 128,8 m n.p.m. i położony jest na dziale wodnym w pobliżu wsi Goryń. Najniżej położonym miejscem w zlewni jest poziom zwierciadla wody Jeziora Rudnickiego. Jego rzędna wg mapy topograficznej 1:25000 wynosi 21,7 m n.p.m. Deniwelacja zlewni jeziora jest zatem znaczna i wynosi 107,1 m. Najwyższe jednak wysokości względne występują w strefie krawędziowej wysoczyzny i dochodzą do 40-50 m. Zróżnicowanie powierzchniowej budowy geologicznej jest wynikiem odmiennego rozwoju rzeźby terenu. Na wysoczyźnie przeważa materiał zwałowy. Obszary wysoczyznowe mają przepuszczalność małą, lokalnie średnią. Nad infiltracją przeważa tu spływ powierzchniowy. Dominują on także dzięki znacznym różnicom wysokości w strefie krawędziowej wysoczyzny. W Kotlinie Grudziądzkiej występują przede wszystkim utwory piaszczyste, charakteryzujące się dużą przepuszczalnością. Strukturę glebową zlewni Jeziora Rudnickiego Wielkiego tworzą przede wszystkim gleby brunatne właściwe, występujące na wysoczyźnie morenowej oraz gleby bielicowe wytworzone na piaszczystych terasach Kotliny Grudziądzkiej. Ponadto na wysoczyźnie wykształciły się lokalnie gleby płowe. Wzdluż dolnego odcinka Maruszy występuje kompleks gleb pochodzenia organicznego. Zlewnia Jeziora Rudnickiego Wielkiego jest typowym obszarem rolniczym. Dogodne warunki do produkcji rolnej występują zwłaszcza na wysoczyźnie morenowej. Wg G.Wiśniewskiego (2000), który określił powierzchnię zlewni pośredniej na 122,41 km 2 udział terenów użytkowanych rolniczo wynosi 81 %, w tym grunty orne stanowią 74,7 %. Szata roślinna odgrywająca istotną rolę w kształtowaniu odpływu rzecznego zajmuje powierzchnię 9,8 %. W zlewni całkowitej (bez powiierzchni jeziora) o powierzchni 130,35 km 2, użytki rolne stanowią 77 %, w tym grunty orne 70 %. Lasy porastają 13,3 % powierzchni zlewni całkowitej (Wiśniewski, 2001). Większe kompleksy leśne występują w strefie krawędziowej wysoczyzny oraz wokół Jeziora Rudnickiego Wielkiego. W otoczeniu jeziora lasy tworzą przeważnie drzewostany sosnowe, przynależne głównie do borów świeżego i mieszanego, sporadycznie suchego (Kopczyński, 1970). Na żyźniejszych siedliskach krawędzi wysoczyzny i jej bezpośredniego podnóża występuja lasy mieszane i liściaste z dominującymi gatunkami dębu, wiązu i jesionu z domieszką sosny (Kopczyński, 1970). 10
Tereny zalesione znajdujące się na wysoczyźnie występują glównie w podmokłych dnach rynien polodowcowych i obniżeniach wytopiskowych. Wilgotne siedliska porasta oles. Łąki i pastwiska położone są głównie wzdłuż brzegów Maruszy i uchodzących do niej cieków, płynących w Kotlinie Grudziądzkiej. Jedynym dopływem Jeziora Rudnickiego Wielkiego jest Marusza. Rzeka bierze początek z Jeziora Dużego, którego poziom zwierciadla wody znajduje się na wysokości 86,4 m n.p.m. Do Jeziora Rudnickiego Wielkiego rzeka uchodzi w poziomie 21,7 m n.p.m. Długość Maruszy na omawianym odcinku podana przez Drozdowskiego i Kopczyńskiego (1992) wynosi 16,1 km, a obliczona przez G.Wiśniewskiego (2000) 19,4 km. Średni spadek Maruszy osiąga wartość 3,3. Profil podłużny cieku charakteryzuje się występowaniem odcinków o zróżnicowanym spadku od 0,1 do 12,8 (Wiśniewski, 2000). Marusza przyjmuje na wysoczyźnie kilka doplywów, z których największym jest lewoboczny Dopływ spod Plemiąt, zwany także Maruszanką (Drozdowski, Kopczyński, 1992). Poniżej jeziora Wilczak, Maruszę zasila ciek, do którego odprowadzane są ścieki z cukrowni w Mełnie. W obrębie Kotliny Grudziadzkiej do Maruszy uchodzi Turznica. Jej długość wynosi ok. 3,6 km, a źródła znajdują się u podnóża wzgórza morenowego w Brzezinach (Drozdowski, Kopczyński, 1992). Współczesna sieć rzeczna w Kotlinie Grudziądzkiej powstała w wyniku zmian zwiazanych z zaopatrzeniem ludności w wodę pitną. Jak podają Drozdowski i Kopczyński (1992; za Łęga, 1925; Biskup, 1960) dla tych właśnie celów w okresie średniowiecza z przekształcenia Strugi Gać, dawnego dopływu Maruszy, powstał Rów Hermana. Jego zlewnia obejmuje część terenów odciętych z dorzecza Maruszy. W zlewni całkowitej Jeziora Rudnickiego Wielkiego (pow. 129,2 km 2 ) występuje 9 jezior o powierzchni powyżej 1,0 ha (dane wg Choińskiego, 1991). Ich całkowita powierzchnia wynosi 276,3 ha (Tabela 1) Jeziorność zlewni Jeziora Rudnickiego Wielkiego (wraz z powierzchnią tego 11
jeziora) wynosi 0,021 (2,1%). Misy jeziorne magazynują łącznie 12155,5 tys m 3 wody. Wg G.Wiśniewskiego (2001), ilość jezior o powierzchni powyżej 1 ha na podstawie mapy w skali 1:10000 wynosi 13. Zajmują one łącznie powierzchnię 284, 09 ha. W zlewni cząstkowej znajdującej się na północny-wschod od jeziora Skąpe, położone są jezioro Salno (pow. 33,5) i jezioro Małe (7,0 ha). Ponadto w zlewni pośredniej Jeziora Rudnickiego Wielkiego zlokalizowanych jest około 250 oczek wodnych o powierzchni poniżej 1,0 ha. Wskaźnik średniej gęstości występowania oczek wodnych na tym obszarze wynosi 2,0 (Wiśniewski G., 2000). Jeziora i oczka wodne bardzo często posiadające lokalne zlewnie bezodpływowe spełniają funkcję retencyjną, szczególnie w okresach roztopów i burzowych opadów deszczu. Część z nich za pośrednictwem sieci melioracyjnej włączona jest do odpływu powierzchniowego. Jakość wód jezior położonych w zlewni Jeziora Rudnickiego Wielkiego jest niska i odpowiada III klasie czystości lub wykracza poza klasę (Tabela 2). Zanieczyszczenia obszarowe generowane przez rolnictwo, jak i punktowe źródla zanieczyszczeń, a szczególnie ścieki pochodzące z cukrowni, przyczyniły się do postepującej eutrofizacji jezior a także ich degradacji (j. Skąpe, Jezioro Rudnickie Wielkie). Szczególnie narażone na degradujące działanie ścieków było jezioro Skąpe, które zostało w latach 80. bezprawnie potraktowane jako zbiornik akumulacyjny nieoczyszczonych ścieków cukrowniczych. Miesięczny dopływ ścieków w okresie trwania kampanii cukrowniczej wynosił ok. 90 tys. m 3 i powodował podnoszenie poziomu wody w jeziorze średnio o 2 cm na dobę. Zdolności retencyjne jeziora obliczono na 85 dni kampanii cukrowniczej (Mientki, 1993). Jak podaje Mientki (1993) maksymalna degradacja jeziora Skąpe nastąpiła w sierpniu 1984 r. Cała powierzchnia jeziora posiadała barwę intensywnie czerwoną, którą nadały bakterie Thipoedia rosea (Lipińska-Winter, 1993). Woda pozbawiona była tlenu w całej objętości, a widzialność krążka Secchi ego wynosiła 10 cm. Zmagazynowane w jeziorze Skąpe ścieki cukrownicze ulegaly stopniowo samooczyszczaniu. W 1986 r. Maruszę skierowano do rurociągu melioracyjnego omijającego jezioro Skąpe. W latach 1989-1992 prowadzona była rekultywacja jeziora Skąpe metodą napowietrzania poprzez zastosowanie 5 minifloksów. Efekty zastosowanej rekultywacji podaje Mientki (1993). Odmienny pogląd o efektach napowietrzania zaprezentowany został przez 12
Kentzera (1997). Ominięcie jeziora Skape przez Maruszę, przy jednoczesnym braku zmian w gospodarce ściekowej cukrowni w Mełnie spowodował, że nieoczyszczone ścieki cukrownicze zaczęły spływać w kierunku Jeziora Rudnickiego Wielkiego, powodując na przełomie stycznia i lutego 1986 r. kolejną katastrofę ekologiczną. Zlewnia bezpośrednia Jeziora Rudnickiego Wielkiego z której wody spływają bezpośrednio do jeziora zajmuje powierzchnię (bez powierzchni jeziora) 3,1 km 2 (Rycina 2). Główną forma użytkowania ziemi w zlewni są lasy (Tabela 3). Występują w zwartych kompleksach na północ i wschód od brzegów jeziora. Znaczny udział w strukturze użytkowania grun- 13
tów posiadają tereny zabudowane (m. in. POiE Grudziądz - Mniiszek), które znajdują się w zachodniej części zlewni bezpośredniej. Jezioro Rudnickie położone jest na terasie nadzalewowej II o wysokości 24-25 m n.p.m. (Drozdowski, Kopczyński, 1992). Wg tych autorów niecka jeziora jest formą powstałą w wyniku wytapiania się brył martwego lodu w obrębie teras rzecznych. Pierwotnie dno zakonserwowanej martwym lodem niecki jeziora znajdowało się prawdopodobnie około 5 m n.p.m., o czym świadczyć mogą nagromadzone w czasie rozwoju zbiornika utwory sedymentacji jeziornej oraz miąższość pogrążonych w czasie wytapiania się lodu osadów rzecznych. Powierzchnia Jeziora Rudnickiego Wielkiego ze względu na różne w poszczególnych latach poziomy piętrzenia wody ulegała częstym zmianom (Tabela 4). Dane morfometryczne podawane przez Wiśniewskiego (2001) obliczone zostały na podstawie rozkładu izobat opracowanego przez IRŚ Olsztyn (1961) (Rycina 3, Tabela 5). Nieco odmienny plan batymetryczny (Rycina 4) przedstawiają Drozdowski i Kopczyński (1992) podając jednocześnie inne parametry morfometryczne (Tabela 4). Poziom zwierciadła wody jeziora utrzymywany jest przy pomocy jazu. Rzędna piętrzenia wód jeziora była wielokrotnie zmieniana. W 1848 r. poziom wody w jeziorze utrzymywany był na wysokościach 22,6-22,8 m n.p.m. Rzędna najniższego stanu (22,6 m n.p.m.) podawana była na niektórych dawnych mapach topograficznych (Drozdowski, Kopczyński, 1992). Na mapie topograficznej 1:25000 z 1981 r. poziom ten określono na 21,7 m n.p.m. Jezioro posiada od 1966 r. prawnie ustalony zwyczajny stan wody 22,19 m n.p.m. (Nowak, 1985). W latach 1956-1960 maksymalna amplituda roczna wahań poziomu zwierciadła wody wynosiła 85 cm, minimalna 25 cm, a w okresie 1983-1988 odpowiednio: 83 cm (1987) i 15 cm (1984) (Drozdowski, Kopczyński, 1992). Jezioro Rudnickie Wielkie posiada dobrze rozwiniętą strefę litoralu. Roślinność wodna wynurzona wg danych IRŚ Olsztyn (1961) porasta powierzchnię 24,3 ha, co stanowi 15,1 % ogólnej 14
powierzchnni zbiornika, Makrofity występują szerokim pasem wzdłuż prawie 90 % ogólnej długości linii brzegowej. W zbiorniku zaobserwowano 208 gatunków roślin należących do 60 rodzin. Tworzą one 9 zespołów i 5 zbiorowisk roślinnych (Płusa, 1980). Najczęściej spotykanymi gatunkami są: pałka wąskolistna, pałka szerokolistna, trzcina pospolita, grążel żółty, grzybień biały. Obszar występowania roślinności zanurzonej został w wyniku zmniejszenia się przezroczystości wód znacznie zredukowany. Jezioro Rudnickie Wielkie zasilane jest przede wszystkim wodami Maruszy, jedynego dopływu powierzchniowego. W 2000 r. przepływy chwilowe na jej dopływie do jeziora wynosiły wiosną (22.03.) 0,606 m 3 /s, a latem (02.08.) jedynie 0,198 m 3 /s. Ekstremalne i charakterystyczne średnie przepływy w latach 1983-1988 na Maruszy w profilu wodowskazowym Linarczyk wg danych Spółki Wodnej Rudnik (Drozdowski, Kopczyński, 1992) wynoszą: WWQ 2,95 m 3 /s NNQ 0,12 m 3 /s SSQ 0,47 m 3 /s SWQ 1,71 m 3 /s SNQ 0,16 m 3 /s 15
G.Wiśniewski (2001) podaje, że średni roczny przepływ z lat 1995-1996 dla Maruszy w profilu zlokalizowanym przy ujściu do Jeziora Rudnickiego Wielkiego wynosił 278,8 l/s. Bilans wodny dla Jeziora Rudnickiego Wielkiego opracowany przez G.Wiśniewskiego (2001) dla lat 1995-1996 wykazuje, że główną jego składową jest wymiana pozioma o dopływie wynoszącym średnio 63,2 % i odpływie 94,8 %. Wody Maruszy ze względu na zrzuty ścieków oraz rolnicze użytkowanie zlewni cechują się niską jakością. Wg klasyfikacji jakości wod rzecznych, Marusza prowadziła w 1997 r. na całej swej długości wody pozaklasowe (Krajewski i inni, 2000). Przekroczenia dotyczyły przede wszystkim związków fosforu. Jednorazowe wiosenne badania (22.03.) podstawowych parametrów fizykochemicznych wymaganych w SOJJ wykazały iż Marusza (Stanowisko 21) prowadziła wody odpowiadające II klasie czystości (Tabela 6). O stanie czystości wód zadecydowały wartości wskaźnikow: utlenialność, fosforany, fosfor całkowity. Dopływająca do jeziora Marusza posiadała II-klasową wartość wskaźnika miano coli. W badaniach letnich jakość wód Maruszy (Stanowisko 21) odpowiadala III klasie czystości (Tabela 6). Parametrami decydującymi o niskiej jakości wód były fosforany i fosfor calkowity. Pod 16
względem bakteriologicznym Marusza ponownie posiadala II klase czystości. Położenie Jeziora Rudnickiego Wielkiego w obniżeniu o charakterze basenu oraz w pobliżu krawędzi wysoczyzny stwarza możliwości zasilania wodami podziemnymi z obszaru o znacznym zasięgu. Wg Drozdowskiego i Kopczyńskiego (1992) w strefie krawędziowej występują 3 poziomy wodonośne piętra czwartorzędowego. Poziomy I i II zaznaczone są w strefie krawędziowej wypływami wód. Zwierciadło wody III poziomu wodonośnego leży w przybliżeniu w strefie wahań poziomu Wisły co wskazuje na możliwość kontaktu tych wód. W związku z tym wody III poziomu wodonośnego, spływające z wysoczyzny mogą prawdopodobnie zasilać Jezioro Rud- 17
nickie Wielkie. Wg G.Wiśniewskiego (2001) udział zasilania podziemnego w bilansie wodnym jeziora wynosi średnio dla lat 1995-1996 aż 26,2 %. Odpływ wód z Jeziora Rudnickiego następuje Rudniczanką oraz w minimalnym stopniu rurociagami rekultywacyjnymi. Rudniczanką odpływa powierzchniowa warstwa wody, natomiast rurociągi odprowadzają wodę naddenną. Wielkość przepływu chwilowego Rudniczanki w okresie wiosennym (22.03.) wynosila 0,803 m 3 /s, a w sezonie letnim (02.08.) 0,068 m 3 /s. Rurociągi rekultywacyjne zapewniają łącznie przepływ 0,090 m 3 /s (Mientki, 2000). Latem (02.08.2000) rurociagami odpływało 0,061 m 3 /s wód naddennych. Roczny odpływ wód z Jeziora Rudnickiego Wielkiego obliczony na podstawie spływu jednostkowego o wartości 4,5 l/s/km 2 (IMGW oddz. Słupsk, 1981) wynosi 18945,3 tys m 3, co umożliwia całkowitą wymianę wody w ciągu 135 dni. Wg Lubnera (1980) średni czas wymiany wody dla Jeziora Rudnickiego Wielkiego wynosił 149 dni. W okresie 1995-1996 odpłynęło Rudniczanką prawie 28 mln m 3 wody (Wiśniewski, 2001). Średni spływ jednostkowy w analizowanych latach obliczony przez Wiśniewskiego (2001) dla zlewni Maruszy w profilu ujściowym wynosił jedynie 2,35 l/s/km 2. Całkowita wymiana wody jezior wg tego autora odbywała się w latach 1995-1996 średnio co 175 dni. Próby do analiz fizykochemicznych wód Rudniczanki (Stanowisko 31) pobrane zostały ok. 50 m poniżej wylotu rurociągów rekultywacyjnych. Wiosenne badania wykazały, iż Rudniczanka prowadzila wody II klasy czystości ze względu na wartość utlenialności (Tabela 6). Bakteriologicznie jakość wód odpowiadała I klasie czystości. W okresie letnim jakość wód Rudniczanki odpowiadała w dalszym ciągu II klasie czystości, przy czym decydującymi wskaźnikami były: utlenialność, fosforany i fosfor całkowity (Tabela 6). 18
3. Użytkowanie jeziora 3.1. Użytkowanie rybackie Jezioro Rudnickie Wielkie zaliczane jest w typologii rybackiej do typu leszczowego. Użytkownikiem rybackim jeziora jest ZO PZW w Toruniu. 3.2. Punktowe źródła zanieczyszczeń Jezioro Rudnickie Wielkie spełnia rolę pośredniego odbiornika ścieków z 4 kontrolowanych punktowych źródeł zanieczyszczeń. Największym emitorem ścieków jest Cukrownia Mełno w Mełnie. Cukrownia rozpoczęła działalność w 1883 r. (Wiśniewski, 2001). Zakładowa oczyszczalnia ścieków funkcjonująca od 1988 r. utylizuje zarówno ścieki przemysłowe z cukrowni jak i sanitarne z terenu gminy Gruta. Proces oczyszczania ścieków odbywa się w oparciu o osad czynny. Przeprowadzona kontrola w grudniu 2000 roku (w czasie kampanii buraczanej) wykazała iż dobowy zrzut ścieków kształtuje się na poziomie 1350 m 3, natomiast uzyskana jakość ścieków była następująca: BZT 5-6,9 mg O 2 /l (9,3 kgo 2 /d) ChZT - 119,0 mg O 2 /l (160,7 kgo 2 /d) fosfor ogólny - 0,7 mg/l (0,95 kgp/d) azot ogólny - 9,1 mg/l (12,3 kgn/d) Oczyszczalnia osiedlowa we Wielkich Lniskach, pracująca w układzie: osadnik Imhoffa, 2 złoża biologiczne i osadnik wtórny, jest od dnia 30.10.2000 r. własnością Gminy Grudziądz. Gmina dokonała przejęcia obiektu w związku z planem jego likwidacji i podłączenia wsi Wielkie Lniska do sieci kanalizacyjnej Grudziądza. Jakość ścieków ustalona na podstawie poboru dokonanego w maju 2000 r przy dobowym zrzucie scieków wyboszącym 50 m 3 była następująca: BZT 5-89,3 mg O 2 /l (4,5 kgo 2 /d) ChZT - 304 mg O 2 /l (15,2 kgo 2 /d) fosfor ogólny - 8,4 mg/l (0,42 kgp/d) azot ogólny - 44,0 mg/l (2,2 kgn/d) 19
Oczyszczalnia ścieków w Maruszy uruchomiona w 1987 r., działająca w oparciu o rów cyrkulacyjny, jest od marca 2001 r. własnością Gminy Grudziądz. Przyjmuje ona ścieki napływające z terenu osiedla mieszkaniowego, Zakładu Rolnego i Masarni oraz Oddziału Produkcyjnego Grudziądzkiej Spółdzielni Mleczarskiej. Oczyszczalnia przeznaczona jest do likwidacji w związku z podłączeniem w/w obiektów do kanalizacji miejskiej Grudziądza. Wyniki analiz ścieków (35,2 m 3 / d) odprowadzanych z oczyszczalni (luty, 2000 r.): BZT 5-11,6 mg O 2 /l (0,4 kgo 2 /d) fosfor ogólny - 4,8 mg/l (0,17 kgp/d) azot ogólny - 38,55 mg/l (1,36 kgn/d) Zakład Doświadczalny Instytutu Zootechniki w Mełnie posiada oczyszczalnię mechaniczno-biologiczną rów cyrkulacyjny. Oczyszczalnia przyjmuje ścieki z zakładowego osiedla mieszkaniowego, części socjalnej zakładu, masarni oraz gorzelni. Z oczyszczalni odpływa ok. 105 m 3 / d ścieków o następującej jakości (kwiecień, 2000 r.): BZT 5-125 mg O 2 /l (13,1 kgo 2 /d) ChZT - 292 mg O 2 /l (30,7 kgo 2 /d) fosfor ogólny - 7,7 mg/l (0,81 kgp/d) azot ogólny - 59,0 mg/l (6,2 kgn/d). Za źrodła mające najistotniejszy wpływ na kształtowanie się jakości wód Jeziora Rudnickiego Wielkiego uznać należy oczyszczalnię cukrowni w Mełnie, ze względu na objętość odprowadzanych ścieków oraz oczyszczalnię w Maruszy z uwagi na zrzut ścieków do rzeki Maruszy w niewielkiej odległości od jeziora. 3.3. Użytkowanie turystyczne Jezioro Rudnickie Wielkie jest intensywnie użytkowane turystycznie. Jest przede wszystkim miejscem wypoczynku mieszkańców Grudziądza. Nad jeziorem znajdują się 22 ośrodki wypoczynkowe, przystanie żeglarskie i pola biwakowe. Dla wypoczywających zorganizowano 3 duże plaże z kąpieliskami wyposażonymi w pomosty. Plaże zorganizowane zajmują powierzchnię 6,0 ha (G.Wiśniewski, 2001). Szacunkowa ilość miejsc noclegowych w domkach kempingowych wynosi ok 650 miejsca, a na polu biwakowym ok. 200 miejsc. 3.4. Zasilanie jeziora w biogeny Wielkość dopływu biogenów do Jeziora Rudnickiego Wielkiego opracowana została przez Mientkiego (1993a) i G.Wiśniewskiego (2001). Głównym źródłem biogenów jeziora jest Marusza. Na przykład średni dopływ Maruszą związków fosforu i azotu w latach 1995-1996 wynosił odpo- 20
wiednio 85,6 % i 79,5 % całkowitego ładunku biogenów docierającego do Jeziora Rudnickiego Wielkiego ze wszystkich źródeł (Wiśniewski G., 2001). Dopływ biogenów charakteryzował się w latach 1984-1991 i 1995-1996 znaczną zmiennością (Rycina 5). Badania G.Wiśniewskiego (2001) wskazują ponadto, ze dopływ ten największy był w okresie wiosennym. W 1996 r. na miesiące od marca do maja przypadło aż 70 % ładunku rocznego fosforu i 66 % ładunku rocznego azotu. Wielkość ładunku fosforu i azotu z różnych źródeł docierająca do Jeziora Rudnickiego Wielkiego przeliczona na jednostke powierzchni wynosiła średnio dla lat 1995-1996 odpowiednio 2,54 g. m 2. rok i 26,6 g. m 2. rok (Wiśniewski G., 2001). Dopuszczalne obciążenie Jeziora Rudnickiego Wielkiego związkami fosforu wg kryteriów Vollenweidera wynosiły 0,148 g. m 2. rok, a niebezpieczne 0,296 g. m 2. rok. Dla związków azotu dopuszczalne obciażenie wynosiło 2,2 g. m 2. rok a niebezpieczne 4,4 g. m 2. rok (Wiśniewski G., 2001). Powyższe wielkości wskazują jak znaczną redukcję dopływu fosforu i azotu należy przeprowadzić w zlewni pośredniej aby zaistniały warunki do poprawy stanu trofii Jeziora Rudnickiego Wielkiego. 3.5. Przebieg działań rekultywacyjnych i efekty pracy rurociągów Decyzję o przystąpieniu do realizacji rekultywacji podjęto podczas narady w Urzędzie Miejskim w Grudziądzu w dniu 17.10.1980 r. (Nowak, 1985) Na posiedzeniu przyjęto koncepcję rekultywacji metodą usuwania wód hypolimnionu do odpływu jeziora. Uzupełnieniem rekultywacji 21
technicznej miało być uporządkowanie gospodarki ściekowej w zlewni jeziora, a szczególnie budowa oczyszczalni ścieków dla Cukrowni w Mełnie i Proszkowni Mleka w Maruszy. O wyborze metody kortowskiej zadecydowały głównie względy ekonomiczne, ponieważ rekultywacja w związku z piętrzeniem wód jeziora przebiega bez nakładów energetycznych (Mientki, 1993a). Do prac technicznych przystąpiono wiosną 1982 (Nowak, 1985). Ułożono 2 rurociągi z PCV. Rurociąg nr 1 o długości 312 m i średnicy 22,5 cm poprowadzono z głęboczka na którym zlokalizowane jest Stanowisko 04. Rurociąg nr 2 ułożony został z głęboczka na którym znajduje się Stanowisko 03. Jego długość wynosi 565 m, a średnica 22,5 cm. Wylot obu rurociągów znajduje się ok. 50 poniżej jazu na Rudniczance. Prace techniczne zakończone zostały w listopadzie 1982 r. Oba rurociągi posiadają średnią wydajność ok. 40 l/s. W 1986 r. w wyniku ponownego dopływu nieoczyszczonych ścieków z cukrowni w Mełnie doszło do kolejnej katastrofy ekologicznej w Jeziorze Rudnickim Wielkim, zaprzepaszczając tym samym pierwsze efekty rekultywacji jeziora. W 1987 r. wybudowano oczyszczalnie ścieków dla Proszkowni Mleka w Maruszy, a w 1988 r uruchomiono oczyszczalnię mechaniczno-biologiczną Cukrowni Mełno. Jednocześnie w latach 1987 i 1988 do Jeziora Rudnickiego Wielkiego spływały silnie zanieczyszczone wody zgromadzone w jeziorze Skąpe, które pełniło wcześniej rolę zbiornika akumulacyjnego ścieków cukrowniczych. Jezioro Skąpe zostało w ten sposób całkowicie zdegradowane. W latach 1989-1992 jezioro Skąpe rekultywowane było metoda napowietrzania (Mientki, 1993b). W 1991 r. odcięto dopływ wód opadowych z terenu POiE w Grudziądzu-Mniszku, która położona jest w zlewni bezpośredniej Jeziora Rudnickiego Wielkiego. W 1991 r. zainstalowano dodatkowo Rurociąg nr 3 majacy na celu zwiększenie wydajności 22
odprowadzanych wód naddennych. Ułożony został w pobliżu Rurociągu nr 1, na dnie głęboczka na którym zlokalizowane jest Stanowisko 04. Jego długość wynosi 350 m, a średnica 33 cm. Wydajność rurociągu wynosi 50 l/s. Właściwa rekultywacja Jeziora Rudnickiego Wielkiego rozpoczęła się w czerwcu 1992 r. (Mientki, 2000). Eksploatacją rurociągów zajmowała się Spółka Wodna Rudnik Trudności ekonomiczne i organizacyjne pod koniec lat 90-tych spowodowały, że Spółka Wodna Rudnik postawiona została w stan likwidacji, która nie została jeszcze prawnie zakończona. Znacznemu pogorszeniu w związku z tym uległ stan techniczny rurociągów. W 1996 r. jeden z rurociągów nie działał z powodu awarii zasuwu (G.Wiśniewski, 2001). Od 2000 r rurociąg nr 2 jest prawdopodobnie niedrożny. Rurociągami odprowadzane są wody naddenne bogate w związki fosforu i azotu dyfundujące z osadów dennych w warunkach beztlenowych. Średni roczny odpływ fosforu tą drogą w latach 1984-1991 wynosił 2200 kg (Mientki, 1993a), a w latach 1995-1996 zmniejszył się do 1241 kg/rok (Wiśniewski G., 2001). Dla azotu średni odpływ w latach 1984-1991 za pomocą rurociągów wynosił 3475 kg/rok (Mientki, 1993a). W latach 1995-1996 odpływ wzrósł do 5782 kg/rok (Wiśniewski G., 2001). Udział 2 rurociągów w całkowitym odpływie fosforu z Jeziora Rudnickiego Wielkiego w latach 1984-1991 stanowił 15,3 %, a azotu 11 % (Mientki, 1993a). W latach 1995-1996 udział odpływu fosforu za pośrednictwem 3 rurociagów wzrósł do 27,8 % a azotu do 16,5 % (Wiśniewski G., 2001). Średni roczny ładunek fosforu i azotu wynoszony z Jeziora Rudnickiego Wielkiego w latach 1984-1991 (Mientki, 1993a) i 1995-1996 (G.Wiśniewski, 2001) przedstawia Rycina 6. Poprzez zastosowanie rurociągów zmianie uległ bilans bioge- 23
nów. W latach 1984-1991 nastąpiła poprawa bilansu fosforu i azotu w stosunku do lat poprzednich. Jednak w dalszym ciągu do jeziora docierał większy ładunek związków biogennych, niż z niego wypływał (Mientki, 1993a). W latach 1995-1996 po redukcji ładunków w zlewni Maruszy bilans fosforu dla jeziora jest bardzo korzystny (Rycina 7), a kumulacja azotu niewielka (Rycina 8) (G.Wiśniewski, 2001). 24
4. Podatność na degradację Jezioro Rudnickie Wielkie zaliczyć należy do grupy jezior podatnych na degradację. Jezioro posiada III kategorię - 3,00 pkt. (Tabela 7). Zdecydowana większość analizowanych wskaźników posiada wartości odpowiadające III kategorii lub wykracza poza kategorię. Jedynie sposób zagospodarowania zlewni bezpośredniej należy do II kategorii podatności. Użytkowanie zaklasyfikowane zostało jako róznorodność, co oznacza iż zlewnia bezpośrednia nie wywiera zdecydowanie negatywnego wpływu na kształtownie się jakości wód jeziora. 25
5. Charakterystyka jakości wód jeziora w 2000 r. Jezioro Rudnickie Wielkie ze względu na brak naturalnych oslon terenowych jest dobrze eksponowane na dzialanie wiatru. Teoretyczny zasięg epilimnionu obliczony wg wzoru Patalasa wynosi 6,0 m (Mientki, 2000). W zasięgu mieszania znajduje się około 90 % mas wodnych zbiornika. Jezioro należy do typu dimiktycznego podtypu tachymiktycznego ze skłonnościami do monomiksji (Mientki, 2000, za Paschalski, 1964). Uklady termiczno-tlenowe oprócz wpływu warunków meteorologicznych zależne są również od usuwania wód naddennych do odplywu. Uwidacznia się to przede wszystkim w okresie letnim. W 2000 r., podczas badań wiosennych temperatura powietrza wynosiła 4 C. Niebo było zachmurzone całkowicie. Siła wiatru wiejącego z północnego-zachodu wynosiła 2 w skali Beaufort a. W badaniach wiosennych w całej masie wody panowała homotermia (Rycina 9, Tabela 8). Na wszystkich stanowiskach występowało przetlenienie wód od powierzchni do dna. W trakcie prowadzenia badań letnich temperatura powietrza osiągnęła 25 C. Zachmurzenie wynosiło 2/10. Wiatr o sile 2 w skali Beaufort a wiał z kieruunku zachodniego. Badania letnie wykazały znaczne zróżnicowanie termiczne wód jeziora w pionie oraz na poszczególnych stanowiskach (Rycina 9, Tabela 9). Na Stanowisku 02 temperatura wody zmniejszała się stopniowo wraz z głebokością. Największy gradient termiczny o wartości 1,1 C/m występował tylko pomiędzy głębokościami 1,0 m i 2,0 m. Na Stanowiskach 01 i 04 występowały bardzo podobne układy termiczne. Wyraźny gradient termiczny pojawił się pomiędzy głębokościami 3,0 m i 4,0 m. Jego wartość wynosiła 2,7 C/m dla Stanowiska 01 i 2,6 C/m dla Stanowiska 04. Poniżej głębokości 4,0 m następował na obu stanowiskach stopniowy spadek temperatury. Stanowisko 01, 02 i 04 z uwagi na nietypowe układ termiczny (skok termiczny o miąższości zaledwie 1,0 m) potraktowano jako stanowiska niestratyfikowane. Częściową stratyfikację termiczną wód stwierdzono jedynie na Stanowisku 03. Epilimnion był tu obszerny i sięgał do głębokości 7,0 m. W jego obrębie następował stopniowy spadek temperatury (Rycina 9, Tabela 9). W metalimnionie o miąższości 3,0 m maksymalny gradient termiczny wynosił 3,1 C/m. Zróżnicowaniu termicznemu mas wodnych towarzyszyły również odmienne warunki tlenowe na poszczególnych stanowiskach. Dotyczy to szczególnie warstwy powierzchniowej, gdzie 26
27
odnotowano na każdym ze stanowisk przesycenie tlenem. Najwyższe stężenie tlenu wystąpiło na Stanowisku 01 (15,2 mgo 2 /dm 3 ), zdecydowanie niższe na Stanowisku 03 (10,3 mgo 2 /dm 3 ). Takie zróżnicowanie w koncentracji tlenu było przede wszystkim efektem różnej wielkości produkcji pierwotnej. Na wszystkich stanowiskach krzywa tlenowa posiadała kształt klinogrady, charakterystycznej dla jezior euutroficznych. Masy wody występujące poniżej głębokości 3,0 m (Stanowiska 01, 02 i 04) oraz 4,0 m (Stanowisko 03) posiadały znikome zapasy tlenu, a przy dnie na każdym ze stanowisk panowały warunki anaerobowe. 28
Jezioro Rudnickie Wielkie jest zasobne w związki fosforu. Podczas trwania cyrkulacji wiosennej w powierzchniowej warstwie wody koncentracja fosforu całkowitego wynosiła 0,060 0,070 mgp/dm 3. Stężenia fosforanów były niewielkie, a na ich niską wartość wpłynął intensywny rozwój organizmów fitoplanktonowych (Tabela 10). W sezonie letnim nastąpił wzrost koncentracji związków fosforu w powierzchniowych warstwach wody (Tabela 11). Stężenia fosforu całkowitego występowały w zakresie od 0,150 mgp/dm 3 (Stanowisko 03) do 0,410 mgp/dm 3 (Stanowisko 01). Ponad 2-krotnie wyższa koncentracja fosforu całkowitego oznaczonego na Stanowisku 01 jest spowodowana przede wszystkim dopływem znacznie obciążonych tym pierwiastkiem (0,340 29
mgp/dm 3 ) wód Maruszy. Dane te świadczą jak pokaźnym źródłem związków fosforu jest zlewnia pośrednia Jeziora Rudnickiego Wielkiego. Trwający przez wielolecia dopływ żyznych wód Maruszy spowodował bardzo wysoką kumulację związków fosforu w osadach dennych jeziora. Panujące przy dnie warunki beztlenowe na Stanowisku 03 spowodowały dyfuzję znacznych ilości fosforu do wód naddennych. Koncentracja fosforu całkowitego osiągałą wartość 1,720 mgp/ dm 3, z tego aż 1,300 mgp/dm 3 stanowią mineralne formy tego pierwiastka. Koncentracje obu wskaźników dla warstwy naddennej przyjmują wartości pozaklasowe. Jezioro Rudnickie Wielkie zawiera również znaczne ilości związków azotu. W okresie przemieszania wiosennego zakres koncentracji mineralnych form azotu (azot azotanowy i azot amonowy) wynosił 0,29-0,58 mgn/dm 3. Średnia wartość azotu mineralnego dla Jeziora Rudnickiego Wielkiego odpowiada III klasie czystości. Należy przypuszczać, iż koncentracje azotu amonowego i azotu azotanowego tak jak i fosforanów były wyższe przed pojawem wiosennego zakwitu. Całkowita pula azotu w Jeziorze Rudnickim Wielkim była wysoka zarówno wiosną jak i latem (Tabela 10, Tabela 11). Zakres występowania azotu całkowitego wiosną wynosił 1,78-2,32 mgn/ dm 3, a latem 1,50-3,75 mgn/dm 3. Na Stanowiskach 03 i 04 odnotowano spadek koncentracji azotu całkowitego, a na Stanowiskach 01 i 02 stwierdzono jego wzrost. Szczególnie wysoka zawartość azotu całkowitego latem wystąpiła na Stanowisku 01, a więc w zasięgu oddziaływania wód Maruszy. Średnia koncentracja azotu całkowitego dla jeziora z obu okresów badawczych wykracza poza klasę. Na jedynym częściowo stratyfikowanym Stanowisku 03 koncentracja azotu amonowego, głównej formy azotu występującej w warunkach beztlenowych osiągnęła wartość odpowiadającą III klasie czystości. Kumulacja w osadach dennych związków azotu podobnie jak zwiazków fosforu jest zatem bardzo wysoka. Bogata pula związków biogennych zawarta w wodzie Jeziora Rudnickiego Wielkiego sprzyjała obfitej produkcji pierwotnej (Tabela 10, Tabela 11). Już podczas trwania cyrkulacji wiosennej pojawiły się znaczne ilości fitoplanktonu. Chlorofilu a na wszystkich stanowiskach przekraczał wartość 100 mg/m 3. Najwyższą koncentrację wskaźnik ten osiągnął na Stanowisku 03 (128,3 mg/m 3 ). Wysoką zawartością odznaczał się również wskaźnik sucha masa sestonu (19,4-23,0 mg/dm 3 ). Bujnie rozwijające się wiosną organizmy fitoplanktonowe ograniczyły widzialność krążka Secchi ego do ok. 1,0 m. Stały dopływ biogenów z wodami Maruszy przyczynił się do jeszcze intensywniejszego rozwoju fitoplanktonu w okresie letnim. Wartości chlorofilu a oraz suchej masy sestonu wyraźnie korelują z koncentracją fosforu całkowitego na poszczególnych stanowiskach (Tabela 10, Tabela 11). Najwyższe wartości wskaźniki chlorofil a (446,4 mg/m 3 ) oraz sucha masa sestonu (52 mg/dm 3 ) występowały na Stanowisku 01, pozostającym pod bezpośrednim wpływem żyznych wód Maruszy. Najniższe koncentracje obu wskaźników stwierdzdono w zachodniej części jeziora (Stanowisko 03) i wynosiły odpowiednio 80,2 mg/m 3 i 15,0 mg/dm 3. Na pozostałych centralnie 30
położonych stanowiskach wartość chlorofilu a była nieznacznie wyższa niż na Stanowisku 03, lecz blisko 4-krotnie niższa od koncentracji tego barwnika na Stanowisku 01 (Tabela 11). Zróżnicowanie w występowaniu liczebności fitoplanktonu może być wynikiem nie tylko dopływu biogenów Maruszą, lecz również dodatkowo efektem działania wiatru, który w trakcie badań wiał z kierunku zachodniego, powodujac w ten sposób spychanie mas wodnych do wschodniej części jeziora. Masowy pojaw organizmów fitoplanktonowych pogorszył zdecydowanie warunki świetlne w jeziorze. Przezroczystość wód skorelowana jest wyraźnie z koncentracjami fosforu całkowitego i chlorofilu a. Na Stanowisku 01 widzialność krążka Secchi ego wynosiła zaledwie 0,4 m, a na pozostałych 0,7 m. Rozwój fitoplanktonu wpłynął również w istotny sposób na wartości wskaźników BZT 5 i ChZT oznaczonych w warstwie powierzchniowej. Wskaźniki te posiadały wartości pozaklasowe. W przydennej warstwie wody na Stanowisku 03 wartość BZT 5 odpowiadała III klasie czystości. Stały dopływ silnie zanieczyszczonych wód Maruszy wpływa nie tylko na wysoką zawartość makroskładników (związki fosforu i azotu) lecz przede wszystkim składników podstawowych (Tabela 12, Tabela 13). Dlatego też Jezioro Rudnickie Wielkie charakteryzuje się wysoką wartością przewodnictwa elektrolitycznego właściwego wynoszącą 545 563 us/cm, co odpowiada normatywom pozaklasowym. Wśród oznaczonych składników podstawowych dominują kationy wapnia oraz aniony siarczanowe. W warstwie powierzchniowej nastąpiło latem zmniejszenie koncentracji wapnia spowodowane wykorzystywaniem CO 2 z wodorowęglanu w wyniku wzmożonego procesu fotosyntezy. Efektem tego jest powstawanie nierozpuszczalnego weglanu wapnia (CaCO 3 ). Minimalna wartość zasadowości wynosiła 3,8 mval/dm 3, maksymalna 4,8 mval/dm 3, co świadczy o wysokich zdolnościach buforowych wód Jeziora Rudnickiego Wielkiego. Wzrost fotosyntezy latem obniżył wartość zasadowości (Tabela 12, Tabela 13). Wody o zasadowość powyżej 1,5 mval/dm 3 uznać można za odporne na proces zakwaszania (Wróbel, 1988). Efektem 31
intensywnego rozwoju fitoplanktonu wiosennego i letniego były podwyższone wartości odczynu wody w zakresie ph 8,6 8,9. Ze względu na wysoki udział użytków rolnych w strukturze użytkowania ziemi zlewni całkowitej Jeziora Rudnickiego Wielkiego, przeprowadzono badania zawartości pestycydów w wodzie jeziornej. Wartości tych substancji weryfikują klasę czystości jezior, uzyskaną w oparciu o wskaźniki podstawowe. Z grupy pestycydów chloroorganicznych oznaczono HCH, DDE, DDD, DDT, DMDT, a zgrupy fosforoorganicznych: paration metylowy, fenitrotion, malation i chlorfenwinfos. W okresie wiosennym zawartość pestycydów chloroorganicznych wynosiła 0,007ug/dm 3, w sezonie letnim wzrosła do 0,019 ug/dm 3. Pestycydów fosforoorganicznych w obu terminach badawczych nie wykryto. Dopuszczalne normatywy zawartości pestycydów chloroorganicznych dla wód powierzchniowych wynoszą 0,05 ug/dm 3, a dla pestycydów fosforoorganicznych 1,0 ug/dm 3. Wody Jeziora Rudnickiego Wielkiego odznaczają się obniżonymi warunkami sanitarnymi (Tabela 10, Tabela 11). Najniższe oznaczone wartości miana coli odpowiadały II klasie czystości. W sezonie letnim najmniej korzystną wartość miana coli (0,2 i 0,8) stwierdzono na Stanowisku 02, zlokalizowanym w bezpośrednim sąsiedztwie największego zorganizowanego kąpieliska nad Jeziorem Rudnickim Wielkim. Sumaryczna ocena jakości wód Jeziora Rudnickiego Wielkiego przeprowadzona zgodnie z SOJJ decyduje o ich pozaklasowym charakterze - 3,53 pkt. (Tabela 14). Klasy czystości określonej na podstawie wskaźników podstawowych nie weyfikują wartości toksycznych pestycydów i zanieczyszczenia bakteriologicznego. 32
33
6. Charakterystyka planktonu jeziora Podczas trwania cyrkulacji wiosennej w Jeziorze Rudnickim Wielkim rozwijały się przede wszystkim zimnolubne okrzemki (Tabela 15). Szczególnie intensywnym rozwojem wyróżnił się gatunek Stephanodiscus hantzschii. Dominował na wszystkich stanowiskach, a jego udział procentowy w ogólnej liczebności fitoplanktonu wynosił 66 73 %. W sezonie letnim występowało wyraźne zróżnicowanie liczebności organizmów planktonowych na poszczególnych stanowiskach (Tabela 16). Zdecydowanie najwyższą ich frekwencją (13,4 mln org./dm 3 ) odznaczało się Stanowisko 01. Na pozostałych stanowiskach ogólna liczebność fitoplanktonu była ok. 2-krotnie niższa (6,0 8,3 mln org./dm 3 ). Fitoplankton letni cechował się dominacją sinic na wszystkich stanowiskach. Ich liczebność wahała się od 4,17 mln org/dm 3 (Stanowisko 04) do 8,61 mln org/dm 3 (Stanowisko 01). Wśród sinic najintensywniej namnażała się Oscillatoria aghardhii. Sinicom na Stanowisku 02, 03 i 04 towarzyszyły Chlorophyta o udziale procentowym w ogólnej liczebności fitoplanktonu od 10,9 % do 16,8 %. Jedynie na Stanowisku 01 subdominantem były Dinophycea (25,1 %). 34
W stosunkach ilościowych zooplanktonu zaznaczała się wiosna na wszystkich stanowiskach wyraźna dominacja planktonu wrotkowego (Tabela 17). Procentowy udział tej grupy w ogólnej liczebności zooplanktonu wynosił 98,8-99,7 %. Najliczniej reprezentowane były wiosną wrotki Keratella quadrata, Keratella cochlearis cochlearis i Polyarthra dolichoptera dolichoptera. W letnim planktonie wrotkowym, który dominował na Stanowiskach 03 i 04 najwyższą frekwencją charakteryzowały się Keratella cochlearis f. tecta i Pompholyx sulcata. Na Stanowiskach 01 i 02 największy udział procentowy w ogólnej liczebności zooplanktonu posiadały pierwotniaki (Protozoa) (Tabela 18). Reprezentowane były przez gatunki Codonella cratera i Coleps hirtus. 35
7. Ocena zmian jakości wód Jezioro Rudnickie Wielkie ze względu na prowadzoną rekultywację badane było systematycznie od kwietnia 1983 r., nieprzerwanie do końca 1998 r. Zakres badań obejmował oznaczenia związków fosofru i azotu oraz warunków termiczno-tlenowych, niezbędnych do oceny efektów rekultywacji oraz bilansu biogenów. Od 1995 r. badano jedynie warunki termiczno-tlenowe. Taki zakres wskaźników nie pozwalał jednak na określenie stanu czystości wód wg Systemu Oceny Jakości Jezior obowiązującego od 1992 r., a praktycznie stosowanego w Ośrodkach Badań i Kontroli Środowiska od początku lat osiemdziesiątych. Ocena jakości wód Jeziora Rudnickiego Wielkiego opiera się zatem jedynie na pełnych badaniach wg SOJJ z lat 1993 i 2000. Dostępne dane z okresu letniego w 1979 r. pozwoliły jedynie na prawdopodobne określenie jakości wód jeziora. Opis czystości wód jeziornych zamieszczono w Atlasie stanu czystości jezior Polski badanych w latach 1979 1983 (Cydzik, Soszka, 1988). Wg proponowanego wówczas Systemu Oceny Jakości Jezior wody Jeziora Rudnickiego Wielkiego posiadały charakter pozaklasowy. Należy zaznaczyć, że badania w sierpniu 36
1979 r. przeprowadzono po katastrofie ekologicznej jeziora, które nastąpiły w lutym tego roku. W 1993 r. jakość wód Jeziora Rudnickiego Wielkiego wg SOJJ wykraczała poza klasę (Tabela 19). Średnie wartości poszczególnych wskaźników dla jeziora z lat 1993 i 2000, będące podstawą oceny jakości wód nie wykazują wyraźnej tendencji spadkowej, pomimo prowadzonej rekultywacji. Wielkość produkcji pierwotnej określana w SOJJ wskaźnikami chlorofil a, sucha masa sestonu oraz pośrednio za pomocą widzialności krążka Secchi ego jest w analizowanych latach bardzo zbliżona. Jakość wód Jeziora Rudnickiego Wielkiego w latach 1979-2000 odpowiadała wodom pozaklasowym. Systematyczny dopływ silnie obciążonych związkami biogennymi w formie mineralnej i organicznej wód Maruszy spowodował szybką eutrofizację Jeziora Rudnickiego Wielkiego (Tabela 20). Zakres zmienności koncentracji fosforu całkowitego w epilimnionie w szczycie stagnacji letniej w latach 1979-2000 wynosił od 0,209 mgp/dm 3 (1979) do 0,550 mgp/dm 3 (1993). Do roku 1987 koncentracja fosforu całkowitego charakteryzowała się w poszczególnych latach znaczą zmiennością. W okresie od 1988 r. do 1994 r. nastąpił jednak szybki wzrost stężeń fosforu całkowitego w warstwie powierzchniowej. Po roku 1994 brak corocznych danych umożliwiających ciągłe śledzenie zmian koncentracji fosforu. Prawdopodobnie była ona jednak znaczna, o czym mogą świadczyć wartości widzialności krążka Secchi ego, które w drugiej połowie lat 90-tych były najniższe (0,1-0,3 m) z notowanych w latach 1979-2000. Wielkość produkcji pierwotnej przy tak wysokich koncentracjach fosforu całkowitego była znaczna. Koncentracja chlorofilu a, który oznaczany był tylko w latach 1991, 1993 i 2000 przekraczała wartość 100 mg/m 3. Maksymalną wartość chlorofilu (197,1 mg/m 3 ) stwierdzono w 2000 r. O intensywności rozwoju fitoplanktonu świadczy również widzialności krążka Secchi ego. Za- 37
kres zmienności tego parametru wynosił od 0,1 m w 1995 r. do 1,1 m w latach 1985-1986. Wartości podstawowych wskaźników troficznych (fosfor całkowity, chlorofil a, widzialność krążka Secchi ego) dla okresu stagnacji letniej w 2000 r., stosowane w klasyfikacjach stanu trofii zaproponowanych przez Carlsona (1977), OECD (Vollenweider, 1989), Kajaka (1983) i Zdanowskiego (1983) w modyfikacji Hillbricht-Ilkowskiej (1989) (za Hillbricht-Ilkowska i inni, 1996) jednoznacznie wskazują na hypertrofię Jeziora Rudnickiego Wielkiego. 38
8. Podsumowanie i wnioski 1. Zlewnia całkowita Jeziora Rudnickiego Wielkiego posiada charakter wyybitnie rolniczy. Użytki rolne zajmuja blisko 80 %, a lasy porastają jedynie 13 % zlewni. 2. System rzeczno-jeziorny Maruszy odwadnia obszary położone w obrębie 2 jednostek fizycznogeograficznych: Pojezierza Chełmińskiego i Doliny Dolnej Wisły. Ich różna geneza wpłynęła na odmnienne warunki geograficzno-przyrodnicze. 3. Jakość wód Maruszy - Rudniczanki w 1997 r. na całej swej długości wykraczała poza klasę. Przekroczenia dotyczyły związków fosforu. W 2000 r. badania jakości wód cieku wykazały II (wiosna) i III (lato) klasę czystości. Ponownie wskaźnikami decydującymi były: fosfor całkowity i fosforany, które stanowiły ok 50 % ogólnej puli fosforu w Maruszy. 4. Poziom zwierciadła Jeziora Rudnickiego Wielkiego utrzymywany jest za pomocą jazu. W przeszłości poziom piętrzenia wody znajdował się na różnych wysokościach, co powodowało zmiany powierzchni jeziora. Obecnie lustro wody jeziora utrzymywane jest na prawnie ustalonej rzędnej 22,19 m n.p.m., któremu odpowiada powierzchnia jeziora wynosząca 151,2 (Wiśniewski G., 2001). 5. Jezioro Rudnickie Wielkie należy do typu leszczowego, a użytkownikiem rybackim jest ZO PZW w Toruniu. Ponadto jest intensywnie użytkowane turystycznie. 6. W zlewni całkowitej Jeziora Rudnickiego Wielkiego położone są 4 rejestrowane źródła zanieczyszczeń, z których największym jest Cukrownia Mełno w Mełnie odprowadzająca w czasie kampanii cukrowniczej ok 1350 m 3 /d ścieków oczyszczonych. 7. Głównym dostawcą biogenów do jeziora jest Marusza, która wnosi 85,6 % całkowitego ładunku fosforu i 71,5 % oglnej puli azotu ze wszystkich źródeł (Wiśniewski G., 2001). 8. Z Jeziora Rudnickiego Wielkiego od 1982 r. odprowadzane są za pomocą 3 rurociągów wody naddenne, zawierające znaczne ilości fosforu dyfundującego w warunkach beztlenowych z osadów dennych. 9. Rurociągami w latach 1995-1996 odprowadzanych było średnio 27,8 % puli wypływającego z jeziora fosforu i 16,5 % azotu (Wiśniewski G., 2001). 10. Jezioro Rudnickie Wielkie charakteryzuje się III kategorią podatności na degradację. 11. Jakość wód Jeziora Rudnickiego Wielkiego w 2000 r. wykraczała poza klasę - 3,55 pkt. 12. Krzywe tlenowe posiadały latem 2000 r. kształt klinogrady typowej dla jezior eutroficznych. 39