SEZONOWOŚĆ JAKOŚCI WODY MAŁYCH ZBIORNIKÓW RETENCYJNYCH W KRAJOBRAZIE ROLNICZYM PODLASIA

WODA-ŚRODOWISKO-OBSZARY WIEJSKIE 2006: t. 6 z. 2 (18) WATER-ENVIRONMENT-RURAL AREAS s. 347 358 www.imuz.edu.pl Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, 2006 SEZONOWOŚĆ JAKOŚCI WODY MAŁYCH ZBIORNIKÓW RETENCYJNYCH W KRAJOBRAZIE ROLNICZYM PODLASIA Tomasz SUCHOWOLEC, Andrzej GÓRNIAK Uniwersytet w Białymstoku, Instytut Biologii, Zakład Hydrobiologii Słowa kluczowe: biogeny, jakość wody, zbiorniki retencyjne S t r e s z c z e n i e Do badań w latach 2001 2003 wytypowano dwa małe, okresowo bezodpływowe zbiorniki retencyjne w województwie podlaskim, utworzone w 2000 r. w wyniku spiętrzenia wód systemów melioracyjnych. Zbiornik Zarzeczany w gminie Gródek (powierzchnia 11 ha, pojemność 77 tys. m 3, pow. zlewni 10,1 km 2, lesistość zlewni 43%) jest zlokalizowany w rozległej, podmokłej i płaskiej dolinie. Wody opuszczające zbiornik stanowią bezpośredni dopływ rzeki Supraśl (dopływ Narwi). Zbiornik Jasionówka (powierzchnia 4,5 ha, pojemność 67 tys. m 3, pow. zlewni 6,8 km 2, lesistość zlewni 21%) leży w dorzeczu Brzozówki (dopływ Biebrzy). W zbiornikach zanotowano wyraźny wpływ spływu powierzchniowego na jakość wody. Stężenie większości form azotu w wodach zbiorników w tym okresie jest wyraźnie zwiększone. W wiosennym dopływie związków fosforu dużą rolę odgrywają jego labilne formy, sprzyjające rozwojowi fitoplanktonu. Małe zbiorniki śródpolne mogą przyczyniać się do retencji fosforu w zlewni. W zbiorniku Zarzeczany około 57% fosforu cząstkowego ulega sedymentacji z toni wodnej do osadów dennych. Największym zagrożeniem eutrofizacyjnym dla rzek opuszczających zbiorniki są zwiększone wiosenne przepływy, kiedy oprócz zasilania ze zlewni dochodzi do wynoszenia fosforu deponowanego w osadach dennych zbiorników. W takiej sytuacji dochodzi do kumulowania negatywnego oddziaływania małych zlewni rolniczych na jakość wód ekosystemów znajdujących się poniżej zbiorników. Adres do korespondencji: mgr T. Suchowolec, Uniwersytet w Białymstoku, Instytut Biologii, Zakład Hydrobiologii, ul. Świerkowa 20b, 15-950 Białystok; tel. +48 (85) 745-73-85, e-mail: tomeks @uwb.edu.pl

348 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 6 z. 2 (18) WSTĘP Im mniejsza jest powierzchnia zlewni tym większą rolę w kształtowaniu jakości wód płynących oraz retencjonowanych w sztucznych zbiornikach zaporowych odgrywa działalność człowieka [WAGNER, ZALEWSKI, 2000]. Kształtowanie jakości wody w zbiorniku jest zjawiskiem złożonym, zależnym zarówno od uwarunkowań zewnętrznych (jakość i ilość wód dopływających do zbiornika, warunki naturalne zlewni, antropopresja), jak i cech morfologicznych zbiornika oraz procesów w nim zachodzących [MANDER, JÄRVET, 1998; THURMAN, 1985; WETZEL, 2001]. Sposób zagospodarowania zlewni jest jednym z głównych czynników wpływających na stężenie rozpuszczonego węgla organicznego (RWO, ang. DOC) oraz większości związków biogennych w wodzie [FRIEDL, WÜEST, 2002; GÓR- NIAK, ZIELIŃSKI, 2000; HESSEN, 1999]. Zbiorniki retencyjne są elementem przejściowym w migracji biogenów i materii organicznej ze zlewni do większych rzek. W zbiornikach zachodzą intensywne procesy hydrochemiczne i biologiczne, inne niż w rzekach, na których zostały utworzone. W hydrochemicznym funkcjonowaniu ekosystemów wodnych ważny jest okres bezpośrednio po dokonaniu znaczących przekształceń antropogenicznych. Niezbędna jest ocena wpływu zabudowy hydrotechnicznej na jakość wód powierzchniowych oraz charakter sezonowych przemian związków biogennych w pierwszych latach istnienia zbiorników retencyjnych, szczególnie na terenach silnie przekształconych i wykorzystywanych rolniczo. OBIEKT I METODY BADAŃ Do badań wytypowano dwa zbiorniki retencyjne utworzone w 2000 r. w województwie podlaskim, w wyniku spiętrzenia wód systemów melioracyjnych. Zwiększone w okresie wiosennym masy wód są odprowadzane ze zbiorników przez studnie przelewowe za pomocą krytych rurociągów podziemnych. Zbiornik Zarzeczany (powierzchnia 11 ha, pojemność 77 tys. m 3, powierzchnia zlewni 10,1 km 2, lesistość zlewni 43%) jest zlokalizowany w rozległej, podmokłej i płaskiej dolinie, poprzecinanej siecią melioracyjnych kanałów odwadniających. Główny kanał zasilający zbiornik jest uformowany sztucznie i stanowi bezpośredni dopływ rzeki Supraśl (dopływ Narwi). W zlewni przeważają gleby torfowe, wykształcone z torfów niskich. Zbiornik przeznaczono do nawodnień rolniczych i rekreacji (kąpielisko). Zbiornik Jasionówka (powierzchnia 4,5 ha, pojemność 67 tys. m 3, powierzchnia zlewni 6,8 km 2, lesistość zlewni 21%) leży w dorzeczu Brzozówki (dopływ Biebrzy). W zlewni dominują grunty orne i pastwiska. Próbki wody do analiz hydrochemicznych i biologicznych pobierano ze śródjezierza co dwa tygodnie, w sezonach wegetacyjnych 2001 2003 r. (Zarzeczany)

T. Suchowolec, A. Górniak: Sezonowość jakości wody małych zbiorników retencyjnych... 349 i 2002 2003 r. (Jasionówka). Ze zbiornika Zarzeczany pobrano 29 próbek, a ze zbiornika Jasionówka 18. Analizy chemiczne wykonywano w próbkach zlewanych (3 litry) z całego słupa wody (po 5 litrów z głębokości 0, 1 i 2 m na jednym stanowisku pomiarowym). W terenie, za pomocą sondy wieloparametrowej, mierzono temperaturę wody, jej przewodnictwo właściwe EC (ang. electrolitic conductivity), ph, stężenie tlenu DO (ang. dissolved oxygen), wysycenie wody tlenem SWT oraz określano widzialność krążka Secchiego SEC. Tego samego dnia próby wody poddawano analizom chemicznym metodami opisanymi przez HERMANOWICZA i in. [1999]. Barwę wody w skali platynowej BPt oznaczano za pomocą fotometru. Składniki chemiczne wody oznaczano metodami spektrofotometrycznymi: cząstkowy węgiel organiczny POC (ang. particular organic carbon) metodą chromianową, azot amonowy (N-NH 4 ) metodą indofenolową, azot azotanowy i azotynowy (suma N-NO x ) metodą redukcyjną z naftyloetylenodiaminą, krzem rozpuszczony z molibdenianem amonu, ortofosforany SRP (ang. soluble reactive phosphorus) metodą molibdenianową po wcześniejszym przesączeniu wody przez filtr 0,45 µm GF/C, fosfor całkowity TP (ang. total phosphorus), po uprzedniej mineralizacji z zastosowaniem promieniowania UV oraz stężonego H 2 SO 4 i 30% H 2 O 2. Rozpuszczone formy fosforu DP (ang. dissolved phosphorus) oznaczano analogicznie jak fosfor całkowity po wcześniejszym przesączeniu wody przez filtr GF/C. Fosfor cząstkowy PP (ang. particular phosphorus) i organiczny fosfor rozpuszczony DOP (ang. dissolved organic phosphorus) określano na podstawie obliczeń: PP = TP DP DOP = DP SRP Metodami obliczeniowymi określono również: całkowity azot nieorganiczny TIN (ang. total inorganic nitrogen) jako N-NH 4 + N-NO x, całkowity azot organiczny TON (ang. total organic nitrogen) jako azot ogólny Kjeldahla N-NH 4, azot całkowity TN (ang. total nitrogen) jako TIN + TON, całkowity węgiel organiczny TOC (ang. total organic carbon) jako POC + DOC oraz rozpuszczalny węgiel nieorganiczny DIC (ang. dissolved inorganic carbon) na podstawie stężenia HCO 3. Pomiary stężenia rozpuszczonego węgla organicznego DOC (ang. dissolved organic carbon) wykonano za pomocą analizatora węgla. Jakość rozpuszczonej materii organicznej w wodzie oceniono na podstawie wskaźnika aromatyczności materii organicznej SUVA (ang. specific UV absorbance) [SYMONS, ZHENG, 1996]: SUVA = E 260 1000/DOC gdzie: E 260 absorbancja wody przy długości fali 260 nm, DOC stężenie rozpuszczonego węgla organicznego.

350 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 6 z. 2 (18) Stężenie chlorofilu α w wodzie określano metodą spektrofotometryczną, po homogenizacji prób przesączonych na filtrach GF/C i ekstrakcji wrzącym 90% etanolem [NUSCH, 1980; JACOBSEN, RAI, 1990]. WYNIKI I DYSKUSJA Zanotowano wyraźny, nieograniczony barierami ekologicznymi, wpływ spływu powierzchniowego na jakość wody w zbiornikach retencyjnych. Świadczą o tym podwyższone wiosenne wartości większości analizowanych parametrów wody (EC, stężenia DIC i większości form azotu tab. 1). Wskaźnikiem ilości mineralnej materii docierającej do zbiorników jest wartość przewodnictwa właściwego wody. Zwiększony wiosenny dopływ biogenów i innych rozpuszczonych związków mineralnych wpływa bezpośrednio na natężenie procesów produkcji pierwotnej [PERKINS, UNDERWOOD, 2000], objawiające się między innymi zwiększonym stężeniem chlorofilu α (rys. 1). stężenie chlorofilu α, µg dm 3 concentration of chlorophyll α, µg dm 3 EC, µs cm 1 Rys. 1. Wpływ zawartości rozpuszczonych związków mineralnych, wyrażonej przewodnictwem właściwym wody EC, na stężenie chlorofilu α w analizowanych zbiornikach w okresie badawczym Fig. 1. The effect of dissolved mineral substances expressed as water conductivity EC on chlorophyll α concentration in studied reservoirs during the study period Główna pula azotu docierającego do ekosystemów wodnych pochodzi z organicznych i mineralnych zasobów glebowych [BOYD, 1996; BRASKERUD, 2002; HESSEN, 1999]. Większość form azotu największe stężenie osiąga wiosną, kiedy dociera do zbiorników z wiosennym spływem powierzchniowym z terenów rolniczych (tab. 1). Jedynie stężenie N-NH 4 maksymalne wartości osiąga w okresie letnim, kiedy dochodzi do nasilenia procesów amonifikacji. Stężenie azotu w stre-

T. Suchowolec, A. Górniak: Sezonowość jakości wody małych zbiorników retencyjnych... 351 fie borealnej jest silnie związane z występowaniem związków krzemu, co można tłumaczyć warunkami hydrologicznymi oraz łącznym wykorzystywaniem tych biogenów przez plankton [HESSEN, 1999]. Zwiększone ilości azotu docierają do zbiorników wraz z krzemianami (rys. 2a). a) TN, mg P dm 3 b) Si, mg dm 3 TP, μg P dm 3 Si, mg dm 3 Rys. 2. Wpływ stężenia krzemu ogólnego na stężenia: a) azotu całkowitego TN, b) fosforu całkowite-go TP w zbiornikach Zarzeczany i Jasionówka w okresie badawczym Fig. 2. The effect of total silicon concentration on: a) total nitrogen TN, b) total phosphorus TP in Zarzeczany and Jasionówka reservoirs during the study period

352 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 6 z. 2 (18)

T. Suchowolec, A. Górniak: Sezonowość jakości wody małych zbiorników retencyjnych... 353

354 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 6 z. 2 (18) W wiosennym dopływie związków fosforu dużą rolę odgrywają jego labilne formy (SRP, DOP) stanowiące w Zarzeczanach 66%, a w zbiorniku Jasionówka aż 81% jego całkowitej puli (tab. 1). Sprzyjają one rozwojowi fitoplanktonu i są jednym z istotnych czynników eutrofizacji wód [BOYD, 1996]. W dynamice zmian stężenia form fosforu w wodzie zbiorników retencyjnych w ciągu roku można zaobserwować występowanie największego zróżnicowania ich wartości w okresie letnim, kiedy procesy produkcji pierwotnej zachodzą w zbiornikach najintensywniej. Zwiększenie ilości fosforu cząstkowego w lecie może dochodzić do 33% stanu notowanego na wiosnę (Jasionówka tab. 1). Cząsteczkowe formy fosforu mogą być retencjonowane w małych zbiornikach wodnych [FRIEDL, WÜEST, 2002; HESSEN, 1999; O MELIA, 1998]. W zbiorniku Zarzeczany około 57% fosforu cząstkowego ulega sedymentacji z toni wodnej do osadów dennych (lato jesień). Powstawanie kompleksowych związków fosforu i krzemu prowadzi do przyspieszania sedymentacji dużej części fosforu całkowitego (TP) w obu zbiornikach (rys. 2b). Długi czas retencji oraz sporadyczny przepływ w analizowanych zbiornikach nie przyczynia się do ponownego włączania fosforu do obiegu w trakcie sezonu wegetacyjnego. Zwiększone wiosenne przepływy, oprócz zasilania ze zlewni, powodują resuspensję fosforu deponowanego w osadach dennych zbiorników. W takiej sytuacji dochodzi do kumulowania negatywnego oddziaływania małych zlewni rolniczych na jakość wód wynoszonych do ekosystemów znajdujących się poniżej zbiorników. Zwiększone stężenie rozpuszczonego węgla nieorganicznego DIC jest związane przede wszystkim z wiosennym spływem powierzchniowym i nasiloną migracją tej formy węgla ze zlewni (tab. 1). Powstawanie nieorganicznych form węgla w procesach fotolitycznego rozkładu materii organicznej w wodzie zbiorników nie odgrywa tak istotnej roli, jak w przypadku barwnych wód polihumusowych, typowych dla zlewni leśnych [BERTILSSON, TRANVIK, 2000]. Niemal całą pulę węgla organicznego w zbiornikach stanowiła jego rozpuszczona forma. Udział rozpuszczonego węgla organicznego DOC w puli całkowitego węgla organicznego TOC był duży w ciągu całego roku, również w trakcie zwiększonego dopływu wiosennego. Tak mały udział (kilkanaście procent) cząstkowego węgla organicznego POC w puli całkowitego węgla organicznego TOC obserwowano w licznych badaniach (szczególnie w małych zlewniach) [PARKS, BAKER, 1997]. Ilość całkowitego węgla organicznego jest również związana z dostępnością związków azotu i nasileniem procesów biologicznych w zbiornikach (rys. 3). Ilość nutrientów docierających do zbiorników w postaci połączeń mineralno-organicznych warunkuje natężenie procesów produkcji pierwotnej w tych ekosystemach [WETZEL, 2001]. W sezonowej zmienności stężenia rozpuszczonego węgla organicznego DOC w zbiorniku Jasionówka można zaobserwować jego zwiększenie w okresie wiosenno-letnim (tab. 1). Może to być wynikiem zasilania ze zlewni produktami rozkładu, uwalnianymi po zanikaniu pokrywy śnieżnej, oraz produkcji pierwotnej [WETZEL, 2001]. W przypadku zbiornika Zarzeczany duże stężenia DOC, występujące w ciągu całego roku,

T. Suchowolec, A. Górniak: Sezonowość jakości wody małych zbiorników retencyjnych... 355 TOC, mg C dm 3 TN, mg N dm 3 Rys. 3. Zależność między stężeniami azotu całkowitego TN i całkowitego węgla organicznego TOC w analizowanych zbiornikach, w okresie badawczym Fig. 3. The relationship between total nitrogen TN and total organic carbon TOC concentration in analysed reservoirs during the study period wynikają przede wszystkim z charakteru zlewni. W analizowanych zbiornikach, w których czas retencji wody jest długi, pochodzenie większej części DOC jest prawdopodobnie wewnętrzne (produkcja autochtoniczna). Znaczna część puli allochtonicznego węgla organicznego dociera do zbiorników w postaci zawieszonej. Większe stężenia POC mogą być wynikiem wzbogacania produkcji autochtonicznej przez spływ z terenów rolniczych (tab. 1). Dobrą miarą jakości rozpuszczonej materii organicznej jest wskaźnik aromatyczności materii organicznej SUVA [ZIELIŃSKI, GÓRNIAK, BARANOWSKI, 2004]. Wskaźnik ten w zlewniach o mniejszym zalesieniu jest mniejszy niż w zlewniach leśnych. Wartości parametru SUVA notowane w analizowanych zbiornikach są mniej więcej o połowę mniejsze niż w większości wód Podlasia [GÓRNIAK, ZIE- LIŃSKI, 2000]. Krzem może być traktowany jako kolejny, oprócz fosforu, azotu i węgla, czynnik limitujący produkcję pierwotną w zbiornikach. Notujemy nie tylko jego ogólny wpływ na produkcję pierwotną ekosystemu, ale przede wszystkim na gatunkowy skład fitoplanktonu [SCHELSKE, STOERMER, 1971]. Stężenie krzemu w niewielkim stopniu jest związane z właściwościami zlewni i oddziaływaniami antropogenicznymi [HESSEN, 1999], jednak nie sposób nie docenić wpływu krzemu na biodostępność azotu i fosforu. Po sedymentacji związków krzemu w wyniku retencjonowania wody dochodzi do zwiększania ładunków fosforu wynoszonych do rzek wyższego rzędu [FRIEDL, WÜEST, 2002; HESSEN, 1999; SCHELSKE, STOERMER, 1971]. Oddziaływanie związków krzemu zwiększa się okresowo i najczęściej jest

356 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 6 z. 2 (18) związane ze zwiększonymi dopływami z mineralnych zlewni [FRIEDL, WÜEST, 2002]. W analizowanych zbiornikach zachodziło to wiosną oraz w czasie letnich opadów nawalnych. W zlewniach z dominacją gruntów ornych, w trakcie nasilonych spływów powierzchniowych, dochodziło do intensywnego zasilania wód zbiorników związkami krzemu (tab. 1). Zwiększone dostawy nutrientów powodują nasilenie rozwoju fitoplanktonu, objawiające się większymi stężeniami chlorofilu α (rys. 1). Nadmiernemu rozwojowi fitoplanktonu sprzyja także brak drzew i zakrzaczeń otaczających zbiorniki (brak zacienienia litoralu). WNIOSKI 1. W pierwszym okresie funkcjonowania małych zbiorników retencyjnych na obszarach rolniczych pojawia się wysoka trofia ich wód. 2. Dopływ nutrientów ze zlewni użytkowanej rolniczo i wzmożony rozwój fitoplanktonu spowodowany wydłużonym czasem retencji wody są czynnikami przyspieszającymi eutrofizację. 3. Największym zagrożeniem dla jakości wody są zwiększone wiosenne przepływy, kiedy oprócz zasilania ze zlewni dochodzi do wynoszenia biogenów deponowanych w osadach dennych zbiorników. 4. Projektując kolejne zbiorniki należy uwzględnić opracowania hydrochemiczne i hydrobiologiczne, niezbędne do prognozowania jakości wód oraz planowania działań ograniczających ich eutrofizację: określenie udziału wód powierzchniowych i podziemnych w zasilaniu zbiorników, precyzyjne oszacowanie tempa wymiany wody w sytuacjach ekstremalnych (wezbrania, niżówki, wzmożony pobór wody na cele rolnicze), tworzenie biologicznych barier ograniczających oddziaływanie spływu powierzchniowego (zakrzaczenia wokół zbiornika, nasadzenia roślinności ziemnowodnej), ocenę jakości wody przed utworzeniem zbiornika z uwzględnieniem nie tylko ilości podstawowych związków biogennych, ale również ich struktury i właściwości (ocena ilości form labilnych N, P, C łatwo dostępnych i przyspieszających eutrofizację wód). Badania wykonano w ramach projektu KBN 6PO4G 044 21.

T. Suchowolec, A. Górniak: Sezonowość jakości wody małych zbiorników retencyjnych... 357 LITERATURA BERTILSSON S., TRANVIK L.J., 2000. Photochemical transformation of dissolved organic matter in lakes. Limnol. Oceanogr. 45(4) s. 753 762. BOYD R.A., 1996. Distribution of nitrate and orthophosphate in selected streams in Central Nebraska. Wat. Res. Bull. 32(6) s. 1247 1257. BRASKERUD B.C., 2002. Factors affecting nitrogen retention in small constructed wetlands treating agricultural non-point source pollution. Ecol. Eng. 18 s. 351 370. FRIEDL G., WÜEST A., 2002. Disrupting biogeochemical cycles Consequences of damming. Aquat. Sci. 64 s. 55 65. GÓRNIAK A., ZIELIŃSKI P., 2000. Influence of catchment characteristics and hydrology on dissolved organic carbon in rivers in north-eastern Poland. Verh. Internat. Verein. Limnol. 27 s. 1142 1145. HERMANOWICZ W., DOJLIDO J., DOŻAŃSKA W., KOZIOROWSKI B., ZERBE J., 1999. Fizyczno-chemiczne badania wody i ścieków. Warszawa: Arkady ss. 556. HESSEN D.O., 1999. Catchment properties and the transport of major elements to estuaries. Adv. Ecol. Res. 29 ss. 41. JACOBSEN T.R., Rai H., 1990. Comparison of spectrophotometric, fluorometric and high performance liquid chromatography methods determination of chlorophyll α in aquatic samples; effects of solvent and extraction procedures. Int. Revue Ges. Hydrobiol. 75 s. 207 217. MANDER Ü., JÄRVET A., 1998. Buffering role of small reservoirs in agricultural catchments. Internat. Rev. Hydrobiol. 83 s. 639 646. NUSCH E.A., 1980. Comparision of different methods for chlorophyll and phaeopigment determination. Arch. Hydrobiol. Beih. Ergebn. Limnol. 14 s. 14 36. O MELIA C.R., 1998. Coagulation and sedimentation in lakes, reservoirs and water treatment plants. Wat. Sci. Tech. 37(2) s. 129 135. PARKS S.J., BAKER L.A., 1997. Sources and transport of organic carbon in an Arizona river-reservoir system. Wat. Res. 31(7) s. 1751 1759. PERKINS R.G., UNDERWOOD G.J.C., 2000. Gradients of chlorophyll a and water chemistry along an eutrophic reservoir with determination of the limiting nutrient by in situ nutrient addition. Wat. Res. 34(3) s. 713 724. SCHEKSKE C.L., STOERMER E.F., 1971. Eutrophication silica depletion, and predicted changes in algal quality in Lake Michigan. Science 173 s. 423 424. SYMONS J.M., ZHENG M.C.H., 1996. Behaviour of natural organic matter during hydroxyl radical oxidation. Natural Organic Matter Workshop, Poitiers (France) 26 s. 1 3. THURMAN E.H., 1985. Organic geochemistry of natural waters. Developments in biogeochemistry. Boston, MA: Martinus Nijhoff/Dr W. Junk Publishers ss. 497. WAGNER I., ZALEWSKI M., 2000. Effect of hydrological patterns of tributaries on biotic processes in a lowland reservoir consequences for restoration. Ecol. Eng. 16 s. 79 90. WETZEL R.G., 2001. Limnology. Lake and river ecosystems. San Diego CA: Academic Press ss. 1006. ZIELIŃSKI P., GÓRNIAK A., BARANOWSKI M., 2004. Funkcjonowanie ekosystemu jeziornego w ostatnich latach jego istnienia Rezerwat Gorbacz. W: Badania geograficzne w poznaniu środowiska. Pr. zbior. Red. Z. Michalczyk. Lublin: UMCS s. 360 365.

358 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 6 z. 2 (18) Tomasz SUCHOWOLEC, Andrzej GÓRNIAK SEASONAL CHANGES OF WATER QUALITY IN SMALL RESERVOIRS IN AGRICULTURAL CATCHMENTS OF PODLASIE Key words: dam reservoir, nutrients, water quality S u m m a r y Two periodically isolated dam reservoirs in Podlaskie Province (Poland) were examined in 2001 2003. Reservoirs were constructed in 2000 as a result of damming reclamation systems. Zarzeczany reservoir (surface area 11 ha, capacity 77 000 m 3, catchment area 10.1 km 2, forested area 43%) is located in the extent, waterlogged and flat valley. Water flowing out of the reservoir supplies the Supraśl River (a tributary to the Narew River). Reservoir Jasionówka (surface area 4.5 ha, capacity 67 000 m 3, catchment area 6.8 km 2, forested area 21%) is situated in the Brzozówka river basin (a tributary to the Biebrza River). The impact of surface run-off on the quality of water was observed in reservoirs. Concentration of the majority of nitrogen forms in waters of reservoirs was markedly increased. Soluble forms of phosphorus favouring the development of phytoplankton con-tributed most to the spring input of phosphorus. Small mid-field reservoirs are able to retain particu-late phosphorus forms in the drainage area. Approximately 57% of phosphorus settled to the bottom in the Zarzeczany reservoir. Dam reservoirs can enhance eutrophication in rivers downstream. Spring nutrients runoff is extremely dangerous since nutrients washed out from the watershed area are then supplemented with those released from bottom sediments of reservoirs as a result of high water flow. This situation increases the negative impact of small agricultural reservoirs on ecosystems located downstream reservoirs. Recenzenci: doc. dr hab. Wiesław Dembek prof. dr hab. Barbara Sapek Praca wpłynęła do Redakcji 11.10.2005 r.

Tabela 1. Charakterystyka hydrochemiczna wód analizowanych zbiorników retencyjnych Podlasia w latach 2001 2003 Table 1. Water characteristic of analysed dam reservoirs in the Podlasie area in the years 2001 2003 Parametr Parameter Zbiornik Zarzeczany Zarzeczany reservoir Zbiornik Jasionówka Jasionówka reservoir wiosna spring lato summer jesień autumn wiosna spring lato summer jesień autumn n = 7 n = 12 n = 10 n = 4 n = 7 n = 6 x s x s x s x s x s x s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ph 8,10 0,57 8,37 0,37 7,69 0,43 7,96 0,31 8,23 0,24 7,97 0,21 EC, μs cm 1 373 26,7 361 26,7 343 18,7 310 40,2 277 48,4 310 67,7 BPt, mg Pt dm 3 71,5 24,5 67,2 18,4 58,6 19,9 30,5 19,7 34,5 20,9 16,4 5,15 SEC, m 1 1,00 0,37 0,88 0,24 1,13 0,49 1,38 0,22 1,45 0,39 1,44 0,79 DO, mg dm 3 8,85 1,71 7,10 1,81 11,3 3,22 9,47 1,27 8,29 2,49 13,8 2,54 SWT, % 90,6 22,3 81,7 19,1 103 22,5 106 18,9 92,9 28,2 118 13,7 Si, mg dm 3 1,18 0,27 1,09 0,25 0,98 0,14 0,66 0,14 1,44 0,77 1,27 0,95 DIC, mg C dm 3 49,5 5,24 47,2 4,77 44,8 3,14 37,7 13,9 33,7 9,39 36,7 12,3 DOC, mg C dm 3 21,9 2,13 21,5 2,31 20,6 2,36 12,6 5,99 13,1 6,10 7,76 3,35 POC, mg C dm 3 2,92 0,81 3,27 1,22 2,97 1,64 2,80 0,66 2,28 1,12 2,28 0,53 SUVA, abs 260 g C 1 dm 3 16,3 1,09 16,6 0,96 15,7 0,92 11,5 3,27 14,1 7,94 16,8 7,61 N-NH 4, mg N dm 3 0,16 0,02 0,20 0,1 0,16 0,05 0,19 0,06 0,19 0,05 0,14 0,06 N-NO x, mg N dm 3 0,71 0,51 0,04 0,02 0,05 0,01 0,11 0,13 0,05 0,04 0,08 0,06 TIN, mg N dm 3 2,45 0,33 0,24 0,09 0,21 0,06 0,30 0,12 0,25 0,06 0,21 0,08 TON, mg N dm 3 2,29 0,31 2,22 0,27 2,20 0,20 3,58 2,03 1,63 0,38 1,83 1,42 TN, mg N dm 3 3,04 0,45 2,44 0,29 2,38 0,22 3,97 1,94 1,85 0,42 2,03 1,46 SRP, μg P dm 3 16,9 6,06 19,8 12,6 15,4 10,2 25,4 12,3 20,8 10,9 16,9 7,64

cd. tab. 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 SOP, μg P dm 3 77,0 74,1 87,2 70,4 55,9 28,2 135 91,3 143 85,8 82,6 35,9 PP, μg P dm 3 59,5 62,6 71,1 69,5 30,6 21,9 38,9 18,4 58,3 35,5 47,6 20,6 TP, μg P dm 3 153 137 178 146 102 44,8 199 102 222 107 147 58,7 Chlorofil α, μg dm 3 Chlorophyll α, μg dm 3 19,8 9,5 19,9 5,62 10,7 5,98 4,65 3,08 3,97 1,22 4,47 3,12 Objaśnienia: n liczba próbek, x średnia arytmetyczna, s odchylenie standardowe, EC przewodnictwo właściwe, BPt barwa wody, SEC widzialność krążka Secchiego, DO stężenie tlenu, SWT wysycenie wody tlenem, DIC rozpuszczony węgiel nieorganiczny, DOC stężenie rozpuszczonego węgla organicznego, POC cząstkowy węgiel organiczny, SUVA wskaźnik aromatyczności materii organicznej, TIN całkowity azot nieorganiczny, TON całkowity azot organiczny, TN azot całkowity, SRP ortofosforany, DOP rozpuszczalny fosfor organiczny, PP fosfor cząstkowy, TP fosfor całkowity. Explanations: n number of samples, x average, s standard deviation, EC electrolitic conductivity, BPt water colour, SEC Secchi disc visibility, DO dissolved oxygen, SWT oxygen saturation, DIC dissolved inorganic carbon, DOC dissolved organic carbon, POC particular organic carbon, SUVA specific UV absorbance, TIN total inorganic nitrogen, TON total organic nitrogen, TN total nitrogen, SRP soluble reactive phosphorus, DOP dissolved organic phosphorus, PP particular phosphorus, TP total phosphorus.