Małgorzata Mazurek & Zbigniew Zwoliński

Instytut Badań Czwartorzędu i Geoekologii
Uniwersytet im. A. Mickiewicza
Fredry 10, 61-701 Poznań
M.Mazurek@e-mail & Zb.Zwoliński@e-mail

Stan geoekosystemÓw Polski
w roku 2000

Program pomiarowy H1: wody powierzchniowe - rzeki

Program pomiarowy monitorujący wody rzeczne realizowany jest we wszystkich Stacjach Bazowych. Zróżnicowany zakres realizacji tego programu związany jest między innymi z odmiennym wykształceniem i rozwojem sieci rzecznej w badanych geoekosystemach.

Znaczenie programu pomiarowego rzek jest niezmiernie istotne dla rozpoznania charakteru funkcjonowania geoekosystemów. Pomiary wielkości i jakości materii odprowadzanej w profilach zamykających zlewnie są odzwierciedleniem efektów funkcjonowania całego geoekosystemu.

Badania wód powierzchniowych w ramach ZMŚP prowadzone są w zlewniach należących do różnych makro- i mezoregionów fizycznogeograficznych (tab. 3), położonych w regionach: pojeziernym, nizinnym, gór niskich i podgórskim. Wybrane zlewnie charakteryzują się odmiennym reżimem zasilania i odpływu oraz bilansem wodnym o czym świadczą również obserwacje hydrologiczne w 2000 r.

Tabela 3. Sieć monitoringu wód powierzchniowych w ramach ZMŚP (wg J. Ostrowskiego, 1998)

Zlewnia Pow. zlewni [km2] Zlewnia / Dorzecze Makroregion fizycznogeograficzny Mezoregion fizycznogeograficzny
jezioro Łękuk 13,3 Węgorapa Pojezierze Mazurskie Pojezierze Ełckie
Struga Toruńska 53,5 Wisła Pojezierze Chełmińsko-Dobrzyńskie Pojezierze Chełmińskie
Kanał Olszowiecki   Łasica Nizina Mazowiecko-Podlaska Puszcza Kampinoska
Parsęta
Młyński Potok
74,0
3,94
Morze Bałtyckie
Parsęta
Pojezierze Pomorskie Pojezierze Drawskie
Bystrzanka 13,0 Wisła/Ropa Pogórze Karpackie Beskid Niski
zlewnia I rzędu 1,3 Wisła / Kamienna Wyżyna Kielecka Góry Świętokrzyskie
Czarna Hańcza 7,44 Niemen Pojezierze Wschodniosuwalskie Pojezierze Wigierskie

Ryc. 17. Zmiany poziomu wód gruntowych w Sobolewie i stany rzeki Czarnej Hańczy, Stacja Bazowa Wigry w roku hydrologicznym 2000

W roku hydrologicznym 2000 w punkcie wodowskazowym Sobolewo na rzece Czarna Hańcza, reprezentującej zlewnie pojezierną, średnie dobowe stany wody były niższe niż w roku poprzednim i mieściły się w przedziale od 234 do 257 cm. Najwyższe średnie stany dobowe zarejestrowano pod koniec zimy w miesiącach marcu i kwietniu. Wzrosła ilość dni ze stanami najniższymi, w roku 2000 zarejestrowano aż 127 dni ze stanami wody w zakresie 230-239 cm, co wynikało z bardzo małych opadów atmosferycznych, zwłaszcza w okresie letnim. Stan maksymalny wystąpił 18 lipca i wynosił 270 cm, natomiast stan minimalny 25 czerwca - 230 cm (ryc. 17). Z dotychczasowych badań wynika, że Czarna Hańcza ma ustrój hydrologiczny umiarkowany, z głównym wezbraniem wiosennym i słabo zaznaczonym wezbraniem zimowym oraz gruntowo-deszczowo-śnieżnym typem zasilania. Głównym źródłem zasilania rzeki są spływy powierzchniowe i wody gruntowe.

Cieki zasilające jezioro Łękuk na Pojezierzu Mazurskim, wykazywały również znaczne zróżnicowanie natężenia przepływu, silnie uzależnione od zasilania opadowego i topnienia pokrywy śnieżnej. Dopływy nie płynęły w okresie zimowym (zamarzły) jedynie przez okres około tygodnia na przełomie grudnia i stycznia oraz kilku dni pod koniec stycznia. Po okresie bardzo wysokich stanów wód w dopływach w miesiącach lutym i marcu, wiosna charakteryzowała się bardzo niskimi przepływami. W lipcu, po opadach natężenie przepływów w poszczególnych ciekach wzrosło. Okres jesienny charakteryzował się brakiem przepływu w większości cieków. Jedynie dopływ nr 3 prowadził wody przez cały rok. Brak wody w ciekach, niskie stany zwierciadła wody w jeziorze i w studni wierconej pod koniec okresu letniego są zjawiskami często obserwowanymi w zlewni jeziora Łękuk. W roku bieżącym zjawiska powyższe wystąpiły jednak zdecydowanie wcześniej. Suche lato odzwierciedliło się brakiem wody w zwykle podtopionych bagiennych obniżeniach terenu, które licznie występują w zlewniach dopływów jeziora. Z nich bierze początek wiele małych dopływów głównych cieków, a również w swoim środkowym biegu przepływają przez nie dopływy jeziora odwadniające Puszczę Borecką. Po suchym, bezdeszczowym okresie, wody opadowe wpierw wypełniają obniżenia, z których kształtuje się odpływ korytowy, często z opóźnieniem kilkutygodniowym, cieki zaczynają zasilać jezioro. Roczny odpływ ze zlewni jeziora Łękuk stanowił ok. 26 % sumy opadów.

Ryc. 18. Miesięczne sumy opadów i wysokości odpływu górnej Parsęty i Młyńskiego Potoku w Stacji Bazowej Storkowo w roku hydrologicznym 2000

Dla młodoglacjalnej zlewni górnej Parsęty, zamkniętej wodowskazem w Storkowie, rok hydrologiczny 2000 odznaczał się nieregularnymi odpływami, a przepływy w półroczu zimowym były wyraźnie wyższe niż w półroczu letnim. Współczynnik zmienności przepływów, w roku 2000 dla Parsęty wynosi 4,3 i jest wyraźnie niższy niż dla wielolecia 1986-1999, dla którego średnia wartość tego współczynnika wynosi 13,6. Tak niska wartość współczynnika zmienności przepływów dla górnej Parsęty świadczy o dużych zdolnościach retencyjnych zlewni oraz o przewadze zasilania gruntowego nad opadowym. Zarówno częstotliwość przepływów Parsęty jak i Młyńskiego Potoku wykazuje znacznie większe skumulowanie przepływów poniżej średniej rocznej wartości przepływu. Półrocze zimowe (listopad-kwiecień) cechowało się tym, iż ilość wody odpływająca z obszaru zlewni była większa niż ilość wody, która została do tej zlewni dostarczona w postaci opadów atmosferycznych, powodując wyczerpywanie się zasobów wodnych (ryc. 18). Natomiast w półroczu letnim (maj-październik) ilość wody dostarczana w postaci opadów atmosferycznych była wyższa od ilości wody odprowadzonej korytem rzecznym. W roku hydrologicznym 2000 wartości średnie roczne odpływu rzecznego Parsęty i Młyńskiego Potoku (ryc. 18) były znacznie niższe niż suma opadów. Odpływ rzeczny dla górnej Parsęty kształtował się w skali roku na wysokości 452,4 mm przy średniej z wielolecia 1986-1996 wynoszącej 368,8 mm. Różnica między roczną sumą opadów a odpływem rzecznym, przy uwzględnieniu rocznego parowania wynoszącego 530 mm, świadczy o wyczerpywaniu się zasobów wodnych na obszarze zlewni górnej Parsęty.

Ryc. 19. Wielkość opadu i odpływu rzecznego w Kanale Olszowieckim, Stacja Bazowa Pożary w roku hydrologicznym 2000

W Kanale Olszowieckim, w Puszczy Kampinoskiej zanotowano przepływy o bardzo małym natężeniu we wszystkich miesiącach, a odpływ rzeczny często nie przekraczał nawet 0.1 mm (ryc. 19). Sumaryczny odpływ w roku hydrologicznym 2000 wyniósł 35.07 mm, przy sumie opadów 404,9 mm, co wynika z małego zasilania gruntowego zlewni i dużego udziału zasilania deszczowo-roztopowego.

Największe odpływy w Strudze Toruńskiej wystąpiły na wiosnę w kwietniu i w marcu i związane były z topnieniem pokrywy śnieżnej i niewielkim parowaniem. Najmniejsze odpływy wystąpiły w listopadzie 1999 r. i w okresie letnim 2000 r. W porównaniu do wielolecia 1994-2000 wielkość odpływu stanowiła zaledwie 57% średniego odpływu. We wszystkich miesiącach zanotowano niższe odpływy niż średnie z wielolecia.

Odpływ rzeczny na północnym stoku głównego masywu Łysogór, na którym jest zlokalizowana Stacja Bazowa Św. Krzyż, jest typu niwalnego, ze średnim odpływem miesiąca wiosennego marca lub kwietnia przekraczającym 180 % średniego odpływu rocznego i znaczną przewagą zasilania powierzchniowego. Typ krążenia wody na obszarze głównego masywu Łysogór, w obrębie badanej zlewni jest szybki, co wynika z dużego nachylenia stoku, częstych opadów, słabej przepuszczalności pokryw soliflukcyjnych oraz dobrej przepuszczalności pokryw gołoborzy. Pomiary hydrologiczne prowadzone są na północnym stoku Łysej Góry, w trzech punktach: dwa z nich (C4 i C5) znajdują się w ekosystemie leśnym, trzeci (C6) w agroekosystemie. Ze względu na zbyt krótki jeszcze cykl pomiarowy nie zostały w tym roku przedstawione wyniki badań hydrologicznych.

Ryc. 20. Odpływ rzeczny i współczynnik odpływu ze zlewni Bystrzanki w roku hydrologicznym 2000

Roczny wskaźnik odpływu wody z podgórskiej zlewni Bystrzanki o szybkim krążeniu wody, wyniósł 529,1 mm, przy sumie rocznej opadów 866,7 mm. Średni roczny współczynnik odpływu wyniósł 0,61, przy szacowanym dla tego obszaru współczynniku w zakresie 0,4-0,5 (Gil, Bochenek 1998). W tych trzech miesiącach wystąpiły również najwyższe współczynniki odpływu osiągając maksimum w lutym - 1,28 (ryc. 20). Świadczy to o dominacji wezbrań półrocza zimowego w rocznym odprowadzaniu wody. Największe znaczenie miały wezbrania mieszane, kiedy spływającej podczas roztopów wodzie towarzyszył opad deszczu, nasilający przebieg procesów zachodzących na stokach i w korycie rzecznym. Stwierdzono w tym czasie zmiany morfologiczne w korycie Bystrzanki. Podobnie, jak w 1998 i 1999 r., deficyt opadów w drugiej połowie lata i jesienią spowodował odpływ niżówkowy w korycie cieku i przepływ jednostkowy poniżej 1 ls-1km-2. W drugiej połowie lata w korycie cieku wystąpił odpływ niżówkowy.

Obserwacje hydrologiczne w roku 2000 potwierdzają odmienny reżimem zasilania i odpływu oraz bilans wodny w badanych zlewniach rzecznych.

Substancje rozpuszczone w wodach rzecznych mogą pochodzić z dostawy atmosferycznej, obiegu biologicznego, a głównie z procesów wietrzenia chemicznego, mających miejsce w glebie i głębszym podłożu. Coraz większego znaczenia nabiera obecnie w wielu zlewniach dostawa antropogeniczna, szczególnie na obszarach zurbanizowanych (Koniczynka) lub wykorzystywanych rolniczo (Storkowo, Szymbark).

Ryc. 21. Średnia roczna przewodność elektrolityczna właściwa SEC oraz pH wód rzecznych badanych w Stacjach Bazowych ZMŚP w roku hydrologicznym 2000

Wskaźnikiem zawartości związków rozpuszczonych w wodzie jest przewodność właściwa wody. Przewodność ta dla wód powierzchniowych płynących waha się w granicach od 70-1050 uScm-1. Monitoring wód rzecznych wskazuje, że wody Czarnej Hańczy, Parsęty, Kanału Olszowieckiego i Bystrzanki należą do wód o średniej mineralizacji (ryc. 21). W małych ciekach w zlewni jeziora Łękuk obserwowano bardzo dużą zmienność przewodności w przedziale od 332 do 836 uScm-1. Najniższe wartości mineralizacji zanotowano w wodach dwóch zlewni na Św. Krzyżu Średnie roczne wartości przewodności wahały się od 92 do 10,1 uScm-1. Wody te po przepłynięciu przez tereny uprawiane rolniczo zwiększyły swoją przewodność 2 - 3-krotnie do punktu zamykającego badaną zlewnię. W wodzie do picia I klasy czystości zawartość substancji rozpuszczonych nie powinna przekraczać wg norm krajowych 800 uScm-1 a wg przepisów UE 1000 uScm-1(Ostrowski 1998). Uwagę zwraca wysoka mineralizacja wód Strugi Toruńskiej (wodowskaz Lipowiec), co wiązane jest z zanieczyszczeniami pochodzenia rolniczego oraz ściekami z osiedli mieszkaniowych.

Odczyn większości badanych wód rzecznych mieścił się w przedziale 7-8,3 jednostek pH, jedynie dla wód badanych na Św. Krzyżu średnie roczne wartości pH mieściły się w granicach 4,65 do 5,18.

Pod względem składu chemicznego wody cieków w obrębie zlewni rzecznych Stacji Bazowych charakteryzują się wysokimi zawartościami kationów wapnia, anionów wodorowęglanowych i siarczanowych. Wody o dominacji tych jonów są charakterystycznymi dla wód powierzchniowych Polski (ryc. 22). Badania wód rzecznych w roku hydrologicznym 2000 nie wykazały istotnych zmian wartości parametrów fizykochemicznych w wodach zlewni Łękuk, Kanału Olszowieckiego, Bystrzanki i górnej Parsęty.

Ryc. 22. Średnie roczne stężenia składników chemicznych Cj w wodach rzecznych w Stacjach Bazowych ZMŚP w roku hydrologicznym 2000

Objaśnienia: Storkowo (P) - Parsęta, Storkowo (MP) - Młyński Potok, P. Borecka (l) - dopływy odwadniające Puszczę Borecką i (n) - dopływy odwadniające nieużytki, Wigry (S) - wodowskaz Sobolewo, Czarna Hańcza, Wigry (U) - ujście Czarnej Hańczy do jeziora Wigry, Św. Krzyż (C6) - punkt zamykający zlewnię reprezentatywną

W zlewni jeziora Łękuk stosunkowo wysokie były jedynie stężenia wapnia, magnezu i sodu czyli związków ługowanych z podłożą. W okresach o małym natężeniu przepływu, a taka sytuacja miała miejsce w roku 2000, cieki są w głównej mierze zasilane dopływem podziemnym, a ich własności fizyczne i chemiczne są zbliżone do własności wód gruntowych. Wody rzeczne pod względem hydrochemicznym zaliczane są do wód wodorowęglanowo-wapniowych.

Analizując chemizm wody w Kanale Olszowieckim należy stwierdzić, że dominują tu podobnie jak w latach poprzednich chlorki oraz siarczany wapnia, magnezu i sodu. W Czarnej Hańczy w ciągu całego roku wartości stężeń chlorków, sodu, wapnia, potasu były niskie i charakterystyczne dla wód I klasy czystości. Niskie wartości składników jonowych notowano również w Parsęcie i Młyńskim Potoku. Wody rzeczne w zlewni górnej Parsęty pod względem składu jonowego należą do wód wodorowęglanowo-wapniowych. Ten typ wód jest charakterystyczny dla młodoglacjalnych obszarów pojeziernych zbudowanych z utworów zasobnych w węglan wapnia. Stosunek koncentracji materiału rozpuszczonego do przepływu wody wykazuje zależność odwrotnie proporcjonalną odznaczającą się spadkiem mineralizacji przy znacznym wzroście przepływów.

Uzyskane w roku hydrologicznym 2000 wyniki badań w zlewni reprezentatywnej na Św. Krzyżu wskazują na bardzo duży wpływ zagospodarowania terenu na wielkość mierzonych parametrów fizyko-chemicznych. Analiza składu chemicznego wód potoków wykazała, że wody płynące w obszarze zalesionym zawierają stosunkowo duże ilości chlorków, siarki siarczanowej i glinu. Na obszarze będącym w uprawie rolniczej woda w punkcie zamknięcia zlewni miała kilkakrotnie więcej chloru, siarki siarczanowej, fosforu ogólnego oraz kationów zasadowych. Na podstawie danych z lat 1994-1995 stwierdzono, że w roku hydrologicznym 2000 zmniejszyło się stężenie większości oznaczanych pierwiastków zakwaszających, a szczególnie siarki siarczanowej co jest związane ze zmniejszeniem wielkości stężenia SO2 w powietrzu atmosferycznym, wzrosło natomiast stężenie P-PO4.

Woda odpływająca ze zlewni Bystrzanki zachowywała swój naturalny charakter wynikający z rozpuszczania utworów występujących w podłożu. Jej dwa główne składniki: anion HCO3- i kation Ca2+ średnio stanowiły odpowiednio: 70 i 66 % sumy anionów i kationów. W czasie wysokich przepływów, szczególnie towarzyszących roztopom, następował wzrost udziału S-SO4 w sumie anionów do 31 % (przeciętnie 21%). Woda z Bystrzanki jest wodą wodorowęglanowo-wapniową, mimo iż zawiera zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego. Bilans równowagi jonowej wyrażony w mvaldm-3 przestawiał się następująco:

aniony: HCO3- (2,47)>SO42- (0,68) >Cl- (0,18)>NO3- (0,11)>PO4- (0,004)

kationy: Ca2+ (2,50)>Na+ (0,57)>Mg2+ (0,54)>K+ (0,15)>NH4+ (0,01)

Za główne źródło zanieczyszczeń wód należy uznać zanieczyszczenia rolnicze (Koniczynka i Św. Krzyż) i zanieczyszczenia bytowe na obszarach wiejskich pozbawionych sieci kanalizacyjnej (Storkowo, Szymbark i Wigry). Nie zanotowano w roku hydrologicznym 2000 znacznych przekroczeń dopuszczalnych norm zanieczyszczeń wód powierzchniowych, a nieliczne przekroczenia dotyczyły najczęściej stężeń związków fosforu i BZT5. Należy zaznaczyć, że w roku hydrologicznym 2000 zaobserwowano poprawę jakości wód rzecznych w Strudze Toruńskiej, m.in. w zakresie stężeń związków fosforu i azotynów. Częściowo przekroczenie norm wykazywało natlenienie. Podwyższony poziom stężenia siarczanów i związków rozpuszczonych, w porównaniu z innymi rzekami regionu, należy kojarzyć z intensywną działalnością rolniczą i związanym z tym nawożeniem mineralnym oraz "użyźnianiem" łąk odwodnionymi osadami z oczyszczalni ścieków, tak jak np. w dolinie Czarnej Hańczy. Jednak podstawową przyczyna stanu wód Strugi Toruńskiej jest Jezioro Mlewieckie i wysoki stopień eutrofizacji jego wód. Duży ładunek zanieczyszczeń spływający do jeziora z rolniczej zlewni spowodował degradację akwenu, widoczną m.in. poprzez bardzo intensywne zakwity fitoplanktonu, utrzymujące się niemal przez cały rok, deficyty tlenowe w okresie letnim oraz podwyższony poziom substancji biogennych.

Porównując wyniki analiz fizykochemicznych uzyskane w roku hydrologicznym 2000 ze średnimi wynikami z wcześniejszych lat badań widać pewną poprawę jakości wód Czarnej Hańczy. Szczególnie wyraźnie zaznaczyło się zmniejszenie w wodzie stężeń azotu azotanowego i fosforu fosforanowego. Według przeprowadzonej oceny wody Czarnej Hańczy w punkcie kontrolno-pomiarowym w Sobolewie mają III klasę czystości. Wskaźnikami decydującym o tej klasie są fosforany i fosfor ogólny. Wartości pozostałych badanych parametrów, poza BZT5, które jest w II klasie czystości, mieszczą się w I klasie czystości. Biorąc jednak pod uwagę dotychczasowe dane na temat zanieczyszczenia bakteriologicznego wód Czarnej Hańczy na odcinku Suwałki - jez. Wigry należy przypuszczać, że wody te mogą zostać sklasyfikowane jako pozaklasowe.

Koncentracje poszczególnych jonów w ujęciu rocznym pozwalają zakwalifikować wody górnej Parsęty i Młyńskiego Potoku do I klasy czystości wód. O czystości wód górnej Parsęty i Młyńskiego potoku świadczy ich dobre natlenienie. Ilość materii organicznej mierzona wartością BZT5 wyniosła dla Parsęty i Młyńskiego Potoku 2,65 mgO2dm-3. Wartość BZT5 rośnie po gwałtownych opadach lub roztopach śnieżnych, które powodują dostawę materii organicznej poprzez spływ powierzchniowy i śródglebowy.

Zlewnia Bystrzanki jest obszarem o niewielkiej antropopresji. Na stan jakościowy wody wpływała jedynie działalność rolnicza i bytowa ludności. Nie zanotowano znacznych przekroczeń dopuszczalnych norm zanieczyszczeń wód powierzchniowych.Pod względem fizyko-chemicznym woda w Bystrzance znajdowała się w I klasie czystości. Podczas 3 oznaczeń tygodniowych wody przekroczone zostały stężenia PO4 i raz BZT5 - kwalifikujące wodę do klasy II.

Porównanie właściwości fizykochemicznych badanych wód rzecznych (ryc. 21), opadów atmosferycznych (ryc. 8) i wód gruntowych wskazuje, że w zasilaniu koryt rzecznych na obszarach o niewielkich wpływach antropogenicznych ważne znaczenie ma chemizm wód śródglebowych i gruntowych, o specyfice których decydują warunki naturalne zlewni, a głównie właściwości buforowe gleb, zasobność podłoża w związki zasadowe, czas i drogi krążenia wód w zlewni. Jedynie w okresach przepływów wezbraniowych wywołanych wysokimi opadami i roztopami zaznacza się bezpośredni udział źródeł atmosferycznych w kształtowaniu chemizmu wód rzecznych. Większość wód badanych zlewni pod względem składu jonowego należą do wód wodorowęglanowo-wapniowych, wykazuje średnią mineralizację i odczyn obojętny.


Spis treści:

Stan geoekosystemÓw Polski
w roku 2000

Małgorzata Mazurek & Zbigniew Zwoliński

Instytut Badań Czwartorzędu i Geoekologii
Uniwersytet im. A. Mickiewicza
Fredry 10, 61-701 Poznań
M.Mazurek@e-mail & Zb.Zwoliński@e-mail

Wprowadzenie
P
r
o
g
r
a
m
y

p
o
m
i
a
r
o
w
e
A1: meteorologia
B1: chemizm powietrza atmosferycznego
C1: chemizm opadów atmosferycznych
C2: chemizm opadu podokapowego
C3: chemizm spływu po pniach
E1: gleby
F1: chemizm roztworów glebowych
F2: wody gruntowe
H1: wody powierzchniowe - rzeki
H2: wody powierzchniowe - jeziora
J1: flora i roślinność zlewni reprezentatywnej
J2: struktura i dynamika szaty roślinnej
O1: fauna bezkręgowa
Podsumowanie
Literatura


Cytowanie: Mazurek, M., Zwoliński, Zb., 2001. Stan geoekosystemów Polski w roku 2000. [Online] http://main.amu.edu.pl/~zmsp/stan00/stan2000.html, Instytut Badań Czwartorzędu i Geoekologii UAM, Poznań, [dd.mm.rrrr - data odwiedzenia strony]


Strona główna programu ZMŚP w Polsce; e-mail