Revitalization of Zalew Zemborzycki

1. B. Pawlik-Skowrońska*, M. Toporowska*, R. Kalinowska**,
*Katedra Hydrobiologii, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
** CBE PAN, Stacja Badawcza w Lublinie
Badania dynamiki rozwoju sinic i produkcji
cyjanotoksyn w Zbiornku Zemborzyckim na tle
warunków środowiskowych

2. • Człowiek przyczynia się do wzbogacania wód
powierzchniowych w związki biogenne – azotu i
fosforu i w konsekwencji do nadmiernego rozwoju
fitoplanktonu, w tym toksyno-twórczych sinic !
Skutki zakwitów sinicowych:
1/ spadek walorów użytkowych i rekreacyjnych
zbiorników!!!
2/ zaburzenia równowagi ekologicznej

3. Zakwity sinic są powszechne tam gdzie
dopływają bez ograniczeń związki fosforu i
azotu (na obu półkulach), także w Polsce.
W jeziorach i zbiornikach
zaporowych
U brzegów mórz
W stawach i
kanałach

4. Bardzo szybko namnażają się w żyznych wodach i produkują szereg
toksycznych metabolitów o różnorodnej aktywności biologicznej:
hepatotoksyny, neurotoksyny, cytotoksyny, dermatoksyny,etc
Uzyskują przewagę nad innymi glonami - dzięki zdolności do
wykorzystywania szerokiego spektrum światła i wiązania azotu
atmosferycznego
Tworzą komórki przetrwalne lub zimują w formie wegetatywnej na dnie
zbiorników
ZAKWITZAKWIT -- masowy rozwój różnych gatunków glonów planktonowych,
powodujący widoczną gołym okiem zmianę zabarwienia wody na
zieloną, oliwkowa, brunatną, żółtą, etc,
W 1 dcm3 wody znajduje się > 0,5 x 10 6 jednostek mikroorganizmów, co
odpowiada > 20 µg Chl a/dcm3 (Bednarz i in,, 2002)
Sinice - cyjanobakterie

5. Eutrofizacja wód – szczególnie duża
dostępność rozpuszczalnych form fosforu i
azotu to główna przyczyna
Pojawiają się gdy temperatura wody wzrasta
powyżej 15 0 C , sprzyja płytkość zbiornika
Czas trwania: od kilku dni do kilku miesięcy
- im większa żyzność wód zbiornika tym
dłuższy okres trwania zakwitu
Zróżnicowany skład gatunkowy: około 100
gatunków toksynotwórczych; zależy od
układu czynników abiotycznych (biogeny,
temp., miksja wody)
Powodują: pogorszenie jakości wody,
uniemożliwiające rekreacyjne
wykorzystywanie zbiornika, wyginięcie
niektórych gatunków zwierząt i roślin

6. Charakterystyka:
Zbiornik zaporowy na rzece Bystrzycy
Zlewnia Bystrzycy na obszarze 6 gmin
Powierzchnia ok, 230 ha
Średnia głębokość 2,2 m
Średnie zamulenie 10 cm (w starym korycie rzeki ok,
70 cm)
Wymiana wody ok, 28-razy na rok
Funkcje:
Rekreacyjna (ok, 400 tys, ludzi)
Wędkarstwo (26 gatunków ryb)
Zaopatrzenie w wodę dla elektrociepłowni
Przeciwpowodziowa
Energetyczna (mała elektrownia)
Ujęcie wód podziemnych (Prawiedniki)

7. A.circinalisA.circinalis
W Zalewie ZemborzyckimZalewie Zemborzyckim obserwuje się od wiosny do jesieni
masowe pojawy sinic - potencjalnych producentów neurotoksyn-
AnabaenaAnabaena spp (Dolichospermum): anatoksyny-a i mikrocystyn oraz
Aphanizomenon flosAphanizomenon flos--aquaeaquae (saksitoksyn)
Są to gatunki zdolne do wiązania N2 oraz tworzące komórki
przetrwalne!!!
A. spiroidesA. spiroides
A. flosA. flos--aquaeaquae
Aphanizomenon flosAphanizomenon flos--aquaeaquae

8. Planktothrix agardhiiPlanktothrix agardhii
1. Microcystis aeruginosa1. Microcystis aeruginosa
2. M. viridis2. M. viridis
3. M. wesenbergii3. M. wesenbergii
W Zalewie Zemborzyckim występują także okresowo
kolonie sinic MicrocystisMicrocystis (M, aeruginosa,M, aeruginosa, M, wesenbergii, M,M, wesenbergii, M,
viridisviridis) oraz Planktothrix agardhiiPlanktothrix agardhii - potencjalni producenci
hepatotoksycznych mikrocystyn!!!
1
2
3

9. Parametry
średnia
sezonowa
Zalew Zemborzycki
2006 2007 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Temperatura
wody (°°°°C)
22,2
14-29
21,2
18-25
22,4
19-25
20,2
15-26
21,9
18-26
21,0
15-27
20,1
13-26
19,7
14-26
pH
8,7
8,2-9,4
8,3
7,9-9,1
8,5
7,6-8,8
8,0
7,1-98,6
8,2
7,0-8,4
8,6
8,3-8,7
8,3
7,9-8,6
8,3
7,3-9,2
Przezroczystość
( SD - m)
0,4
0,3-0,5
0,5
0,3-0,7
0,5
0,4-1,0
0,4
0,2-0,5
0,5
0,1-0,6
0,5
0,2-0,6
0,4
0,1-0,7
0,5
0,4-0,7
N-NO3 (mg/l)
0,08
0,04-0,16
0,10
0,01-0,28
0,22
0,01-0,54
0,09
0,00-0,19
0,06
0,01-0,22
0,14
0-0,32
0,25
0,02-0,56
0,12
0,00-0,28
N-NH4 (mg/l)
0,18
0,07-0,26
0,36
0,11-0,74
0,24
0,11-0,63
0,26
0,10-0,58
0,19
0,01-0,73
0,20
0,05-0,39
0,23
0,07-0,51
0,09
0,06-0,19
P-PO4 (mg/l)
0,11
0,01-0,32
0,20
0,01-0,45
0,02
0,01-0,04
0,01
0,00-0,03
0,01
0,00-0,03
0,02
0,00-0,03
0,01
0,00-0,04
0,02
0,00-0,05
TP (mg/l)
0,57
0,20-1,44
0,55
0,03-0,98
0,12
0,02-0,21
0,08
0,02-0,29
0,05
0,02-0,34
0,13
0,06-0,36
0,19
0,09-0,65
0,23
0,09-0,74
Chlorofil a (µµµµg/l)
133
38-239
92
37-146
125
32-230
241
24-1633
111
39-608
116
26-375
192
38-718
122
50-182
FIZYKO-CHEMICZNA CHARAKTERYSTYKA WODY
ZALEWU ZEMBORZYCKIEGO

10. Parametry
średnia
sezonowa
Bystrzyca – ujście do Zalewu (Zemborzyce)
2006 2007 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Temperatura
wody (°°°°C)
- 14,3 16,5 15,8 13,5 13,5 12,5 11,0
pH 8,1 7,5 7,8 7,2 7,4 7,8 7,9 7,7
N-NO3 (mg/l) 1,67 1,50 0,71 0,74 0,13 1,32 1,70 2,15
N-NH4 (mg/l) 0,16 0,36 0,26 0,45 0,22 0,23 0,15 0,06
P-PO4 (mg/l) 0,59 0,42 0,39 0,12 0,03 0,16 0,13 0,15
DIN/DIP 3,1 4,4 2,5 9,9 11,7 9,7 14,2 14,7
Zmiany w stężeniu i proporcjach pomiędzy związkami
biogennymi wraz z temperaturą wpływają na rozwój
sinicowego zakwitu

11. FLUKTUACJE W LICZEBNOŚCI , DOMINACJI GATUNKOWEJ
oraz TERMINIE MAKSYMALNEGO ROZWOJU SINIC
0
20
40
60
May June July August September
individuals(10
6
/L)
2010
Planktothrix agardhii
Aphanizomenon spp.
Anabaena spp.

12. Lato 2010: liczne skręcone trychomy
sinicy Anabaena flos-aquae ,
wiązki Aphanizomenon flos-aquae i
trychomy Aph. gracile
Stopniowemu zmniejszaniu się liczebności
towarzyszyły zmiany w gatunkowej dominacji sinic
Wiosna 2011 Lato 2011 Wiosna 2012
Od 2011- wzrost udziału
A.planktonica i Microcystis spp

13. 0
1
2
3
4
5
2006 2007 2009 2010 2011
sampling time (year)
Anatoxin-a(g/L)
*0.54 - 6.25
*0.01 - 1.92
*0.00 - 0.367
*0.01 - 23.1
intracellular
extratracellular
*0.04 - 5.9
Istotny spadek stężenia anatoksyny-a wewnątrzkomórkowej
oraz pozakomórkowej w okresie 2006-2014
ANATOKSYNA - A
Zmiany w stężeniu cyjanotoksyn w ZZ

14. Wzrost stężenia mikrocystyn wewnątrzkomórkowych oraz
pozakomórkowych w wodzie w okresie 2006-2014
MIKROCYSTYNY
wg WHO NDS dla MC-LR w wodach rekreacyjnych - 20 µµµµg/L
0
4
8
12
2006 2007 2009 2010 2011
sampling time (year)
Microcystins(µg/L)
*1.0 - 22.2
*0.05 - 0.50
ndnt
intracellular
extratracellular
* 0.6-12.4

15. 1. W płytkim i żyznym Z. Zemborzyckim panują warunki
umożliwiające występowanie corocznych, wielogatunkowych,
niestabilnych zakwitów sinic - zimujących w osadach dennych w
formie przetrwalnej lub w formie wegetatywnej.
2. W zbiorniku ze stałym dopływem znacznych ładunków fosforanów i
związków azotu, czynnikiem decydującym o czasie inicjacji silnego
zakwitu sinic jest temperatura wody,
3. W okresie ostatnich 5 lat obserwano spadek natężenia zakwitów
sinicowych, co może wynikać z:
- zmniejszającego się dopływu związków amonowych i fosforanów,
- niższych temperatur i silniejszych opadów latem,
- ograniczonego zagęszczenia ryb planktonożernych,
jednakże nastąpiła istotna zmiana w składzie gatunkowym sinic w
kierunku producentów mikrocystyn .
WNIOSKI

16. • Zagrożenia i sugestie:
• W zbiornikach płytkich, szybko nagrzewających
się stały dopływ związków fosforu i azotu
warunkuje corocznie powtarzający się masowy
rozwój sinic.
• Nie mamy wpływu na temperaturę wód ale
możemy i musimy ograniczyć dopływ
biogenów!!!!
• W przypadku niekontrolowanego dopływu
związków biogennych do Z.Z. może ponownie
dochodzić do nasilonych zakwitów gatunków
sinic- producentów trwałych mikrocystyn-
stanowiących większe zagrożenie.

17. • Stan ekologiczny zarówno jezior jak i zbiorników
retencyjnych w ogromnej mierze zależy od
użytkowników terenów w zlewni tych zbiorników,
jak również od decyzji urzędników nimi zarządzających.
• W przypadku Z. Zemborzyckiego konieczne jest
ograniczenie dopływu biogenów ze zlewni Bystrzycy,
źródeł obszarowych i punktowych.

18. Zbiornik retencyjny Konstantynów na rzece Czyżówce
w 2007 r,
Sierpień: kokożżuchuch
Anabaena flosAnabaena flos--aquaeaquae
•• wysokie stwysokie stężężeniaenia
anatoksynyanatoksyny--aa
- 1,41 mg An-a/l,
- 0,30 mg An-a/g s,m,
kożucha,
•• mniejsze stmniejsze stężężeniaenia
mikrocystynmikrocystyn
- 0,010 mg równ, MC-
LR/l,
- 0,002 mg równ, MC-
LR/g s,m, kożucha,
Pow,: 1,9 ha: gł, średnia 1,9 m;
PO4-P: 0,09–0,13 mg/l; NH4-N: 0,05–
0,12 mg/l; TSIchl = 97

19. Zbiornik retencyjny Kraśnik na
rzece Wyżnicy - 2008 r,
Sierpień: kokożżuchuch Microcystis sppMicrocystis spp,,
orazoraz Aphanizomenon flosAphanizomenon flos--aquaeaquae
•• wysokie stwysokie stężężenia mikrocystynenia mikrocystyn
- 5,38 mg równ, MC-LR/l,
- 1,04 mg równ, MC-LR/g s,m,
kożucha
•• niniżższe stsze stężężenia anatoksynyenia anatoksyny--aa
- 0,052 mg An-a/l,
- 0,012 mg An-a/g s,m, kożucha,
Pow,: 39,1 ha; gł, średnia 2,5 m;
PO4-P: 0,6–0,9 mg/l; NH4-N: 0,22–
0,6 mg/l; TSIchl= 79)

20. Zagrożone zakwitami sinic są również żyzne jeziora
Lubelszczyzny

21. Rozwój sinic w jeziorze Syczyńskim (obrzeże Poleskiego
Parku) położonym w nieskanalizowanej wsi
Długotrwałe –niemal coroczne
silne zakwity wód spowodowane
przez kilka gatunków sinic -
producentów toksyn,
100 µm
Dominuje Planktothrix agardhii producent mikrocystyn !

22. Cyjanotoksyny w jez, Syczyńskim 2006-2009,
wpływające na stan ekologiczny jeziora
Mikrocystyny wewnatrzkomórkowe
0
20
40
60
80
100
120
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
µgMCs/dm
3
2006
2007
2008
2009
Mikrocystyny pozakomórkowe
0
2
4
6
8
10
12
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
µgMCs/dm
3
2006
2007
2008
2009
Anatoksyna-a wewnatrzkomórkowa
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
ugAN-a/dm3
2006
2007
2008
2009