Ekohydrologiczne uwarunkowania występowania frakcji żelaza i manganu w wodach Kanału Augustowskiego

Abstract

Istniejące w Kanale Augustowskim odpowiednie warunki do przeanalizowania roli czynnika hydrologicznego i uwarunkowań zlewniowych w kształtowaniu składu chemicznego wód ekosystemów lotycznych i lentycznych strefy umiarkowanej dały możliwość testowania wpływu mieszania się wód powierzchniowych różnego typu hydrochemicznego na zachodzące w wodach biogeochemiczne procesy różnych metali, takich jak: żelazo czy mangan. Przeprowadzone badania wykazały, iż w wodach rzecznych i jeziornych o niskim stężeniu rozpuszczonej materii organicznej dominują frakcje nierozpuszczone żelaza i manganu, zaś o wysokim stężeniu rozpuszczonej materii organicznej, organiczna frakcja rozpuszczona żelaza. Dodatkowo wody lotyczne wzbogacone materią organiczną odznaczają się największym udziałem frakcji nierozpuszczonej manganu, zaś wody jeziorne dominacją rozpuszczonej frakcji reaktywnej manganu. Wody rzeczne o podwyższonym stężeniu materii organicznej dopływające do wód kanału powodują w nich wzrost stężeń organicznych frakcji rozpuszczonych żelaza i manganu. Obecność jezior o małym stężeniu materii organicznej w Kanale Augustowskim nie zmienia w nim składu frakcyjnego obu metali, a jeziora o zwiększonym jej stężeniu wywołują wzrost stężeń organicznych frakcji rozpuszczonych żelaza i manganu w wodach kanału, przy jednoczesnym obniżeniu stężeń rozpuszczonej frakcji reaktywnej żelaza i podwyższeniu stężeń rozpuszczonej frakcji reaktywnej manganu. Gleby organiczne w zlewni bezpośredniej zwiększają żyzność wód, poprzez wzrost stężeń organicznych frakcji rozpuszczonych żelaza i manganu oraz rozpuszczonych frakcji reaktywnych manganu stymulujących biodostępność tych metali dla autotrofów w wodach kanału. W celu zmniejszenia biodostępności obu pierwiastków zaproponowano zwiększenie przepływu wody w kanale, co poskutkowałoby jednoczesnym obniżeniem trofii wód. Przesłanki te pozwoliły na opracowanie troficznego wskaźnika dla manganu, który idealnie łączy istniejące biologiczne i chemiczne wskaźniki żyzności wód.

Existing in the Augustowski Canal appropriate conditions to study the role of the hydrological factor and catchment conditions in forming the chemical composition of lotic and lentic water ecosystems created the possibility of testing the influence of meddling different hydrochemical types of the surface waters on biogeochemical processes occurring in waters of different metals, such as iron or manganese. Conducted examinations showed that undissolved fractions of iron and manganese dominate in rivers and lakes with a low concentration of the dissolved organic matter, whereas in rivers and lakes with a high concentration of the dissolved organic matter, organic dissolved fraction of iron dominates. Additionally, lotic waters enriched with an organic matter are characterized by the greatest participation of the undissolved fraction of the manganese, whereas lake waters by the dominance of the dissolved reactive fraction of manganese. Rivers waters with the increased concentration of the organic matter which reach the canal waters cause the increase of organic dissolved fractions of iron and manganese concentrations in the Augustowski Canal. The presence of lakes with low concentration of the organic matter in the Augustów Canal does not change the fractional composition of both metals in it. However, lakes with higher concentration of the organic matter cause the growth of organic dissolved fractions of iron and manganese concentrations in the canal waters, lower concentrations of the dissolved reactive fraction of iron and also increase concentrations of the dissolved reactive fraction of manganese. The organic soil in the direct catchment increases the fertility of waters by causing the increase of concentrations of organic dissolved fractions of iron and manganese and dissolved reactive fractions of manganese which stimulate the bioavailability of these metals for autotrophic organisms. In order to lower the bioavailability of both elements, the increase of flow of water in the canal was suggested what would result with the simultaneous decrease of trophy in waters. These premises allowed to draw the trophic indicator for the manganese up which perfectly links existing biological and chemical indicators of waters fertilities.