Ochrona i rekultywacja środowisk wodnych

fakultatywne
obowiązkowe

Zajęcia prowadzane są w systemie mieszanym (część w terenie, część w laboratoriach). Omawiamy następujące zagadnienia: zasoby wodne kuli ziemskiej, zapotrzebowanie na wodę (człowiek, flora, fauna wodna), formy i zakres ingerencji człowieka w obieg wody, przyczyny degradacji wód śródlądowych, zagrożenia życia w wodach, działania ochronne i rekultywacyjne. Studenci poznają różne środowiska wodne i bagienne i oceniają stopień ich degradacji, identyfikują zewnętrzne i wewnętrzne przyczyny eutrofizacji jezior, poznają biologiczne wskaźniki eutrofizacji, stosują w skali laboratoryjnej biologiczne metody ochrony i rekultywacji wód. Na konkretnych przykładach oceniają stopień zagrożenia i podatność jezior na eutrofizację oraz proponują sposoby ochrony i poprawy jakości wody.

Wszystkie aktualne informacje odnaleźć można na stronie:

https://hydro.biol.uw.edu.pl/ochrona-i-rekultywacja-srodowisk-wodnych/

Wykłady podzielone są na trzy grupy tematyczne. Pierwsza dotyczy podstawowej wiedzy ekologicznej niezbędnej do próby zrozumienia funkcjonowania ekosystemów wodnych i analizy ich zagrożeń. Część druga dotyczy diagnozy stanu tych ekosystemów. Część trzecia to analiza metod stosowanych przy rekultywacji środowisk wodnych.

WIEDZA PODSTAWOWA

1. Przyczyny i skutki obniżania się lustra wód podziemnych; konsekwencje dla wód powierzchniowych.

2. Przyczyny i skutki zmniejszania się retencji w zlewniach.

3. Rodzaje retencji.

4. Wpływ cech wód płynących na ich podatność na degradację.

5. Najważniejsze zagrożenia wód płynących.

6. Koncepcja ciągłości rzek (ang. river continuum).

7. Wpływ zapór na wody powierzchniowe i gruntowe.

8. Wpływ cech jezior na ich podatność na degradację.

9. Jeziora nieharmonijne – czynniki zapobiegające ich eutrofizacji.

10. Krążenie i formy azotu.

11. Krążenie i formy fosforu.

12. Krążenie przemiany materii organicznej (formy materii organicznej, rola mikroorganizmów w ich krążeniu (procesy mikrobiologiczne w wodach), funkcjonowanie pętli mikrobiologicznej, ektoenzymy (ich źródło i rola w ekosystemie)).

13. Bioakumulacja i biomagnifikacja.

14. Definicja i rodzaje skażeń.

15. Źródła i konsekwencje skażeń (termicznych, zakwaszania wód, bakteriologicznych).

DIAGNOZA

16. Wskaźniki stanu ekologicznego według RDW.

17. Wskaźniki biologiczne (charakterystyka wykorzystywanych grup organizmów, ich wady i zalety w określaniu stanu ekologicznego; reakcja zespołów organizmów na wzrost trofii); dokładnie: wskaźniki fitoplanktonowe, polski indeks biotyczny (BMWP-PL); zooplankton i ichtiofauna jako wskaźniki stanu ekologicznego.

18. Czynniki biotyczne przydatne w diagnozie (BZT5, miano coli).

19. Czynniki fizyczne (temperatura, zapach, mętność, zawiesiny/unosiny, barwa, przewodnictwo elektrolityczne).

20. Wskaźniki chemiczne – co mierzymy, o czym świadczą, co determinują (odczyn wody, utlenialność, redox, twardość (ogólna i węglanowa), pH, ChZT, stężenie biogenów, chlorków, siarczanów, żelaza, rozpuszczonego tlenu, metali ciężkich).

21. Diagnoza osadu (frakcje fosforu w osadach, zdolności sorpcyjne osadów w stosunku do fosforanów (koncentracja równowagi - EPC)).

22. Indeks TSI.

23. Poszukiwanie czynników limitujących produkcję pierwotną i zagęszczenie fitoplanktonu w wodzie.

METODY REKULTYWACJI

(sposoby realizacji, spodziewane efekty, kiedy warto stosować, wady i zalety metod)

Ograniczanie stężenia biogenów

24. Zmniejszanie dopływu biogenów (zmniejszanie emisji biogenów, zwiększanie retencji biogenów w zlewni, tworzenie stref buforowych, przekierowywanie ścieków).

25. Izolowanie biogenów (izolowanie osadów, flokulacja fosforu, inaktywacja fosforu w osadach, sztuczna cyrkulacja, natlenianie osadów i hypolimnionu, zasilanie osadów w azotany, wiązanie w biomasę).

26. Rozcieńczanie biogenów.

27. Usuwanie biogenów (usuwanie osadów, usuwanie biomasy, ‘zarządzanie’ peryfitonem)

28. Działania wielokierunkowe (przekształcenia hydrologiczne, usuwanie wody z hypolimnionu (np. rura Olszewskiego), nasadzanie makrofitów).

Ograniczanie ilości glonów

29. Bezpośrednie (naturalne i sztuczne algicydy).

30. Pośrednie (biomanipulacja).

Usuwanie skażeń

31. ‘Odkwaszanie’ jezior (redukcja emisji, neutralizacja chemiczna i biologiczna).

32. Usuwanie skażeń metalami ciężkimi lub związkami toksycznymi (usuwanie wody i osadów, wiązanie i usuwanie substancji niepożądanych, kontrola biologiczna).

ĆWICZENIA

Ćwiczenia rozpoczynają się wyjazdem terenowym którego celem jest ukazanie problemów związanych z przepływem wody przez zlewnie ze szczególnym uwzględnieniem degradacji cieków i terenów podmokłych.

Kolejne zajęcia odbywają się w laboratoriach:

1. Woda w zlewni (eksperymentalna analiza przepływu wody przez zlewnie).

2. Ochrona i rekultywacja zlewni (analiza w oparciu o zdjęcia lotnicze).

3. Faunistyczne wskaźniki stanu środowiska.

4. Eutrofizacja wewnętrzna – eksperymentalna analiza wymiany biogenów osad-woda (2 zajęcia).

5. Fitoplanktonowe wskaźniki stanu środowiska.

6. Biomanipulacja – eksperymentalna manipulacja poziomami troficznymi (2 zajęcia)

7. Plany ochrony i rekultywacji – warsztaty (3 zajęcia).

Allan J. D. 1998 - Ekologia wód płynących - PWN

Allan J.D. 1996 - Stream ecology. Structure and function of running waters - Chapman and Hall

Chełmicki W. 2002 - Woda. zasoby, degradacja,

ochrona. PWN, Warszawa

Cooke G. D. et al. 1986 - Lake and reservoir restoration - Butterworth Publishers

Kajak Z. 1979 - Eutrofizacja jezior (Lake eutrophication) - PWN

Lampert W., Sommer U. 2001 - Ekologia wód śródlądowych (Ecology of inland waters) - PWN

Overbeck J. Chróst R.J. (ed) 1984 - Microbial Ecology of Lake Plußsee - Springer Verlag

Rheinheimer G 1987 - Mikrobiologia wód (Aquatic microbiology) - PWRiL

Efekty kształcenia dla programu studiów obowiązującego od roku akademickiego 2018/2019:

Ma wiedzę na temat genezy, zróżnicowania i właściwości ekosystemów wodnych.

Ma wiedzę na temat zagrożeń dla wód płynących i stojących.

Ma wiedzę na temat wskaźników stanu ekologicznego wód zgodnych z Ramową Dyrektywą Wodną.

Ma wiedzę na temat podstawowych metod rekultywacji środowisk wodnych.

Stosuje podstawowe techniki analityczne wykorzystywane do oceny stanu ekologicznego wód.

Potrafi interpretować podstawowe wskaźniki stanu ekologicznego wód.

Analizuje przyczyny zagrożeń środowiska wodnego i różnorodności biologicznej oraz potrafi wskazać rodzaj działań zaradczych.

Potrafi zaplanować i zastosować odpowiednie metody i techniki badawcze do rozwiązania zadanego problemu z dziedziny ochrony środowiska.

Potrafi odpowiednio określić priorytety służące rozwiązaniu problemów w zakresie ochrony środowiska wodnego.

Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest obecność na zajęciach (możliwa jest absencja na dwóch zajęciach).

Oceną z pracowni jest ocena wystawiona z ostatniego bloku ćwiczeń (tworzenia planu ochrony).

Egzamin w formie testu.