Temporal and spatial variability in concentrations of phosphorus species under thermal pollution conditions of a dam reservoir : the Rybnik Reservoir case study

The research objective was to study temporal and spatial relations between specific phosphorus species as well as to examine total phosphorus content in the bottom sediments of an anthropogenic, hypertrophic limnic ecosystem Rybnik Reservoir, functioning under thermal pollution conditions. The chemical extraction procedure for the speciation of bioavailable phosphorus forms was used. It was found that available algae phosphorus was the most dominant phosphorus species in both sediment layers (83%), while the lower share was readily desorbed phosphorus form (0.1%). The phosphorus species concentrations depended on the organic matter concentration. The differences between phosphorus species contents in the upper (5 cm) and lower (15–20 cm) sediment core layers were low. The biologically active sediment layer extended from the sediment surface to at least 20 cm depth of the sediment core. Distributions of the concentrations within the year and at specific sampling points resulted from the variability observed for particular points and transformation intensity. Furthermore in the following study, the reaction rate constant for the increase and decrease in the concentrations of the phosphorus species in sediments was given. It was indicated that the speed of the phosphorus species transformations was affected by the environment temperature. In the heated water discharge zone (water temp. 17–35°C) the concentrations of selected speciation phosphorus forms increased more than in the dam zone (5–25°C). It was also found that the abundance of the bottom sediments with phosphorus species was related to the oblong and transverse asymmetry of reservoir depth.

Celem pracy było zbadanie relacji czasowej i przestrzennej pomiędzy poszczególnymi formami specjacyjnymi fosforu, oraz ogólnej zasobności w fosfor, w osadach dennych antropogenicznego, hipertroficznego ekosystemu limnicznego Zbiornika Rybnickiego, funkcjonującego w warunkach skażenia termicznego. Stwierdzono, że dominującą formą specjacyjną fosforu w obu warstwach osadów dennych była frakcja algal available phosphorus (83%), z kolei najmniejszy udział stanowiła frakcja redaily desorber phosphorus (0.1%). Do oznaczenia form biodostępnych fosforu zastosowano procedurę ekstrakcji chemicznej. Stężenie form specjacyjnych fosforu było zależne od stężenia materii organicznej. Różnice pomiędzy zawartością specjacyjnych form fosforu w górnej (5 cm) i dolnej (15–20 cm) warstwie rdzenia osadów były niewielkie. Czynna biologicznie warstwa osadów sięgała od ich powierzchni do co najmniej 20 cm rdzenia osadów. Zaobserwowano, że rozkład stężeń poszczególnych form fosforu w skali roku jak i na poszczególnych stanowiskach, wynikał ze zmienności stanowiskowej oraz z intensywności przemian zachodzących w zbiorniku. W opracowaniu przedstawiono także stałe szybkości wzrostu oraz spadku stężenia specjacyjnych form fosforu w osadach dennych. Stwierdzono, że szybkość przemian fosforu w osadach dennych była zależna od warunków termicznych środowiska. Wykazano, że w strefie zrzutu wód podgrzanych (temp. wody 17–35°C) szybkość wzrostu stężenia wskaźników wybranych form fosforu jest wyższa niż w strefie zapory (5–25°C). Ponadto stwierdzono, że zasobność osadów dennych w specjacyjne formy fosforu pozostaje w związku z podłużną i poprzeczną asymetrią misy zbiornika.