Metody oceny stanu troficznego wód ... - Pro Futuro - AGH

Kowalewski Z.: Metody oceny stanu troficznego wód powierzchniowych
tości liczbowych. We wskaźniku ważną role odgrywa wielkość terenu badań a także rodzaj wód
(strefa pływów, strefa mieszania się wód, strefa wody morskiej). Wartość wskaźnika która przyjmuje
wielkość od 0 do 1 jest następnie porównywana z tabelą określającą jak bardzo woda jest
narażona na skutki eutrofizacji.
3. Integralny wskaźnik stanu troficznego wód ITS
Wskaźnik ITS (Index of Trophical State) jest nowym sposobem oceny stanu troficznego wód
powierzchniowych [17]. Założeniami teoretycznymi, na których opiera się wskaźnik, są zaburzenia
równowagi w procesach produkcji i rozkładu substancji organicznej w wodach powierzchniowych
podczas eutrofizacji. Zmiany w równowadze biotycznej prowadzą do zmian stosunków ilościowych
w stężeniach O2 oraz CO2 [8, 22]. Gdy prędkość rozkładu substancji organicznej jest większa
od prędkości produkcji, stężenie CO2 wzrasta, a O2 maleje, gdy prędkość rozkładu jest mniejsza
od prędkości produkcji, stężenie CO2 maleje a O2 rośnie. Zatem, znając stosunek koncentracji tlenu
i dwutlenku węgla w ekosystemach, można określić stosunek prędkości przebiegu procesów produkcji
i rozkładu substancji organicznych a więc stanu bilansu biotycznego. Zależność pomiędzy
CO2 i O2, jako wskaźnika stanu bilansu biotycznego wynika również z równania bilansu fotosyntezy.
V
nCO2 nH 2O
prod
↔ CH 2O)
n
gdzie:
Vprod i Vdest – prędkość procesów produkcji (fotosyntezy) i rozkładu substancji;
n – liczba cząsteczek uczestniczących w reakcji.
+ ( + nO2
(5)
V
dest
Zgodnie z prawem działania mas Guldberga i Waagego, które określa stan równowagi chemicznej
w zależności od stężenia substratów i produktów reakcji, można zapisać:
zatem
gdzie:
Vprod. = k1[CO2] n [H2O] n oraz Vdest. = k2[CH2O] n [O2] n (6)
Vprod./Vrozk. = k1[CO2] n [H2O] n / k2[CH2O] n [O2] n (7)
k1 i k2 – stałe prędkości reakcji produkcji i rozkładu.
Jako, że koncentracje substancji w fazach indywidualnych są stałe i wynoszą 1 zatem:
[H2O] = [CH2O] = 1, stąd Vprod./Vdest. = k1[CO2] n /k2[O2] n (8)
W środowisku wodnym zawartość tlenu może być wyrażona poprzez nasycenie wody O2 natomiast
zawartość CO2 może być wyrażona poprzez pH. Zmiana stężeń CO2 prowadzi do zmian
w wielkości pH, wynika to z równowagi węglanowej, czyli stanu określonej proporcji pomiędzy
jonami wodorowęglanowymi i dwuwęglanowymi:
346