Zintegrowana ocena stanu hydrochemicznego doliny rzecznej w obszarze podmiejskim na przykładzie Strugi Dobieszkowskiej (Młynówki) (gm. Stryków)

Maciej Ziułkiewicz; Anna Fortuniak; Jan Górowski; Mateusz Ajzert; Kacper Kaźmierczak; Kacper Lik; Natalia Mytkowska; Tomasz Ślisarczyk

doi:10.18778/1427-9711.22.02

Authors

Maciej Ziułkiewicz Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, Katedra Geologii i Geomorfologii https://orcid.org/0000-0002-9196-845X
Anna Fortuniak Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, Katedra Geologii i Geomorfologii
Jan Górowski Uniwersytet Łódzki, Szkoła Doktorska Nauk Ścisłych i Przyrodniczych
Mateusz Ajzert Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, II r. studiów stacjonarnych na kierunku Geomonitoring
Kacper Kaźmierczak Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, II r. studiów stacjonarnych na kierunku Geomonitoring
Kacper Lik Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, II r. studiów stacjonarnych na kierunku Geomonitoring
Natalia Mytkowska Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, II r. studiów stacjonarnych na kierunku Geomonitoring
Tomasz Ślisarczyk Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, II r. studiów stacjonarnych na kierunku Geomonitoring

DOI:

https://doi.org/10.18778/1427-9711.22.02

Keywords:

Hyporheic zone (HZ), springs, river, water contamination

Abstract

The work presents the results of waters research in Struga Dobieszkowska (Młynówka) river valley with a lot of natural groundwater outflows, which is located in the area of the Łódź Hills. The research work covered, apart from spring waters, the waters of the stream and its hyporheic zone. They were carried out in one day, thanks to which an integrated view of the current hydrochemical stage was obtained in the area, where anthropogenic pressure has been ongoing for several decades related to the progressive urbanization of villages in suburban area of the Łódź city. The research date was preceded by a long rainless period, hence it was assumed that the investigated environments would represent only underground water supply. The mixing of river and groundwater (represented by springs) under the streambed of the Struga Dobieszkowska was assessed in order to hydrochemically verify the existence of a hyporheic zone there, as this was indicated by the results of vertical hydraulic gradient (VHG) measurements. A general deterioration of the hydrochemical condition of water was demonstrated as a result of the inflow of pollutants, including through the hyporheic zone. Comparison of the three tested aquatic environments lead to identify which of chemical compounds that significantly differentiate them.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Battin, T.J., Kaplan, L.A., Newbold, J.D., Hendricks, S.P., 2003. A mixing model analysis of stream solute dynamics and the contribution of a hyporheic zone to ecosystem function. Freshwater Biology 48: 995–1014.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1046/j.1365-2427.2003.01062.x

Biksey, T.M., Gross, E.D., 2001. The Hyporheic Zone: Linking Groundwater and Surface Water – Understanding the Paradigm. Remediation (Winter 2001): 55–62.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1002/rem.1025

Biuletyn Monitoringu Klimatu Polski. Maj 2023, 2023. IMGW-PIB.
Google Scholar

Biuletyn Państwowej Służby Meteorologiczno-Hydrologicznej. Rok 2022, 2022. 13/254. IMGW-PIB.
Google Scholar

Boano, F., Harvey, J.W., Marion, A., Packman, A.I., Revelli, R., Ridolfi, L., Wörman, A., 2014. Hyporheic flow and transport processes: Mechanisms, models, and biogeochemical implications. Reviews of Geophysics 52: 603–679.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1002/2012RG000417

Burchard, J., Mela, S., 1995. Ilościowa i jakościowa charakterystyka wód źródlanych strefy krawędziowej Wzniesień Łódzkich, [w:] Materiały VIII Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej „Chemizm opadów atmosferycznych, wód powierzchniowych i podziemnych”, Łódź, 14–16.IX.1995, Łódź, 59–61.
Google Scholar

Burchard, J., Ziułkiewicz, M., 2002. Zagrożenie i ochrona jakości wód podziemnych i źródlanych w środkowej Polsce, [w:] Materiały Zjazdu PTG, tom II, Łódź.
Google Scholar

Gooseff, M.N., 2010. Defining Hyporheic Zones – Advancing Our Conceptual and Operational Definitions of Where Stream Water and Groundwater Meet. Geography Compass 4/8: 945–955.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1111/j.1749-8198.2010.00364.x

Grulke, R., 2022. Wymiana wód powierzchniowych i podziemnych w korycie północnego ramienia Strugi Dobieszkowskiej. Praca magisterska, WNG UŁ.
Google Scholar

Harvey, J.W., Gomez-Velez, J., Schmad, N., Scott, D., Boyer, E., Alexander, R., Eng, K., Golden, H., Kettner, A., Konrad, Ch., Moore, R., Pizzuto, J., Schwarz, G., Soulsby, Ch., Choi, J., 2019. How Hydrologic Connectivity Regulates Water Quality in River Corridors. Journal of the American Water Resources Association 55 (2): 369–381.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1111/1752-1688.12691

Hereźniak-Ciotowa, U., Ziułkiewicz, M., 1997. Chemizm wód źródlanych Strugi Dobieszkowskiej (Młynówki). Acta Universitatis Lodziensis. Folia Geographica Physica 2: 169–177.
Google Scholar

Hill, A.R., Labadia, C.F., Sanmugadas, K., 1998. Hyporheic zone hydrology and nitrogen dynamics in relation to the streambed topography of a N-rich stream. Biogeochemistry 42: 285–310.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1023/A:1005932528748

Ilnicki, P., Górecki, K., Melcer, B., 2008. Eutrofizacja cieków wodnych zlewni Warty w latach 1992–2002. Poznań: Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu.
Google Scholar

Interpretacja oceny jakości wód powierzchniowych zasilających zbiornik retencyjny na rzece Moszczenicy w Strykowie, 2020. Docplayer.pl. http://oldbip.strykow.pl/archiwum.strykow.pl/zalaczniki/3768/Ocena_jakosci_wod_Interpretacja.pdf
Google Scholar

Jokiel, P., 2004. Zasoby wodne środkowej Polski na progu XXI wieku. Wydawnictwo UŁ, Łódź.
Google Scholar

Kamiński, J., 1993. Późnoplejstoceńska i holoceńska transformacja doliny Moszczenicy jako rezultat zmian środowiska naturalnego oraz działalności człowieka. Acta Geographica Lodziensia 64.
Google Scholar

Kąpać się czy nie kąpać, czyli jakość wód cieku spod Borchówki w świetle wyników badań hydrochemicznych i hydrobiologicznych, 2022. Arch. KGiG UŁ.
Google Scholar

Krause, S., Abbott, B.W., Baranov, V., Bernal, S., Blaen, P., Datry, T., 2022. Organizational Principles of Hyporheic Exchange Flow and Biogeo-chemical Cycling in River Networks Across Scales. Water Resources Research 58. https://doi.org/10.1029/2021WR029771
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1029/2021WR029771

Lewandowski, J., Arnon, S., Banks, E., Batelaan, O., Betterle, A., Broec-ker, T., Coll, C., Drummond, J.D., Gaona Garcia, J., Galloway, J., Gomez-Velez, J., Grabowski, R.C., Herzog, S.P., Hinkelmann, R., Höhne, A., Hollender, J., Horn, M.A., Jaeger, A., Krause, S., Prats, A.L., Magliozz, C., Meinikmann, K., Babak Mojarrad, B., Mueller, B.M., Peralta-Maraver, I., Popp, A.L., Posselt, M., Putschew, A., Radke, M., Raza, M., Riml, J., Robertson, A., Rutere, C., Schaper, J.L., Schir-mer, M., Schulz, H., Shanafield, M., Singh, T., Ward, A.S., Wolke, P., Wörman, A., Wu, L., 2019. Is the Hyporheic Zone Relevant beyond the Scientific Community? Water 11: 2230.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.3390/w11112230

Maksymiuk, Z., Mela, S., 1995. Źródła Polski Środkowej. Acta Universitatis Lodziensis. Folia Geographica 20: 109–119.
Google Scholar

Malard, F., 2003. Groundwater-surface water interactions, [w:] Ecology of a Glacial Flood Plain. Springer Netherlands: 37–56.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-017-0181-5_3

Marciniak, M., Chudziak, Ł., 2015. A new method of measuring the hydraulic conductivity of the bottom sediment. Przegląd Geologiczny 63, 10/2: 919–925.
Google Scholar

Marciniak, M., Ziułkiewicz, M., Górecki, M., 2022. Variability of water exchange in the hyporheic zone of a lowland river in Poland based on gradientometric studies. Quaestiones Geographicae 41 (3): 143–158.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.2478/quageo-2022-0030

Moniewski, P., 2004. Źródła okolic Łodzi. Acta Geograpica Lodziensia 87, ŁTN, Łódź.
Google Scholar

Naranjo, R.C., Pohll, G., Niswonger, R.G., Stone, M., Mckay, A., 2013. Using heat as a tracer to estimate spatially distributed mean residence times in the hyporheic zone of a riffle-pool sequence. Water Resources Research 49: 3697–3711.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1002/wrcr.20306

Nowicka-Krawczyk, P., Żelazna-Wieczorek, J., Skrobek, I., Ziułkiewicz, M., Adamski, M., Kamiński, A., Żmudzki, P., 2022. Persistent Cyanobacteria Blooms in Artificial Water Bodies – An Effect of Environmental Conditions or the Result of Anthropogenic Change. International Journal of Environmental Research and Public Health 19: 6990.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph19126990

Pazdro, Z., Kozerski, B., 1990. Hydrogeologia ogólna. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
Google Scholar

Raport z oceny stanu Jednolitych Części Wód Podziemnych. Monitoring stanu chemicznego oraz ocena stanu jednolitych części wód podziemnych w dorzeczach w latach 2018–2021, 2020.
Google Scholar

Transformation Mechanisms of Major Nutrients and Metals in Wetlands, 2008, [w:] Wastewater Treatment in Constructed Wetlands with Horizontal Sub-Surface Flow. Environmental Pollution, Dordrec, Springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-8580-2_2
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4020-8580-2_2

Triska, F.T., Kennedy, V.C., Avanzino, R.J., Zellweger, G.W., Bencala, K.E., 1989. Retention and transport of nutrients in a third-order stream in northwestern California. Hyporheic processes. Ecology 70: 1893–1905.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.2307/1938120

Walisch, M., 2003. Wpływ warunków fizykogeograficznych na obieg wody w małych zlewniach regionu łódzkiego. Praca doktorska UŁ.
Google Scholar

Wieczorek, K., Turek, A., Szczesio, M., Wolf, W.M., 2024. A holistic approach to the spatio-temporal variability investigation of the main river water quality – The importance of tributaries. Science of Total Environment 906. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.167588
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.167588

Wondzell, S.M., 2011. The role of the hyporheic zone across stream networks. Hydrological Processes 25: 3525–3532.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1002/hyp.8119

Ziułkiewicz, M., 2001. Azotany w wodach źródlanych Parku Krajobrazowego Wzniesień Łódzkich. Przyroda Polski Środkowej 4: 16–18.
Google Scholar

Ziułkiewicz, M., 2012. Jakość wód powierzchniowych w strefie podmiejskiej Łodzi na przykładzie Moszczenicy. Gospodarka Wodna 12: 510–520.
Google Scholar

Ziułkiewicz, M., 2016. Hydrogeochemiczne aspekty funkcjonowania źródeł w strefie krawędziowej Wzniesień Łódzkich. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań.
Google Scholar

Ziułkiewicz, M., 2022. Salinization of the Moszczenica river`s hyporheic zone in the vinciny of the Rogóźno salt dome. Acta Geographica Lodziensia 112: 163–184.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.26485/AGL/2022/112/10

Ziułkiewicz, M., Fortuniak, A., Górecki, M., Grzędzińska, S., Małecka, B., Waack-Zając, A., 2016. Zdjęcie hydrochemiczne rzeki miejskiej na przykładzie Olechówki. Monografie Komitetu Gospodarki Wodnej PAN 39: 279–291.
Google Scholar

Ziułkiewicz, M., Grulke, R., Gajda, N., 2021. Identyfikacja dopływu substancji biogennych ze strefy hyporeicznej do koryta cieku źródliskowego na obszarze podmiejskim, [w:] Czerniawski, R., Bilski, P. (red.), Funkcjonowanie i ochrona wód płynących, Szczecin, 263–281.
Google Scholar

Ziułkiewicz, M., Żelazna-Wieczorek, J., 2007. Wpływ warunków hydrogeologicznych na florę okrzemkową źródeł w strefie krawędziowej Wzniesień Łódzkich, [w:] Stan i antropogeniczne zmiany jakości wód w Polsce. Wydawnictwo UŁ, Łódź, 295–313.
Google Scholar

Żelazna-Wieczorek, J., Sochacka, A., Ziułkiewicz, M., 2010. Zróżnicowanie zbiorowisk okrzemek w źródłach rezerwatu Struga Dobieszkowska, [w:] Stan i antropogeniczne zmiany jakości wód w Polsce. Wydawnictwo UŁ, Łódź, 169–179.
Google Scholar

Żelazna-Wieczorek, J., Ziułkiewicz, M., 2007. Okrzemki bentosowe źródła Dobieszków na tle warunków siedliskowych, [w:] Jokiel, P., Moniewski, P., Ziułkiewicz, M. (red.), Źródła Polski. Wybrane problemy krenologiczne. Łódź, 265–279.
Google Scholar