Biomonitoring a testovanie bentosových rozsievok za účelom hodnotenia ekologického stavu tečúcich vôd Slovenska

Daša HlúbikováVýskumný ústav vodného hodpodárstvaNárodné referenčné laboratórium pre oblasť vôd na Slovensku

Hodnotenie ekologického stavu vodných útvarovEurópska rámcová smernica o vodách (2000/60/ES)

3 biologické prvky kvality vodná flóra (fytobentos, fytoplanktón, makrofyty)

bentické bezstavovce

ryby

- podporené stanovenými hydromorfologickými a fyzikálno-chemickými prvkami kvality

1. Odvodenie referenčného, antropogénne nenarušeného stavu

• stanovenie reprezentatívnych typovo-špecifických biologických spoločenstiev

• stanovenie limitných hodnôt hodnotiacich metrík

2. Hodnotenie ekologického stavu vodných útvarov prostredníctvom vyhodnotenia odchýlky od referenčného stavu

Fytobentos – nárastové spoločenstvo riasRôznorodé spoločenstvo

Rôzne spôsoby spracovania vzoriek, determinačné techniky a hodnotiace metriky pokrýva všetky zmáčané povrchy vo všetkých typoch tokov

na prítomnosť nutrientov reaguje priamo

Bentosové rozsievky (Bacillariophyceae)dominantná skupina fytobentosu

najkratšia generačná doba - pomerne rýchle reakcie na zmeny v kvalite vodyv kvalite vody

stabilná morfológia počas životného cyklu

štandardizované metodické postupy odberu a analýzy vzoriek

dostupné hodnotiace metriky

Indikačné vlastnostizákladné fyzikálno - chemické parametre (teplota, pH, salinita, kyslíkový režim)organické znečistenie (saprobita), obsah nutrientov (eutrofizácia), ťažké kovy

Hodnotiace metriky a ekologické indexy

4 skupiny hodnotiacich indexov

Ekologické indexy - pH, salinita, teplota, kyslíkový režim- stupne tolerancie a preferencie - zaradenie do príslušnej triedy

Trofické indexy - vzťah druhov ku trofii vody (eutrofizácia) - stupne citlivosti voči trofii, indexy polluosenzitivity

Sapróbne indexy - vzťah druhov k saprobite - sapróbny stupeň- odvodené od SI podľa Zelinku & Marvana, 1961- aktualizované, zmenené hodnoty, indexy afinity (saproxénne

vs. saprofilné)

Indexy hodnotiace celkový vzťah rozsievok ku kvalite vody- pravdepodobnosť výskytu druhu v triede kvality (IBD)

Členské štáty EÚ - 20 hodnotiacich indexovštandardizované – Francúzsko, Rakúsko

kombinácie viacerých indexov - podľa účelu a sledovanej enviromentálnej

premennej

vyvinuté s ohľadom na charakter a typológiu ekoregiónu

odrážajú miestne podmienky a reakcie indikátorov v danom regióne

nie sú ustálené a voľne aplikovateľné

Biomonitoring bentosových rozsievokReferenčné lokality- antropogénne neovplyvnené (resp. minimálne ovplyvnené) - 60 odberových miest Monitorovacie lokality- rôzny stupeň antropogénneho narušenia- 158 odberových miest

< 200m200-500m500-800m> 800m

Biomonitoring bentosových rozsievok

Odbery vzoriek - od roku 2003

monitorovacie miesta 1 x ročne (jarné obdobie)referenčné miesta 2 x ročne (jar a jeseň)

STN EN 13946: 2004. Kvalita vody. Pokyny na rutinný odber a predprípravuvzoriek bentických rozsievok z tečúcich vôd.

STN EN 14407: 2004. Kvalita vody. Pokyny na identifikáciu a stanovenievzoriek bentických rozsievok z tečúcich vôd a na ich interpretáciu.

Výber vhodných hodnotiacich metríkTestovanie softwaru OMNIDIA 4.1(Lecointe et al. 1993)13 európskych indexov

SLA (Sládeček 1986) „Sapróbny index“ROTT (Rott et al. 1997) „Saprobic index of Rott“WAT (Watanabe 1982-90)

TDI (Kelly & Whitton,1998) „Trophic diatom index“EPI-D (Dell'Uomo 1999) „Diatom-based Eutrophication/Pollution Index“

L&M (Leclercq et Maquet 1987)IPS (Coste in Cemagref 1982) „Indice de polluo-sensibilité“DES (Descy 1979 -80)IDAP (Artois Picardie Prygiel et al. 1995)CEE (Descy & Coste 1990)SHE (Steinberg et Shiefele 1988-91)

IBD (Lenoir & Coste 1996) „Biological Diatom Index“IDG (Rumeau et Coste 1988) „Generic Index“

Testovanie hodnotiacich metrík

Vyhodnotenie stupňa narušenia spoločenstva - zmeny v druhovej diverzite a početnosti

Vyhodnotenie vzťahu indikátorov ku rôznym stresorom- fyzikálno-chemické ukazovatele kvality vody - organické,

anorganické znečistenie- iné ukazovatele antropogénneho ovplyvnenia - %poľnohospodárstva,

hydromorfológia

Výsledné metriky- indikácia degradácie prostredia v súlade s významnými stresormi

= testovanie potenciálnych metrík

Kritériá výberu hodnotiacich metrík

Dostatočná rozlišovacia schopnosťSchopnosť odlíšiť referenčný stav od narušeného stavuSchopnosť odlíšiť všetky stupne degradácie vod.prostredia

Vzťah ku faktorom typológie (nadmorská výška, geológia)Vzťah k vybraným stresorom prostredia- eutrofizácia- organické znečistenie - celkové znečistenieKorelácie s preddefinovanou triedou kvality

Testovanie rozlišovacej schopnosti indexov

Jar 2003 Jar 2004157 odberových miest 155 monitorovacích miest

Monitoring 2003 - všetky použité indexy

SLA DESCY LMA SHE WAT GENRE CEE IPS IBD IDAP EPI-D ROTT0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Monitoring 2004 - všetky použité indexy

SLA DESCY LMA SHE WAT GENRE CEE IPS IBD IDAP EPI-D ROTT0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Testovanie rozlišovacej schopnosti indexov

DESCY- nepreukazný rozdiel medzi medianom referenčných a monitorovacích miest (t-test)

IPS IBD IDAP

DESCYLMA

SHE

WAT

CEE

GENRETDIstandPTstand

0

5

10

15

205d5p

37x

10b14x

19x

1i

23x19x

Jar 2004- 145 monitorovacích miest

DES (Descy 1979 -80)

REF2003 MON2003 REF2004 MON20042

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

DESCY- nepreukazný rozdiel medzi mediánom referenčných a monitorovacích miest (t-test)

Referenčné vs. monitorovacie miesta

L&M (Leclercq et Maquet 1987)

REF2003 MON2003 REF2004 MON20044

6

8

10

12

14

16

18

IPS/IPO (Coste in Cemagref 1982) „Indice de polluo-sensibilité“

REF2003 MON2003 REF2004 MON20040

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

EPI-D (Dell'Uomo 1999) „Diatom-based Eutrophication/Pollution Index“

REF2003 MON2003 REF2004 MON20040

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

1.00 2.00

ref1mon2

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

TDI

IDG „Generic Index“ (Rumeau & Coste 1988)

REF2003 MON2003 REF2004 MON20042

4

6

8

10

12

14

16

18

20

IPS FR, HU, BNL, SWE, PL IDG Francúzsko, Poľsko TDI V. Británia

EPI-D Taliansko L&M FrancúzskoCEE (Descy & Coste 1990)

REF2003 MON2003 REF2004 MON2004

0

5

10

15

20

25

CEE frankofónne krajiny

Korelácie s ukazovateľmi degradácie prostredia

Chemické ukazovatele- BSK5

- nutrienty (celk, P, N)

% poľnohospodárstva% urbanizácie

Hydromorfológia (HMQS)0,000 0,250 0,500 0,750 1,000 1,250 1,500

P total mg/l

4

6

8

10

12

14

16

18

EPID

0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000N total mg/l

4

6

8

10

12

14

16

18

EPID

EPI-D x celk. P

EPI-D x celk. N

IPS

EPI-Dvšetky indexy

CEE

0 20 40 60 80AGRICULTURE%

5

10

15

20

CEE

0 5 10 15 20URBANIZATION%

5

8

10

12

15

18

20

IPS

EPI-D, IPS, CEE ďaľšie testovanie

Distribúcia hodnôt indexov v preddefinovaných triedach kvality (2003 – 200 lokalít)

Cl. 1 Cl. 2 Cl. 3 Cl. 4 Cl. 52

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Cl. 1 Cl. 2 Cl. 3 Cl. 4 Cl. 50

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

IPS

Cl. 1 Cl. 2 Cl. 3 Cl. 4 Cl. 50

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

CEEEPI-D

1. Trieda (n= 60)2. Trieda (n= 54)3. Trieda (n= 55)4. Trieda (n= 33)5. Trieda (n=14)

200-500m 500-800m >800mAltitude class

10

12

14

16

18

20

IPS

refe

renc

e si

tes

2004

Hodnoty indexov vs. typológiaNajvýznamnejšie faktory determinujúce rozšírenie rozsievok- nadmorská výška, geológiaNadmorská výška (<200m, 200-500 m, 500-800 m, >800 m)

IPSreferenčné lokality (r. 2004)

22.00 23.00

river type

4

6

8

10

12

14

16

18

EPID

10x

N400510D

22.00 23.00river type

0

5

10

15

20

IPS

valu

e

10x

N400510D

22.00 23.00

river type

5

8

10

12

15

18

20

CEE

N400510D

IPS EPI-D CEE

Nadmorská výška typ 22 (200-500 m, 10-100 km2) typ 23 (500-800m, 100-1000 km2)

1.00 2.00 3.00 4.00altitude class

0

5

10

15

20

IPS

B615000DI150000DN497000DW610500D

S053000DB107000D

R146010D

M065010D

B154000D

N400510D

N416000DN399500D

1.00 2.00 3.00 4.00

altitude class

0

5

10

15

20

CEE

B154000D

B575000D

B107000D

N400510D

H082000D

1.00 2.00 3.00 4.00

altitude class

4

6

8

10

12

14

16

18

EPID

23v

M065010D

B107000D

N400510D

N416000DN399500D

-referenčné lokality-monitorovacie lokality

Hodnoty indexov vs. typológia - 2004

Plocha povodia (1: <10 km2, 2: 10-100 km2, 3:100-1000 km2, 4: >1000 km2)

1.00 2.00 3.00 4.00catchment area class

0

5

10

15

20

IPS

I150000D

N416000DN399500D

R146010D

N497000DW610500D

V180010D

B61

N400510D M065010D

B154000D

IPS - referenčné lokality- monitorovacie lokality

EPI-D - referenčné lokality- monitorovacie lokality

1.00 2.00 3.00 4.00

area class

4

6

8

10

12

14

16

18

EPID

19x32x

N388000D

N400510D

1.00 2.00 3.00 4.00

area class

0

5

10

15

20

CEE

N388000D

B575000D

B154000D

B6

N400510D

H082000D

CEE - referenčné lokality - monitorovacie lokality

Závery

Indexy IPS, EPI-D, CEE – indexy s najlepšou výpovednou hodnotou

najlepšia rozlišovacia schopnosť, korelácie s enviromentálnymi premennými

= multimetrický indexschopnosť odlíšenia rôznych stupňov degradácie vodného prostredia v jednotlivých typoch tokov (stanovenie limitných hodnôt pre jednotlivé triedy kvality) v súlade s abiotickými ukazovateľmi

= odvodenie hraničných hodnôt pre jednotlivétriedy kvality

= vytvorenie klasifikačnej schémy

Ďakujem za pozornosť