biomonitoring a testovanie bentosových rozsievok za účelom … · 2015. 7. 29. ·...
TRANSCRIPT
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