Advertisement

Characteristics of Bottom Sediments in Polish Lakes with Different Trophic Status

  • Renata AugustyniakEmail author
  • Jolanta Grochowska
  • Michał Łopata
  • Katarzyna Parszuto
  • Renata Tandyrak
Chapter
Part of the The Handbook of Environmental Chemistry book series (HEC, volume 86)

Abstract

An analysis of the chemical parameters of bottom sediments in selected Polish lakes was made, based on historical and recent data demonstrating the chemical composition of profundal sediments. The analysed lakes belong to a broad environmental spectrum, being different in the hydrological regime (seepage, flow-through), trophic state (mesotrophic, eutrophic, dystrophic), mixing type (polymictic, holomictic, meromictic), stratification (stratified, non-stratified) and sewage input presence (in the past or now). Moreover, some have been restored using technical methods (artificial mixing with and without destratification, phosphorus inactivation).

The results revealed that the main chemical components of the analysed sediments were silica, organic matter and calcium together with carbonates. Other sediment components occurred in low amounts, i.e. less than a few percent of d.w. Cluster analysis showed that the main factor which differentiated the sediments of the analysed Polish lakes seems to be their hydrological regime. The trophic state and stratification type of the lakes were less important factors affecting the character of bottom sediments.

Keywords

Chemical characteristic Lake Sediment 

Notes

Acknowledgements

The authors wish to thank to Grzegorz Wiśniewski, PhD, and Daniel Szymański, MSc, for their help in the field work, and to Marzena Karpienia, MSc, and Agnieszka Grzegorczyk, MSc, for their help in laboratory analyses.

References

  1. 1.
    Borówka RK (2007) Geochemiczne badania osadów jeziornych strefy umiarkowanej (Geochemical studies of lacustrine sediments of moderate zone). Studia Limnologica et Telmatologica 1(1):33–42Google Scholar
  2. 2.
    Pokojska U, Bednarek R (eds) (2012) Geochemia krajobrazu (Geochemistry of landscape). Wyd. Nauk. UMK, ToruńGoogle Scholar
  3. 3.
    Augustyniak R (2018) Wpływ czynników fizyczno-chemicznych i mikrobiologicznych na zasilanie wewnętrzne fosforem wód wybranych jezior miejskich (The influence of physical, chemical and microbiological factors on the phosphorus internal loading to the water of selected urban lakes). Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN, nr 140, Lublin, wyd. Perfecta infoGoogle Scholar
  4. 4.
    Górniak A (1996) Substancje humusowe i ich rola w funkcjonowaniu ekosystemów słodkowodnych (Humic substances and their role in the functioning of freshwater ecosystems). Wyd. UW, Filia w Białymstoku, Seria Rozprawy, BiałystokGoogle Scholar
  5. 5.
    Håkanson L, Jansson M (1983) Principles of lake sedimentology. Springer, Berlin, 316 pCrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    Kaushal S, Binford MW (1999) Relationships between C:N ratios of lake sediments, organic matter sources and historical deforestation in Lake Pleasant, Massachusetts, USA. J Paleolimnol 22:439–442CrossRefGoogle Scholar
  7. 7.
    Kentzer A (2001) Fosfor i jego biologicznie dostępne frakcje w osadach jezior różnej trofii (Phosphorus and its bioavailable fractions in the sediments of lakes with different trophic status). Wyd. UMK, ToruńGoogle Scholar
  8. 8.
    Koszelnik P (2009) Źródła i dystrybucja pierwiastków biogennych na przykładzie zespołu zbiorników zaporowych Solina-Myczkowce (Sources and distiribution of biogenic compounds on the example of dam reservoirs Solina-Myczkowce). Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. Rzeszów.Google Scholar
  9. 9.
    Łukawska-Matuszewska K, Voght RD, Xie R (2013) Phosphorus pools and internal loading in a eutrophic lake with gradients in sediment geochemistry created by land use in the watershed. Hydrobiologia 713:183–197CrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    Bojakowska I (2016) Phosphorus in lake sediments of Poland – results of monitoring research. Limnol Rev 16(1):15–25CrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    Grochowska J (2015) Obieg wybranych makropierwiastków i związków biogennych w systemie rzeczno-jeziornym na przykładzie górnej Pasłęki (The circulation of selected macroelements and biogenic compounds in the river-lake system on the example of upper Pasłęka). Wyd. Komitetu Inżynierii Środowiska PAN, Perfecta info. LublinGoogle Scholar
  12. 12.
    Januszkiewicz T (1970) Charakterystyka hydrochemiczna grupy jezior na Pojezierzu Kaszubskim (Hydrochemical studies of the group of lakes on the Kashubian Lake District). Rocz. Nauk. Rol. H 92(2):61–91Google Scholar
  13. 13.
    Januszkiewicz T (1970) Skład osadów głębinowych grupy jezior na Pojezierzu Kaszubskim (Chemical composition of bottom sediments in the group of Kashubian Lake District). Rocz. Nauk. Rol. H 92(1):67–84Google Scholar
  14. 14.
    Augustyniak R, Neugebauer M, Kowalska J, Szymański D, Wiśniewski G, Filipkowska Z, Grochowska JK, Łopata M, Parszuto K, Tandyrak R (2017) Bottom deposits of stratified, seepage, urban lake (on the example of Tyrsko lake, Poland) as a factor potentially shaping lake water quality. J Ecol Eng 18(5):55–62CrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    Januszkiewicz T (1978) Studia nad metodą analizy współczesnych osadów dennych jezior (The studies of method of analysis of the recent sediments of lakes). Zesz. Nauk. ART. Olsztyn 187(8):3–30Google Scholar
  16. 16.
    Grochowska J, Brzozowska R, Grzybowski M, Napiórkowska-Krzebietke A, Bigaj I, Szymański D, Zieliński R (2013) Opracowanie wyników badań fizyko-chemicznych wody i osadów dennych oraz pomiarów hydrologicznych 4 jezior: Mielenko, Karczemne, Klasztorne Duże i Małe i ich zlewni pod kątem możliwości ochrony zbiorników przed degradacją (Elaboration of the results of physical and chemical analysis of water and sediments as well as hydrological measurements of 4 lakes: Mielenko, Karczemne, Klasztorne Duże and Małe and their catchment in terms of the possibility of protecting lakes from degradation). Report for Local Government Unit in Kartuzy, manuscriptGoogle Scholar
  17. 17.
    Januszkiewicz T (1983/1984) Chemistry of surface sediments of four lakes in Northern Poland. Acta Hydrobiol 25/26(3/4):227–242Google Scholar
  18. 18.
    Januszkiewicz T (1980) Chemistry of recent sediments of Grabowskie Lake in Kashubian Lake District in Northern Poland. Pol Arch Hydrobiol 27(3):319–336Google Scholar
  19. 19.
    Januszkiewicz T, Januszkiewicz KR (1980) Chemical composition of recent bottom sediment of the Lake Zagnanie. Acta Hydrobiol 22(2):157–178Google Scholar
  20. 20.
    Dunalska J, Wiśniewski G, Brzozowska R, Szymański D, Sieńska J (2014) Wykonanie badań fizyko-chemicznych wody i osadów dennych oraz pomiarów hydrologicznych Jeziora Wierzysko pod kątem możliwości ochrony zbiornika przed degradacją (Performing physical and chemical analysis of water and bottom sediments as well as hydrological measurements of the Wierzysko Lake in terms of the possibility of protecting the lake from degradation). Report for Local Government Unit in Kościerzyna, manuscriptGoogle Scholar
  21. 21.
    Łopata M et al (2014) Rekultywacja jeziora Klasztorne Górne w gminie Strzelce Krajeńskie metodą chemiczną wraz z biomanipulacją oraz monitoringiem warunków środowiskowych (Restoration of Klasztorne Górne Lake in Strzelce Krajeńskie community by chemical method together with biomanipulation and environmental conditions monitoring). Report for Local Government Unit in Strzelce Krajeńskie, manuscriptGoogle Scholar
  22. 22.
    Augustyniak R, Łopata M, Grochowska J, Tandyrak R, Parszuto K (2018) Multiannual changes in sediment phosphorus of Wolsztyńskie Lake (Wielkopolskie Lake District, Western Poland) International Multidisciplinary Scientific Geo Conference Surveying Geology and Mining Ecology Management. SGEM 18(3.1):515–521Google Scholar
  23. 23.
    Lossow K, Gawrońska H, Mientki C, Wiśniewski G, Łopata M (2005) Jeziora Olsztyna. Stan troficzny, zagrożenia (Lakes of Olsztyn. Trophic state, threats). Edycja S.C., OlsztynGoogle Scholar
  24. 24.
    Tandyrak R (2018) Ewolucja miksji i stan troficzny Jeziora Starodworskiego na tle warunków klimatycznych i postępującej urbanizacji (Evolution of mixing and trophic state of Starodworskie Lake on the backgrounds of climate conditions and developing urbanization). Wyd. UWM, OlsztynGoogle Scholar
  25. 25.
    Januszkiewicz T, Samulowska B (1978) Chemizm współczesnych osadów dennych jeziora Wadąg k/Olsztyna (The chemistry of recent bottom sediments of the Lake Wadąg). Zesz. Nauk. ART. Olszt., Ochrona Wód i Rybactwo Śródlądowe 8:31–58Google Scholar
  26. 26.
    Wiśniewski G (2007) Skład chemiczny osadów dennych Jeziora Kortowskiego po 50 latach rekultywacji (Chemical constitution of bottom deposits of Lake Kortowskie after 50 years of recultivation). In: Wiśniewski R, Piotrowiak J (eds) Ochrona i rekultywacja jezior, pp 191–200Google Scholar
  27. 27.
    Dunalska J, Wiśniewski G, Brzozowska R (2012) Opracowanie wyników badań fizyko-chemicznych wody i osadów dennych oraz pomiary hydrologiczne jeziora Gim i jego zlewni pod kątem możliwości ochrony zbiornika przed degradacją (Elaboration of the results of physical and chemical analysis of water and bottom sediments and hydrological measurements of Lake Gim and its basin in terms of the possibility of protecting the lake from degradation). Report for Local Government Unit in Purda, manuscriptGoogle Scholar
  28. 28.
    Dunalska J, Grochowska J, Brzozowska R (2012) Opracowanie wyników badań fizyko-chemicznych wody i osadów dennych Jeziora Suskiego i jego zlewni pod kątem możliwości ochrony zbiornika przed degradacją (Elaboration of the results of physical and chemical analysis of water and sediments of the Suskie Lake and its basin in terms of the possibility of protecting the lake from degradation). Report for Local Government Unit in Susz, manuscriptGoogle Scholar
  29. 29.
    Brzozowska R, Dunalska J, Zdanowski B (2005) Preliminary characteristic of the chemical composition of the top-layer bottom deposits in Lake Dejguny (Mazurskie Lake District). Limnol Rev 5:11–16Google Scholar
  30. 30.
    Dunalska J, Tandyrak R, Brzozowska R, Grzybowski M (2012) Opracowanie wyników badań fizyko-chemicznych wody i osadów dennych, składu gatunkowego makrofitów oraz pomiary hydrologiczne Jeziora Starokiejkuckiego i jego zlewni pod kątem możliwości ochrony zbiornika przed degradacją (Elaboration of the results of physical and chemical analysis of water and sediments, species composition of macrophytes and hydrological measurements of Lake Starokiejkuckie and its basin in terms of the possibility of protecting the reservoir from degradation). Report for Military Unit 2669, manuscriptGoogle Scholar
  31. 31.
    Brzozowska R, Kang KH (2010) Powierzchniowa warstwa osadów dennych jezior Kuc, Majcz Wielki i Mikołajskiego (The surficial sediment layer of bottom deposits of Kuc, Majcz Wielki and Mikołajskie lakes). In: Dunalska J (ed) Warunki środowiskowe i stan troficzny jezior Kuc, Majcz Wielki i Mikołajskiego (Environmental conditions and trophic state of Kuc, Majcz Wielki and Mikołajskie lakes). Wyd. UWM, Olsztyn, pp 89–99Google Scholar
  32. 32.
    Marszelewski W (2005) Zmiany warunków abiotycznych w jeziorach Polski północno-wschodniej (Changes of abiotic conditions in the lakes of north-eastern Poland). Wyd. UMK, ToruńGoogle Scholar
  33. 33.
    Dunalska J, Wiśniewski G, Ławniczak A, Napiórkowska-Krzebietke A, Augustyniak R, Grochowska J, Korzeniewska E, Sieńska J, Szymański D (2016) Badania wody i osadów dennych oraz pomiary hydrologiczne Jeziora Ełckiego i jego zlewni wraz ze sporządzeniem projektu ochrony i rekultywacji zbiornika w celu zachowania jego potencjału rekreacyjnego i przyrodniczego (Research on water and bottom sediments as well as hydrological measurements of the Ełckie Lake and its catchment along with the preparation of a protection and restoration project to preserve its recreational and natural potential). Report for Local Government Unit in Ełk, manuscriptGoogle Scholar
  34. 34.
    Gawrońska H (1987) Chemizm osadów dennych jeziora Mutek poddanego eksperymentowi sztucznego napowietrzania (Chemistry of bottom sediments in Lake Mutek induced by artificial aeration). Rocz. Nauk. Rol. H 101(1):39–52Google Scholar
  35. 35.
    Czerniawski R (2017) Raport z prac wykonanych w ramach zadania: “Opracowanie programu ochrony wód jeziora Grażyna w Drawnie na podstawie badań hydrochemicznych i hydrobiologicznych wód wraz z oceną możliwości rekultywacji” w okresie od kwietnia 2016 do marca 2017 (Report on the work carried out as part of the task: “Development of the water protection program of Lake Grażyna in Drawno based on hydrochemical and hydrobiological studies of water together with the assessment of restoration opportunities” from April 2016 to March 2017). Report for Local Government Unit in Drawno, Szczecin 2017, manuscriptGoogle Scholar
  36. 36.
    Czerniawski R (2016) Raport nr 2 z prac wykonanych w ramach zadania “Opracowanie metody rekultywacji jeziora Rakowo Duże w Złocieńcu na podstawie badań fizykochemicznych i biologicznych wód” w ramach zadania “plaża nad jeziorem Rakowo Duże” w okresie od kwietnia do października 2016 (Report No. 2 on the work carried out as part of the task “Development of a method of restoration of the Lake Rakowo Duże in Złocieniec on the basis of physico-chemical and biological studies of water” as part of the task “Beach on the Lake Rakowo Duże” in the period from April to October 2016). Report for Local Government Unit in Złocieniec, Szczecin 2016, manuscriptGoogle Scholar
  37. 37.
    Gawrońska H (1989) Skład chemiczny osadów dennych Jeziora Bęskiego (Chemical composition of bottom sediments from Lake Bęskie). Acta Academiae Agriculturae Ac Technicae Olstenensis. Protectio Aquarum et Piscatoria 17:35–43Google Scholar
  38. 38.
    Statsoft Inc. STATISTICA software package 12.5Google Scholar
  39. 39.
    Stangenberg M (1938) Skład chemiczny osadów głębinowych jezior Suwalszczyzny (Chemical composition of profundal sediments of Suwałki area lakes). Rozpr. i Spraw. Inst. Bad. Lasów Państw., A 31:1–40Google Scholar
  40. 40.
    Naeher S, Gilli A, North RP, Hamann Y, Schubert CJ (2013) Tracing bottom water oxygenation with sedimentary Mn/Fe ratios in Lake Zurich, Switzerland. Chem Geol 352:125–133CrossRefGoogle Scholar
  41. 41.
    Brzozowska R, Gawrońska H (2005) Influence of a multi-year artificial aeration of a lake using destratification method on the sediment-water phosphorus exchange. Arch Environ Prot 31(3):71–88Google Scholar
  42. 42.
    Fytianos K, Kotzakioti A (2005) Sequential fractionation of phosphorus in lake sediments of northern Greece. Environ Monit Assess 100:191–200CrossRefGoogle Scholar
  43. 43.
    Orihel DM, Baulch HM, Casson NJ, North RL, Parsons CT, Seckar DCM, Venkiteswaran JJ (2017) Internal phosphorus loading in Canadian fresh waters: a critical review and data analysis. Can J Fish Aquat Sci 74:2005–2029CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer Nature Switzerland AG 2020

Authors and Affiliations

  • Renata Augustyniak
    • 1
    Email author
  • Jolanta Grochowska
    • 1
  • Michał Łopata
    • 1
  • Katarzyna Parszuto
    • 1
  • Renata Tandyrak
    • 1
  1. 1.Department of Water Protection Engineering, Faculty of Environmental SciencesUniversity of Warmia and Mazury in OlsztynOlsztynPoland

Personalised recommendations