English
W bieżącym przeglądzie wodnych publikacji naukowych znalazło się kilka prac z naszego podwórka. Wszak Polacy nie gęsi. W artykule opublikowanym w Ecohydrology & Hydrobiology naukowcy ze Śląska prezentują wyniki intrygującego badania, które jest kolejnym elementem skomplikowanej układanki na temat ekologii Prymnesium parvum. Z kolei łódzki ośrodek udowadnia, że stosowanie rozwiązań opartych na naturze do redukcji biogenów i zawiesiny w wodach miejskich rzek jest sensowne i efektywne także na terenach zurbanizowanych, nawet przy występujących tam ograniczeniach powierzchniowych. Niestety, oprócz biogenów, dużym problemem miejskich cieków są zanieczyszczenia chemiczne. Portugalscy naukowcy wskazują na ponad 100 farmaceutyków wykrytych w strumieniach miejskich, które mogą mieś istotny negatywny wpływ na organizmy wodne.
Czy wiedzieliście, że doświadczenie powodzi znacząco podwyższa ryzyko śmiertelności niemowląt, a efekt ten może się utrzymywać do 4 lat po katastrofie? Potwierdzają to wyniki badań przeprowadzonych na przykładzie krajów afrykańskich. Zadajemy też pytanie, czy wobec zmian klimatycznych mamy wpływ na wzrost ryzyka zakwitów glonów w jeziorach. Holenderscy naukowcy dowodzą, że tak. Musimy tylko potraktować priorytetowo kwestię zarządzania składnikami odżywczymi i klimatem w programach politycznych. I nie możemy zapominać o hydromorfologii, bo jeziora o obniżonej zdolności buforowej będą szybciej podlegały eutrofizacji, czego dowodzą badania jezior z polskich pojezierzy.
1. The reaction of Prymnesium parvum to a sudden salinity decrease
Woźnica A., Karczewski J., Lipowczan M. et al. (2024). The reaction of Prymnesium parvum to a sudden salinity decrease, Ecohydrology & Hydrobiology.
Od katastrofy w Odrze latem 2022 r. dużo wody upłynęło, ale problem obecności Prymnesium parvum w tym ekosystemie rzecznym nie daje spać spokojnie. Haptofit, zwany „złotą algą”, to tajemniczy organizm, którego mechanizmy funkcjonowania, ekologia i fizjologia są jeszcze bardzo słabo rozpoznane. Algi wytwarzają wiele cytotoksycznych metabolitów, dlatego podczas ich masowych zakwitów obserwuje się śnięcia ryb i innych organizmów skrzelodysznych na dużą skalę. Niestety, jak dotąd nie wiemy, co powoduje nagłe uwolnienie toksyn z komórek alg.
Zespół śląskich naukowców postawił tezę, że kluczem jest ciśnienie osmotyczne i przeprowadził eksperyment, poddając komórki P. parvum działaniu wody o coraz niższym zasoleniu, w przedziale przewodności elektrolitycznej właściwej od 2970 do 250 µS/cm (wartość notowana w Kanale Gliwickim podczas poboru P. parvum do eksperymentu).
Przy praktycznej wartości zasolenia 0,68 (co odpowiada przewodności 1330 µS/cm) wzrost ciśnienia osmotycznego do 360 hPa już po 10 minutach ekspozycji spowodował średnio dwukrotny wzrost objętości komórek oraz ich pękanie i uwalnianie do wody ogromnych ilości małych cząstek. Cząstki te są prawdopodobnie odpowiedzialne za masową śmierć organizmów oddychających skrzelami. Autorzy badania wnioskują na tej podstawie, że przetrwanie P. parvum zależy od homeostazy zasolenia wody, która jest uznawana za spełnioną powyżej wartości praktycznego zasolenia równej 0,88 (1700 µS/cm).
2. Stormwater treatment in constrained urban spaces through a hybrid Sequential Sedimentation Biofiltration System
Jarosiewicz P., Font-Najera A., Mankiewicz-Boczek J. et al. (2024). Stormwater treatment in constrained urban spaces through a hybrid Sequential Sedimentation Biofiltration System. Chemosphere; 367: 143696.
Spływy powierzchniowe z obszarów miejskich niosą dużo niebezpiecznych zanieczyszczeń i stanowią poważne zagrożenie dla jakości wód. Ich efektywne oczyszczanie nadal stanowi wyzwanie. Obok twardych metod inżynierskich, hydroekolodzy upatrują możliwości rozwiązania tego problemu w rozwiązaniach opartych na naturze (ang. nature based solutions, NbS). Ale czy przy ograniczonej przestrzeni i możliwości stosowania tych rozwiązań na obszarach miejskich ich efektywność w oczyszczaniu wód będzie wystarczająca, aby w nie inwestować? Sprawdzili to naukowcy z ośrodków w Łodzi i Rzymie, testując wydajność usuwania zawiesin i biogenów nowego hybrydowego systemu biofiltracji sedymentacyjnej SSBS (ang Sequential Sedimentation Biofiltration Systems). System zainstalowano wzdłuż rzeki Mlecznej w Radomiu, która odprowadza wody opadowe do Radomki.
System dostosowano do istniejącej infrastruktury wód opadowych poprzez zintegrowanie zbiornika sedymentacyjnego (SED), trzech przepuszczalnych barier reaktywnych (PRB) i strefy biofiltracji (BIO). Ze względu na ograniczenia przestrzenne i wysoką szybkość obciążenia hydraulicznego (HLR = 1,31 m/d) usuwanie osadów w SED i PRB było ograniczone, przynosząc redukcję zawiesiny średnio o 13,6 proc. Jednakże PRB wykazały skuteczne usuwanie amoniaku (43,4 proc.) i fosforanu (59,3 proc.). Strefa BIO dodatkowo zwiększyła retencję składników odżywczych (56 proc. ortofosforanów) i zawiesiny (52 proc.).
Badanie podkreśla potencjał integracji tradycyjnej infrastruktury miejskiej z NbS w sekwencyjnym systemie oczyszczania wód opadowych, wykazując jego skuteczność w środowiskach miejskich o ograniczonej przestrzeni. Jak od lat dowodzą nasi rodzimi naukowcy, wystarczy trochę skały wapiennej, dolomitu, absorbentu oraz roślinności makrofitowej do biofiltracji, aby pomóc naszym wodom. Również w mieście.
3. Pharmaceuticals in urban streams: A review of their detection and effects in the ecosystem
Rodrigues Fernanda, Durães Luisa, Simões Nuno E.C et al. (2025). Pharmaceuticals in urban streams: A review of their detection and effects in the ecosystem. Water Research, 268, 122657.
Biogeny i zawiesina to tylko część problemów rzek, szczególnie w miastach. Na podstawie przeglądu ponad 200 publikacji na temat zanieczyszczenia farmaceutycznego i wpływu tych związków w 49 miejskich strumieniach i potokach zlokalizowanych w 13 krajach na 4 kontynentach naukowcy wykazali 139 farmaceutyków z 10 grup terapeutycznych. Najczęściej występującymi substancjami okazały się leki przeciwzapalne i przeciwdrgawkowe.
Spośród zidentyfikowanych substancji największy wpływ na organizmy wodne mają 17β-estradiol, estriol, estron, acetaminofen, kofeina, karbamazepina, diltiazem, difenhydramina, fluoksetyna, norfluoksetyna, sertralina, desmetylosertralina, metylofenidat i cyprofloksacyna. Efekty te były różne: od bioakumulacji, zaburzeń endokrynologicznych, upośledzonego wzrostu, zahamowania reprodukcji, zwiększonej śmiertelności i zaburzeń rozrodu po zmiany morfologiczne i zmniejszoną produkcję pierwotną brutto i biomasę.
Mimo znaczącego wzrostu liczby publikacji na temat zanieczyszczenia wód powierzchniowych farmaceutykami w ostatnich latach (o 43 proc. w latach 2019-2023), problem – szczególnie w miejskich strumieniach – nadal nie jest dobrze rozpoznany. Przyczynia się do tego zbyt mała częstotliwość analiz tych metabolitów, nieefektywne oczyszczanie ścieków miejskich w odniesieniu do substancji farmaceutycznych i niedostateczna liczba badań nad wpływem substancji farmaceutycznych na społeczność/populacje organizmów wodnych.
4. Burden of infant mortality associated with flood in 37 African countries
Zhu Y., He C., Bachwenkizi J. et al. (2024). Burden of infant mortality associated with flood in 37 African countries. Nat Commun 15, 10171.
Powodziom towarzyszy wiele negatywnych konsekwencji, ale aspekt, który przeanalizowali i zaprezentowali autorzy artykułu w Nature Communication, muszę przyznać, był dla mnie całkiem zaskakujący. Wykorzystując obszerną bazę danych demograficznych i zdrowotnych z Afryki z lat 1990–2020, przeprowadzili badanie typu case-control wpływu powodzi na śmiertelność niemowląt (dzieci poniżej pierwszego roku życia). Analiza ponad 500 tys. danych wykazała zwiększone ryzyko śmiertelności niemowląt związane z narażeniem na powódź w różnych przedziałach czasowych, przy czym ryzyko to pozostawało podwyższone do czterech lat po katastrofie.
Generalnie, w latach 2000–2020 w Afryce 3,42 nadwyżki zgonów niemowląt na 1000 urodzeń mogło być związane ze średnią 5-letnią ekspozycją na powodzie, co daje wskaźnik 1,7 razy wyższy od obciążeń związanych z ekspozycją na powodzie w ciągu całego życia (2 zgony na 1000 urodzeń). Badanie to dostarcza nowych dowodów na to, że zdarzenia powodziowe mogą zwiększać ryzyko i obciążenie śmiertelnością niemowląt, nawet przez wiele lat po wydarzeniu. Związek między nimi można tłumaczyć na kilka sposobów. Przede wszystkim będą to utonięcia i ciężkie urazy, ale także potencjalne zanieczyszczenie wód i gleb, jak również problemy ze zdrowiem psychicznym, w tym zespół stresu pourazowego (PTSD) i depresja, które mogą utrudniać matce sprawowanie opieki, a w konsekwencji zwiększać ryzyko śmiertelności niemowląt.
Badanie dotyczy, co prawda, krajów afrykańskich, ale nie jest wykluczone, że podobne zależności mogą zachodzić w innych rejonach świata. Na przykład wielka powódź w Nepalu w 1993 r. spowodowała prawie sześciokrotny wzrost współczynnika śmiertelności wśród dzieci, podobnie jak katastrofa tsunami na Sri Lance w 2004 r., która znacząco podwyższyła współczynnik śmiertelności wśród dzieci poniżej 5 roku życia. Badanie przeprowadzone na Fidżi wykazało, że współczynnik śmiertelności dzieci mieszkających na terenach zalewowych sięga aż 16,5 na 1000 dzieci.
5. The future of algal blooms in lakes globally is in our hands
Tigli M., Bak M. P., Janse J. H. et al. (2025). The future of algal blooms in lakes globally is in our hands. Water Research, 268, 122533.
O wpływie ocieplenia klimatu i skutkach zanikania zjawisk lodowych na jeziorach pisaliśmy w Wodnych Sprawach całkiem niedawno. Czy brak lodu na jeziorach jest zjawiskiem korzystnym, czy nie i dla kogo, można dyskutować. Nie zmienia to jednak faktu, że wyższe średnie temperatury prowadzą do wzrostu prawdopodobieństwa wystąpienia i intensywności zakwitów glonów, a to jest już zdecydowanie niekorzystne dla wszystkich (może z wyjątkiem samych glonów). W ostatnich dekadach obserwowane są wyraźne wahania stężenia chlorofilu a (Chl-a), a liczne badania wskazują, że warunkują je dwa podstawowe czynniki: wzrost ładunków substancji biogennych (azotu i fosforu) oraz skutki zmiany klimatu. Mimo to niewiele umiemy powiedzieć o przyszłych trendach zakwitów glonów w jeziorach na całym świecie i względnej roli każdego z tych czynników.
Problem ten przetestowali holenderscy naukowcy z Uniwersytetu w Wageningen. Łącząc dwa modele – oparty na procesach model PCLake oraz model zlewni MARINA-Multi, zbadali oni przyszłe trendy zakwitów glonów dla ponad 3,5 tys. reprezentatywnych jezior na całym świecie, uwzględniając w nich biogeny i zmienne klimatyczne. Autorzy testowali dwa przeciwstawne scenariusze kształtowania się klimatu i rozwoju społeczno-gospodarczego do roku 2050: rozwój oparty na paliwach kopalnych (RCP8.5-SSP5) i zrównoważony rozwój (RCP2.6-SSP1), przyjmując stan w roku 2010 jako punkt odniesienia. Ryzyko zakwitów glonów było analizowane w oparciu o wskaźnik stanu troficznego Carlsona, wyliczany na podstawie chlorofilu-a (TSI-Chla).
Wyniki wskazują na rosnący trend zakwitów glonów w latach 2010–2050 przy scenariuszu rozwoju opartym na paliwach kopalnych (wzrost TSI-Chla w 91 proc. jezior) oraz spadkowy trend przy scenariuszu zakładającym zrównoważony rozwój (spadek TSI-Chla w 63 proc. jezior). Zmiany te są w znacznym stopniu związane z dostępnością składników odżywczych, natomiast zmienne klimatyczne, choć nie zawsze znaczące, sprzyjają pogarszaniu jakości wody w jeziorach. Wyniki badania wskazują na konieczność priorytetowego traktowania kwestii odpowiedzialnego zarządzania składnikami odżywczymi i klimatem w programach politycznych. Potwierdzają też, że przyszłość zakwitów glonów w jeziorach w znacznym stopniu jest w naszych rękach.
6. Hydromorphological pressure explains the status of macrophytes and phytoplankton less effectively than eutrophication but contributes to water quality deterioration
Kutyła S., Kolada A., Ławniczak-Malińska A., (2025). Hydromorphological pressure explains the status of macrophytes and phytoplankton less effectively than eutrophication but contributes to water quality deterioration. Water Research, 268, 122669.
Przyzwyczailiśmy się, że głównym czynnikiem powodującym pogarszanie się jakości wód jezior jest nadmierna dostawa biogenów prowadząca do przyspieszenia eutrofizacji. I jest to prawda. Trzeba jednak pamiętać, że do degradacji ekosystemów jeziornych dokłada się cały szereg innych presji, w tym przekształcenia hydromorfologiczne. Co prawda w przypadku jezior (szczególnie polskich), mogą wydawać się one mało znaczące w porównaniu z przekształceniem hydromorfologicznym rzek, a jednak okazuje się, że nie jest to taki marginalny problem.
Analiza danych biologicznych (wskaźniki fitoplanktonowe i makrofitowe), fizykochemicznych i hydromorfologicznych z 30 nizinnych jezior Polski wykazała, że zarówno elementy biologiczne, jak i parametry jakości wód istotnie korelowały ze wskaźnikiem hydromorfologicznym przekształceń jezior LHMS_PL. Co prawda presje hydromorfologiczne wyjaśniały tylko niewielką część (5,5 proc.) zmienności stanu ekologicznego ocenianego przy użyciu makrofitów i nie miały bezpośredniego wpływu na stan ekologiczny oceniany przy użyciu fitoplanktonu, ale wspólny efekt fizykochemii i hydromorfologii wyjaśniał znaczną część zmienności wskaźników stanu ekologicznego opartych na tych dwóch zespołach.
Ponadto zmiany hydromorfologiczne zwykle wiązały się ze zwiększonymi stężeniami składników odżywczych. Oznacza to, że zmiany fizyczne mogą wpływać na zespoły biologiczne jezior nie tylko bezpośrednio, ale przede wszystkim pośrednio, zmniejszając naturalną zdolność buforową ekosystemu i w ten sposób przyczyniając się do intensyfikacji procesu eutrofizacji.
