Rozpuszczona materia organiczna w wodach słodkich

• Authors: Katarzyna Puczko , Piotr Zieliński , Elżbieta Jekatierynczuk-Rudczyk

Title variants

EN

Dissolved organic matter in freshwaters

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Związki organiczne stanowią powszechny składnik wód słodkich. Rozpuszczona materia organiczna (RMO) w środowisku lądowym jest syntetyzowana zarówno wewnątrz ekosystemu jak i poza nim. RMO jest heterogeniczną mieszaniną tysięcy różnych organicznych substancji i związków chemicznych zawierających, oprócz węgla, także m. in. tlen, wodór, azot, fosfor i siarkę. RMO podlega biologicznym i abiotycznym transformacjom. Na przemiany RMO w przyrodzie składają się procesy produkcji, fotoutleniania, wymywania, ługowania oraz akumulacji. RMO wpływa na tempo i zasięg przemieszczania się metali ciężkich w wodach słodkich. Rozpuszczone barwne substancje organiczne powodują szybsze ogrzewanie się wody. Rozpuszczony węgiel organiczny (RWO) stanowi największy rezerwuar węgla organicznego w ekosystemach wodnych i jest istotnym elementem biogeochemicznego obiegu węgla w przyrodzie. Wysokie stężenie RMO w wodach słodkich prowadzi do znacznych deficytów tlenowych w hypolimnionie i eutrofizację wód. Obfitość i jakość RMO wpływa również na tempo produkcji pierwotnej i stanowi ważny element pętli mikrobiologicznej organizmów wodnych.

EN

Organic compounds are a common component of freshwaters. Dissolved organic matter (DOM) is synthesized inside the ecosystem and beyond, in the terrestrial environment. DOM is a heterogeneous mixture of thousands of different organic substances and chemical compounds containing, in addition to carbon, also: oxygen, hydrogen, nitrogen, phosphorus and sulfur. DOM undergoes biological and abiotic transformations. The transformation of DOM consists of primary production processes, photo-oxidation processes, leaching and accumulation. DOM affects the rate and movement of heavy metals in freshwaters. Colored organic substances cause higher water temperature. Dissolved organic carbon (DOC) is the largest reservoir of organic carbon in aquatic ecosystems and is an important element of the biogeochemical carbon cycle. Elevated concentration of DOM in surface water, affects the oxygen deficits in hypolimnion and water eutrophication. The abundance and quality of DOM affects the rate of primary production and is an important element of the microbial loop.

Keywords

PL

ekosystemy słodkowodne; rozpuszczona materia organiczna; rozpuszczony węgiel organiczny

EN

dissolved organic carbon; dissolved organic matter; freshwater ecosystems

• Journal: Kosmos
• Year: 2017
• Volume: 66
• Issue: 3
• Pages: 457-464

Dates

published

2017

Contributors

author

Katarzyna Puczko

• Zakład Ochrony Środowiska, Instytut Biologii, Uniwersytet w Białymstoku, Ciołkowskiego 1J, 15-245 Białystok, Polska
• Department of Environmental Protection, Institute of Biology, University of Bialystok, Ciołkowskiego 1J, 15-245 Białystok, Poland

author

Piotr Zieliński

• Zakład Ochrony Środowiska, Instytut Biologii, Uniwersytet w Białymstoku, Ciołkowskiego 1J, 15-245 Białystok, Polska
• Department of Environmental Protection, Institute of Biology, University of Bialystok, Ciołkowskiego 1J, 15-245 Białystok, Poland

author

Elżbieta Jekatierynczuk-Rudczyk

• Zakład Ochrony Środowiska, Instytut Biologii, Uniwersytet w Białymstoku, Ciołkowskiego 1J, 15-245 Białystok, Polska
• Department of Environmental Protection, Institute of Biology, University of Bialystok, Ciołkowskiego 1J, 15-245 Białystok, Poland

References

• Allan J. D., 1998. Ekologia wód płynących. PWN, Warszawa.
• Aluwihare L. I., Repeta D. J., Chen R. F., 2002. Chemical composition and cycling of dissolved organic matter in the Mid-Atlantic Bight. Deep Sea Res. (Part II), 49, 4421-4437.
• Baker A., 2001. Fluorescence excitation-emission matrix characterization of some sewage-impacted rivers. Environ. Sci. Technol. 35, 948-953.
• Barałkiewicz D., Siepak J., 1994. The contents and variability of TOC, POC and DOC concentration in natural waters. Pol. J. Environ. Stud. 3, 15-18.
• Benoy G., Cash K., McCauley E., Wrona F., 2007. Carbon dynamics in lakes of the boreal forest under a changing climate. Environ. Rev. 15, 175-189.
• Bertilsson S., Tranvik L. J., 1998. Photochemically produced carboxylic acids as substrates for freshwater bacterioplankton. Limnol. Oceanogr. 43, 885-895.
• Bracchini L., Dattilo A. M., Hull V., Loiselle S. A., Martini S., Rossi C., Seritti A., 2006. The bio-optical properties of CDOM as descriptor of lake stratification. J. Photoch. Photobio. B. 85, 145-149.
• Dalva M., Moore T. R., 2001. Some controls on the release of dissolved organic carbon by plant tissues and soils. Soil Sci. 166, 38-47.
• De Haan H., 1993. Solar UV-light penetration and photodegradation of humic substances in peaty lake water. Limnol. Oceanogr. 38, 1072-1076.
• De Wit H. A., Monteith D. T., Stoddard J. L., 2016. Climatic and chemical drivers of trends in DOC in northern surface waters in Europa and North America. IEGU General Assembly Conference Abstracts, 18, 16886.
• Dojlido J., Siepak J., Taboryska B., 1994, Oznaczanie węgla organicznego w wodach i ściekach. Materiały Komisji Analizy Wody Komitetu Chemii Analitycznej PAN.
• Evans C. D., Chapman P. J., Clark J. M., Monteith D. T., Cresser M. S., 2006. Alternative explanations for rising dissolved organic carbon export from organic soils. Glob. Change Biol. 12, 2044-2053.
• Evans C. D., Jones T. G., Burden A., Ostle N., Zieliński P., Cooper M. D., Freeman C., 2012. Acidity controls on dissolved organic carbon mobility in organic soils. Glob. Change Biol. 18, 3317-3331.
• Fellman J. B., Hood E., D'Amore D. V., Edwards R. T., White D., 2009. Seasonal changes in the chemical quality and biodegradability of dissolved organic matter exported from soils to streams in coastal temperate rainforest watersheds. Biogeochemistry 95, 277-293.
• Fisher S. G., Likens G. E., 1973. Energy flow in Bear Brook, New Hampshire: an integrative approach to stream ecosystem metabolism. Ecol. Monogr. 43, 421-439.
• Forstner U., Wittmann G. T. W., 1983. Metal pollution in the aquatic environment. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo.
• Freeman C., Evans C. D., Monteith D. T., Reynolds B., Fenner N., 2001. Export of organic carbon from peat soils. Nature 412, 785-785.
• Górniak A., 1996. Substancje humusowe i ich rola w funkcjonowaniu ekosystemów słodkowodnych. Dział Wydawnictw Filii Uniwersytetu Warszawskiego w Białymstoku, 448, 151.
• Huang W., Chen R. F., 2009. Sources and transformations of chromophoric dissolved organic matter in the Neponset River Watershed. J. Geophys. Res. 114, DOI: 10.1029/2009JG000976.
• Jaffé R., McKnight D., Maie N., Cory R., McDowell W. H., Campbell J. L., 2008. Spatial and temporal variations in DOM composition in ecosystems: The importance of long-term monitoring of optical properties. J. Geophys. Res. 113, G04032.
• Jekatierynczuk-Rudczyk E., 2010. Przekształcenia składu fizyczno-chemicznego płytkich wód podziemnych w strefach drenażu na obszarach nizinnych. Wydawnictwo Uniwersytetu w Białymstoku, Białystok.
• Jekatierynczuk-Rudczyk E., Zieliński P., Górniak, A., 2006. Stopień degradacji rzeki wiejskiej w bezpośrednim sąsiedztwie Białegostoku. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 6, 143-153.
• Karlsson J., Jansson M., Jonsson A., 2007. Respiration of allochthonous organic carbon in unproductive forest lakes determined by the Keeling plot method. Limnol. Oceanogr. 52, 603-608.
• Keller W., Paterson A. M., Somers K. M., Dillon P. J., Heneberry J., Ford A., 2008. Relationships between dissolved organic carbon concentrations, weather, and acidification in small Boreal Shield lakes. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 65, 786-795.
• Klug J. L., 2002. Positive and negative effects of allochthonous dissolved organic matter and inorganic nutrients on phytoplankton growth. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 59, 85-95.
• Kowalczuk P., Cooper W. J., Whitehead R. F., Durako M. J., Sheldon W., 2003. Characterization of CDOM in an organic-rich river and surrounding coastal ocean in the South Atlantic Bight. Aquat. Sci. 65, 384-401.
• Leenheer J. A., Croue J. P., 2003. Peer reviewed: characterizing aquatic dissolved organic matter. Environ. Sci. Technol. 37, 18-26.
• Monteith D. T., Stoddard J. L., Evans C. D., de Wit H. A., Forsius M., Hogasen T., Keller B., 2007. Dissolved organic carbon trends resulting from changes in atmospheric deposition chemistry. Nature 450, 537-540.
• Montgomery J. M., 1985. Water treatment principles and design. Wiley, New York.
• Moore T. R., Dalva M., 2001. Some controls on the release of dissolved organic carbon by plant tissues and soils. Soil Sci. 166, 38-47.
• Mopper K., Stubbins A., Ritchie J. D., Bialk H. M., Hatcher P. G., 2007. Advanced instrumental approaches for characterization of marine dissolved organic matter: extraction techniques, mass spectrometry, and nuclear magnetic resonance spectroscopy. Chem.Rev. 107, 419-442.
• Nadany P., Sapek A., 2004. Zróżnicowanie stężenia węgla organicznego w wodzie gruntowej w różnie użytkowanych glebach torfowych. Woda-Środowisko-ObszaryWiejskie 4, 281-289.
• Nagata T., 2000. Production mechanisms of dissolved organic matter. [W:] Microbial ecology of the oceans. Kirchman D. L. (red.). John Wiley, New York, 121-152.
• Olańczuk-Neyman K., 2001. Mikroorganizmy w kształtowaniu jakości i uzdatnianiu wód podziemnych. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk.
• Prairie Y. T., 2008. Carbocentric limnology: looking back, looking forward. Canad. J. Fish. Aquat. Sci. 65, 543-548.
• Ritson J. P., Graham N. J. D., Templeton M. R., Clark J. M., Gough R., Freeman C., 2014. The impact of climate change on the treatability of dissolved organic matter (DOM) in upland water supplies: a UK perspective. Sci. Tot. Environ. 473, 714-730.
• Qualls R. G., Haines B. L., 1991. Geochemistry of dissolved organic nutrients in water percolating through a forest ecosystem. Soil Sci. Soc. Am. J. 55, 1112-1123.
• Rocha C. L., Nowald N., Passow U., 2008. Interactions between diatom aggregates, minerals, particulate organic carbon, and dissolved organic matter: Further implications for the ballast hypothesis. Global Biogeochem. Cycles 22, B4005.
• Sapek A., 2009. Rozpuszczony węgiel organiczny w wodzie z gleb torfowych na bagnie Ławki. Roczniki Gleboznawcze Warszawa, 60, 89-101.
• Schiff S. L., Aravena R., Trumbore S. E., Dillon P. J., 1990. Dissolved organic carbon cycling in forested watersheds - a carbon isotope approach. Wat. Resour. Res. 26, 2949-2957.
• Schiff S. L., Aravena R., Trumbore S. E., Hinton M. J., Elgood R., Dillon P. J., 1997. Export of DOC from forested catchments on the Precambrian Schield of Central Ontario: Clues from 13C and 14C. Biogeochemistry 36, 43-65.
• Stedmon C. A., Markager S., Bro R., 2003. Tracing dissolved organic matter in aquatic environments using a new approach to fluorescence spectroscopy. Marine Chem. 82, 239-254.
• Sulzberger B., Durisch-Kaiser E., 2009. Chemical characterization of dissolved organic matter (DOM): a prerequisite for understanding UV-induced changes of DOM absorption properties and bioavailability. Aquat. Sci. 71, 104-126.
• Szpakowska B., 2001. Dissolved organic substances in water bodies of agricultural landscapes .[W:] Landscape ecology in agroecosystems management. Ryszkowski L. (red.). CRC Press, Washington, 159-184.
• Thurman E. M., 1985. Organic geochemistry of natural waters. Nijhoff & Junk Publ., Boston.
• Vähätalo A. V., Wetzel R. G., 2004. Photochemical and microbial decomposition of chromophoric dissolved organic matter during long (months-years) exposures. Marine Chem. 89, 313-326.
• Wagner I., Zalewski M., 2000. Effect of hydrological patterns of tributaries on biotic processes in a lowland reservoir - consequences for restoration. Ecol. Eng. 16, 79-90.
• Wetzel R. G., 2001. Limnology: lake and river ecosystems. Academic Press, San Diego.
• Wiśniowska-Kielian B., Niemiec M., 2008. Effect of bottom sediment addition to the substrate on the Fe, Mn, Zn and Cu contents and on quantitative ratios between these elements in plant biomass. Ecol. Chem. Eng. 15, 1183-1191.
• Zieliński P., Jekatierynczuk-Rudczyk E., 2010. Dissolved organic matter transformation in the hyporheic zone of a small lowland river. Oceanol. Hydrob. St. 39, 97-103.
• Zieliński P., Górniak A., 1999. Analizy rozpuszczonego węgla organicznego w wodach naturalnych. Aparatura Badawcza i Dydaktyczna 4, 37-45.