Dzięki roślinom do rzek trafia mniej pozostałości z nawozów

Wnioski z badań dr hab. inż. Moniki Kalinowskiej, prof. PAN z Instytutu Geofizyki PAN, która zajmuje się modelowaniem rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w kanałach otwartych (czyli rzekach, strumieniach itp.), zostały opublikowane z czasopiśmie "Hydrology and Earth System Sciences" (https://hess.copernicus.org/articles/27/953/2023/).

Jak przypomniała badaczka, powszechnie obecna w rzekach i kanałach roślinność istotnie wpływa nie tylko na sam przepływ wody, ale również na rozprzestrzenianie się rozpuszczonych w niej substancji, którymi mogą być różnego rodzaju zanieczyszczenia.

"Roślinność działa jak naturalny filtr dla osadów i zanieczyszczeń, wspomagając samooczyszczanie się wody. W kanałach rolniczych ma to szczególne znaczenie, ponieważ roślinność korzystnie wpływa na oczyszczenie wody z pozostałości używanych nawozów i środków ochrony roślin, które spływają do kanałów z okolicznych pól" – podkreśliła Kalinowska.

Jak zrobiono badanie

Naukowcy z jej zespołu przeprowadzili tzw. eksperymenty znacznikowe (z użyciem specjalnego, bezpiecznego dla środowiska czerwonego barwnika), aby zrozumieć wpływ roślinności na przepływ i transport substancji rozpuszczonych w dwóch skrajnych wariantach: silnie porośniętym kanale oraz po oczyszczeniu kanału z roślinności. Kluczowym zadaniem było wyznaczenie parametrów charakteryzujących procesy mieszania i rozprzestrzeniania się substancji rozpuszczonej w wodzie (np. zanieczyszczeń) oraz ich zależności od pokrycia roślinnością.

"Nasze wyniki potwierdzają, że naturalna roślinność ma duży wpływ na przepływ wody i transport substancji rozpuszczonych, a przy dużych pokryciach roślinności zmniejsza tzw. współczynnik dyspersji podłużnej (najważniejszy, a jednocześnie zwykle najtrudniejszy do określenia parametr używany w modelach komputerowych, kontrolujący mieszanie się substancji w rzekach i kanałach). Ponadto, zauważyliśmy, że zależność między badanym pokryciem roślinnością a współczynnikiem dyspersji jest liniowa" – podała Kalinowska.

Badaczka podkreśliła, że wyniki dotyczą tylko warunków wysokiego pokrycia roślinnością. "W kolejnych badaniach planujemy uzupełnić je o obserwacje prowadzone w różnych warunkach przepływu i pokrycia roślinnością" – dodała.

Naukowczyni podkreśla, że to badania nowatorskie. "W przeciwieństwie do większości dostępnych badań dotyczących wpływu roślinności na przepływ i mieszanie, które do tej pory były prowadzone głównie w warunkach laboratoryjnych - zwykle ze sztucznymi elementami imitującymi naturalną roślinność w wybranych konfiguracjach i warunkach, nasze badania dotyczyły roślinności w złożonych naturalnych warunkach przyrodniczych, z którymi mamy do czynienia w praktyce" – podkreśliła.

Zdaniem Kalinowskiej poznanie skomplikowanego mechanizmu wpływu roślinności na przepływ i mieszanie zanieczyszczeń jest ważnie zarówno w kontekście badań naukowych, jak i przy opracowywaniu modeli komputerowych do strategii zarządzania wodą, włącznie z sytuacjami kryzysowymi. "W ten sposób będziemy w stanie przygotować modele, które pozwolą na skuteczne określenie szybkości rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w rzekach, a także pomogą w planowaniu działań prewencyjnych i odpowiednim reagowaniu w przypadku awarii lub katastrof" – wskazała.

Kalinowska dodała, że tego typu badania mogą być także pomocne w sformułowaniu nowych wytycznych dotyczących utrzymania cieków w tym kanałów rolniczych z uwzględnieniem kompromisów równoważących potrzeby ochrony przeciwpowodziowej z działaniami proretencyjnymi i ochroną jakości wody.

Naukowczyni przypomniała, że w przeszłości roślinność w rzekach i kanałach była traktowana głównie jako "przeszkoda" i często była usuwana w celu zapewnienia przepustowości koryta i zaspokojenia potrzeb przeciwpowodziowych.

"Ekstensywne usuwanie roślinności jest nadal szeroko praktykowane. Zasady zrównoważonego rozwoju są jednak coraz częściej brane pod uwagę przy podejmowaniu decyzji dotyczących wszelkich projektów inżynieryjnych na rzekach i kanałach. W kontekście zmieniającego się klimatu roślinność w ciekach zaczyna więc być postrzegana nie tylko jako coś niepożądanego, ale także jako sposób na zwiększenie retencji oraz jako naturalna pułapka oraz filtr dla osadów i zanieczyszczeń" – podsumowała Monika Kalinowska.