The impact of windfall chemistry of streams and sources on the example of sub-basin in the Kościeliska Valley (Western Tatras)

Celem niniejszej pracy było porównanie składu chemicznego w wodach odwadniających zlewnie leśne oraz wodach odwadniających zlewnie wylesione na skutek wiatrołomu w północnej części Doliny Kościeliskiej (Tatry Zachodnie). Za cele cząstkowe przyjęto: określenie charakterystyk chemizmu wód, identyfikacja typów hydrochemicznych wód, sezonowych zmian chemizmu wód, wpływu wylesienia na chemizm wód. Do badań zastosowano metody badań terenowych, laboratoryjnych i kameralnych. W terenie zostały zmierzone właściwości fizykochemiczne wody takie jak: odczyn, temperatura i przewodność. Analizy składu chemicznego wód przeprowadzono w Laboratorium Hydrologiczno-Chemicznym IGIGP. Skład chemiczny wód wykonano metodą chromatografii jonowej w zakresie 14 jonów: aniony (HCO3-, SO42-, Cl-, NO3-, PO43-, NO2-, Br-, F-) i kationy (Ca2+, Mg2+, Na+, K+, NH4+, Li+). Wody we wszystkich punktach charakteryzowały się odczynem słabo zasadowym. Pod względem mineralizacji wody zakwalifikowano do wód słodkich ze średnią wartością 253,77 mg•L-1. Zarówno w wodach odwadniających obydwie zlewnie jak i Potoku Kościeliskiego wśród anionów dominowały (% mval•L-1) wodorowęglany, natomiast wśród kationów wapń. W zakresie stężeń (mg•L-1) najwyższe wartości przypadły również dla wodorowęglanów, a następnie wapnia. Przeprowadzone badania wykazały wpływ wiatrołomu na chemizm wód odwadniających zlewnię bezleśną szczególnie w zakresie stężenia azotanów i wartości temperatury. W zlewniach wylesionych stężenia NO3- jest ponad dwukrotnie większe (śr.=10,56 mg•L-1) niż w wodach odwadniających zlewnie pokryte lasem (śr.=4,21 mg•L-1). Wyższe stężenie NO3- w wodach odwadniających zlewnie bezleśne spowodowana jest brakiem systemu korzeniowego drzew, które pobierają NO3- jako składnik pokarmowy i skutkiem tego jest wymywanie azotanów z pokrywy glebowej do wód potoków odwadniających zlewnie bezleśne. Druga różnica między wodami odwadniającymi zlewnie leśne i bezleśne występuje w odniesieniu do temperatury wody. Wody odwadniające zlewnie bezleśne odznaczają się wyższymi temperaturami o śr.= 2,1oC niż wody odwadniające zlewnie zalesione. Jest to szczególnie zauważalne w miesiącach letnich, w lesie temperatura wody jest niższa ze względu na zacienienie niż w obszarach bezleśnych gdzie potoki są silniej eksponowane na promieniowanie słoneczne.The aim of the study was to compare the chemical composition of water in the forested catchments and deforested catchments caused by the windfall in the northern part of the Kościeliska Valley (Western Tatras). For the sub-goals were adopted: to determine the characteristics of water chemistry, identify the types of hydrochemical water, seasonal changes in water chemistry, the impact of deforestation on water chemistry. The study used methods were: fieldwork, laboratory and cameral. In the field there were measured physicochemical properties of water such as pH, temperature and conductivity. Analysis of the chemical composition of water was conducted at the Laboratory of Hydrological and Chemical IGiGP. The chemical composition of water was performed by ion chromatography in the range of 14 ions anions (HCO3-, SO42-, Cl-, NO3-, PO43-, NO2-, Br-, F-) and cations (Ca2+, Mg2+, Na+, K+, NH4+, Li+). All waters characterized by a weakly basic site reaction. The mineralization was classified into freshwater with an average of 253.77 mg • L-1. In the waters of the two drainage basins of Kościeliski Stream dominated anions (meq% • L-1) hydrogen, cations were dominated by calcium. The study showed the impact of the windfall on the water chemistry of drainage catchment deforested especially in nitrate concentration and temperature. In deforested catchments concentration of NO3 is more than twice (avg. = 10.56 mg • L-1) than in the water drainage basins covered with forest (avg. = 4.21 mg • L-1). Higher concentrations of NO3- occur in waters of deforested catchemnts due to a lack of the root system of trees which take NO3- as a food ingredient and is thereby nitrate leaching from soil cover to the waters of the streams draining deforested catchments. The second difference between the waters of the forested catchments and deforested catchmemnts is relation with the water temperature. Water draining deforested catchments is characterized by higher temperatures on Wed = 2,1oC than water draining forested catchemnts. This is particularly noticeable in the summer months when the water temperature is lower due to shading than in treeless areas where streams are strongly exposed to solar radiation