Monitoring

Temperatura vode vpliva na hitrost odvijanja kemijskih reakcij in metabolnih procesov v organizmih. Višje temperature pospešijo hitrost odvijanja naravnih procesov v vodi, kot je mikrobna aktivnost in s tem stopnja razgradnje organske snovi, fotosinteza zelenih rastlin, itd. Temperatura vode vpliva tudi na topnost plinov v vodi. Topnost plinov naraste pri nižjih temperaturah.

Kisik (O2) je najpomembnejši plin, saj ga potrebuje za preživetje večina organizmov. Topnost kisika je odvisna od temperature vode. Hladnejša ko je, več plinov lahko zadrži.

Prikazane vrednosti v tabeli najdemo v jezerih s stalnim kroženjem vode, ki omogoča prosto izmenjavo kisika med vodo in atmosfero. Dejanske vrednosti pa so lahko drugačne zaradi nepopolnega kroženja vode ter porabe in sproščanja kisika s strani vodnih organizmov. Bakterije, rastline in živali porabljajo kisik v procesih razgradnje sladkorjev in pridobivanja energije v procesu, ki ga imenujemo celično dihanje. Rastline sproščajo kisik v procesu fotosinteze ob prisotnosti svetlobe. Tako ni neobičajno, da v dnevnem času zabeležimo koncentracije kisika v površinskih vodah, ki so višje od vrednosti v tabeli (super saturacija). Medtem ko lahko ponoči in v zgodnjih jutranjih urah, pred pričetkom fotosinteze, koncentracije kisika padejo pod vrednosti navedene v tabeli. Koncentracija pod 5 mg/L negativno vpliva na delovanje in preživetje mnogih organizmov. Vrednosti pod 2 mg/L povzročijo pogine rib in nekaterih drugih organizmov.

S pH označujemo stopnjo kislosti oziroma bazičnosti vode. pH je negativni logaritem koncentracije vodikovih ionov (H+) in tako obratno sorazmeren s koncentracijo vodikovih ionov v vodi. Vode z nizkim pH imajo več vodikovih ionov in so bolj kisle od voda z višjim pH. Vrednost pH 7 je nevtralna. Z vsako enoto pH se koncentracija vodikovih ionov v vodi spremeni za desetkrat. Tako je jezero s pH 6 desetkrat bolj kislo (desetkrat več H+ ionov) kot jezero s pH 7.

Vrednost pH je pomembna s stališča topnosti kovinskih ionov. Pri nizkem pH vode se koncentracije kovin aluminija, cinka in živega srebra povečajo, če so prisotne v sedimentu in lahko predstavljajo strupenost, ali pa se sprošča fosfor, če je s temi kovinami tvoril fosfatne precipitate. Zmerno nizek pH običajno ni nevaren za živali. Za optimalne pogoje življenja rib pa je zaželen pH med 7 in 8.
Dnevna nihanja pH so lahko posledica fotosintetske aktivnosti in respiracije primarnih producentov. Veliko pomanjkanje CO2 zaradi fotosintetske aktivnosti poruši karbonatno ravnotežje. pH večine naravnih voda znaša med 6,0 in 8,5. Nižje vrednosti se lahko pojavijo v vodah, bogatih z raztopljenimi organskimi snovmi

Celokupno vrednost ionov v vodi lahko opredelimo s skupno količino raztopljenih snovi (Total Dissolved solids TDS), s slanostjo ali prevodnostjo. Običajno uporabljamo slanost in prevodnost, ki ju lahko enostavno izmerimo s senzorji električne prevodnosti. Prevodnost je sorazmerna relativni količini električnega toka, ki ga prevaja voda. Več kot je raztopljenih ionov vodi, večja je prevodnost. Bolj ko je vodno telo obremenjeno s hranili, višja je prevodnost, saj se z dotokom hranil praviloma poveča količina nabitih delcev. Vrednost skupnih raztopljenih snovi pa ni vedno v popolni korelaciji s prevodnostjo. K prevodnosti prispevajo le nabiti delci, nenabite molekule (kot so raztopljene organske snovi) pa ravno tako prispevajo h količini skupnih raztopljenih snovi.

Senzorji prevodnosti merijo, koliko električnega toka se je prevedlo skozi centimeter vode. Specifično prevodnost zato izražamo s Siemensi na centimeter (S/cm). Ker je Siemens velika enota, uporabljamo za sladkovodna telesa običajno mikroSiemens (µS/cm).

TDS izražamo v mg/L ali ppm. Pitna voda naj bi imela manj kot 500 ppm. Način ugotavljanja nečistoč je merjenje električne prevodnosti vode. Za pretvorbo električne prevodnosti vode (µS/cm) v približno koncentracijo raztopljenih snovi (ppm), vrednost µS/cm pomnožimo s konverzijskim faktorjem. Konverzijski faktor je odvisen od kemijske sestave TDS in se giblje med 0,54 in 0,96. Običajno uporabljamo vrednost 0,67 kot približek, ko dejanska vrednost ni znana [(TDS) ppm = Prevodnost µS/cm x 0.67].

Metoda merjenja prosojnosti s Secchijevo ploščo je že zelo stara, saj se prosojnost na ta način meri že od leta 1865, a je še vedno uporabna. Okroglo ploščo z značilnim črno-belim vzorcem ali okroglimi luknjami spustimo v globino vodnega telesa. Secchijevo globino dosežemo takrat, ko vzorec na plošči ni več opazen. Meritve vedno izvajamo v senci oziroma na senčni strani plovila ali pomola med 9. uro zjutraj in 2. uro popoldan.
Na motnost in prosojnost vplivajo trdni delci, suspendirani v vodi (mulj, fitoplanktonski organizmi) Motnost vode merimo s spektrofotometrom pri valovnih dolžinah 700 in 750 nm.
Prosojnost običajno odraža splošno kvaliteto vode, še posebej količino prisotnih alg. Vrednosti Secchijeve plošče nižje od 0,5m govorijo o nizki prosojnosti vode.
V primeru Koseškega bajerja smo predstavili vrednosti motnosti vode.

Fosfor je pomembno rastlinsko hranilo. V visokih koncentracijah pospešuje prekomerno rast rastlin, alg in cianobakterij. Analize fosforja običajno zajemajo vrednosti topnega reaktivnega fosforja (fosfati) in celokupnega fosforja. Topne oblike so rastlinam enostavno dostopne. Njegove koncentracije se v jezerih hitri spreminjajo, saj ga rastline privzemajo in sproščajo. Vrednosti celotnega fosforja so zato boljši pokazatelj razpoložljivih hranil v jezeru, saj so celokupne vrednosti ostajajo bolj stabilen, kot reaktivne oblike fosforja. Celokupni fosfor zajema topne oblike fosforja in fosfor, vezan v suspendiranih rastlinskih in živalskih ostankih v vodi.
V idealnih razmerah naj bi bile koncentracije topnih oblik fosforja 10 μg/L ali manj v pomladanskem času, za preprečitev cvetenja alg v poletnem obdobju. Za preprečevanje neželenega cvetenja naj bi v jezerih vzdrževali koncentracije celokupnega fosforja pod 20 μg/L in pod 30 μg/L v umetnih akumulacijah.

Fosfor ni enostavno topen v vodi. S kalcijem, železom in aluminijem tvori netopne precipitate. V vodah z visoko vsebnostjo kalcijevega karbonata (vode z visoko trdoto), tvori na dnu usedline. Te vode s po navadi bistre in z manjšim razraščanjem alg. Ukoreninjene vode rastline pa do tega fosforja lahko vseeno pridejo, zato lahko v takih vodah najdemo več vodnih makrofitov. Fosfor se zadržuje v sedimentu v obliki železovih precipitatov le tako dolgo, dokler je v vodi raztopljenega dovolj kisika. V anoksičnih razmerah, pa se fosfor sprosti, kar lahko sproži rast alg. Topnost precipitatov fosforja z aluminijem se v anoksičnih pogojih ne poveča (poveča pa se v kislih pogojih – pri nizkih vrednostih pH).

Tudi dušik je pomembno hranilo za rast alg in rastlin. Dušik se v jezerih nahaja v različnih oblikah. Celokupni dušik sestavljajo vrednosti nitrata ((NO3–), nitrita(NO2–) in Kjeldhalovega dušika (organska in amonijeva frakcija dušika (NH4+)). Organski dušik opredeljujemo kot biomasni dušik. Pri razgradnji organske snovi se sprošča amonij, ki se ob prisotnosti kisika pretvori v nitrat. Te mikrobne pretvorbe potekajo hitreje pri višjih temperaturah vode. Vodne rastline in alge lahko uporabljajo vse anorganske oblike dušika (NO3–, NO2– in NH4+). Če znaša koncentracija anorganskih oblik dušika več kot 0,3 mg/L (preračunano na N), je to dovolj dušika za poletno cvetenje alg.
Dušik je omejujoč dejavnik za rast alg, ko je razmerje celotnega dušika napram fosforju manjše kot 10:1. Vrednosti med 10:1 in 15:1 obravnavamo kot prehodne, medtem ko je v primeru razmerja večjega kot 15:1 fosfor omejujoč dejavnik rasti. Kljub temu pa nizke vrednosti dušika ne garantirajo omejene rasti alg na enak način kot nizke vrednosti fosforja. Nezaželeno razraščanje alg po navadi opazimo v jezerih z nizkim razmerjem dušika in fosforja (N:P). Cianobakterije lahko namreč uporabljajo atmosferski dušik (N2), medtem ko so druge bolj zaželene alge in rastline odvisne od amonijevih in nitratnih oblik dušika raztopljenih v vodi.

Klorofil a je značilen fotosintetski pigment in predstavlja približno 1 do 2% suhe biomase planktonskih alg. Vsebnost oziroma koncentracija klorofila a se zato v limnoloških raziskavah pogosto uporablja kot pokazatelji prisotnosti fitoplanktonske biomase. V primeru nevarnega cvetenja alg pa nas zanima predvsem koncentracija cianobakterij in njihov delež napram zelenim algam. V ta namen potrebujemo parameter, ki je specifičen za cianobakterije. Fikocianin je specifičen pigment cianobakterij zastopan z značilnim deležem v cianobakterijski celici.

Za določitev obeh pigmentov, prefiltriramo znano količino vode skozi stekleni filter. Iz koncentriranega vzorca ekstrahiramo pigmente po izbranem postopku. Koncentracijo klorofila in fikocianina nato spektrofotometrično določimo z meritvijo fluorescence pri različnih valovnih dolžinah. Koncentracijo pigmentov podamo v µg/L. Aktivnost rastlinskih pigmentov lahko merimo tudi neposredno v naravnih vzorcih s pomočjo fluorescentnih sond.

Iz zgoraj predstavljenih parametrov lahko opredelimo trofično stanje vodnega telesa s katerim predstavimo stanje vode. Jezera lahko razdelimo na tri osnovne kategorije glede na njihovo trofično stanje – oligotrofna, mezotrofna in eutrofna jezera. Kategorije odražajo nivo hranil in prosojnosti jezera.

Oligotrofna jezera so po navadi bistra in globoka, z malo ali brez vodnih makrofitov in planktonskih alg. Vsebnost hranil je v njih nizka, kar se odraža v manjši ribji populaciji. V njih pa se lahko ustvari primerna prehranjevalna veriga za salmonidne vrste rib.

Eutrofna jezera imajo veliko hranil in lahko vzdržujejo večjo biomaso rastlin in živali živečih v njih. Taka vodna telesa so zelo produktivna, z veliko vodnih makrofitov in možnim pojavljanjem cvetenja alg. Običajno podpirajo velike populacije rib. Pojavlja se lahko pomanjkanje kisika. V evtrofnih jezerih najdemo običajno ciprinidne ribe.

Mezortofna jezera so vmesna stopnja med oligotrofnimi in evtrofnimi jezeri. Primarna produkcija je nekoliko povečana in občasno lahko nastopi cvetenje alg.

Trofično stanje jezer lahko opredelimo na različne načine. Običajne lastnosti s katerimi opredeljujemo stanje so:

• celokupna koncentracija fosforja (pomembna za rast alg)
• koncentracija klorofila a (pokazatelj količine prisotnih alg)
• prosojnost vode

Nizke vrednost fosforja so v korelaciji nizkimi vrednostmi alg (klorofila a) in visokimi vrednostmi prosojnosti.

Trofično stanje jezera lahko opredelimo tudi na osnovi izračunanega povprečnega biovolumna  fitoplanktona (mm³/L).