Paviršinių Vandenų Kokybės Dinamika Kauno Regiono Aplinkos Apsaugos Departamento Teritorijoje

ALEKSANDRO STULGINSKIO UNIVERSITETAS MIŠKŲ IR EKOLOGIJOS FAKULTETAS Aplinkos ir ekologijos institutas

Tomas Kantaravičius

PAVIRŠINIŲ VANDENŲ KOKYBĖS DINAMIKA KAUNO REGIONO APLINKOS APSAUGOS DEPARTAMENTO TERITORIJOJE

Antrosios pakopos (magistrantūros) studijų baigiamasis darbas

Studijų sritis: Biomedicinos mokslai Studijų kryptis: Biologija Studijų šaka: Ekologija Studijų programa: Taikomoji ekologija

Akademija, 2014 Antrosios studijų pakopos (magistrantūros) taikomosios ekologijos studijų programos baigiamųjų darbų vertinimo komisija (patvirtinta Rektoriaus 2014 m. gegužės 6 d. įsakymu Nr. 148-PA):

Pirmininkas: Gamtos tyrimų centro Botanikos instituto Ekonominės botanikos laboratorijos vadovas dr. Juozas Labokas (mokslininkas)

Nariai: Miškų ir ekologijos fakulteto dekanas, Miško biologijos ir miškininkystės instituto profesorius dr. Edmundas Bartkevičius (mokslininkas)

Aplinkos ir ekologijos instituto profesorė dr. Laima Česonienė (mokslininkė)

Aplinkos ir ekologijos instituto direktorius profesorius dr. Vitas Marozas (mokslininkas)

Kauno marių regioninio parko direktorė Nijolė Eidukaitienė (socialinė partnerė, praktikė)

Mokslinis vadovas: prof. dr. Laima Česonienė, Aleksandro Stulginskio universitetas

Konsultantas: Rasa Bereišaitė, LR AM Kauno regiono aplinkos apsaugos departamentas

Instituto direktorius: prof. dr. Vitas Marozas, Aleksandro Stulginskio universitetas

Recenzentas: Doc. dr. Biruta Bartaševičienė, Aleksandro Stulginskio universitetas

Oponentas: Lekt. dr. Ramūnas Gegužis, Aleksandro Stulginskio universitetas

Kantaravičius T. Paviršinių vandenų kokybės dinamika Kauno regiono aplinkos apsaugos departamento teritorijoje. Taikomosios ekologijos studijų programos magistro darbas / Vadovė prof. L. Česonienė; ASU.- K., 2014.- 61 p.: 20 pav., 16 lentelių, Bibliogr.: 44 pavad.

SANTRAUKA

Baigiamajame darbe aptariamos pagrindinės paviršinio vandens kokybės rodiklių vertės Kauno regiono aplinkos apsaugos departamento teritorijoje esančiose upėse (Nemunas, Neris, Nevėžis, Šventoji, Šušvė, Dubysa, Dotnuvėlė, Šaltuona) 2008-2013 metų laikotarpyje. Darbo objektas - Kauno RAAD teritorijoje esančių upių vanduo: Nemuno, Neries, Nevėžio, Šventosios, Šušvės, Dubysos, Dotnuvėlės, Šaltuonos. Darbo tikslas - įvertinti paviršinio vandens kokybės dinamiką Kauno RAAD teritorijoje.

Darbo metodai – vandens kokybės rodikliai vertinami lyginant juos su ribinėmis rodiklių vertėmis, nustatytomis dokumentuose: 1. Paviršinių vandens telkinių, kuriuose gali gyventi ir veistis gėlavandenės žuvys, apsaugos reikalavimų apraše (2005 m. gruodžio 21 d. LR aplinkos ministro įsakymas Nr. D1- 633); 2. Nuotekų tvarkymo reglamente (Lietuvos Respublikos aplinkos ministro 2007 m. spalio 8 d. įsakymas Nr. D1-515). 3. Paviršinių vandens telkinių būklės nustatymo metodika (Lietuvos Respublikos aplinkos ministro 2007 balandžio 12 d. įsakymo Nr. D1-210; 2010 m. kovo 4 d. įsakymo Nr. D1- 178 redakcija). Pagal tiriamo rodiklio vidutinę metų vertę vandens telkinys priskiriamas vienai iš penkių ekologinės būklės klasių : labai gera, gera, vidutinė, bloga, labai bloga. Darbo rezultatai. Išanalizavus pagrindinių Kauno RAAD teritorijoje esančių upių vandens kokybės rodiklių dinamiką 2008-2013 metais, nustatyta mažėjimo tendencijos pagal

BDS7 Nemune, Nevėžyje, Šušvėje, Šventojoje, Šaltuonoje, Dotnuvėlėje. Pagal azoto bendro koncentraciją - Nemune, Neryje, Dubysoje, Šventojoje, Nevėžyje, Šušvėje, Dotnuvėlėje, Šaltuonoje. Pastebimas nitratų ir nitritų azoto koncentracijos mažėjimas Dotnuvėlėje ir Šaltuonoje, o fosfatų fosforo - Nemune, Dubysoje, Šušvėje, Šaltuonoje, Šventojoje. Išanalizavus pagrindinių Kauno RAAD teritorijoje esančių upių vandens kokybės rodiklių dinamiką 2008-2013 metais, nustatyta didėjimo tendencijos pagal nitratų azoto koncentraciją Neryje, Nemune, Dubysoje, Šventojoje, Nevėžyje, Šušvėje. Taip pat nitritų

3 azoto koncentracijos didėjo Nemune, Neryje, Nevėžyje, Dubysoje, Šušvėje, Šventojoje. Fosfatų fosforo koncentracijos didėjimas pastebimas Neryje, Dotnuvėlėje. Atlikta rizikos faktorių (aplinkos veiksnių) įtakos vandens kokybės rodiklių koncentracijai daugialypė regresinė analizė parodė, kad oro temperatūra ir kritulių kiekis turi įtakos BDS7 vertei ir suspenduotų medžiagų (SM) koncentracijai; debitas turi įtakos nitratų azoto, azoto bendro, fosforo bendro, suspenduotų medžiagų (SM) koncentracijai ir

BDS7 vertei; vandens tekėjimo greitis turi įtakos nitratų azoto, amonio azoto, azoto bendro, fosforo bendro koncentracijai. Analizuoti aplinkos veiksniai pH vertei įtakos neturi. Raktažodžiai: paviršinis vanduo, kokybė, fiziniai – cheminiai kokybės elementai, didžiausia leistina koncentracija.

Kantaravičius T. Surface water quality dynamics in territory of Kaunas regional environmental protection department. Master’s thesis of Applied Ecology study program / Supervisor prof. L. Česonienė; ASU. – K., 2013 – 61 p.: 20 figures, 16 tables. References: 44 titles.

ABSTRACT

Thesis discusses the main surface water quality in the value of Kaunas Regional Environmental Protection Department, located in the territory of the rivers ( Neman , Neris , Nevėžis , Holy , Šušvė, Dubysa , Dotnuvėlė , Šaltuona ) for 2008-2013 period. Subject of the research - Kaunas RAAD territory of river water: Nemunas , Neris , Nevėžis, Šventoji , Šušvė , Dubysa , Dotnuvėlė , Šaltuona . Aim of the research - to assess the quality of surface water dynamics Kaunas RAAD territory. Methodology - water quality indicators, compared with the limit values of the parameters laid down in the documents : 1. Surface water , which can live and breed freshwater fish, protection description ( 2005 . December 21 . Minister of Environment Order No . D1 -633 ) ; 2. Wastewater Management Regulation ( Lithuanian Minister of the Environment in 2007 . 8 October . Decree No . D1 -515 ) . 3. Body of surface water models ( Lithuanian Minister of the Environment on 12 April 2007 . Approval of . D1 -210 , 2010 . March 4 . Order no. D1 -178 version) . Were determined according to the average annual value of the water body is assigned to one of five ecological status classes : very good, good, average , poor , very poor Results. The analysis of the main Kaunas RAAD territory river quality in the 2008 -

2013 year, the downward trend set by the Nemunas BDS7 , Nevėžis , Šušvė , Šventoji , Šaltuona , Dotnuvėlė . According to the nitrogen concentration of the total - the Nemunas , Neris, Dubysa, Šventoji, Nevėžis, Šušvė, Dotnuvėlė, Šaltuona . Noticeable nitrate and nitrite nitrogen concentrations decline Dotnuvėlė and Šaltuona and phosphate phosphorus - the Nemunas , Dubysa, Šušvė , Šaltuona , Šventoji . The analysis of the main Kaunas RAAD territory river quality in the 2008 - 2013 year, the upward trend set by the concentration of nitrate nitrogen Neris , Nemunas, Dubysa, Šventoji, Nevėžis , Šušvė. Also nitrite nitrogen concentration increased in the Nemunas,

Neris, Nevėžis, Dubysa, Šušvė, Šventoji . Phosphate- phosphorus concentration was observed Neris , Dotnuvėlė . Performed the risk factors (environmental factors ) affect water quality in the concentration of multiple regression analysis showed that the air temperature and rainfall affect the value BDS7 and suspended matter (DM ) concentration ; affect the flow of nitrate nitrogen , nitrogen in common, common phosphorus , suspended matter (DM ) concentration and BDS7 value; water flow rate affects the nitrate nitrogen , ammonium nitrogen , nitrogen co- phosphorus concentration co . Environmental factors do not affect the pH . Keywords : surface water , quality , physical - chemical elements , the maximum level .

TURINYS

ĮVADAS...... 8 1. SITAUCIJOS (PROBLEMOS) ANALIZĖ...... 10 1.1. Paviršinių vandenų kokybę lemiantys veiksniai...... 10 1.2. Upių monitoringas Lietuvoje...... 11 1.2.1. Priežiūros monitoringas...... 11 1.2.2. Veiklos monitoringas...... 11 1.2.3. Tiriamasis monitoringas...... 12 1.2.4. Lietuvos upių monitoringo vietos 2009 ir 2013 metais...... 12 1.2.5. Upių monitoringo vietos Kauno regiono aplinkos apsaugos departamento kontroliuojamoje teritorijoje...... 14 1.3. Lietuvos upių baseinai...... 16 1.3.1. Rizikos veiksniai, turintys įtakos Nemuno UBR vandens kokybei...... 19 2. DARBO TIKSLAS, UŽDAVINIAI, HIPOTEZĖ, OBJEKTAS IR METODIKA. 22 3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS...... 27 3.1. Pagrindinių Kauno RAAD teritorijoje esančių upių vandens kokybės rodiklių dinamika 2008- 2013 metais...... 27

3.1.1. Biocheminio deguonies suvartojimo (BDS7) verčių kitimo tendencijos...... 29 3.1.2. Suspenduotų medžiagų koncentracijos kitimo tendencijos ...... 31

3.1.3. Azoto bendro (Nb) koncentracijos kitimo tendencijos...... 32

3.1.4. Nitratų azoto (NO3-N) koncentracijos kitimo tendencijos...... 36

3.1.5. Nitrito azoto (NO2-N) koncentracijos kitimo tendencijos...... 38

3.1.6. Amonio azoto (NH4-N) koncentracijos kitimo tendencijos...... 40

3.1.7. Fosfatų (PO4-P) koncentracijos kitimo tendencijos...... 43

3.1.8. Fosforo bendro (Pb) koncentracijos kitimo tendencijos...... 45 3.2. Pagrindinių Kauno RAAD teritorijoje esančių upių suskirstymas į ekologinės būklės klases pagal fizikinių – cheminių kokybės elementų rodiklius..... 48 3.3. Aplinkos veiksnių įtaka upių vandens kokybės rodiklių koncentracijai...... 52 IŠVADOS...... 58 LITERATŪRA...... 59

ĮVADAS

Paviršinis vanduo – žemės paviršiumi tekantis arba žemės paviršiuje stovintis vanduo (2004 m. kovo 31 d. Nr. D1-156). Nuolat didėjant žmogaus veiklos įtakai aplinkai vandens ištekliai yra vienas iš svarbiausių kiekvienos šalies gamtos turtas, todėl svarbu juos racionaliai naudoti ir saugoti nuo taršos, bei griežtėjantys tarptautiniai apsaugos reikalavimai verčia tobulinti gamtos ir žmogaus veiklos sąveikos valdymo mechanizmą. Lietuva įstojimo į Europos Sąjungą (ES) sutartyje įsipareigojo vykdyti visus ES Vandens apsaugos sektoriaus reikalavimus nuo įstojimo į ES dienos. Todėl viena iš svarbiausių aplinkosauginių problemų Lietuvoje yra paviršinių vandenų kokybė (Sakalauskienė ir kt., 2002). Paviršinių vandenų kokybė priklauso nuo patenkančių teršalų savybių bei jų kiekių. Pagrindiniai upių cheminiai teršalai tai organinės medžiagos ir azoto bei fosforo junginiai, patenkantys dėl antropogeninės veiklos intensyvumo. Šiame darbe ypatingas dėmesys skiriamas paviršinių vandenų užterštumo lygio įvertinimui pagal:

 biocheminio deguonies suvartojimą (BDS7);  suspenduotas medžiagas (SM);

 azotą bendrą (Nb);

 nitratų azotą (NO3-N);

 amonio azotą (NH4-N);

 fosforą bendrą (Pb);

 fosfatų fosforą (PO4-P). Biocheminio deguonies suvartojimas (BDS) – tai yra ištirpusio deguonies masės koncentracija, reikalinga tam tikromis sąlygomis organinėms ir (arba) neorganinėms vandens priemaišoms biologiškai oksiduotis. BDS koncentracija padidėja organinėmis medžiagomis užterštuose vandenyse (Simon ir kt., 2011). Suspenduotos medžiagos (SM) – tai organinės ir neorganinės medžiagos (mg) vandenyje pakibusios dėl turbulencijos (Bilotta, Brazier, 2008). Jų kiekis vandenyje priklauso nuo antropogeninės sąlygų, tai gali sukelti fizinius, cheminius ir biologinius pokyčius paviršiniame vandenyje. Azotas bendras (mineralinis azotas) – tai bendro Kjeldahl-azoto (organinio ir amoniakinio azoto) nitrato-azoto ir nitrito-azoto suma (98/15/EB). Tai yra bendra koncentracija azoto junginių esančių paviršiniame vandenyje. Nitratų azotas – tai junginiai, susidarantys dirvožemyje nitrifikacijos proceso metu bei mineralizuojantis organiniams junginiams turintiems azoto. Patekę į žmogaus kraują nitratų

dariniai blokuoja deguonies pernešimą į audinius ir sukelia methemoglobinemiją – vidinį deguonies badą, kuris gali baigtis net mirtimi (http://www.vandens.lt ). Amonio azotas įeina į bendro azoto sudėtį. Vandenyje esantis amoniakas yra galimo vandens užterštumo bakterijomis, nuotekomis, rodiklis. Bendras fosforas, fosfatai tai fosforo junginiai, kurie žaloja centrinę nervų sistemą nuodai. Šio darbo tikslas – įvertinti paviršinio vandens kokybės dinamiką Kauno RAAD teritorijoje. Pagrindiniai uždaviniai: 1. Įvertinti pagrindinių Kauno RAAD teritorijoje esančių upių vandens kokybės dinamiką 2008- 2013 metais. 2. Suskirstyti pagrindines Kauno RAAD teritorijoje esančias upes į ekologinės būklės klases pagal fizikinių – cheminių kokybės elementų rodiklių vertes. 3. Nustatyti aplinkos veiksnių įtaką upių vandens kokybės rodiklių koncentracijai.

1. SITUACIJOS (PROBLEMOS) ANALIZĖ

1.1. Paviršinių vandenų kokybę lemiantys veiksniai

Pirmieji sistemingi paviršinio vandens kokybės stebėjimai Lietuvoje pradėti 1950 metais. Juos vykdė tuometinės Hidrometeorologijos tarnybos Vandens ir oro chemijos laboratorija (Valstybinė aplinkos monitoringo programa, 1998). Upių vandens kokybę lemiančius veiksnius galima suskirstyti į tiesioginius ir netiesioginius. Tiesioginiai veiksniai yra dirvožemis, gyvieji organizmai, ūkinė žmogaus veikla, netiesioginiai - klimatas, reljefas, augalija, hidrologinės bei hidrodinaminės sąlygos ir kt. (Bagdžiūnaitė – Litvinaitienė, 2005). Paviršinis vanduo dėl tiesioginių veiksnių poveikio gali pasisavinti vandenyje tirpius cheminius junginius, o netiesioginiai veiksniai sudaro palankias sąlygas patekusioms į vandens telkinį medžiagoms sąveikauti su vandeniu bei tarpusavyje. Todėl norint tinkamai valdyti vandens išteklius, būtina įvertinti visus baseine vykstančius procesus ir veiksnius, galinčius turėti ir daryti įtaką vandens telkinių būklei. Viena iš svarbiausių aplinkosauginių problemų Lietuvoje yra paviršinių vandenų kokybė (Sakalauskienė ir kt., 2002). Daugiausia Lietuvos paviršiniai vandenys užteršti organinėmis ir biogeninėmis medžiagomis, tai yra svarbiausiomis medžiagomis vertinant vandens ekosistemų funkcionavimą. Jų gausa priklauso nuo žemės ūkio taršos ir nepakankamai išvalytų nuotekų (Aplinkos ministerijos veiklos ataskaita, 2005). Tačiau yra mokslininkų (Tiliclis, 1993, 1996), kurie teigia, jog antropogeninė veikla turi mažesnę įtaką paviršinio vandens kokybei, nei upės baseino dirvožemio fizinės – cheminės savybės ir atmosferos drėgmės režimas (Bagdžiūnaitė – Litvinaitienė, 2005). Teigiama, jog dirvožemio koloidinė sudėtis kaupia azoto junginius. Nustatyta, kad išplauto bendrojo azoto kiekiai yra 4 kartus didesni iš smėlio nei iš sunkios mechaninės sudėties dirvožemio. Išplaunamo fosforo kiekių kaitos intensyvumas yra labai nedidelis visų dirvožemių atžvilgiu, nes, kaip žinoma, šio elemento gamtoje nedaug. (Bagdžiūnaitė – Litvinaitienė, 2005). Upių tarša nitratais daugiausia priklauso nuo žemės ūkio veiklos pobūdžio, o fosfatais – nuo gyvulių skaičiaus upės baseinuose (Šileika ir kt., 1999). Didelis fosfatų kiekis paviršiniame vandenyje nėra pageidaujamas, nes turi didelę įtaką vandens ekosistemoms.

1.2. Upių monitoringas Lietuvoje

Vadovaujantis Lietuvos Respublikos vandens įstatymo (Žin., 1997, Nr. 104-2615; 2003, Nr. 36-1544) reikalavimais vandens telkinių būklei įvertinti privalo būti vykdomas vandens telkinių priežiūros ir veiklos monitoringas, o pagal poreikius – tiriamasis monitoringas. Tinklas yra suskirstytas į intensyvaus ir ekstensyvaus stebėjimo vietas. Intensyvus monitoringas vykdomas keletą kartą per metus, o ekstensyvus – vieną kartą per 3- 6 metus rotacijos tvarka.

1.2.1. Priežiūros monitoringas

Atsižvelgiant į tyrimų vietas ir informacijos svarbą priežiūros monitoringas suskirstytas į du tipus: intensyvų (monitoringas atliekamas kasmet) ir ekstensyvų (monitoringas atliekamas du kartus per rotacijos periodą) monitoringą. Priežiūros intensyvus monitoringas - vykdomas siekiant surinkti informaciją apie bendrą šalies vandens telkinių būklę, svarbiausiose kertinėse šalies vietose (pasienio upėse, upių žiotyse ir kt.) ir ilgalaikius jų pokyčius (http://krd.am.lt). Priežiūros ekstensyvus monitoringas – vykdomas telkiniuose, atspindinčiuose bendrą vandens telkinių būklę, kuriuose galima pasiekti nustatytus tikslus (http://krd.am.lt).

1.2.2. Veiklos monitoringas

Paviršinių vandens telkinių veiklos monitoringas atliekamas siekiant nustatyti paviršinių vandens telkinių, kuriems gresia pavojus nepasiekti nustatytų vandensaugos tikslų, būklę ir įvertinti tokių telkinių būklės pokyčius, atsirandančius įgyvendinant priemonių programas vandensaugos tikslams pasiekti (Žin.,2004, Nr. 10-290). Parenkant paviršinių vandens telkinių veiklos monitoringo tyrimų vietas, turi būti kiekviename tiriamame vandens telkinyje, kuriam didelį poveikį daro sutelktieji ar pasklidieji taršos šaltiniai, pakankamas tyrimų vietų skaičius, kad būtų galima įvertinti taršos šaltinio poveikio dydį, o norint įvertinti paviršinio vandens telkiniams daromą hidromorfologinį poveikį, tyrimų vietos turi būti parinktos taip, kad juose atsispindėtų visas bendras tipinis visiems vandens telkiniams daromas hidromorfologinis poveikis. Šio darbo tiriamojoje dalyje ypatingas dėmesys skiriamas Kauno RAAD teritorijoje esančioms didžiosioms upėms (Nemunui, Nerei, Nevėžiui, Šventajai, Šušvei, Dubysai,

Dotnuvėlei, Šaltuonai). Išanalizuoti fizikiniai - cheminiai parametrai, jų kitimo tendencijos 2008-2013 m.

1.2.3. Tiriamasis monitoringas

Paviršinių vandens telkinių tiriamasis monitoringas vykdomas, kai nežinoma priežastis, dėl kurios viršijama paviršinio vandens telkinio būklei nustatyta didžiausia leistina koncentracija, paviršinio vandens telkinio priežiūros monitoringo rezultatai rodo, kad vandens telkiniui nustatyti vandensaugos tikslai gali būti nepasiekti, o vandens telkinio veiklos monitoringas dar nėra vykdomas, bei būtina nustatyti priežastis, kodėl vandens telkiniuose nepasiekti vandensaugos tikslai, norima nustatyti atsitiktinės taršos dydį ir poveikį, kai reikia daugiau duomenų priemonių programų vandensaugos tikslams pasiekti parengimui ar nustatyti konkrečias priemones atsitiktinės taršos padariniams pašalinti (Žin., 2004, Nr. 10- 290).

1.2.4. Lietuvos upių monitoringo vietos 2009 ir 2013 metais

Upių monitoringo stotys skirstomos į 4 kategorijas:  Reprezentacinės stotys esančios aukščiau miestų;  Poveikio monitoringo stotys, esančios žemiau miestų pramoninių nuotekų išleistuvų, kur matuojami ir toksiniai teršalai;  Gamtinio fono stotys, esančios mažuose upių baseinuose, kuriuose žmogaus įtaka vandens kokybei labai maža (Skroblus, Veiviržas, Minčia, Šušvė, Dubysa žiotyse).  Tarptautinės stotys, įrengtos upėse, kurios įteka į Lietuvą arba išteka į kaimynines šalis ir Baltijos jūrą. 1 paveiksle pateikta upių monitoringo vietos 2009 metais. Iš paveiksle pateiktų duomenų matyti, jog Nemuno upės baseino ribose, kurioje yra mūsų analizuojama Kauno RAAD teritorija, daugiausia vykdomas veiklos stebėjimo monitoringas, siekiant nustatyti paviršinių vandens telkinių būklę ir įvertinti vykstančius pokyčius. Priežiūros ekstensyvus monitoringas intensyviausiai 2009 metais buvo vykdomas Utenos, Panevėžio, Šiaulių, Klaipėdos apskrityse.

Šaltinis: http://vanduo.gamta.lt 1 pav. Upių monitoringo vietos Lietuvoje 2009 m.

2 paveiksle pateikiamas visos Lietuvos upių monitoringo vietos 2013 metais. Iš paveiksle pateiktų d