Оцінка чистоти води річки Слупя на основі аналізу реформованої та окисленої форм азоту

Abstract

Ковальчук Вікторія Романівна , керівник: Вронська Наталія Юріївна. Оцінка чистоти води річки Слупя на основі з аналізу реформованої та окисленої форм азоту. Бакалаврська кваліфікаційна робота. – Національний університет "Львівська політехніка", 2025 рік.

Розширена анотація Вода – фундамент біосфери, природний регулятор клімату та ключовий ресурс, що визначає економічний розвиток і якість життя людства. Лише 2,5 % світових водних запасів становлять прісну воду, яка зазнає значного антропогенного навантаження від аграрного, промислового й комунального секторів. Останніми десятиліттями кліматичні зміни, інтенсивне землекористування та забруднення, зокрема евтрофікація, спричиняють деградацію водойм, «цвітіння» озер і втрату біорізноманіття. Для збереження прісних вод необхідний систематичний моніторинг і впровадження комплексних екологічних заходів. Річка Слупя, права притока Балтійського моря, що бере початок на Кашубському поозер’ї, є важливим об’єктом дослідження. Проходячи через різноманітні геоморфологічні зони, вона формує мережу озер і впадає в Балтійське море . Долина Слупі входить до мережі Natura 2000, що забезпечує їй особливий природоохоронний статус. Водночас середня течія річки характеризується підвищеними концентраціями відновлених і окислених форм азоту, що посилює ризик евтрофікації. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю оцінки якості води Слупі за вмістом азотних форм – основного макроелемента, що визначає трофічний стан водних екосистем. Співвідношення відновлених і окислених форм азоту є індикатором ефективності водоочисних споруд, масштабів дифузного забруднення та стійкості басейну до антропогенних впливів. Мета роботи – комплексно оцінити чистоту води річки Слупя на основі просторово-часового аналізу п’яти азотних форм за період 2016–2025 рр. і визначити чинники, що впливають на їхні концентрації. Для досягнення мети поставлено завдання: узагальнити сучасні наукові та законодавчі підходи до моніторингу азотних форм; охарактеризувати природно-географічні й антропогенні особливості басейну Слупі, виокремивши зони найбільшого навантаження; адаптувати лабораторні методики (титриметрію за К’єльдалем і спектрофотометрію) для визначення амонійного, нітритного, нітратного та загального неорганічного азоту; проаналізувати десятирічну динаміку азотних форм і класифікувати якість води за національними стандартами; розробити рекомендації для оптимізації моніторингу та управління басейном. Об’єкт дослідження – річка Слупя, предмет – закономірності змін концентрацій азотних форм у її водах. Методологія включає титриметричне визначення органічного й амонійного азоту за К’єльдалем, спектрофотометричне вимірювання амонійного, нітритного й нітратного азоту, а також статистичну обробку даних із застосуванням дескриптивних показників і трендових моделей. Наукова новизна полягає в десятирічній оцінці азотного стану басейну Слупі, з акцентом на середню течію як основну зону накопичення окислених форм азоту. Уперше продемонстровано ефективність модернізації очисних споруд у 2004–2012 рр., що знизити вміст нітратного азоту до І–ІІ класів чистоти, але водночас виявлено вразливість річки до дифузних викидів. Практична цінність результатів: удосконалення гідрохімічного моніторингу з фокусом на середню течію; інтеграція трендових моделей у регіональні GIS-системи для прогнозування піків забруднення; обґрунтування природоохоронних заходів, включно з контролем дифузних джерел і впровадженням стійких агротехнологій. Таким чином, дослідження поєднує фундаментальний аналіз із практичними рекомендаціями, спрямованими на збереження екологічного потенціалу басейну Слупі та підвищення якості його вод.Kovalchuk Viktoriia Romanivna, Supervisor: Vronska Nataliya. Assessment of the water purity of the Slupia River based on the analysis of reformed and oxidized forms of nitrogen. Bachelor’s Thesis. – Lviv Polytechnic National University, 2025.

Extended Abstract Water is the foundation of the biosphere, a natural climate regulator, and a key resource that determines economic development and human quality of life. Only 2.5 % of the world’s water reserves are fresh water, which is subject to significant anthropogenic pressure from the agricultural, industrial, and municipal sectors. In recent decades, climate change, intensive land use, and pollution – particularly eutrophication – have driven the degradation of water bodies, the “blooming” of lakes, and the loss of biodiversity. Systematic monitoring and the implementation of comprehensive environmental measures are essential for the preservation of freshwater resources. The Slupia River, a right?bank tributary of the Baltic Sea originating in the Kashubian Lake District, is an important study object. Traversing diverse geomorphological zones, it forms a chain of lakes before discharging into the Baltic. The Slupia Valley is included in the Natura 2000 network, granting it special conservation status. Nonetheless, the river’s middle course is characterized by elevated concentrations of both reduced and oxidized forms of nitrogen, heightening the risk of eutrophication. The relevance of this research lies in the need to assess the water quality of the Slupia in terms of nitrogen species – key macronutrients that govern the trophic status of aquatic ecosystems. The ratio of reduced to oxidized nitrogen forms serves as an indicator of wastewater treatment effectiveness, the scale of diffuse pollution, and the resilience of the basin to anthropogenic influences. The objective of this work is to conduct a comprehensive assessment of the Slupia’s water purity through a spatiotemporal analysis of five nitrogen species over the period 2016–2025 and to identify the factors affecting their concentrations. To achieve this objective, the following tasks were set: to synthesize current scientific and legislative approaches to monitoring nitrogen species; to characterize the natural?geographical and anthropogenic features of the Slupia basin, delineating zones of highest load; to adapt laboratory methods (Kjeldahl titrimetry and spectrophotometry) for determining ammonium-N, nitrite-N, nitrate-N, and total inorganic nitrogen; to analyze the decade?long dynamics of nitrogen species and classify water quality according to national standards; and to develop recommendations for optimizing basin monitoring and management. The study object is the Slupia River; the subject is the patterns of change in nitrogen species concentrations in its waters. The methodology includes titrimetric determination of organic and ammonium nitrogen by the Kjeldahl method, spectrophotometric measurement of ammonium, nitrite, and nitrate nitrogen, and statistical processing of data using descriptive statistics and trend models. The scientific novelty lies in the ten?year evaluation of the nitrogen status of the Slupia basin, with an emphasis on the middle course as the primary zone of oxidized nitrogen accumulation. For the first time, the effectiveness of treatment plant modernizations during 2004–2012 is demonstrated, which reduced nitrate-N levels to class I–II purity, while also revealing the river’s vulnerability to diffuse inputs. The practical significance of the results includes improving hydrochemical monitoring with a focus on the middle course; integrating trend models into regional GIS systems for predicting pollution peaks; and substantiating conservation measures, including control of diffuse sources and the implementation of sustainable agricultural technologies. Thus, this research combines fundamental analysis with practical recommendations aimed at preserving the ecological potential of the Slupia basin and enhancing its water quality.