Pozyskanie Danych

Dane zostały pozyskane z WIOŚ dla województwa łódzkiego (https://www.wios.lodz.pl/Monitoring_rzek_i_zbiornikow_zaporowych,153). Strona była dobrze zorganizowana więc znalezienie danych nie zajęło dużo czasu. Wybrano zbiór danych dla lat 2011 oraz 2014 dla rzeki Warty (Nazwa ppk - Warta - Burzenin), ponieważ wyglądały na łatwe do modyfikacji i zawierały odpowiednie dane. Są one zapisane w pliku o rozszerzeniu .xls oraz .xlsx. Wczytanie danych do R z początkowego pliku byłoby dość trudne więc utworzono nowy plik o rozszerzeniu .ods, do którego skopiowano nazwy kolumn wraz z potrzebnymi danymi, tak aby łatwo można było je wgrać do R. Zapisałem plik .ods jako .csv z separatorem “;” i wgrałem dane do R komendą read.csv. Tabela z danymi w R wygląda następująco:

Dane z 2011 roku:

Dane z 2014 roku:

Obliczenia

Indeks TSI

Najpierw policzono indeks TSI do wyznaczenia poziomu troficznego w rzece. Wyznacza się go na trzema wzorami. Dwa z nich, wykorzystujące azot i fosfor zostaną niżej przedstawione. Trzeci, wykorzystujący krążek Secchiego nie będzie użyty, ponieważ w Polsce nie mierzy się rzek tym krążkiem. Wzory na indeks TSI, wykorzystane w projekcie wyglądają następująco:

TSI(Chl) = 9.81 ln Chl + 30,6

TSI(TP) = 14.42 ln TP + 4,15

gdzie: Chl – zawartość chlorofilu-a [µg/dm3]

TP – zawartość fosforu ogólnego [µg/dm3]

Obliczone TSI dla danych z roku 2011:

Korzystając z poniższej tabelki można zauważyć, że TSI liczone z fosforu ogólnego jest w większości hipertrofią, a TSI liczone z chlorofilu a jest eutrofią.

Obliczone TSI dla danych z roku 2014:

Korzystając z powyższej tabelki można zauważyć, że TSI liczone z fosforu ogólnego ma wartości bardzo podobne do tych z 2011 tak jak TSI liczone z chlorofilu. Jednak co ciekawe TSI_Chl w miesiącach jesiennych ma wartości TSI zaliczające się do kategorii oligotrofii.

Indeks ITS

Założeniem teoretycznym indeksu ITS jest zmiana bilansu procesów produkcji i rozkładu substancji organicznej produkowanej przez glony podczas przebiegu procesu eutrofizacji. Indeks ITS wykorzystuje zależność między wartością pH i nasyceniem wody tlenem. Aby je obliczyć na początku policzono nasycenie tlenu w wodzie, korzystając z odpowiedniego wzoru z pakietu rMR.

Nasycenie wody tlenem dla roku 2011:

Nasycenie wody tlenem dla roku 2014:

Następnie obliczono indeks ITS kolejno dla roku 2011 i 2014, korzystając ze wzoru:

,gdzie w tym przypadku a = 0.011

ITS dla 2011:

## [1] 8.0147

ITS dla 2014:

## [1] 8.0106

Z tego co widać indeksy ITS są praktycznie identyczne dla lat 2011 i 2014 oraz korzystając z poniższej tabelki można odczytać, że roczny status troficzny dla tych lat jest eutrofią.

Indeks TRIX

Indeks bazuje na założeniu, że stan troficzny jest uwarunkowany zawartością składników biogennych dostępnych dla roślinności wodnej i składa się z zawartości fosforu ogólnego i rozpuszczonego azotu nieorganicznego, chlorofilu-a oraz odchylenia nasycenia wody tlenem od stuprocentowego jej nasycenia. Do obliczenia współczynnika TRIX wymagane jest odchylenie nasycenia wody tlenem od stuprocentowego nasycenia. Zostało ono najpierw obliczone. Oto otrzymane wyniki:

Odchylenie nasycenia wody tlenem od stuprocentowego nasycenia dla roku 2011:

## [1] 13.08185

Odchylenie nasycenia wody tlenem od stuprocentowego nasycenia dla roku 2014:

## [1] 6.674675

Następnie obliczono indeks TRIX, korzystając ze wzoru:

Przyjęte współczynniki skalujące: k=1.5, m=1.2

Indeks TRIX dla roku 2011:

Indeks TRIX dla roku 2014:

Patrząc na powyższe tabelki można zauważyć, że dane z roku 2011 mają wartości pomiędzy 7-8, tak samo jak w 2014 oprócz miesięcy jesiennych gdzie wartości są poniżej 7. Z tabelki poniżej oraz zebranych danych można wywnioskować, że dla wszystkich wartości poziom troficzny to eutrofia.

Wykres

Na końcu pokazano wykres zależności między ph, a nasyceniem wody tlenem. Z tego co widać dane są ze sobą liniowo powiązane, ponieważ współczynnik determinacji jest na wysokim poziomie.