Show simple item record

dc.contributor.advisorMöls, Tõnu
dc.contributor.advisorKangur, Külli
dc.contributor.authorTammeorg, Olga
dc.date.accessioned2014-02-26T08:10:26Z
dc.date.available2014-02-26T08:10:26Z
dc.date.issued2014
dc.identifier.isbn978-9949-536-16-0
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10492/1413
dc.description.abstractAn understanding of the factors that drive the water quality of large lakes is critical to the protection of such waterbodies. In the present study, the contributions made by riverine nutrient loading, sediment resuspension and weather factors to the water quality of large shallow Lake Peipsi were ascertained. High P concentration has been thought to be the main reason for the degradation of the water quality in this lake. It has hitherto been assumed that large shallow lakes are particularly influenced by sediment resuspension. However, there has been a lack of empirical studies that show this, because of the complexity of taking field-measurements. The in-field measurements of sediment resuspension taken for this study are the first ever to carried out in Lake Peipsi. Consequently, these data contribute to the overall knowledge on the unique ecosystems of large and shallow lakes. The Enonselkä basin of the large and shallow Lake Vesijärvi had been suffering from eutrophication, but the lake was successfully restored in the 1990s by reducing the external nutrient loading and also by efficiently removing fish. Since then however, signs of a recurrence in the deterioration of the water quality triggered further investigations of the gross sedimentation and sediment resuspension activities in that lake. The core findings of the studies carried out for this thesis are listed below. 1) Only a small decrease in P loading from the Estonian part of the catchment followed the dramatic reductions in the use of fertilizers, the downturn in livestock production and the improvement in wastewater treatment. Moreover, no significant long-term changes in TP concentrations in Lake Peipsi s.s. occurred, specifically since the 1990s. The annual in-lake TP concentrations were insensitive to the changes in TP loading through the major inflow. The hysteresis in the P dynamics of Lake Peipsi can be due to high P levels in its catchment soils, unchanged external loading from shared parts of its catchment, to internal P loading, and from changes in weather. 2) Sediment resuspension constituted the majority of the gross sedimentation in both Lake Peipsi and in Enonselkä. The spatial differences of the sediment resuspension were determined by the lake’s morphometry. Resuspension-mediated internal loading of TP dominated over the external loading in Lake Peipsi. Therefore, the present study provided the first empirical evidence for the high potential for recycling of P, which was originally brought into the lake by external loading. Sediment resuspension controlled the water quality through its significant influence on the loading of SS, turbidity, the concentrations of TP, and Chl a. Moreover, the results obtained from Enonselkä indicated that sediment fluxes from the shallow areas may govern the water quality of that whole lake. Resuspension, particularly in the shallow areas, triggered the internal loading of SS, which resulted in high water turbidity in the Enonselkä basin. This may be associated with the signs of recurring deterioration of the ecosystem exhibited since the late 1990s following the successful restoration in the 1990s. Macrophyte-based management of the shallow areas could contribute to the restoration of the whole basin. 3) The study of the long-term series of TP measurements revealed the significant contributions to the TP anomalies made by water temperature, water level, photosynthetically active radiation and wind speed. The variability of all these weather factors causes unexpected temporal and geographical deviations of the TP dynamics. Our quantitative estimations of the impacts of different weather variables on TP will help to predict changes in the water quality under different scenarios of climate change. Highly anomalous wind events were the main cause for TP changes. Extensive resuspension measurements in Lake Peipsi demonstrated that the wind affected TP concentration in the water column through the mechanism of sediment resuspension. As a higher frequency of extreme wind events can be expected in the future due to the climate change, severe implications on the lake ecosystems may follow due to the increase of internal P loading.EN
dc.description.abstractJärvede vee kvaliteet kujuneb paljude looduslike ja inimtekkeliste survetegurite koosmõjul ning nende faktorite mõju selgitamine on esmatähtis keskkonnakaitselisest seisukohast. Käesolevas töös uuriti jõgede reostuskoormuse, setete resuspensiooni ning ilmastiku mõju järvevee kvaliteedi muutlikkusele. Peamiseks uurimisobjektiks oli Peipsi järv, kus tähtsaimaks keskkonnaprobleemiks peetakse vee kõrget fosfori (P) sisaldust. Kvantitatiivselt hinnati P kontsentratsiooni tundlikkust ilmastikutegurite suhtes, mida on siiani vähe uuritud. Esmakordselt uuriti Peipsil katseliselt (settelõksude abil) setete resuspensiooni. Kuigi suuri madalaid järvi peetakse eriti mõjustatuks setete tuuletekkelise resuspensiooni poolt, jäävad empiirilised andmed tihti puudulikeks keeruliste uurimistingimuste tõttu. Võrdluseks uuriti tugevalt eutrofeerunud Vesijärve osa, Enonselkä (Soomes), mille vee kvaliteet paranes 1990. aastatel tänu toiteainete väliskoormuse alandamisele ning kalade väljapüügile. 2000. aastatel täheldati seal taas vee kvaliteedi halvenemist, mis ajendas settimise ja setete resuspensiooni kui selle potentsiaalse põhjuse uurimist. 1) Täheldati vaid vähest Eesti-poolsete jõgede P-koormuse muutust põllumajandustegevuse vähenemise järel 1990. aastate alguses, ning Peipsi Suurjärve vee P kontsentratsioon alates 1990., pikemaajalise perioodi keskmisena, ei muutunud oluliselt. Aastakeskmine järve vee P kontsentratsioon ei reageerinud aastast-aastasse muutuvale P reostuskoormusele. Seoseid võisid mõjutada valgla pinnases ja pinnaveekogudes akumuleerunud P (sisekoormus), muutused ilmastikus ja P sissevoolus uurimata valglalt. 2) Nii Peipsis kui Enonselkäs moodustas setete resuspensioon valdava osa kogu settimisvoost. Uuritud järvedes sõltus setete resuspensiooni (ja settimisvoo) ruumiline varieeruvus peamiselt järve morfomeetriast. Ajaline dünaamika oli seotud põhiliselt tuule mõjuga (tugevate tuulte esinemissagedus; tuule suund). Setete resuspensiooni tekitatud üldfosfori (TP) sisekoormus ületas tunduvalt väliskoormuse väärtust. Seega valglalt pärit P taasringluse potentsiaal Peipsis on väga kõrge. Setete resuspensioon reguleeris Peipsi vee kvaliteeti, mõjutades hõljuvaine (SS), TP ja klorofüll a kontsentratsiooni. Setete resuspensiooni uuringud Enonselkäs näitasid, et järve madalamates piirkondades resuspendeeritud setete ümberpaiknemine võib kontrollida kogu järve vee kvaliteeti. Madalate alade setete resuspensioon oli SS sisevoogude ning suurenenud veehägususe põhjuseks. Antud nähtust võib seostada Enonselkäs ka vee kvaliteedi halvenemisega alates 1990. lõpust. 3) Uuritud ilmastikunäitajad (veetase ja vee temperatuur, päevakeskmine ja maksimaalne tuule kiirus, fotosünteetiliselt aktiivne kiirgus) osutusid olulisteks Peipsi vee kvaliteeti määrajateks. TP kontsentratsiooni muutused olid eriti tundlikud tuule kiiruse muutuste suhtes. Ulatuslikud resuspensiooni mõõtmised, mida tehti Peipsis esmakordselt, näitasid, et tuule mõju vee kvaliteedile avaldub just setete resuspensiooni kaudu. Vastavalt saadud uuringutulemustele võivad kliimamuutuste tagajärjed vee ökosüsteemidele olla dramaatilised. Ekstreemselt kõrge tuulekiiruse juhtude sagenemine, mida prognoositakse seoses kliimamuutustega, võib esile kutsuda P sisekoormuse suurenemist tulevikus. Käesoleva töö tulemused rõhutavad eelkõige väliskoormuse piiramise vajalikkust, mis võimaldaks vähendada primaarproduktsiooni ning teiselt poolt vältida uute toiteainete akumuleerumist setetesse.EST
dc.publisherEesti Maaülikoolest
dc.subjecthüdrobioloogiaEST
dc.subjectjärvedEST
dc.subjectjärvesettedEST
dc.subjecttoitainedEST
dc.subjectsaasteainedEST
dc.subjectsaastekoormusEST
dc.subjectjärvevesiEST
dc.subjectveekvaliteetEST
dc.subjectveereostusEST
dc.subjectPeipsi järvEST
dc.subjectdissertatsioonidEST
dc.titleEffects of natural and anthropogenic pressures on variations in the water quality of large lakesen_US
dc.title.alternativeLooduslike ja inimtekkeliste survetegurite toime vee kvaliteedi muutlikkusele suurjärvedesen_US
dc.typeThesisen_US
dc.date.defensed2014-04-03
dc.type.qualificationnamePhD


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record


DSpace software copyright © 2002-2015  DuraSpace
All items in EMU digital archive DSpace are protected by original copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.