Der Klimawandel und menschliche Aktivitäten setzen die Gewässer weltweit unter Druck, und Kanadas riesiges Seennetz bildet da keine Ausnahme. In den vergangenen Jahrzehnten haben zunehmende Nährstoffgehalte in den seichten Seen in der Laurentian-Region von Quebec nördlich von Montreal zu einem Prozess namens Eutrophierung geführt. Diese Veränderungen haben zu einer Zunahme von Algenblüten geführt, die die Seen unbrauchbar gemacht und möglicherweise das natürliche Ökosystem gestört haben.
Diese Seen wieder in einen gesünderen Zustand zu versetzen, ist ein kompliziertes und kostspieliges Unterfangen, aber eine neue Methode, die von Concordia-Forschern im Departement für Bau-, Bau- und Umweltingenieurwesen untersucht wird, könnte auf umweltfreundliche Weise sowohl Kosten als auch Arbeitsaufwand einsparen.
Schreiben ins Tagebuch Wasserbeschreiben die Forscher ein System aus schwimmenden Geotextilfiltern, die Schwebstoffe, Algen und die Nährstoffe aus einem seichten See effizient entfernen. Während sich das Projekt noch in der Entwicklung befindet, glauben die Forscher, dass es das Potenzial hat, sich zu vergrößern. Diese Technologie könnte dann der Gesundheit größerer Gewässer wie Teichen, Flüssen, Küstengebieten und Buchten zugute kommen.
Die Studie wird von Ph.D. Student Antônio Cavalcante Pereira und Professor Catherine Mulligan. Die wissenschaftliche Mitarbeiterin Dileep Palakkeel Veetil und Sam Bhat von Titan Environmental Containment leisten ebenfalls Beiträge.
Nicht chemische Lösungen
Während der Sommer- und Frühherbstsaison 2019 und 2020 platzierten die Forscher sechs Geotextilschichten in einer schwimmenden Filtereinheit am Lac Caron. Lac Caron ist ein flacher eutropher See mit einer maximalen Tiefe von 2,6 Metern in Ste-Anne-des-Lacs, etwa 75 Kilometer nördlich von Montreal. Der See steht seit 2008 wegen übermäßigen Algenwachstums unter Erholungshinweis.
Die Plexiglas-Filtrationsvorrichtung wurde durch einen aufblasbaren Gummischlauch, der in der Mitte eines geschlossenen Bereichs platziert war, zum Schwimmen gebracht. Der Bereich wurde mit geotextilen Trübungsvorhängen abgesperrt. Die speziellen Vorhänge hängen von der Wasseroberfläche herunter, um den Seegrund oder in dessen Nähe zu erreichen, um Wechselwirkungen zwischen schwebenden Feststoffen und dem Rest des Sees zu verhindern.
Alle zwei bis drei Tage wurden Wasserproben aus dem See und den eingeschlossenen Gebieten entnommen. Die Proben wurden dann auf Trübung, Schwebstoffe (TSS), Phosphor, Blaualgen-Phycocyanin (BGA-PC), Chlorophyll-a und mehr analysiert.
Die Analyseergebnisse waren ermutigend.
Die Analyseergebnisse waren ermutigend, gemessen an der durchschnittlichen Entfernungseffizienz in den Jahren 2019 und 2020. Die Forscher verglichen das gefilterte Seewasser mit dem ungefilterten Seewasser und stellten Folgendes fest:
Laut Pereira sind die Unterschiede von Jahr zu Jahr das Ergebnis einer heterogenen Wasserqualität in Seen aufgrund unterschiedlicher Klima- und Algenwachstumsmuster. Im Jahr 2019 war eine große, sichtbare Algenblüte zu sehen, während die Algen im Jahr 2020 stärker im gesamten Gewässer verteilt waren.
„Der Ausbau unseres Systems zur Sanierung großer Seen ist ein langfristiges Ziel. Aber das Neue an diesem Projekt ist, dass wir die In-situ-Wasserfiltration nur als Sanierungsmethode für eutrophe Gewässer einsetzen“, sagt Pereira. „Wir haben dem See keine Chemikalien zugesetzt, aber wir haben trotzdem gute Ergebnisse erzielt: Algenunterdrückung und Trübung nehmen für eine ganze Freizeitsaison ab.“
Ein sich entwickelndes Langzeitprojekt
Mulligan fügt hinzu, dass dieses Papier Teil einer Reihe ist, die auf Arbeiten basiert, die erstmals im Jahr 2008 begannen. Das Projekt wurde im Laufe der Jahre und an anderen Seen in der Region wiederholt.
Die in der Vergangenheit untersuchten flachen Seen wurden oft von Entwicklern geschaffen, die bestehende Seen ausgruben und Bäume unvollständig fällen. Allerdings tragen mehrere neuere Faktoren zu einem wiederkehrenden übermäßigen Algenwachstum bei. Zu diesen Faktoren gehören die kontinuierliche Degradation fragmentarischer Baumstümpfe zusammen mit einer möglichen Nährstofffreisetzung aus dem Abfluss und dem Fehlen natürlicher hydrologischer Muster.
„Das kann eine Herausforderung sein, weil sich die Wasserqualität von Jahr zu Jahr ändert“, sagt Mulligan. „Wenn diese eutrophen Gewässer wärmeren Temperaturen ausgesetzt sind, neigen sie dazu, viel stärker von übermäßiger Algenblüte betroffen zu sein.“
Mehr Informationen:
Antônio Cavalcante Pereira et al, An In-Situ Geotextile Filtration Method for Suspended Solids Attenuation and Algae Suppression in a Canadian Eutrophic Lake, Wasser (2023). DOI: 10.3390/w15030441