Concordia-Forscher bekämpfen Algenblüten in flachen Seen mit schwimmender Filtertechnik

Der Klimawandel und menschliche Aktivitäten setzen die Gewässer weltweit unter Druck, und Kanadas riesiges Seennetz bildet da keine Ausnahme. In den letzten Jahrzehnten hat der steigende Nährstoffgehalt zu einem Prozess namens Eutrophierung in den flachen Seen in der Laurentian-Region von Quebec nördlich von Montreal geführt. Diese Veränderungen haben zu einem Anstieg der Algenblüte geführt, wodurch die Seen unbrauchbar wurden und möglicherweise das natürliche Ökosystem gestört wurde.

Die Wiederherstellung eines gesünderen Zustands dieser Seen ist ein kompliziertes und kostspieliges Unterfangen, aber eine neue Methode, die von Concordia-Forschern in der Abteilung für Bau-, Bau- und Umweltingenieurwesen untersucht wird, könnte auf umweltfreundliche Weise sowohl Kosten als auch Arbeitsaufwand einsparen.

In der Zeitschrift Water beschreiben die Forscher ein System schwimmender Geotextilfilter, die Schwebstoffe, Algen und Nährstoffe effizient aus einem flachen See entfernen. Während sich das Projekt noch in der Entwicklung befindet, glauben die Forscher, dass es das Potenzial für eine Skalierung hat. Diese Technologie könnte dann der Gesundheit größerer Gewässer wie Teichen, Flüssen, Küstengebieten und Buchten zugute kommen.

Die Studie wird vom Doktoranden Antônio Cavalcante Pereira und Professorin Catherine Mulligan geleitet. Die wissenschaftliche Mitarbeiterin Dileep Palakkeel Veetil und Sam Bhat von Titan Environmental Containment sind ebenfalls Mitwirkende.

Im Sommer und frühen Herbst 2019 und 2020 platzierten die Forscher sechs Geotextilschichten in einer schwimmenden Filtereinheit am Lac Caron. Lac Caron ist ein flacher eutrophischer See mit einer maximalen Tiefe von 2,6 Metern in Ste-Anne-des-Lacs, etwa 75 Kilometer nördlich von Montreal. Wegen übermäßigem Algenwachstum steht der See seit 2008 unter Erholungsschutz.

Das Plexiglas-Filtrationsgerät wurde durch einen aufblasbaren Gummischlauch in der Mitte eines geschlossenen Bereichs zum Schweben gebracht. Der Bereich wurde durch geotextile Trübungsvorhänge abgesperrt. Die speziellen Vorhänge hängen von der Wasseroberfläche herab, um den Seeboden oder dessen Nähe zu erreichen, um Wechselwirkungen schwebender Feststoffe mit dem Rest des Sees zu verhindern.

Alle zwei bis drei Tage wurden Wasserproben aus dem See und den umschlossenen Gebieten entnommen. Anschließend wurden die Proben 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 jährlichen Unterschiede das Ergebnis einer heterogenen Wasserqualität in Seen aufgrund unterschiedlicher Klima- und Algenwachstumsmuster. Im Jahr 2019 war eine große, sichtbare Algenblüte zu beobachten, 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 lediglich als Sanierungsmethode für eutrophierte Gewässer nutzen“, sagt Pereira. „Wir haben dem See keine Chemikalien hinzugefügt, konnten aber dennoch gute Ergebnisse erzielen: Die Algenunterdrückung und die Trübung nehmen für eine gesamte Freizeitsaison ab.“

Mulligan fügt hinzu, dass dieses Papier Teil einer Reihe ist, die auf Arbeiten basiert, die erstmals im Jahr 2008 begonnen wurden. Das Projekt hat im Laufe der Jahre weitere Iterationen und in anderen Seen in der Region durchlaufen.

Die in der Vergangenheit untersuchten flachen Seen wurden oft von Entwicklern angelegt, die bestehende Seen ausgruben und Bäume unvollständig abholzten. Mehrere neuere Faktoren tragen jedoch zu einem wiederkehrenden übermäßigen Algenwachstum bei. Zu diesen Faktoren gehören der kontinuierliche Abbau fragmentarischer Baumstümpfe sowie die mögliche Freisetzung von Nährstoffen aus dem Abfluss und das Fehlen natürlicher hydrologischer Muster.

„Es kann eine Herausforderung sein, weil sich die Wasserqualität von Jahr zu Jahr ändert“, sagt Mulligan. „Wenn diese eutrophen Gewässer wärmeren Temperaturen ausgesetzt sind, sind sie tendenziell viel stärker von übermäßiger Algenblüte betroffen.“

Diese Forschung wurde von NSERC, der Concordia University und Titan Environmental Containment finanziert.

Lesen Sie den zitierten Artikel: „An In-Situ Geotextile Filtration Method for Suspended Solids Attenuation and Algae Suppression in a Canadian Eutrophic Lake“