Von Robert Bowen
Städtische Süßwasserumgebungen erfahren zunehmend vom Menschen verursachte Einflüsse, die allzu oft zu Ungleichgewichten in den natürlichen Seeprozessen führen. Ein gängiges Beispiel hierfür ist die Anreicherung von Nährstoffen aus Grundwasserbewegung und potentem Düngerabfluss. Die Auswirkungen dieser Anreicherungen führen häufig zu schädlichen Algenblüten und weit verbreiteten Schwankungen des Gehalts an gelöstem Sauerstoff (DO).
Um das Zusammenspiel zwischen Nährstoffen, Algenwachstum und DO besser zu verstehen, hat Diversified Scientific Solutions Untersuchungen durchgeführt, um die saisonale Variabilität von DO, pH-Wert, Oxidations-Reduktions-Potenzial, Temperatur, Stickstoff und Phosphor am Swan Lake in Victoria, British Columbia, zu messen. Das Probenahmeprogramm begann im Jahr 2016 und bestand aus wöchentlichen Wassersäulenprofilen mit YSI-Handsonden und Wasserprobensammlungen an mehreren Standorten am See, die jeweils im Mai begannen und bis Ende September andauerten.
Da der Schwanensee ein flacher und warmer See ist, bilden sich im Hochsommer starke DO-Gradienten, in denen die DO-Werte an der Oberfläche übersättigt sind, hauptsächlich aufgrund der photosynthetischen Produktion von Sauerstoff durch die Cyanobakterien Aphanizomenon flos-aquae, zusammen mit anderen Arten. Die DO-Werte sinken mit der Tiefe rasch auf anoxische Bedingungen nur wenige Meter unter der Oberfläche ab. Im Laufe des Sommers beginnt diese anoxische Zone in Richtung Oberfläche zu wandern. In dieser Zeit werden die Blüten verschiedener Algen ausgedehnt, wodurch erhebliche Mengen an Biomasse entstehen. Diese Biomasse wird durch den angereicherten Phosphorgehalt unterstützt, aber diese Werte beginnen bald zu sinken, was zu einem Massensterben von Algen führt.
Bei diesem Absterben kollabieren die Sauerstoffwerte mit zunehmender Trübung, die Photosynthese nimmt ab und die bakterielle Zersetzung verbraucht die verbleibenden Abbaustoffe. Aus den im Jahr 2018 gesammelten Daten geht hervor, dass der See im Spätsommer und im Frühherbst drei hypoxische Ereignisse (< 2 mg / l) erlebte. (Abbildung 1)
2017 wurde ein großer Fischsterben und 2018 ein kleinerer Fischsterben beobachtet.
Um das Verständnis der Sauerstoffschwankungen kurz vor und während der hypoxischen Ereignisse zu verbessern, wurde ein RINKO-Logger für gelösten Sauerstoff aus dem Lease-Pool von ASL Environmental Sciences installiert, um die wöchentliche YSI DO-Sonde zu erweitern. Der Logger wurde so eingestellt, dass er alle 10 Minuten abtastet. Fluktuationen von bis zu 16 mg / l über einen Zeitraum von 17 Stunden wurden kurz vor Beginn beobachtet, wobei die Schwingungen während der Hypoxie allgemein gedämpft wurden. (Siehe Abbildung 2)
Dies erfasste den täglichen Zyklus der Photosynthese (Sauerstoffproduktion bei Tageslicht) und Atmung (Nachtatmung).
Da Swan Lake im Spätsommer ein allgemeines Muster hypoxischer Ereignisse aufwies, wurde im vergangenen September eine bescheidene Intervention installiert, um diesen beunruhigenden Trend abzumildern. Zwei 15 m lange Aquatech O2B2 lineare Belüftungs-Sprudellinien wurden auf dem Boden in einer Tiefe von etwa drei Metern platziert. Der Belüftungsschlauch besteht aus einer doppelten Reihe feiner Blasen, die sanft durch die Wassersäule aufsteigen, um das Mischen und die Verringerung der thermischen und mechanischen Schichtung zu fördern. Da der Schwanensee etwa neun Hektar groß ist, würden diese Linien in Zeiten erschöpfter Ressourcen Zufluchtsgebiete bieten.
Um die Auswirkungen dieser Bubbler zu untersuchen, wurden in diesem Jahr zwei ASL RINKO DO Logger installiert. Einer grenzt an die Bubbler und der andere liegt außerhalb des Einflusses der Bubbler. Diese Logger werden im Oktober geborgen.
Ein weiteres Tool, das 2018 verwendet wurde, um Einblicke in die Häufigkeit und Verteilung von Algen und Fischen in der Wassersäule zu geben, war der akustische Zooplankton-Fischprofiler von ASL. Dieses Instrument hatte in dieser speziellen Konfiguration drei akustische Frequenzwandler (200, 769 und 1250 kHz), die kontinuierlich die Rückstreuung in der Wassersäule überwachten.
Dies war besonders nützlich, da die Transducer in der Lage waren, die Aphanizomenon flos-aquae Spezies nachzuweisen. Rückstreuungsdaten zeigten die tägliche vertikale Migration dieser Cyanobakterien und zeigten den Rückgang dieser Art, der mit dem Zusammenbruch von Sauerstoff zusammenfiel.
Aus diesem Überwachungsprogramm wurden Jahresberichte erstellt, und zwischenjährliche Zeitreihenvergleiche liefern die Daten, um Diskussionen über mögliche Minderungsstrategien wie die im September von 2018 eingeführten Bubbler-Linien anzuleiten. Swan Lake Wasserqualitätsüberwachung und die Jahresberichte erzeugt wurden für Swan Lake Christmas Hill Nature Sanctuary und wurden von der Royal Bank of Canada finanziert.
Robert Bowen ist mit diversifizierten wissenschaftlichen Lösungen. Dieser Artikel erscheint in ES&E Magazine’s October 2019 issue.