av Robert Bowen
urbana sötvattensmiljöer upplever alltmer mänskliga inducerade influenser som alltför ofta skapar obalanser i de naturliga sjöprocesserna. Ett vanligt exempel på detta är anrikning av näringsämnen från grundvattenrörelse och kraftig gödningsavrinning. Effekterna av dessa berikningar leder ofta till uppkomsten av skadliga algblomningar och utbredda fluktuationer i upplöst syre (DO) nivåer.
för att bättre förstå samspelet mellan näringsämnen, algtillväxt och DO har Diversified Scientific Solutions genomfört undersökningar för att mäta säsongsvariationen av DO, pH, oxidationsreduceringspotential, temperatur, kväve och fosfor vid Swan Lake i Victoria, British Columbia. Provtagningsprogrammet började 2016 och har bestått av veckovis vattenkolonnprofilering med hjälp av ysi-handhållna sonder och vattenprovsamlingar från flera platser på sjön, som börjar varje maj och fortsätter till slutet av September.
eftersom Svansjön är en grund och varm sjö, ställer starka do-gradienter upp i mitten av sommaren där DO-nivåerna är supermättade vid ytan, till stor del på grund av den fotosyntetiska produktionen av syre genom cyanobakterierna Aphanizomenon flos-aquae, tillsammans med andra arter. Minskar nivåerna snabbt med djup till anoxiska förhållanden bara några meter under ytan. När sommaren fortskrider börjar denna anoxiska zon migrera mot ytan. Det är under denna period som blommor av olika alger blir omfattande, vilket skapar betydande volymer biomassa. Denna biomassa stöds av de berikade fosfornivåerna men dessa nivåer börjar snart minska, vilket leder till en massdöd av alger.
med denna die-off kollapsar syrenivåerna när grumligheten ökar, fotosyntesen minskar och bakteriell sönderdelning förbrukar den återstående utarmningen. I data som samlats in 2018 kan man se att sjön upplevde tre hypoxiska händelser (< 2 mg/l) under sensommaren och tidiga höstperioder. (Figur 1)
en stor fiskdöd observerades 2017 och en mindre 2018.
för att öka förståelsen för syrefluktuationerna strax före och under de hypoxiska händelserna installerades en RINKO upplöst syre logger från ASL Environmental Sciences leasingpool för att expandera på den veckovisa ysi DO-sonden. Loggern var inställd på att prova var 10: e minut. Fluktuationer så höga som 16 mg/l Under ett 17-timmarsintervall observerades strax före starten, med en allmän dämpning av oscillationerna under hypoxi. (Se Figur 2)
detta fångade den dagliga cykeln av fotosyntes (dagsljus syreproduktion) och andning (nattandning).
som Svansjön har uppvisat ett allmänt mönster av hypoxiska händelser i slutet av sommaren, en blygsam ingripande installerades i September förra året för att mildra denna oroande trend. Två 15 m längder av Aquatech o2b2 linjär luftning bubbler linjer placerades på botten på ett djup av cirka tre meter. Luftningsslangen består av en dubbel rad fina bubblor som försiktigt stiger genom vattenspelaren för att främja blandning och minskning av termisk och stratifiering. Eftersom Svansjön är ungefär nio hektar stor, skulle dessa linjer ge tillflyktsområden i tider med utarmad DO.
för att undersöka effekterna av dessa bubblare installerades två ASL RINKO DO-loggers i år. En ligger intill bubblarna och den andra är utanför bubblarnas inflytande. Dessa loggers kommer att återvinnas i oktober.
ett annat verktyg som användes 2018 för att ge insikt i överflöd och distribution av alger och fisk i vattenpelaren var ASL: s Acoustic Zooplankton Fish Profiler. Detta instrument, i denna specifika konfiguration, hade tre akustiska frekvensomvandlare (200, 769 och 1250 kHz) som kontinuerligt övervakade backscatter i vattenspelaren.
detta var särskilt användbart eftersom omvandlarna kunde upptäcka Aphanizomenon flos-aquae-arten. Backscatter-data visade den dagliga vertikala migrationen av dessa cyanobakterier och visade nedgången av denna art som sammanföll med syrekollaps.
årsrapporter har genererats från detta övervakningsprogram och inter-årliga tidsseriejämförelser ger data för att vägleda diskussioner för potentiella begränsningsstrategier som bubblarlinjerna som introducerades i September 2018. Swan Lake Water Quality monitoring och de årliga rapporterna som genererades var för Swan Lake Christmas Hill Nature Sanctuary och finansierades av Royal Bank of Canada.
Robert Bowen är med diversifierade vetenskapliga lösningar. Den här artikeln visas i ES& e magazines oktober 2019-nummer.