Исследователи Конкордии борются с цветением водорослей на мелководных озерах с помощью техники плавающей фильтрации

Изменение климата и деятельность человека оказывают давление на водоемы по всему миру, и обширная сеть озер Канады не является исключением. За последние десятилетия повышение уровня питательных веществ привело к процессу, называемому эвтрофикацией, в мелких озерах, разбросанных по Лаврентийскому региону Квебека к северу от Монреаля. Эти изменения привели к резкому цветению водорослей, что сделало озера непригодными для использования и, возможно, нарушило естественную экосистему.

Восстановление этих озер до более здорового состояния — сложная и дорогостоящая задача, но новый метод, изучаемый исследователями Конкордии в Департаменте строительства, гражданской и экологической инженерии, может сократить как затраты, так и рабочую силу экологически безопасным способом.

В статье в журнале Water исследователи описывают систему плавающих геотекстильных фильтров, которые эффективно удаляют взвешенные вещества, водоросли и питательные вещества из мелкого озера. Хотя проект все еще находится в разработке, исследователи говорят, что, по их мнению, у него есть потенциал для расширения. Эта технология может затем принести пользу здоровью более крупных водоемов, таких как пруды, реки, прибрежные районы и заливы.

Исследование возглавляют аспирант Антониу Кавальканте Перейра и профессор Кэтрин Маллиган. Научный сотрудник Дилип Палаккил Витил и Сэм Бхат из Titan Environmental Containment также вносят свой вклад.

Летом и ранней осенью 2019 и 2020 годов исследователи разместили шесть слоев геотекстиля в плавучей фильтрационной установке в Лак-Кароне. Лак Карон — мелкое эвтрофное озеро максимальной глубиной 2,6 метра, расположенное в Сент-Анн-де-Лакс, примерно в 75 км к северу от Монреаля. С 2008 года озеро находится под рекреационной рекомендацией из-за чрезмерного роста водорослей.

Фильтрующее устройство из плексигласа могло плавать с помощью надувной резиновой трубки, расположенной в центре закрытого помещения. Территория была огорожена с помощью геотекстильных мутных завес. Специальные шторы свисают с поверхности воды, достигая дна озера или рядом с ним, чтобы предотвратить взаимодействие взвешенных твердых частиц с остальной частью озера.

Пробы воды из озера и прилегающих территорий отбирались каждые два-три дня. Затем образцы были проанализированы на уровень мутности, взвешенных веществ (TSS), фосфора, фикоцианина сине-зеленых водорослей (BGA-PC), хлорофилла-а и т. д.

Результаты анализа были обнадеживающими.

Результаты анализа были обнадеживающими, если судить по средней эффективности удаления в 2019 и 2020 годах. Исследователи сравнили фильтрованную озерную воду с нефильтрованной озерной водой и обнаружили следующее:

Перейра говорит, что ежегодные различия являются результатом неоднородного качества воды в озерах из-за различий в климате и моделях роста водорослей. В 2019 году было видно крупное заметное цветение водорослей, тогда как в 2020 году водоросли были более рассеяны по всему водоему.

«Расширение нашей системы восстановления крупных озер — долгосрочная цель. Но новизна этого проекта заключается в том, что мы просто используем фильтрацию воды на месте в качестве метода восстановления эвтрофных водоемов», — говорит Перейра. «Мы не добавляли в озеро никаких химикатов, но все же удалось получить хорошие результаты: подавление роста водорослей и снижение мутности на весь рекреационный сезон».

Маллиган добавляет, что эта статья является частью серии, основанной на работе, которая впервые началась еще в 2008 году. Проект претерпел последующие итерации на протяжении многих лет и на других озерах региона.

Мелкие озера, изученные в прошлом, часто создавались застройщиками, раскапывающими существующие озера и не полностью вырубающими деревья. Однако несколько недавних факторов способствуют повторяющемуся чрезмерному росту водорослей. Эти факторы включают постоянную деградацию фрагментарных пней, а также возможное высвобождение питательных веществ со стоками и отсутствие естественных гидрологических условий.

«Это может быть непросто, потому что качество воды меняется из года в год», — говорит Маллиган. «Когда эти эвтрофные водоемы подвергаются более высоким температурам, они, как правило, гораздо сильнее страдают от чрезмерного цветения водорослей».