Tub Olszewski - Olszewski tube

Un tub Olszewski este o țeavă concepută pentru a aduce apă săracă în oxigen din fundul unui lac în vârf. Acest tub a fost propus pentru prima dată de un limnolog polonez numit Przemysław Olszewski în 1961 și ajută la combaterea efectelor negative ale eutrofizării , conținut ridicat de nutrienți, în lacuri. Conceptul de bază din spatele tubului Olszewski este reducerea concentrației de nutrienți și destratificare ; obiectivul mai specific este retragerea hipolimnetică .

Eutrofizare

Când substanțele nutritive se acumulează într-un lac, are loc eutrofizarea și aceasta apare în general în stratul superior al unui lac. Nutrienții provin atât în ​​mod natural, cât și artificial și conțin de obicei fosfați . Nutrienții artificiali pot proveni din canalizare și îngrășăminte, din scurgerile agricole . Fosforul din fosfați face ca algele să crească rapid și să se răspândească în stratul superior al lacului. Florile de alge au efecte negative atât asupra esteticii, cât și asupra ecologiei lacului. Estetic, lacul nu este plăcut deoarece este acoperit cu alge. Din punct de vedere ecologic, eutrofizarea determină moartea organismelor din lac, deoarece algele epuizează oxigenul dizolvat din lac.

Proiecta

Vedere schematică în secțiune (elevație) a unui lac, o dată fără (ilustrație superioară) și o dată cu (dedesubt) tubul Olszewski, pentru a ilustra principiul funcțional al tubului Olszewski: Imaginea superioară arată pe baza fluxului de apă schematic schematizat că debitul principal duce de la intrare la debit, doar puțină amestecare are loc cu straturile mai adânci de apă și, astfel, în principal, apa de lângă suprafață curge de pe lac. Imaginea inferioară arată același lac, dar cu o barieră de ieșire și un tub Olszewski instalat, al cărui capăt superior trece prin barieră în orificiul de ieșire și al cărui capăt inferior este în cel mai de jos punct al lacului. Fluxul de apă conturat ilustrează faptul că apa de intrare este acum forțată să avanseze în straturi mai adânci de apă și astfel apa adâncă este transportată în capătul inferior al tubului Olszewski. Această apă adâncă este direcționată prin conducta Olszewski în orificiul de evacuare.
Principiul de funcționare al unui tub Olszewski (mai jos)

La nivelul cel mai simplu, tubul Olszewski este o țeavă care se întinde de la stratul inferior, hipolimnetic al lacului până la ieșire. Partea de ieșire a conductei este instalată sub nivelul lacului pentru ca dispozitivul să acționeze ca un sifon . Odată ce apa caldă curge în lac la suprafață, forțează apa anoxică rece a stratului hipolimnetic prin tub și în sus. Această apă săracă în oxigen este apoi adusă în vârful lacului unde are loc eutrofizarea. Acest lucru ajută în cele din urmă lacul în ansamblu, deoarece fundul lacului va avea mai mult oxigen dizolvat, iar vârful lacului va avea mai puțină eutrofizare.

Implementări

Prima implementare a tubului Olszewski a fost încercată la Lacul Kortowo din Polonia și acest lucru a dus la oligotrofare , reducerea ciclului de nutrienți. Acest tub a arătat cea mai promițătoare într-un lac eutrofic de 3,9 metri adâncime în Elveția, deoarece nivelurile de fosfor și azot din vară au scăzut drastic, au crescut nivelurile de oxigen și cantitatea de cianobacterii a scăzut de la 152 grame pe metru pătrat la 41 grame pe metru pătrat . De asemenea, un om de știință pe nume Bjork a raportat că au existat succese cu tubul Olszewski în lacurile europene. Alți limnologi precum Pechlaner și Gachter au raportat succese în lacurile mici unde fosforul total a scăzut, transparența apei a crescut și a existat mai puține alge.

Complicații

Unele complicații care pot apărea cu utilizarea unui tub Olszewski includ întreruperea termoclinei și pierderea excesivă de apă. Termoclina separă stratul superior de apă, care este amestecat la temperaturi cu apa mai adâncă și mai rece. Dacă termoclina este întreruptă, aceasta ar putea modifica ecologia lacului, făcându-l potențial nelocuibil. O altă complicație este că instalarea trebuie să fie un proces pe termen lung. Utilizările pe termen scurt ale tuburilor Olszewski au eșuat în mare parte, deoarece este nevoie de ceva timp pentru ca starea anoxică a stratului hipolimnetic să crească în oxigenul dizolvat. De asemenea, trebuie să fie un proces lent pentru a evita perturbarea termoclinei dintr-un lac. Dacă tubul Olszewski funcționează suficient de încet, rata de intrare și ieșire a apei va fi destul de constantă, determinând termoclina să rămână intactă.

Cost

Un avantaj al retragerii hipolimnetice este că este relativ ieftin să instalați un tub Olszewski sau orice alt dispozitiv similar. Împreună cu costul inițial redus, are și un cost anual de întreținere relativ scăzut. Următoarele sunt patru sisteme instalate în Statele Unite (2002), suprafața lor în hectare , rata debitului în metri cubi pe minut și costurile inițiale de instalare în dolari SUA:

  • Lacul Ballinger

41 ha
3,4 m 3 / min
420.000 dolari

  • Lacul Waramaug

287 ha
6,3 m 3 / min
62.000 dolari

  • Lacul Diavolului

151 ha
9,1 m 3 / min
310.000 dolari

  • Lacul Pinilor

412 ha
5,3 m 3 / min
282.000 dolari

Alte tehnici

Pe lângă utilizarea unui tub Olszewski și retragerea hipolimnetică, există și alte tehnici implementate pentru a atinge aceleași obiective ca un tub Olszewski. Acestea includ creșterea oxigenului dizolvat, reducerea concentrației de nutrienți și diminuarea cantității de alge și biomasă nedorită în lacuri.

  • Oxidarea Sedimentele este artificială oxidarea vârfului 15 până la 20 de centimetri de sedimente lac anaerob. Această tehnică reduce eliberarea internă de nutrienți printr-o serie de reacții chimice începând cu clorura de fier (III) . După aceste reacții, concentrațiile de fosfor și amoniu (un alt nutrient găsit în lacuri) scad, iar cererea de oxigen gazos se reduce, de asemenea. Această tehnică nu este încă pe deplin dezvoltată, dar poate reflecta efectele tubului Olszewski.
  • Metodele de control biologic sunt cele mai promițătoare tehnici, deoarece fac cel mai puțin rău ecosistemului. Aceste metode introduc o anumită specie (de exemplu, pești, bacterii etc.) într-un lac ca soluție la o problemă actuală. Introducerea unui anumit tip de bacterii poate ajuta la scăderea nutrienților. La rândul lor, algele nu se vor răspândi, iar oxigenul din lac va rămâne în concentrații mari dizolvate.
  • Aerarea hipolimnetică este o altă tehnică prin care se adaugă oxigen în lac. Acest lucru ajută la creșterea concentrației de oxigen dizolvat în lac, precum și la scăderea nivelului de fosfor. În timp ce rezultatele acestei tehnici sunt similare cu cele ale tubului Olszewski, aerarea hipolimnetică diferă prin faptul că folosește aer comprimat pentru a muta apa, mai degrabă decât un efect de sifonare .

Referințe