Rurka Olszewskiego - Olszewski tube

Rury Olszewskiego jest rura na celu doprowadzenie wody ubogiej w tlen z dna jeziora do góry. Rurka ta została po raz pierwszy zaproponowana przez polskiego limnologa Przemysława Olszewskiego w 1961 r. i pomaga zwalczać negatywne skutki eutrofizacji , wysokiej zawartości składników pokarmowych, w jeziorach. Podstawową koncepcją rurki Olszewskiego jest redukcja stężenia składników odżywczych i destratyfikacja ; bardziej konkretnym celem jest wycofanie hipolimnetyczne .

Eutrofizacja

Kiedy składniki odżywcze gromadzą się w jeziorze, następuje eutrofizacja, która zwykle występuje w górnej warstwie jeziora. Substancje odżywcze pochodzą zarówno naturalnie, jak i sztucznie i zazwyczaj zawierają fosforany . Sztuczne składniki odżywcze mogą pochodzić ze ścieków i nawozów, ze spływów rolniczych . Fosfor z fosforanów powoduje szybki wzrost glonów i rozprzestrzenianie się w górnej warstwie jeziora. Zakwity glonów mają negatywny wpływ zarówno na estetykę, jak i ekologię jeziora. Estetycznie jezioro nie jest przyjemne, bo pokryte jest glonami. Ekologicznie eutrofizacja powoduje śmierć organizmów w jeziorze, ponieważ glony wyczerpują rozpuszczony tlen w jeziorze.

Projekt

Schematyczny przekrój (elewacja) jeziora, raz bez (górna ilustracja) i raz z (poniżej) rurką Olszewskiego, aby zilustrować zasadę działania rurki Olszewskiego: Górny rysunek pokazuje na podstawie schematycznie nakreślonego przepływu wody, że główny przepływ prowadzi od dopływu do odpływu, tylko niewielkie mieszanie ma miejsce z głębszymi warstwami wody, a zatem z jeziora wypływa głównie woda przypowierzchniowa. Dolne zdjęcie przedstawia to samo jezioro, ale z przegrodą odpływową i zainstalowaną rurą Olszewskiego, której górny koniec przechodzi przez przegrodę do odpływu, a dolny koniec znajduje się w najniższym punkcie jeziora. Zarysowany przepływ wody ilustruje, że napływająca woda jest teraz zmuszana do wchodzenia w głębsze warstwy wody, a tym samym głęboka woda jest transportowana do dolnego końca rury Olszewskiego. Ta głęboka woda kierowana jest rurą Olszewskiego do ujścia.
Zasada działania tuby Olszewskiego (poniżej)

Najprościej rura Olszewskiego to rura biegnąca od dolnej, hipolimnetycznej warstwy jeziora do ujścia. Część wylotowa rury instalowana jest pod poziomem jeziora, aby urządzenie mogło pełnić funkcję syfonu . Gdy ciepła woda przepływa do jeziora na powierzchni, wymusza zimną beztlenową wodę warstwy hipolimnetycznej przez rurę i w górę. Ta uboga w tlen woda jest następnie doprowadzana do górnej części jeziora, gdzie zachodzi eutrofizacja. To ostatecznie pomaga całemu jezioru, ponieważ dno jeziora będzie zawierało więcej rozpuszczonego tlenu, a górna część będzie mniej eutrofizowana.

Realizacje

Pierwsze wdrożenie rurki Olszewskiego miało miejsce na jeziorze Kortowo w Polsce, co doprowadziło do oligotrofizacji , ograniczenia obiegu składników pokarmowych. Ta rurka okazała się najbardziej obiecująca w eutroficznym jeziorze o głębokości 3,9 metra w Szwajcarii, ponieważ poziom fosforu i azotu w lecie drastycznie spadł, poziom tlenu wzrósł, a ilość cyjanobakterii spadła z 152 gramów na metr kwadratowy do 41 gramów na metr kwadratowy . Naukowiec o nazwisku Bjork donosi również o sukcesach z rurką Olszewskiego w europejskich jeziorach. Inni limnolodzy, tacy jak Pechlaner i Gachter, odnotowali sukcesy w małych jeziorach, w których zmniejszył się całkowity fosfor, wzrosła przezroczystość wody i było mniej glonów.

Komplikacje

Niektóre komplikacje, które mogą wystąpić przy użyciu rurki Olszewskiego, to zakłócenie termokliny i nadmierna utrata wody. Termoklina oddziela górną warstwę wody, która jest mieszana temperaturowo z głębszą, chłodniejszą wodą. Jeśli termoklina zostanie zakłócona, może to zmienić ekologię jeziora, potencjalnie czyniąc je niezdatnym do zamieszkania. Inną komplikacją jest to, że instalacja musi być procesem długotrwałym. Krótkotrwałe stosowanie rurek Olszewskiego w dużej mierze zakończyło się niepowodzeniem, ponieważ potrzeba trochę czasu, aby stan beztlenowy warstwy hipolimnetycznej zwiększył się w rozpuszczonym tlenie. Musi to być również powolny proces, aby uniknąć zakłócenia termokliny w jeziorze. Jeśli rura Olszewskiego będzie działała wystarczająco wolno, prędkość wody wpływającej i wypływającej będzie dość stała, powodując, że termoklina pozostanie nienaruszona.

Koszt

Jedną z zalet odciągania hipolimnetycznego jest to, że instalacja rurki Olszewskiego lub innego podobnego urządzenia jest stosunkowo tania. Wraz z niskim kosztem początkowym ma również stosunkowo niski roczny koszt utrzymania. Poniżej przedstawiono cztery systemy zainstalowane w Stanach Zjednoczonych (2002 r.), ich powierzchnię w hektarach , natężenie przepływu w metrach sześciennych na minutę oraz początkowe koszty instalacji w dolarach amerykańskich:

  • Jezioro Ballinger

41 ha
3,4 m 3 /min
$420 000

  • Jezioro Waramaug

287 ha
6,3 m 3 /min
$62 000

  • Jezioro Diabła

151 ha
9,1 m 3 /min
$310 000 $

  • Jezioro Sosnowe

412 ha
5,3 m 3 /min
$282.000

Inne techniki

Oprócz użycia rurki Olszewskiego i hipolimnetycznego wycofania, istnieją inne techniki wdrożone, aby osiągnąć te same cele, co rurka Olszewskiego. Obejmują one zwiększenie rozpuszczonego tlenu, zmniejszenie stężenia składników odżywczych oraz zmniejszenie ilości glonów i niepożądanej biomasy w jeziorach.

  • Utlenianie osadów to sztuczne utlenianie górnych 15 do 20 centymetrów beztlenowych osadów jeziornych. Ta technika zmniejsza wewnętrzne uwalnianie składników odżywczych poprzez serię reakcji chemicznych rozpoczynających się od chlorku żelaza(III) . Po tych reakcjach zmniejsza się stężenie fosforu i amonu (innego składnika odżywczego występującego w jeziorach), a także zmniejsza się zapotrzebowanie na gazowy tlen. Technika ta nie jest jeszcze w pełni rozwinięta, ale może odzwierciedlać efekty działania tuby Olszewskiego.
  • Metody kontroli biologicznej są najbardziej obiecującymi technikami, ponieważ najmniej szkodzą ekosystemowi. Metody te wprowadzają określony gatunek (np. ryby, bakterie itp.) do jeziora jako rozwiązanie aktualnego problemu. Wprowadzenie pewnego rodzaju bakterii może pomóc w zmniejszeniu składników odżywczych. Z kolei glony nie będą się rozprzestrzeniać, a tlen w jeziorze pozostanie w wysokich stężeniach rozpuszczonych.
  • Inną techniką polegającą na dodawaniu tlenu do jeziora jest napowietrzanie hipolimnetyczne . Pomaga to zwiększyć stężenie rozpuszczonego tlenu w jeziorze, a także obniżyć poziom fosforu. Podczas gdy wyniki tej techniki są podobne do wyników rurki Olszewskiego, napowietrzanie hipolimnetyczne różni się tym, że do przemieszczania wody wykorzystuje się sprężone powietrze, a nie efekt syfonowania .

Bibliografia