Undersøgelse af Nols sø med henblik på restaurering ved anvendelse af Pax-15 og Phoslock™ til fosforfældning

Investigation of Lake Nols for the Purpose of Restoration using Pax-15 and Phoslock™ for Precipitation of Phosphorus

Kristensen, Maria

10. semester

Civilingeniør i Miljøteknik

2010

2010-06-11

82

Projektet undersøger, hvordan Nols Sø i Nordjylland kan restaureres ved at inaktivere den interne fosforpulje i sedimentet og samtidig mindske tilførslen af næringsstoffer udefra. Baggrunden er søens dårlige økologiske tilstand (sommer-sigtdybde 39 cm; gennemsnitligt totalfosfor 132 µg P/L og totalkvælstof 2600 µg N/L) og en vinter 2009/2010 med kraftigt iltsvind og fiskedød (~120 kg), som understreger behovet for indgriben for at nærme sig Vandrammedirektivets mål. To in situ mesokosmosforsøg i 2009–2010 testede fosforfældning med Pax-15 og Phoslock, herunder en kombinationsbehandling. I forår 2009 maskerede en kraftig planteplanktonopblomstring den umiddelbare effekt, men efterfølgende blev der målt forbedringer i sigtdybde (~57 %) og reduktioner i totalfosfor (~67–84 %) i behandlede mesokosmer. Da midlerne blev tilsat i sen efterår (forsøg II), hvor mere fosfor er på uorganisk form, sås hurtige og større effekter: ca. 80 % bedre sigtdybde og 79–88 % lavere totalfosfor end i kontroller to uger efter isbrud. Målinger af frigivelsesrater gav ingen entydig vinder mellem de enkelte midler, men indikerede, at en kombination kan binde orthofosfat bedre; dog var den anvendte lave Pax-15-dosis i kombination ikke tilstrækkelig til hurtig opklaring. På baggrund af praktiske og miljømæssige forhold anbefales Phoslock frem for Pax-15: Pax-15 er vanskelig at dosere i fuld skala, kræver pH-kontrol (toksicitetsrisiko ved pH <6 eller >8), kan danne flager, der hæmmer iltpenetration, og kan hæmme nedbrydning af organisk materiale; selv om det er billigere, opvejer ulemperne fordelen. For at nå koncentrationer af totalfosfor under 100 µg P/L skal eksterne kilder også reduceres, især overløb med spildevand ved ekstreme regnhændelser og afstrømning fra befæstede arealer; da kvælstof også kan begrænse planteplankton, bør bidrag fra landbrugsarealer ligeledes mindskes. En foreslået løsning er et vådt regnvandsbassin ved søens sydside (potentiel fjernelse: 55–65 % totalfosfor, 30–35 % totalkvælstof) samt udvidelse af retentionstank til overløb. Efter reduktion af eksterne tilførsler anbefales dosering af Phoslock i efteråret eller tidligt forår før opblomstring, evt. kombineret med opfiskning af fredsfisk for at reducere bioturbation og styrke zooplanktonets græsning, med potentiale for at udnytte den reducerede fredsfiskebestand efter fiskedøden i 2010.

This project evaluates restoration options for Lake Nols (Northern Jutland) by inactivating the internal phosphorus pool in sediments and reducing external nutrient inputs. The lake’s ecological status is poor (summer Secchi depth 39 cm; average total phosphorus 132 µg P/L and total nitrogen 2600 µg N/L), and severe winter anoxia in 2009/2010 caused a fish kill (~120 kg), underscoring the need for action to move toward Water Framework Directive targets. Two in situ mesocosm experiments in 2009–2010 tested phosphorus precipitation using Pax-15 and Phoslock, including a combination treatment. A strong spring phytoplankton bloom initially masked effects, but subsequent monitoring showed improved clarity (~57%) and reduced total phosphorus (~67–84%) in treated mesocosms. When agents were applied in late autumn (experiment II), when more phosphorus is inorganic, rapid and larger effects were observed: ~80% higher Secchi depth and 79–88% lower total phosphorus than controls two weeks after ice break. Release-rate measurements did not identify a single best precipitant for orthophosphate binding, though a combination showed indications of stronger binding; however, the low Pax-15 dose used in combination was insufficient for rapid water clearing. Considering practical and environmental aspects, Phoslock is recommended over Pax-15: Pax-15 is difficult to dose at full scale, requires pH control (toxicity risk at pH <6 or >8), may form flocs that impede oxygen penetration, and may inhibit sediment organic matter degradation; despite lower cost, drawbacks outweigh benefits. Achieving total phosphorus below 100 µg P/L also requires cutting external loads, notably wastewater overflows during extreme rainfall and runoff from impervious surfaces; because nitrogen may also limit phytoplankton, inputs from agricultural land should likewise be reduced. Proposed measures include a wet detention basin south of the lake (potential removal: 55–65% total phosphorus, 30–35% total nitrogen) and expanding the overflow retention tank. After external load reductions, Phoslock should be applied in autumn or early spring before the phytoplankton bloom, optionally combined with removal of zooplanktivorous and benthivorous fish to reduce bioturbation and enhance zooplankton grazing, potentially leveraging the reduced fish stock following the 2010 fish kill.

[Dette resumé er genereret med hjælp fra AI direkte fra projektet (PDF)]

Download
Vis denne rapport i AAU Studenterprojekter