Settling velocity and residence time of particles in Lake Constance
Settling velocity and residence time of particles in Lake Constance
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博登湖中颗粒的沉降速度和停留时间
DOI:
10.1007/bf02538289
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发表时间:
1987
期刊:
影响因子:
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通讯作者:
H. Stabel
中科院分区:
文献类型:
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作者:
H. Stabel
Seasonal and spatial aspects of the net settling velocities of particles in Lake Constance were investigated by measurements of settling fluxes and estimates of the concentrations of suspended matter. Annual mean sinking velocities ranged from 2.6 m d−1 in the euphotic zone to 7.5 m d−1 in the aphotic zone. Summer maxima of 36.6 m d−1 were caused by settling calcite crystals, while minima of 0.4 m d−1 during the clear water phase resulted from particulate matter consisting mostly of phytoplankton and organic debris. Winter settling velocities averaged 1,2 m d−1. The mean residence time for the bulk of particles calculated on an annual basis was 27.8 days. The net settling velocities in this study were higher than those calculated for phytoplankton in other investigations but agreed with estimates for particles from Lake Zürich obtained by an approach similar to this study.ZusammenfassungEs wurden die Netto-Sedimentationsgeschwindigkeiten für Partikel im Bodensee im Jahresverlauf ermittelt unter besonderer Berücksichtigung von jahreszeitlichen Aspekten und von Veränderungen in verschiedenen Schichten der Wassersäule. Sie wurden berechnet aus Akkumulationsraten und Konzentrationen suspendierter Partikel. Die Sedimentationsgeschwindigkeiten in der aphotischen Zone (d.h. unterhalb 20 m Tiefe) waren zwei- und dreifach höher als die Geschwindigkeiten in der euphotischen Zone (Tabelle). Dies wird auf die wesentlich kleineren Konzentrationen suspendierter Partikel im Hypolimnion und die nahezu fehlenden Phytoplanktonalgen zurückgeführt.In der euphotischen Zone wurde eine Jahresdurchschnittsgeschwindigkeit von 2,63 m d−1 und in der aphotischen zwischen 5,45 und 7,54 m d−1 ermittelt. Daraus wurde eine Durchschnittsaufenthaltszeit von 27,8 Tagen für die Partikel errechnet. Die Sinkgeschwindigkeiten nahmen mit der Tiefe zu, vermutlich eine Folge des Kristallwachstums von Kalzit oder von Partikelkoagulation.Drei ausgeprägte Höchstgeschwindigkeiten wurden verzeichnet, die zeitlich gut mit Perioden der Kalzitausfällung korrelierten: im Mai: 26,7 m d−1, im Juli: 36,7 m d−1 und im September: 10,2 m d−1 (Abb. 3); genau zu diesen Zeiten wurden auch die höchsten Sedimentationsraten gemessen (Abb. 2).Im Juni (während des Klarwasserstadiums) und während der Phase thermischer Instabilität (Dezember bis März) wurden dagegen die niedrigsten Sinkgeschwindigkeiten verzeichnet (Abb. 3).Die hier ermittelten Sedimentationsgeschwindigkeiten waren höher als die bisher publizierten Sinkgeschwindigkeiten von Algen, jedoch in etwa gleich hoch wie die für das Gesamtpartikelspektrum des Zürichsees. Eine Berechnung nuch dem Stokeschen Gesetz unter der Annahme einer Partikeldichte von 1,5 g cm und eines Partikeldurchmessers von 10 bis 16 μm ergab für die Festsubstanz im Bodensee Sinkgeschwindigkeiten zwischen 2,4 und 6 m d−1. Diese Werte sind nahezu gleich gross wie die aus den Freilanddaten abgeleiteten. Es wird gefolgert, dass die Durchschnitts-Sinkgeschwindigkeiten der Partikel in allen voralpinen kalkhaltigen Seen in der gleichen Grössenordnung liegen.