Введение
Меромическое озеро в долине Рифта в Восточной Африке. Вулканизм породил горы, в том числе Вирунги, которые возвышаются между озером Киву и озером Эдвард на севере. Вода из озера Киву затем была вынуждена течь на юг по реке Рузизи. Это, в свою очередь, подняло уровень озера Танганьика, которое переливалось через реку Лукуга. Его неправильная форма затрудняет точное измерение площади поверхности; по оценкам, она составляет около , что делает его восьмым по величине озером Африки. Поверхность озера находится на высоте над уровнем моря. Существует вероятность лимнического извержения в этом озере каждые 1000 лет. Ученые обнаружили свидетельства массовых локальных вымираний примерно каждые тысячу лет, предположительно вызванных выбросами газов. Причина переворотов озера Киву неизвестна, но подозреваются вулканическая активность и изменения климата. Газообразный химический состав взрывающихся озер уникален для каждого озера. В случае озера Киву он включает метан и углекислый газ, в результате взаимодействия воды озера с вулканическими горячими источниками. Количество метана, содержащегося на дне озера, оценивается в . Если сжечь это количество метана на современной электростанции комбинированного цикла, оно произведет около 40 000 мегаватт в течение всего года, что эквивалентно мощности шести плотин Гранд-Кули, работающих на пиковой весенней мощности. Озеро также содержит углекислого газа, который, если будет выброшен во время извержения, может удушить всех жителей прибрежной зоны. Температура воды составляет , а pH – около 8,6. Сообщается, что метан образуется в результате микробиологического восстановления вулканического вещества. Будущий переворот и выброс газа из глубоких вод озера Киву приведут к катастрофе, превосходящей исторически задокументированные перевороты озер Ньос и Монун, которые значительно меньше. Жизни примерно двух миллионов человек, проживающих в бассейне озера, окажутся под угрозой. Ученые предполагают, что достаточное взаимодействие вулкана с донными водами озера, содержащими высокую концентрацию газа, нагреет воду, высвободит метан из воды, вызовет взрыв метана и спровоцирует почти одновременный выброс углекислого газа, хотя попадание 1 миллиона кубических метров лавы во время извержения в январе 2002 года не оказало никакого эффекта. Углекислый газ затем удушит большое количество людей в бассейне озера, поскольку газы будут стекать с поверхности озера. Также возможно, что озеро может вызвать озерные цунами при взрыве газа. Опасность, исходящая от озера Киву, стала понятна в ходе анализа более поздних событий на озере Ньос. Метан озера Киву изначально считался просто дешевым природным ресурсом для экспорта и производства дешевой энергии. Как только механизмы, вызывающие перевороты озер, стали понятны, так же понятна стала и опасность, которую озеро представляет для местного населения. В 2001 году на озере Ньос была установлена экспериментальная вентиляционная труба для удаления газа из глубоких вод, но такое решение для гораздо более крупного озера Киву будет значительно дороже. Приблизительно углекислого газа в озере составляет чуть менее 2 процентов от количества, выбрасываемого ежегодно человеком при сжигании ископаемого топлива. Следовательно, процесс его высвобождения потенциально может иметь затраты, выходящие за рамки простого строительства и эксплуатации системы. Проблема, связанная с распространением метана, заключается в мазуку, суахилийском термине «злой ветер», обозначающем выброс метана и углекислого газа, который убивает людей и животных и может даже уничтожать растительность при достаточно высокой концентрации.
The volcanism produced mountains, including the Virungas, which rose between Lake Kivu and Lake Edward, to the north. Water from Lake Kivu was then forced south down the Ruzizi. This, in turn, raised the level of Lake Tanganyika, which overflowed down the Lukuga River. Its irregular shape makes measuring its precise surface area difficult; it has been estimated to cover a total surface area of some , making it Africa's eighth largest lake. The surface of the lake sits at a height of above sea level. This lake has a chance of suffering a limnic eruption every 1000 years. found evidence of massive local extinctions about every thousand years, presumably caused by outgassing events. The trigger for lake overturns in Lake Kivu is unknown, but volcanic activity and changes in climate are both suspected. The gaseous chemical composition of exploding lakes is unique to each lake. In Lake Kivu's case, it includes methane and carbon dioxide , as a result of lake water interaction with volcanic hot springs. The amount of methane contained at the bottom of the lake is estimated to be If burned in a modern combined cycle generating plant, that amount of methane would generate around 40,000 megawatts for an entire year, which is equivalent to the power output of six Grand Coulee Dams operating at peak springtime power. The lake also holds an estimated of carbon dioxide which, if released in an eruption event, could suffocate all of the inhabitants of the lakeshore. The water temperature is , and the pH is about 8.6. The methane is reported to be produced by microbial reduction of the volcanic A future overturn and gas release from the deep waters of Lake Kivu would result in catastrophe, dwarfing the historically documented lake overturns at the much smaller Lakes Nyos and Monoun. The lives of the approximately two million people who live in the lake basin area would be threatened. Scientists hypothesise that sufficient volcanic interaction with the lake's bottom water that has high gas concentrations would heat water, force the methane out of the water, spark a methane explosion, and trigger a nearly simultaneous release of carbon dioxide, though the entry of 1 million cubic meters of lava during the January 2002 eruption had no effect. The carbon dioxide would then suffocate large numbers of people in the lake basin as the gases roll off the lake surface. It is also possible that the lake could spawn lake tsunamis as gas explodes out of it. The risk posed by Lake Kivu began to be understood during the analysis of more recent events at Lake Nyos. Lake Kivu's methane was originally thought to be merely a cheap natural resource for export, and for the generation of cheap power. Once the mechanisms that caused lake overturns began to be understood, so did awareness of the risk the lake posed to the local population. An experimental vent pipe was installed at Lake Nyos in 2001 to remove gas from the deep water, but such a solution for the much larger Lake Kivu would be considerably more expensive. The approximately of carbon dioxide in the lake is a little under 2 percent of the amount released annually by human fossil fuel burning. Therefore, the process of releasing it could potentially have costs beyond simply building and operating the system. This problem associated with the prevalence of methane is that of mazuku, the Swahili term "evil wind" for the outgassing of methane and carbon dioxide that kills people and animals, and can even kill vegetation when in high enough concentration.
Экстракция метана
Недавно было обнаружено, что озеро Киву содержит приблизительно растворенного биогаза на глубине. До 2004 года добыча газа осуществлялась в небольших масштабах, а извлеченный газ использовался для работы котлов на пивоварне Bralirwa в Гисеньи. Что касается крупномасштабной эксплуатации этого ресурса, правительство Руанды вело переговоры с рядом компаний о производстве метана из озера. В 2011 году ContourGlobal, британская энергетическая компания, специализирующаяся на развивающихся рынках, получила финансирование проекта для запуска масштабного проекта по добыче метана. Проект реализуется через местную руандийскую структуру под названием KivuWatt, с использованием морской баржевой платформы для извлечения, разделения и очистки газов, полученных со дна озера, прежде чем очищенный метан перекачивается по подводному трубопроводу к береговым газовым двигателям. Первый этап проекта, обеспечивающий работу трех "генсетов" вдоль берега озера и поставляющий 26 МВт электроэнергии в местную сеть, был завершен. Следующий этап предполагает установку девяти дополнительных генераторов мощностью 75 МВт для создания общей мощности 101 МВт. Кроме того, Symbion Power Lake Kivu Limited получила в 2015 году концессионное соглашение и соглашение о покупке электроэнергии (PPA) на производство 50 МВт электроэнергии с использованием метана озера Киву. Ожидается, что строительство проекта начнется в 2019 году, а первая мощность (фаза 1 – 14 МВт) будет произведена в первом квартале 2020 года. Завод будет полностью введен в эксплуатацию в 2021 году. Symbion Power приобрела еще одну концессию на дополнительные 25 МВт и в настоящее время ведет переговоры о PPA с Rwanda Electricity Group, что может привести к поставке 8 МВт электроэнергии в сеть через шесть месяцев после подписания PPA. Эта концессия расположена на месте первоначальной пилотной установки, известной как KP1. Помимо управления добычей газа, KivuWatt также будет управлять электростанциями и перепродавать электроэнергию правительству Руанды на условиях долгосрочного соглашения о покупке электроэнергии (PPA). Это позволяет KivuWatt контролировать вертикально интегрированное предложение энергии от точки добычи до точки продажи в местную сеть. Добыча считается экономически эффективной и относительно простой, поскольку, как только вода, богатая газом, откачивается, растворенные газы (в основном углекислый газ, сероводород и метан) начинают выделяться в виде пузырьков по мере снижения давления воды. Ожидается, что этот проект увеличит энергетический потенциал Руанды в 20 раз и позволит Руанде продавать электроэнергию соседним африканским странам. Электростанция стоимостью 200 миллионов долларов работала на мощности 26 МВт в 2016 году.
Биология и рыболовство
Фауна рыб в озере Киву относительно бедна: описано 28 видов, включая четыре интродуцированных вида. К местным видам относятся миновы озера Рукува (Raiamas moorii), четыре вида барбусов (ripon barbel, Barbus altianalis, восточноафриканский краснопёрый барбус, Enteromius apleurogramma, красноточечный барбус, E. kerstenii и барбус Pellegrin's, E. pellegrini), сомик Amphilius, два сома Clarias (C. liocephalus и C. gariepinus), нильский тилапий (Oreochromis niloticus) и 15 эндемичных цихлид Haplochromis. Интродуцированные виды включают три цихлиды – тилапию длинноплавничковую (Oreochromis macrochir), тилапию синепятнистую (O. leucostictus) и тилапию красногрудую (Coptodon rendalli), а также клапеида, сардину озера Танганьика (Limnothrissa miodon). Сардину местные жители называют "Ndagala" или "Isambaza". Эксплуатируемый запас сардины озера Танганьика оценивался в год. Она была интродуцирована в озеро Киву в конце 1959 года бельгийским агрономом Альфонсом Коллартом. После интродукции сардина приобрела значительную экономическую и пищевую ценность для населения, проживающего вблизи озера, однако с точки зрения экосистемы, интродукция планктоядных рыб может привести к существенным изменениям в структуре планктонного сообщества. Недавние наблюдения показали исчезновение в последние десятилетия крупного фильтратора, Daphnia curvirostris, и доминирование в сообществе мезозоопланктона тремя видами циклопоидных копепод: Thermocyclops consimilis, Mesocyclops aequatorialis и Tropocyclops confinis. Первый всесторонний обзор фитопланктона был опубликован в 2006 году. При среднегодовом содержании хлорофилла a в смешанном слое 2,2 мг м−3 и низком уровне питательных веществ в эвфотической зоне, озеро явно олиготрофное. Диатомовые водоросли являются доминирующей группой в озере, особенно во время эпизодов глубокого перемешивания в сухой сезон. В сезон дождей стратифицированный водный столб, с высоким освещением и меньшей доступностью питательных веществ, благоприятствует доминированию цианобактерий с большим количеством фототрофного пикопланктона. Фактическая первичная продукция составляет 0,71 г С м−2 д−1 (≈ 260 г С м−2 г−1). Исследование эволюционной генетики показало, что цихлиды из озёр северной Вирунги (например, Эдвард, Джордж, Виктория) могли эволюционировать в "протоозере Киву", которое намного старше интенсивной вулканической активности (20 000–25 000 лет назад), прервавшей связь. Поднятие гор к западу от озера (в настоящее время это национальный парк Кахузи-Биега, один из крупнейших заповедников восточных равнинных (или грауэрских) горилл в мире), в сочетании с поднятием восточного рифта (расположенного в восточной Руанде), вероятно, отвечало за дренаж воды из центральной Руанды в современное озеро Киву. Эта концепция "протоозера Киву" была поставлена под сомнение из-за отсутствия убедительных геологических доказательств, хотя молекулярные часы цихлид указывают на существование озера, значительно более древнего, чем общепринятые 15 000 лет. Озеро Киву является домом для четырех видов пресноводных крабов, включая два неэндемичных (Potamonautes lirrangensis и P. mutandensis) и два эндемичных (P. bourgaultae и P. idjwiensis). Среди озёр Рифтовой долины только озеро Танганьика и озеро Виктория имеют эндемичных пресноводных крабов.
Незаконный промысел
В 2018 году на озере Киву было зарегистрировано более 400 случаев возможного незаконного рыболовства. По данным отдела исследований животных и передачи технологий Руандийского совета по сельскому хозяйству, объем вылова рыбы в озере Киву снизился с 24 199 тонн в рыболовный сезон 2017–2018 годов до 16 194 тонн в 2019–2020 годах. Заместитель директора Соланж Увитузе связала это с методами рыболовства, негативно влияющими на воспроизводство рыбы. С мая по июль 2020 года подразделение водной полиции Руанды сообщило о 27 случаях, включая 10 задержанных браконьеров за незаконный отлов рыбы в озере.