EUTROFIKACIJA: PROCESAS, PRIEŽASTYS, PASEKMĖS, SPRENDIMAI - APLINKA - 2024

Eutrofikacija yra maistinių medžiagų prisidėjo prie vandens telkinio perteklius, kuriant gyventojų sprogimą dumblių, melsvadumblių ir vandens augalams. Šis reiškinys savo ruožtu lemia vandenyje ištirpusio deguonies sumažėjimą, todėl jis daro įtaką povandeniniam gyvenimui.

Ištirpęs deguonis sumažėja dėl sumažėjusios povandeninių dumblių ir augalų fotosintezės. Tai įvyksta tiek dėl saulės spindulių blokavimo dėl augalų paviršiaus plitimo, tiek dėl didesnio šių gyventojų deguonies sunaudojimo.

Dumblių kaupimasis eutrofikacijos būdu.

Eutrofikacija gali atsirasti dėl natūralių priežasčių, kai sumažėja vandens telkinio dydis ar srautas, arba dėl išskirtinių liūčių, kurie neša maistines medžiagas į vandens telkinius. Tačiau daugeliu atvejų eutrofikacija atsiranda dėl žmogaus sukeltų (antropinių) priežasčių.

Eutrofikacijos problema auga visame pasaulyje ir tam tikru lygmeniu nuo jos kenčia daugiau nei pusė pasaulio ežerų. Panašiai negyvos zonos daugėja jūrose dėl šio reiškinio atsiradimo, identifikuodamos daugiau kaip 700 iš jų.

Procesas

Eutrofikacija prasideda neįprastu kiekiu maistinių medžiagų, ypač azoto (N) ir fosforo (P). Šie indėliai gali būti gaunami tiek iš natūralių, tiek iš žmogaus (antropinių) šaltinių, tačiau bet kokiu atveju jie yra ekologinio disbalanso produktas ir priežastis.

Palankūs organizmai

Išskirtinis augalų augimui reikalingų maistinių medžiagų įsisavinimas skatina invazinių vandens augalų ir dumblių vystymąsi. Tai gali būti fitoplanktonas ir makrodumbliai, taip pat pasitaiko melsvadumblių.

Dumblių dauginimasis eutrofikacijos būdu. Šaltinis: Felix Andrews („Floybix“)

Šie organizmai dauginasi greitai ir greitai auga, todėl turėdami pakankamai maistinių medžiagų, jie turi konkurencinį pranašumą. Jie auga vandens telkinio paviršiuje ir dengia visą paviršių.

Šviesa

Plūduriuojantys dumbliai ir vandens augalai, dengiantys paviršių, neleidžia saulės spinduliams prasiskverbti į apatinius vandens sluoksnius. Dėl to povandeniniai dumbliai ir augalai negali fotosintezuoti ir pradeda mirti.

Ištirpęs deguonis

Povandeninės fotosintezės užblokavimas dėl šio paviršinio augalų masės plitimo taip pat reiškia ištirpusio deguonies sumažėjimą vandenyje. Be to, kiti paviršiniai ištirpusio deguonies šaltiniai, tokie kaip keitimasis atmosfera, yra riboti dėl paviršinės augalų masės blokavimo.

Deguonies poreikis

Po paviršiumi didėja ardančių organizmų, ypač bakterijų ir archajų, aktyvumas. Tai reiškia padidėjusį ištirpusio deguonies poreikį, kuris sumažėja.

Skilimo aktyvumo padidėjimas yra padidėjęs organinių medžiagų tiekimas dėl paviršiaus gyventojų sprogimo. Poveikis turi ir povandeninių organizmų žūties padidėjimą.

Vidinis organinių medžiagų, o išorinis užterštų nuotekų indėlis reikalauja daugiau deguonies jos biocheminiam stabilizavimui (biocheminis deguonies poreikis). Kai trūksta deguonies, kaupiasi pusiau suskaidytos organinės medžiagos, visa ekosistema patiria krizę ir gyvybė išnyksta.

Priežastys

Eutrofikaciją sukelia maistinių medžiagų tiekimas, didesnis nei įprasta ekosistemos pusiausvyra. Tai gali atsitikti tiek dėl natūralių, tiek dėl dirbtinių priežasčių, nors pirmosios yra retos.

- Natūralios priežastys

Jūroje

Gilios šalto vandens srovės gali sukelti fitoplanktono populiacijos sprogojimą, ištraukdamos maistines medžiagas iš vandenyno dugno į paviršių (pakilus). Dumblių žydėjimas arba žydėjimas yra natūralūs reiškiniai, kuriuos sukelia skirtingi fitoplanktono augimą skatinantys veiksniai.

Esant tokioms palankioms sąlygoms, neįprastai daugėja dinoflagellates ir diatomės. Kai kurios mikrodumblių rūšys yra nekenksmingos ir naudingos, tačiau kitos yra nuodingų dumblių, tokių kaip Alexandrium genties dinoflagellates.

Šis toksiškumas atsiranda dėl mikrodumblių išskiriamų toksinų, tokių kaip saxitoxin, ciguatoxin ir gonyatoxins.

Gėlame vandenyje

Upės, susidarančios išilgai kanalo, generuoja vingius arba pažymėtas kreives, kurios kartais lieka izoliuotos. Tokiu būdu gaminamos pasagos lagūnos, kurias maitina lietaus vanduo, nuotėkis ar periodiškas upės perpildymas.

Šiuose vandens rezervuaruose yra didesnė maistinių medžiagų koncentracija nei upėje, nes nėra nutekėjimo. Todėl daugėjant dumbliams ir vandens augmenijai atsiranda natūralių eutrofikacijos reiškinių.

- Antropinės priežastys

Šiandien svarbiausia eutrofikacijos priežastis yra vandens telkinių užteršimas žmogaus veikla. Ypač nuotekos be tinkamo valymo ir difuzinė žemės ūkio tarša, kuri yra pati svarbiausia visame pasaulyje.

Trąšos ir pesticidai

Chemines trąšas sudaro junginiai, specialiai sukurti tam, kad aprūpintų augalų augimui būtinas maistines medžiagas. Pagrindinę trąšų formulę sudaro azotas (N), fosforas (P) ir kalis (K).

Eutrofikacija. Šaltinis: F. lamiot (savas darbas)

Žemės ūkio sistemose šie produktai nėra naudojami efektyviai, todėl beveik 60% jų nuplauna nuotėkio vanduo. Šios maistinės medžiagos patenka į vandens telkinius, tokius kaip upės arba galiausiai ežerai ir vandenynai, kuriuos gabena nuotėkio vanduo.

Miesto nuotekos

Nuotekose iš namų, biurų ir gamyklų yra didelis kiekis organinių ir neorganinių medžiagų, kurios skatina eutrofikaciją. Buitinės nuotekos turi didelę organinių medžiagų apkrovą, kurios neišvalius jos pasiekia vandens telkinius.

Muilai ir plovikliai, naudojami asmens higienoje, buitinėse ir kitose įstaigose, taip pat apima fosfatus ir nitratus.

Rūgštūs lietūs

Pramonė į atmosferą išmeta dujas, kuriose yra azoto oksidų. Šios dujos, reaguodamos su vandens garais, išskiria rūgštis, kurios nusėda ir pasiekia vandens telkinius.

Šie junginiai yra papildomi nitratų, kurie yra viena pagrindinių maistinių medžiagų, skatinančių augalų augimą, šaltiniai.

Visuotinis atšilimas

Pakilusi pasaulinė temperatūra skatina eutrofikaciją, nes šilti vandenys skatina dumblių ir vandens augalų dauginimąsi. Kita vertus, ištirpusio deguonies kiekis mažėja proporcingai vandens temperatūros padidėjimui.

- Prisidedantys veiksniai

Kiti eutrofikacijos vystymąsi lemiantys veiksniai, įskaitant vandens judėjimo trūkumą, negilų gylį, mažą srautą ir aukštą vandens temperatūrą. Kuo mažiau vandens yra vandens ekosistemoje arba kuo lėtesnis jo atsinaujinimo greitis, tuo greičiau jis prisotinamas maistinėmis medžiagomis.

Pasekmės

Eutrofikacija yra rimta problema, daugiausia paveikianti gėlo vandens ekosistemas, tačiau ji taip pat pasireiškia jūrų ekosistemose. Pasaulyje maždaug pusei ežerų būdingas tam tikras eutrofikacijos lygis, o dėl šios priežasties daugelyje upių ir pakrančių teritorijų yra negyvų zonų.

- Gyvybės dingimas ekosistemoje

Pagrindinė eutrofikacijos pasekmė yra biologinės įvairovės sumažėjimas ekosistemoje ir galiausiai vandens gyvybės išnykimas. Ankstyvosiose stadijose maistinių medžiagų perteklius skatina invazinių organizmų, kurie tokiomis sąlygomis greitai auga ir dauginasi, dauginimąsi.

Eutrofikacija Potomaco upėje (JAV). Šaltinis: Alexandr Trubetskoy

Tiek, kiek šios rūšys vyrauja, jos išstumia likusias rūšis ekosistemoje, sumažindamos jų biologinę įvairovę. Vykstant eutrofikacijai, sąlygos povandeniniame lygyje tampa nepalankios gyvybei ir organizmai miršta.

Tokiu būdu išnyksta panardintos žuvys, dumbliai ir augalai, taip pat kiti vandens organizmai dėl deguonies ir šviesos stokos. Jei eutrofikacija tęsis, galutinis tikslas yra beveik visiškai išnykti vandens gyvūnijai.

Toksiškos dujos

Dėl anaerobinių bakterijų susidaro toksinės dujos, tokios kaip vandenilio sulfidas, dėl kurių vandens organizmai žūsta.

Poveikis visame rajone

Poveikis apima sausumos ekosistemas, nes tos gyvos būtybės, kurios priklauso nuo vandens telkinio, taip pat žūsta arba migruoja. Taip yra dėl prarastų maisto šaltinių ir dėl pablogėjusios vandens gėrimo kokybės.

- Maisto gamybos sumažėjimas

Eutrofuotose vietose maisto gamyba mažėja, nes mažėja žvejyba, nes pirmieji organizmai, kuriems įtakos turi žuvys. Upėms ir jūroms jie yra priversti palikti teritoriją, o ežeruose jie išnyksta.

- Geriamojo vandens šaltinių praradimas

Geriamasis vanduo turi atitikti kokybės sąlygas, įskaitant ištirpusio deguonies lygį, pH ir organinių bei neorganinių priemaišų nebuvimą. Kai įvyksta eutrofikacija, vanduo ekosistemoje sumažina ištirpusio deguonies kiekį ir kaupia didelius kiekius suyrančių organinių medžiagų.

Tai savo ruožtu kenkia sveikatai ir sukelia blogus kvapus ir spalvos pokyčius, nesuderinamus su jo naudojimu kaip geriamasis vanduo. Vandens pH keičiasi, tampa rūgštesnis dėl organinių rūgščių.

Sveikatos sąlygos

Visuomenės sveikatai gali turėti įtakos ne geriamojo vandens vartojimas iš eutrofinių vandens telkinių. Be to, dėl tam tikrų mikrodumblių plitimo toksinai patenka į vandenį ir organizmus, kurie jį vartoja.

Panašiai, padidėjus anaerobinėms bakterijoms, išsiskiria toksinės dujos, tokios kaip vandenilio sulfidas ir metanas.

- Sumažėjęs turistų aktyvumas

Vandens ekosistemos yra svarbūs turistų traukos centrai, sukuriantys darbo ir vietos plėtros šaltinius. Šiems pranašumams gresia eutrofikacija, nes tai daro įtaką tiek biologinei įvairovei, tiek kraštovaizdžio vertybėms.

- Ekonominiai nuostoliai

Dėl to, kas išdėstyta, eutrofikacija sukelia didelius ekonominius nuostolius dėl sumažėjusios žvejybos, pajamų iš turizmo ir vandens naudojimo.

Sprendimai

Eutrofikacijos problemos sprendimus reikia vertinti užkertant kelią reiškiniui ir jį ištaisant.

- Prevencija

Eutrofikacijos prevencijos atskaitos taškas yra piliečių supratimas apie jos egzistavimą, priežastis ir pasekmes. Tokiu būdu piliečiai gali mėginti imtis būtinų priemonių.

Venkite vandens užteršimo

Pagrindinis eutrofikacijos dėl antropinių priežasčių problemos sprendimas yra vandens taršos mažinimas. Tam būtina tinkamai išvalyti buitines ir pramonines nuotekas prieš išleidžiant į vandens telkinius.

Taip pat būtina kontroliuoti kitus netiesioginius vandens taršos šaltinius, tokius kaip dujų išmetimas, sukeliantis rūgštųjį lietų.

Naujas žemės ūkio ir gyvulininkystės modelis

Vandens tarša, kurią sukelia žemės ūkio ir gyvulininkystės veikla, yra difuzinė, ty taršos šaltiniai negali būti tiksliai nustatyti. Teršalų indėlio į šią veiklą problemos sprendimas yra pakeisti technologines gamybos schemas.

Reikia žemės ūkio, kuriame būtų naudojama mažiau žaliavų, ypač trąšų ir herbicidų, junginių, kurie į vandenį prideda nitritų ir fosfatų. Taigi žemės ūkio sistemos, turinčios uždarą maistinių medžiagų, tokių kaip hidroponika, cirkuliaciją, mažiau teršia indėlį į ekosistemas.

Taip pat reikia atkreipti dėmesį į organinių atliekų tvarkymą, nuotekų surinkimą ir valymą gyvulininkystės sistemose.

- Atitaisymas

Įvykus vandens telkinio eutrofikacijos procesui, yra keletas alternatyvų būdo, kaip išspręsti šią problemą.

Daržovių masės ekstrahavimas

Atsižvelgiant į plūduriuojančių vandens augalų, tokių kaip lenna (Lennaceae), bora (Eichhornia crassipes) ar kitų, dauginimąsi, įmanoma įgyvendinti kolekcionavimo programas. Tai reiškia, kad augalai masiškai pašalinami iš vandens telkinio paviršiaus, naudojant vilkimą.

Vandens išgryninimas

Sunkiais užteršimo atvejais vanduo gali būti valomas, cirkuliacinis iš vandens telkinio į valymo įrenginius.

Biologinė kontrolė

Yra keletas organizmų, kurie sunaudoja dumblius ir vandens augalus, kurie dauginasi eutrofikacijos metu. Buvo naudojami heterotrofiniai ganymo protistai, tai yra, jie sunaudoja mikrodumblius, kad sumažintų populiacijas, kurios daugėja eutrofikacijos metu.

Panašiai, Cercospora piaropi grybelis buvo naudojamas Eichhornia crassipes, plūduriuojančio angiospermo, kuris plinta eutrofinėmis sąlygomis, kontrolei.

Cheminė kontrolė

Alternatyva yra sukelti mikrodumblių flokuliaciją ir kritulius, ypač toksiško dumblių žydėjimo atvejais. Tai pasiekiama pridedant produktų, tokių kaip natrio hipochloritas (NaOCl), molis (kaolinitas) arba derinius, tokius kaip polialiuminio chloridas su bentonitu. Šie produktai pritraukia ir priglunda prie mikrodumblių, sudarydami flokus ar mases, kurios vėliau nusėda iki dugno.

Eutrofikacijos sričių pavyzdžiai

Eutrofikacija Kaspijos jūroje. Šaltinis: Jeffas Schmaltzas, MODIS greitojo reagavimo komanda, NASA / GSFC

- Negyvosios jūros zonos ar zonos

Jungtinių Tautų aplinkos programoje nurodoma, kad pasaulio vandenynuose yra daugiau kaip 700 negyvų zonų. Šios negyvos zonos susidaro dėl mažos ištirpusio deguonies koncentracijos dėl eutrofikacijos, o numatomas jų plotas yra didesnis nei 240 000 km².

Negyvoji Meksikos įlankos zona

Viena iš plačiausių jūrinių negyvų zonų pasaulyje yra vadinamoji negyvoji Meksikos įlankos zona. Daugėja plūduriuojančių makro- ir mikrodumblių, susijusių su eutrofikacijos problemomis yra daugiau nei 20 700 km² jūros.

Pagrindinė šio rajono eutrofikacijos priežastis yra užteršti Misisipės upės, kurios žiočių įlanka yra, vanduo. Misisipė eina per didžiąją Šiaurės Amerikos žemės ūkio zoną, nes ji yra baseinas su dideliu žemės ūkio teršalų kiekiu.

- Juodoji jūra

Nuo 1970 m. Pranešta, kad šioje vidaus jūroje, esančioje tarp Europos ir Azijos, padidėjo dumblių žydėjimas. Dėl to mažėjo seklių vandens rūšių populiacija.

Remiantis Europos aplinkos agentūros informacija, dėl dumblių aktyvumo kiekvieną vasarą atsiranda hipoksinių ir anoksinių reiškinių. Visa tai dėl eutrofikacijos maistinėmis medžiagomis, kurias teikia žemės ūkio ir pramonės veikla šios jūros baseine.

Jautrumas eutrofikacijai

Kadangi tai yra vidaus jūra, kurios vienintelis netiesioginis ryšys su vandenynu yra Bosforo kanalas, vandenys atsinaujina labai lėtai. Tai kartu su dideliu užterštumu baseinuose, kuriuose tai maitinama, daro jį ypač jautrų eutrofikacijai.

Iš tikrųjų vidutinė nitratų ir fosfatų koncentracija nuo 1960 m. Iki 1992 m. Padidėjo 18 kartų. Didžiausias teršalų kiekis susidaro iš Dunojaus, Dnepro ir Dnesterio upių baseinų.

- Valensijos ežeras

Šis ežeras, dar vadinamas Los Tacariguas ežeru, yra šiauriniame Venesuelos centre, jo plotas yra 344 km². Tai sudaro 3140 km² endorėjinį baseiną, ty uždarą. Daugelis jos intakų eina per šalies centro miestus, tokius kaip Valensija ir Marakaja, kuriuose gyvena daug gyventojų ir yra pramoninės zonos.

Valensijos ežero baseinas (Venesuela). Šaltinis: Fev

Didžioji dalis miesto ir pramoninių nuotekų išleidžiamos į upes, kurios paverčiamos drenažo kanalais be tinkamo valymo. Dėl to per dešimtmečius susikaupė didžiulis kiekis teršalų, įskaitant organines ir neorganines maistines medžiagas.

Nuo 1974 m. Azoto koncentracija padidėjo dvigubai, o fosforas trigubai padidėjo ežere. Aukščiau, nei yra 146% azoto ir 250% fosforo, yra daugiau. Visa tai sukėlė platų eutrofikacijos reiškinį, kuris dabar yra toli pažengęs.

Nuorodos

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. ir Hernández-Sandoval, FE (2011). Dabartinė kenksmingo dumblių žydėjimo Meksikoje tyrimo padėtis. Hidrobiologiniai.
2. Calow, P. (Red.) (1998). Ekologijos ir aplinkosaugos vadybos enciklopedija.
3. Margalef, R. (1974). Ekologija. „Omega“ leidimai.
4. Odum, EP ir Warrett, GW (2006). Ekologijos pagrindai. Penktas leidimas. Thomsonas.
5. Romero, J. (2017). Los Tacariguas ežero intakų upių įnešto organinių medžiagų ir maistinių medžiagų istorinio elgesio tyrimas. Karabobo universiteto Inžinerijos fakultetas, absolventų studijų direkcija, aplinkos inžinerijos magistras.
6. Ruiz-Vanoye, JA ir Díaz-Parra, O. (2015). Negyvų zonų klasteriai jūroje. Mokslo žurnalas.
7. Sar, EA, Ferrario, ME ir Reguera, B. (Red., 2002). Kenksmingas dumblių žydėjimas Amerikos pietiniame kūgyje. Ispanijos okeanografijos institutas. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000215417
8. Pasaulio išteklių institutas, eutrofikacijos ir hipoksijos interaktyvus žemėlapis. (Kaip matyti 2020 m. Vasario 7 d.). Paimta iš: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia