EUTROFIZÁCIÓ: FOLYAMAT, OKOK, KÖVETKEZMÉNYEK, MEGOLDÁSOK - KÖRNYEZET - 2025

Az eutrofizáció olyan tápanyagok feleslege, amelyek hozzájárulnak a víztesthez, algák, cianobaktériumok és vízi növények népességrobbanását idézik elő. Ez a jelenség viszont a vízben lévő oldott oxigén csökkenését okozza, és így befolyásolja a víz alatti életet.

Az oldott oxigén csökken az alámerült algák és növények fotoszintézise miatt. Ez egyrészt a felszíni növények szaporodása miatt eltömődött napfény miatt, másrészt az ezen populációk magasabb oxigénfogyasztása miatt.

Algák felhalmozódása eutrofizációval.

Az eutrofizáció természetes okokból akkor fordulhat elő, amikor a víztest mérete vagy áramlása csökken, vagy olyan rendkívüli esők miatt, amelyek táplálékterhelést hordoznak a víztestekben. Az eutrofizáció azonban a legtöbb esetben az ember által generált (antropikus) okokból származik.

Az eutrofizáció problémája világszerte egyre növekszik, és a világ tavak több mint fele valamilyen szinten szenved rajta. Hasonlóképpen, a holt zónák elterjednek a tengerekben e jelenség előfordulása miatt, ezek közül több mint 700-at azonosítanak.

Folyamata

Az eutrofizáció azzal kezdődik, hogy a vízbe szokatlan mennyiségű tápanyagot juttatnak be, különösen a nitrogént (N) és a foszfort (P). Ezek a hozzájárulások származhatnak mind természetes, mind emberi (antropikus) forrásokból, ám ezek mindenesetre az ökológiai egyensúlyhiány termékei és okai.

A kedvelt szervezetek

A növényi növekedéshez nélkülözhetetlen tápanyagok bevétele elősegíti az invazív vízi növények és algák fejlődését. Lehetséges mind fitoplankton, mind makroalga, és a cianobaktériumok elterjedése is előfordul.

Az algák elterjedése eutrofizációval. Forrás: Felix Andrews (Floybix)

Ezeknek az organizmusoknak magas a szaporodási sebessége és gyorsan növekednek, tehát elegendő tápanyaggal versenyelőnyök vannak. A víztest felületén nőnek, és az egész felületet lefedik.

A fény

A felszínt lefedő úszó algák és vízinövények megakadályozzák a napfény behatolását az alsó vízrétegekbe. Emiatt az elmerült algák és növények nem képesek fotoszintetizálni és elhalni.

Oldott oxigén

A víz alatti fotoszintézis blokkolása a növénytömeg ezen felületes elterjedése révén a vízben oldott oxigén mennyiségének csökkentését is jelenti. Ezen túlmenően az oldott oxigén egyéb forrásai, például a légkörrel való cseréje, korlátozottak a felszíni növényi tömeg által okozott elzáródás miatt.

Oxigénigény

A felszín alatt növekszik a bomló organizmusok, különösen a baktériumok és az archaea aktivitása. Ez azt jelenti, hogy növekszik az oldott oxigén iránti igény, amely csökken.

A bomló aktivitás növekedése annak következménye, hogy a felszíni népesség robbanása következtében nagyobb a szervesanyag-ellátás. A víz alatti szervezetek halálának növekedése szintén befolyásolja.

A szerves anyag belső és a szennyezett szennyvíz általi külső hozzájárulása több oxigént igényel annak biokémiai stabilizációjához (Biokémiai Oxigénigény). Ha kevés az oxigén, félig bomlott szerves anyag halmozódik fel, az egész ökoszisztéma válságba kerül és az élet eltűnik.

Okoz

Az eutrofizációt az ökoszisztéma szokásos egyensúlyánál nagyobb tápanyag-ellátás okozza. Ami természetes és mesterséges okokból is bekövetkezhet, bár az előbbiek ritkák.

- Természetes okok

Tengernél

A mély hideg vízáramok a fitoplankton populáció robbantását okozhatják, ha tápanyagokat az óceán fenekéből a felszínre húznak (felfelé). Ugyanígy, az algavirágzás vagy a virágzás természetes jelenség, amelyet különböző tényezők okoznak, amelyek elősegítik a fitoplankton növekedését.

Ilyen kedvező körülmények között a dinoflagellates és a diatómák szokatlan népességnövekedése fordul elő. Egyes mikroalgák fajai ártalmatlanok és jótékony hatásúak, mások azonban mérgező algák, mint például az Alexandrium nemzetség dinoflagellatei.

Ezt a toxicitást az okozza, hogy a mikroalgák toxinokat bocsátanak ki, például a szaxitoxint, a ciguatoxint és a gonyatoxinokat.

Édes vízben

A folyó folyamán a csatorna mentén kanyarodást vagy jelölt görbéket generálnak, amelyek néha elszigeteltek maradnak. Ilyen módon patkó-lagúnák képződnek, amelyeket esővíz, lefolyás vagy a folyó időszakos túlfolyása táplál.

Ezekben a víztartályokban nagyobb a tápanyagok koncentrációja, mint a folyóban, mert nincs kiáramlás. Ezért a természetes eutrofizációs jelenségek az algák és a vízi növényzet szaporodásával járnak.

- Antropikus okok

Az eutrofizáció legfontosabb oka manapság a víztestek emberi tevékenységek általi szennyeződése. Különösen a szennyvíz megfelelő kezelése és a mezőgazdaság diffúz szennyeződése nélkül, amely a világon a legfontosabb.

Műtrágyák és peszticidek

A kémiai műtrágyák olyan vegyületekből állnak, amelyeket kifejezetten úgy alakítottak ki, hogy alapvető tápanyagokat biztosítsanak a növény növekedéséhez. A műtrágya fő összetétele nitrogént (N), foszfort (P) és káliumot (K) tartalmaz.

Az eutrofizáció. Forrás: F. lamiot (saját mű)

A mezőgazdasági rendszerekben ezeknek a termékeknek az alkalmazása nem hatékony, így közel 60% -ot mossa ki a kifolyó víz. Ezek a tápanyagok olyan víztestekbe kerülnek, mint a folyók vagy végül a tavak és óceánok, amelyeket kifolyóvíz szállít.

Városi szennyvíz

Az otthonokból, irodákból és gyárakból származó szennyvíz nagy mennyiségű szerves és szervetlen anyagot szolgáltat, amelyek elősegítik az eutrofizációt. A háztartási szennyvíz nagy mennyiségű szerves anyagot hordoz, amely kezelés nélkül eléri a víztesteket.

A személyes higiéniában, háztartási és egyéb létesítményekben használt szappanok és mosószerek tartalmaznak foszfátokat és nitrátokat is.

Savas eső

Az iparágak nitrogén-oxidokat tartalmazó gázokat bocsátanak ki a légkörbe. Ezek a gázok, amikor vízgőzzel reagálnak, savakat képeznek, amelyek kicsapódnak és elérik a víztesteket.

Ezek a vegyületek további nitrátforrások, amelyek az egyik fő tápanyag, amely elősegíti a növény növekedését.

Globális felmelegedés

A globális hőmérséklet emelkedése elősegíti az eutrofizációt, mivel a meleg vizek elősegítik az algák és a vízinövények szaporodását. Másrészt az oldott oxigén mennyisége a víz hőmérsékletének növekedésével arányosan csökken.

- Hozzájáruló tényezők

Egyéb tényezők hozzájárulnak az eutrofizáció kialakulásához, ideértve a vízmobilitás hiányát, a sekély mélységet, az alacsony áramlást és a magas vízhőmérsékletet. Minél kevesebb víz van a vízi ökoszisztémában vagy annál lassabb a megújulási sebessége, annál gyorsabban érkezik tápanyag-telítettség.

következmények

Az eutrofizáció súlyos probléma, amely elsősorban az édesvízi ökoszisztémákat érinti, de a tengeri ökoszisztémákban is előfordul. Világszerte a tavak mintegy felénél van valamilyen mértékű eutrofizáció, és sok folyó, valamint a part menti területek ennek az oka a halottak.

- Az élet eltűnése az ökoszisztémában

Az eutrofizáció fő következménye az ökoszisztéma biodiverzitásának csökkenése és végül a vízi élőlények eltűnése. A korai szakaszban a tápanyagok feleslege elősegíti a behatoló szervezetek szaporodását, amelyek ilyen körülmények között gyors növekedést és szaporodást mutatnak.

Eutrofizáció a Potomac folyóban (Egyesült Államok). Forrás: Alexandr Trubetskoy

Amennyiben ezek a fajok túlsúlyban vannak, akkor az ökoszisztéma többi részét kiszorítják, csökkentve biológiai sokféleségüket. Az eutrofizáció folytatódásával a víz alatti állapotban az élet kedvezőtlenné válik, és az organizmusok meghalnak.

Ily módon az elmerült halak, algák és növények, valamint más vízi szervezetek eltűnnek az oxigén és a fény hiánya miatt. Az eutrofizáció folytatódása esetén a végső cél a vízi élőlények szinte teljes eltűnése.

Mérgező gázok

Az anaerob baktériumok aktivitása mérgező gázokat, például hidrogén-szulfidot termel, ami a vízi szervezetek nagy halálát okozza.

Az egész területre gyakorolt ​​hatás

A hatás a szárazföldi ökoszisztémákra is kiterjed, mivel azok a élőlények, amelyek a víztesttől függnek, elpusztulnak vagy vándorolnak. Ennek oka mind az élelmiszer-forrás elvesztése, mind a víz ivóképességének romlása.

- Az élelmiszer-előállítás csökkenése

Az eutrofizált területeken az élelmiszertermelés csökken, mivel a halászat csökken, mivel az első élő szervezetek a halak. Ezek a folyók és a tengerek esetében kénytelenek elhagyni a területet, míg a tavakban eltűnnek.

- Ivóvíz-források elvesztése

Az ivóvíznek meg kell felelnie a minőségi feltételeknek, ideértve az oldott oxigén szintjét, a pH-t, valamint a szerves és szervetlen szennyeződések hiányát. Amikor az eutrofizáció megtörténik, az ökoszisztéma víz csökkenti oldott oxigéntartalmát, és nagy mennyiségben felbomlik a lebomló szerves anyagból.

Ez viszont káros az egészségre, és rossz szagokat és színváltozásokat okoz, összeegyeztethetetlen azzal, hogy ivóvízként használják. A víz pH-ja megváltozik, és savassá válik a szerves savak jelenléte miatt.

Egészségügyi feltételek

A közegészségügyet befolyásolhatja az eutróf víztestből származó nem ivóvíz fogyasztása. Ezenkívül bizonyos mikroalgák szaporodása hozzájárul a vízhez és az azt fogyasztó szervezetekhez toxinokhoz.

Hasonlóképpen, az anaerob baktériumok növekedése mérgező gázok, például hidrogén-szulfid és metán kibocsátását eredményezi.

- A turisztikai aktivitás csökkenése

A vízi ökoszisztémák a turisztikai vonzerők fontos pólusai, amelyek munkaforrásokat és helyi fejlődést generálnak. Ezeket az előnyöket az eutrofizáció fenyegeti, mivel mind a terület biológiai sokféleségét, mind a táj tájértékeit befolyásolja.

- Gazdasági veszteségek

A fentiek következtében az eutrofizáció jelentős gazdasági veszteségeket okoz a halászat, az idegenforgalomból származó jövedelem és a vízfelhasználás csökkenése szempontjából.

megoldások

Az eutrofizáció problémájának megoldásait a jelenség megelőzésének és orvoslásának szempontjából kell megközelíteni.

- Megelőzés

Az eutrofizáció megelőzésének kiindulópontja a polgárok tudatossága annak létezéséről, okairól és következményeiről. Ily módon a polgárok lobbizhatnak a szükséges intézkedések elfogadásában.

Kerülje a vízszennyeződést

Az antropikus okok miatti eutrofizáció problémájának alapvető megoldása a vízszennyezés csökkentése. Ehhez meg kell valósítani a háztartási és ipari szennyvíz megfelelő kezelését, mielőtt a víztestekbe kerülnék.

Emellett ellenőrizni kell a vízszennyezés egyéb közvetett forrásait is, például a savas esőt okozó gázkibocsátást.

Új mezőgazdasági és állattenyésztési modell

A mezőgazdasági és állattenyésztési tevékenységek által okozott vízszennyezés diffúz, vagyis a szennyező forrásokat nem lehet pontosan meghatározni. Olyan módon, hogy a szennyező anyagok ezen tevékenységek általi hozzájárulásának problémájára megoldást jelent a technológiai termelési rendszerek megváltoztatása.

Olyan mezőgazdaságra van szükség, amely kevesebb anyagot használ fel, különösen műtrágyákat és herbicideket, vegyületeket, amelyek hozzájárulnak a vízhez a nitritekhez és a foszfátokhoz. Így a tápanyagok zárt körforgásával rendelkező mezőgazdasági rendszerek, például a hidroponika, kevésbé szennyezik az ökoszisztémákhoz való hozzájárulást.

Figyelembe kell venni a szerves hulladék kezelését, a szennyvíz összegyűjtését és kezelését az állati tenyésztési rendszerekben is.

- Kármentesítés

Amint a víztest eutrofizációs folyamata folyamatban van, számos alternatíva áll rendelkezésre a probléma megoldására.

A zöldségtömeg extrahálása

Tekintettel az úszó vízi növények, mint például a lenna (Lennaceae), a bóra (Eichhornia crassipes) vagy más elterjedésére, gyűjtési programokat lehet megvalósítani. Ez abból áll, hogy a növényeket tömegesen eltávolítják a víztest felszínéről húzó máják segítségével.

Víz tisztítás

Súlyos szennyeződés esetén a víz tisztító kezeléseknek vethető alá, a víztestből a szennyvíztisztító telepekbe történő visszavezetés útján.

Biológiai kontroll

Vannak olyan szervezetek, amelyek fogyasztják az algákat és a vízi növényeket, amelyek elterjednek az eutrofizáció során. Heterotróf legelő protistákat alkalmaztak, vagyis mikroalgákat fogyasztanak az eutrofizáció során szaporodó populációk csökkentésére.

Hasonlóképpen, a Cercospora piaropi gomba az Eichhornia crassipes, az úszó angiosperma, az eutrofikus körülmények között szaporodó lebegő baktérium elleni védekezésre szolgál.

Kémiai ellenőrzés

Alternatív megoldás lehet a mikroalgák flokkulációjának és kicsapódásának a kiváltása, különösen a toxikus algavirágzások esetén. Ezt olyan termékek, mint nátrium-hipoklorit (NaOCl), agyagok (kaolinit), vagy olyan kombinációk, például polialumínium-klorid és bentonit hozzáadásával érik el. Ezek a termékek vonzzák és ragaszkodnak a mikroalgákhoz, így flokkokat vagy tömegeket képeznek, amelyek azután az aljára csapódnak ki.

Példák az eutrofizált területekre

Eutrofizáció a Kaszpi-tengeren. Forrás: Jeff Schmaltz, a MODIS gyorsreagálású csapata, NASA / GSFC

- Tengeri halott övezetek vagy területek

Az Egyesült Nemzetek Környezetvédelmi Programja több mint 700 halott terület létezését jelzi a világ óceánjain. Ezeket a holt zónákat az eutrofizáció következtében az oldott oxigén alacsony koncentrációja okozza, és becsült területük meghaladja a 240 000 km²-t.

A Mexikói-öböl halott övezete

A világ egyik legszélesebb tengeri halott övezete a Mexikói-öböl úgynevezett halott övezete. A lebegő makro- és mikroalgák elterjedésével több mint 20 700 km²-es tenger szenved súlyos eutrofizációs problémákat.

A terület eutrofizációjának központi oka a Mississippi folyó szennyezett vize, amelynek a szája az Öbölben van. A Mississippi Észak-Amerika mezőgazdasági övezetének nagy részén áthalad, nagy vízterhelésű vízgyűjtő medencével.

- A Fekete-tenger

Az Európa és Ázsia között fekvő belvízi tengeren az 1970-es évek óta számoltak az algavirágzás fokozódásáról. Ennek eredményeként a sekély vízfajok populációja csökken.

Az Európai Környezetvédelmi Ügynökség információi szerint az alga tevékenységének eredményeként minden nyáron hipoxiás és anoxikus jelenségek fordulnak elő. Mindezt a tenger medencéjében a mezõgazdasági és ipari tevékenységek által tápanyagokkal végzett eutrofizáció miatt.

Érzékenység az eutrofizációval szemben

Mivel belvízi tenger, amelynek egyetlen közvetett óceánbeli összeköttetése a Boszporusz-csatorna, a vizek megújulása nagyon lassú. Ez, valamint a nagy táplálékot a medencékben, amelyek táplálják, különösen érzékenyé teszi az eutrofizációra.

Valójában a nitrátok és a foszfátok átlagos koncentrációja 18-szor emelkedett 1960-tól 1992-ig. A szennyezőanyagok legnagyobb része a Duna, a Dnyeper és a Dnyeszter folyóinak medencéiből származik.

- A Valencia-tó

Ez a tó, más néven Los Tacariguas-tó, Venezuela északi központjában található, területe 344 km². Endorheikus medencét, vagyis zárt, 3140 km²-t alkot. Számos mellékfolyója áthalad az ország közepén fekvő városokon, például Valenciában és Maracay-ban, magas népességgel és ipari övezetekkel.

Valencia-tó medence (Venezuela). Forrás: Fev

A városi és ipari szennyvíz nagy részét megfelelő tisztítás nélkül folyókba engedik, amelyeket csatornává alakítanak. Ennek eredményeként óriási mennyiségű szennyező anyag gyűlt össze az évtizedek során, ideértve a szerves és szervetlen tápanyagokat.

1974 óta a nitrogén koncentrációja megkétszereződött, és a foszfor megháromszorozódott a tóban. A fentiek szerint a nitrogén 146% -ában és a foszfor esetében 250% -ban megengedett. Mindez az eutrofizáció kiterjedt jelenségét okozta, amely ma már előrehaladott.

Irodalom

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. és Hernández-Sandoval, FE (2011). A káros algásvirágzás jelenlegi állása Mexikóban. Hidrobiológiai.
2. Calow, P. (Szerkesztés) (1998). Az ökológia és a környezetgazdálkodás enciklopédia.
3. Margalef, R. (1974). Ökológia. Omega kiadások.
4. Odum, EP és Warrett, GW (2006). Az ökológia alapjai. Ötödik kiadás. Thomson.
5. Romero, J. (2017). A Los Tacariguas-tó mellékfolyóinak folyó szerves anyagok és tápanyagok történelmi viselkedésének tanulmányozása. Carabobo Egyetem, Mérnöki Kar, Diplomások Tanulmányi Igazgatósága, környezetmérnöki mester.
6. Ruiz-Vanoye, JA és Díaz-Parra, O. (2015). Halott övezetek csoportjai a tengeren. Science Magazine.
7. Sar, EA, Ferrario, ME és Reguera, B. (szerk., 2002). Ártalmas algavirágzás az amerikai déli kúpban. Spanyol Okeanográfiai Intézet.
8. Világierőforrás-intézet, eutrofizáció és hipoxia interaktív térkép. (Amint azt 2020. február 7-én láthattuk). Feltöltve: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia