EVTROFIKACIJA: POSTOPEK, VZROKI, POSLEDICE, REŠITVE - OKOLJE - 2026

Evtrofikacija je prebitek hranil prispevali k vodno telo, ki ustvarja eksplozijo populacije alg, cianobakterijah in vodnih rastlin. Ta pojav posledično povzroči zmanjšanje raztopljenega kisika v vodi in zato vpliva na podvodno življenje.

Raztopljeni kisik se zmanjša zaradi zmanjšane fotosinteze potopljenih alg in rastlin. Do tega pride tako zaradi preprečevanja sončne svetlobe zaradi širjenja površinskih rastlin kot zaradi večje hitrosti porabe kisika v teh populacijah.

Kopičenje alg z evtrofikacijo.

Do naravnih vzrokov lahko pride do evtrofikacije, če se zmanjšata količina vode ali pretoka vode, ali izjemnega dežja, ki prenaša hranilne obremenitve na vodna telesa. Vendar se v večini primerov evtrofikacija zgodi zaradi človekovih (antropnih) vzrokov.

Problem evtrofikacije narašča po vsem svetu in več kot polovica svetovnih jezer trpi zaradi nje na neki ravni. Podobno se mrtve cone razmnožujejo v morjih zaradi pojava tega pojava, od tega jih je več kot 700.

Postopek

Evtrofikacija se začne s prispevanjem v vodo nenavadnih količin hranilnih snovi, zlasti dušika (N) in fosforja (P). Ti prispevki lahko izvirajo iz naravnih in človeških (antropskih) virov, vsekakor pa so produkt in vzrok za ekološko neravnovesje.

Naklonjeni organizmi

Izjemen vnos bistvenih hranilnih snovi za rast rastlin spodbuja razvoj invazivnih vodnih rastlin in alg. Lahko so tako fitoplankton kot makroalge in pojavlja se tudi širjenje cianobakterij.

Širjenje alg z evtrofikacijo. Vir: Felix Andrews (Floybix)

Ti organizmi imajo visoko stopnjo razmnoževanja in hitro rastejo, zato imajo z dovolj hranljivih snovi konkurenčne prednosti. Rastejo na površini vodnega telesa in pokrivajo celotno površino.

Svetloba

Plavajoče alge in vodne rastline, ki pokrivajo površino, preprečujejo prodiranju sončne svetlobe v spodnje plasti vode. Zaradi tega potopljene alge in rastline ne morejo fotosintetizirati in začeti umirati.

Raztopljeni kisik

Blokada podvodne fotosinteze s to površinsko širjenjem rastlinske mase pomeni tudi zmanjšanje raztopljenega kisika v vodi. Poleg tega so drugi viri raztopljenega kisika, na primer izmenjava z atmosfero, omejeni zaradi blokade površinske rastlinske mase.

Povpraševanje po kisiku

Pod površjem se poveča aktivnost razpadajočih organizmov, zlasti bakterij in arhej. To pomeni povečanje povpraševanja po raztopljenem kisiku, ki se zmanjša.

Povečanje razgradne aktivnosti je posledica večje oskrbe z organsko snovjo zaradi eksplozije površinske populacije. Na porast smrti podvodnih organizmov vpliva tudi.

Notranji prispevek organske snovi in ​​zunanji onesnaženi odtoki zahtevajo več kisika za njegovo biokemično stabilizacijo (Biochemical Oxygen Demand). Ko je kisika malo, se nabira pol-razpadla organska snov, celoten ekosistem zaide v krizo in življenje izgine.

Vzroki

Evtrofikacijo povzroči dobava hranil, ki je višja od običajnega ravnovesja ekosistema. Kar se lahko zgodi tako zaradi naravnih kot umetnih vzrokov, čeprav so prvi redki.

- Naravni vzroki

Na morju

Globoki hladni tokovi vode lahko povzročijo razpoke prebivalstva fitoplanktona, tako da hranijo hranljive snovi iz oceanskega dna na površino (naraščajoče). Na enak način so cvetenja alg ali cvetovi naravni pojavi, ki jih povzročajo različni dejavniki, ki spodbujajo rast fitoplanktona.

V takšnih ugodnih razmerah pride do nenavadnega povečanja populacije dinoflagelatov in diatomov. Nekatere vrste mikroalg so neškodljive in koristne, druge pa so strupene alge, na primer dinoflagelati iz rodu Alexandrium.

Ta strupenost nastane zaradi izločanja toksičnih snovi, kot so sakitoksin, ciguatoksin in gonatoksini, iz mikroalg.

V sladki vodi

Reke v izviru vzdolž kanala tvorijo meandre ali označene krivine, ki včasih ostanejo osamljene. Na ta način nastajajo podkevske lagune, ki se napajajo z deževnico, odtokom ali občasnimi prelivi reke.

V teh vodnih rezervoarjih je večja koncentracija hranil kot v reki, ker ni izliva. Zato se naravni pojavi evtrofikacije pojavijo s širjenjem alg in vodnim rastlinjem.

- Antropični vzroki

Najpomembnejši vzrok evtrofikacije je danes onesnaženje vodnih teles s človeškimi dejavnostmi. Zlasti odpadne vode brez ustreznega čiščenja in razpršenega onesnaževanja iz kmetijstva, kar je najpomembnejše po vsem svetu.

Gnojila in pesticidi

Kemična gnojila so sestavljena iz spojin, ki so posebej oblikovane za zagotavljanje osnovnih hranilnih snovi za rast rastlin. Glavna formula gnojila vključuje dušik (N), fosfor (P) in kalij (K).

Evtrofikacija. Vir: F. lamiot (lastno delo)

V kmetijskih sistemih je uporaba teh izdelkov neučinkovita, tako da skoraj 60% izpere z odtočno vodo. Ta hranila se končajo v vodnih telesih, kot so reke ali končno jezera in oceani, ki jih prenašajo odtočne vode.

Mestne odpadne vode

Kanalizacija iz domov, pisarn in tovarn zagotavlja veliko količino organskih snovi in ​​anorganskih snovi, ki spodbujajo evtrofikacijo. Gospodinjska odpadna voda prenaša veliko organskih snovi, ki, če niso obdelane, dosežejo vodna telesa.

Milo in detergenti, ki se uporabljajo v osebni higieni, gospodinjskih in drugih objektih, vključujejo tudi fosfate in nitrate.

Kisel dež

Industrije v ozračje oddajajo pline, ki vsebujejo dušikove okside. Ti plini pri reakciji z vodno paro proizvajajo kisline, ki se oborijo in dosežejo vodna telesa.

Te spojine so dodatni viri nitratov, ki so eno glavnih hranil, ki spodbujajo rast rastlin.

Globalno segrevanje

Povišanje svetovnih temperatur ugodno pomeni evtrofikacijo, saj tople vode spodbujajo širjenje alg in vodnih rastlin. Po drugi strani se količina raztopljenega kisika zmanjša sorazmerno s povišanjem temperature vode.

- Prispevajoči dejavniki

Drugi dejavniki prispevajo k razvoju evtrofikacije, vključno s pomanjkanjem mobilnosti vode, plitvo globino, majhnim pretokom in visokimi temperaturami vode. Manj vode je v vodnem ekosistemu ali počasnejša je obnovitev, hitreje doseže nasičenost s hranili.

Posledice

Evtrofikacija je resen problem, ki prizadene predvsem sladkovodne ekosisteme, pojavlja pa se tudi v morskih ekosistemih. Po vsem svetu ima približno polovica jezer določeno stopnjo evtrofikacije in številne reke, pa tudi obalna območja, so zaradi tega vzroka mrtva območja.

- izginotje življenja v ekosistemu

Glavna posledica evtrofikacije je zmanjšanje biotske raznovrstnosti v ekosistemu in končno izginjanje vodnega življenja. V zgodnjih fazah presežek hranilnih snovi daje prednost razmnoževanju invazivnih organizmov, ki v teh pogojih kažejo hitro rast in razmnoževanje.

Evtrofikacija v reki Potomac (ZDA). Vir: Aleksander Trubetskoy

Kolikor te vrste prevladujejo, izpodrivajo preostale vrste v ekosistemu, kar zmanjšuje njihovo biološko raznolikost. Medtem ko evtrofikacija poteka, pogoji na podvodni ravni postanejo za življenje neugodni in organizmi umrejo.

Na ta način izginejo potopljene ribe, alge in rastline, pa tudi drugi vodni organizmi zaradi pomanjkanja kisika in svetlobe. Če se evtrofikacija nadaljuje, je končni cilj skoraj popolno izginotje vodnega življenja.

Strupeni plini

Dejavnost anaerobnih bakterij proizvaja strupene pline, kot je vodikov sulfid, kar povzroči veliko smrt vodnih organizmov.

Učinek na celotnem območju

Vpliv sega na kopenske ekosisteme, saj tista živa bitja, ki so odvisna od vodnega telesa, tudi propadejo ali selijo. To je posledica izgube vira hrane in poslabšanja kakovosti pitne vode.

- Zmanjšanje proizvodnje hrane

V evtrofiranih območjih se proizvodnja hrane zmanjšuje, saj se ribolov zmanjšuje, ker so prvi organizmi, ki jih je prizadel, ribe. Te so v primeru rek in morij prisiljene zapustiti območje, v jezerih pa na koncu izginejo.

- Izguba virov pitne vode

Pitna voda mora izpolnjevati kakovostne pogoje, vključno s stopnjo raztopljenega kisika, pH in odsotnostjo organskih in anorganskih nečistoč. Ko pride do evtrofikacije, voda v ekosistemu zmanjša vsebnost raztopljenega kisika in nabira velike količine razpadajoče organske snovi.

To pa škoduje zdravju in povzroča slabe vonjave in barvne spremembe, ki niso združljive z njegovo uporabo kot pitno vodo. PH vode se spreminja, zaradi prisotnosti organskih kislin postane bolj kisla.

Zdravstvene razmere

Na javno zdravje lahko vpliva uživanje pitne vode iz evtrofnih vodnih teles. Poleg tega širjenje nekaterih mikroalg prispeva toksine do vode in organizmov, ki jo zaužijejo.

Podobno povečanje anaerobnih bakterij povzroča emisije strupenih plinov, kot sta vodikov sulfid in metan.

- Zmanjšanje turistične aktivnosti

Vodni ekosistemi so pomembna pola turistične privlačnosti, ki ustvarjajo vire dela in lokalnega razvoja. Te koristi ogroža evtrofikacija, saj vplivajo tako na biotsko raznovrstnost kot tudi na krajinske vrednosti območja.

- ekonomske izgube

Zaradi vsega zgoraj navedenega evtrofikacija vodi do velikih gospodarskih izgub v smislu zmanjšanja ribolova, turističnih prihodkov in rabe vode.

Rešitve

Rešitve problema evtrofikacije je treba obravnavati z vidika preprečevanja pojava in njegove sanacije.

- Preprečevanje

Izhodišče za preprečevanje evtrofikacije je zavedanje državljanov o njegovem obstoju, vzrokih in posledicah. Na ta način lahko državljani lobirajo za sprejemanje potrebnih ukrepov.

Izogibajte se onesnaževanju vode

Osnovna rešitev problema evtrofikacije zaradi antropskih vzrokov je zmanjšanje onesnaženosti vode. Za to je potrebno izvesti ustrezno čiščenje gospodinjskih in industrijskih odplak pred izpustom v vodna telesa.

Nadzorovati je treba tudi druge posredne vire onesnaževanja vode, kot so emisije plinov, ki ustvarjajo kisli dež.

Nov model kmetijstva in živine

Onesnaževanje vode, ki ga povzročajo kmetijske in živinorejske dejavnosti, je razpršeno, torej virov onesnaževanja ni mogoče natančno določiti. Tako, da je rešitev problema prispevka onesnaževal s temi dejavnostmi sprememba tehnoloških proizvodnih shem.

Potrebno je kmetijstvo, ki uporablja manj vložkov, zlasti gnojil in herbicidov, spojin, ki v vodo prispevajo nitrite in fosfate. Tako so kmetijski sistemi z zaprtim kroženjem hranil, kot je hidroponika, manj onesnažujoči v smislu prispevka v ekosisteme.

Pozornost je potrebna tudi pri ravnanju z organskimi odpadki, zbiranju in čiščenju odplak v sistemih za proizvodnjo živali.

- Sanacija

Ko postopek evtrofikacije vodnega telesa poteka, obstaja več možnosti za odpravo težave.

Ekstrakcija zelenjavne mase

Glede na širjenje plavajočih vodnih rastlin, kot so lena (Lennaceae), burja (Eichhornia crassipes) ali druge, je izvedljivo zbiranje programov. To vključuje množično odstranjevanje rastlin s površine vodnega telesa s pomočjo vlečnih majev.

Čiščenje vode

V resnih primerih onesnaženja lahko voda poteka čiščenje z recirkulacijo iz vodnega telesa v čistilne naprave.

Biološki nadzor

Obstajajo nekateri organizmi, ki porabijo alge in vodne rastline, ki se razmnožujejo v evtrofikaciji. Uporabljeni so bili heterotrofni pašniki, ki porabijo mikroalge za zmanjšanje populacije, ki se razmnožuje pri evtrofikaciji.

Prav tako se je gliva Cercospora piaropi uporabljala za zatiranje crassipes Eichhornia, plavajočega angiosperma, ki se razmnožuje v evtrofičnih pogojih.

Kemični nadzor

Povzročitev flokulacije in obarjanja mikroalg je alternativa, zlasti v primeru strupenega cvetenja alg. To dosežemo z dodajanjem izdelkov, kot so natrijev hipoklorit (NaOCl), gline (kaolinit) ali kombinacij, kot je polialijev klorid z bentonitom. Ti izdelki pritegnejo in prilepijo mikroalge, ki tvorijo floke ali mase, ki se nato oborijo na dnu.

Primeri območij z evtrofikacijo

Evtrofikacija v Kaspijskem morju. Vir: Jeff Schmaltz, ekipa MODIS za hitro odzivanje, NASA / GSFC

- morske mrtve cone ali območja

Okoljski program Združenih narodov kaže na obstoj več kot 700 mrtvih območij v svetovnih oceanih. Te mrtve cone so posledica nizke koncentracije raztopljenega kisika zaradi evtrofikacije in njihova ocenjena površina je večja od 240 000 km².

Mrtva cona Mehiškega zaliva

Ena najobsežnejših morskih mrtvih con na svetu je tako imenovana mrtva cona Mehiškega zaliva. Več kot 20.700 km² morja ima resne težave z evtrofikacijo, s širjenjem plavajočih makro in mikroalg.

Osrednji vzrok evtrofikacije tega območja so onesnažene vode reke Mississippi, ki ima ustje v zalivu. Mississippi poteka skozi večji del kmetijske cone Severne Amerike in je povodje z veliko obremenitvijo kmetijskih onesnaževal.

- Črno morje

V tem celinskem morju, ki se nahaja med Evropo in Azijo, so od 70. let prejšnjega stoletja poročali o porastu cvetenja alg. To je povzročilo zmanjšanje populacije plitvih vodnih vrst.

Po informacijah Evropske agencije za okolje se hipoksični in anoksični pojavi vsako poletje pojavljajo zaradi aktivnosti alg. Vse to zaradi evtrofikacije s hranili, ki jih zagotavljajo kmetijske in industrijske dejavnosti v porečju tega morja.

Občutljivost za evtrofikacijo

Obnavljanje voda je celinsko morje, katerega edina posredna povezava z oceanom je Bosforjev kanal. To je skupaj z visokimi stopnjami onesnaženosti v bazenih, ki se hranijo, zato še posebej dovzetna za evtrofikacijo.

V resnici so se povprečne koncentracije nitratov in fosfatov od leta 1960 do 1992 povečale 18-krat. Največji prispevek onesnaževal prihaja iz porečja Donave, Dnepra in Dnjestra.

- Jezero Valencije

To jezero, imenovano tudi jezero Los Tacariguas, se nahaja v severnem središču Venezuele s površino 344 km². Oblikuje endoreški bazen, torej zaprt, na 3.140 km². Veliko njenih pritokov poteka skozi mesta v središču države, kot sta Valencia in Maracay, z visokim prebivalstvom in industrijskimi conami.

Porečje jezera Valencia (Venezuela). Vir: Fev

Večina komunalnih in industrijskih odpadnih voda se brez ustreznega čiščenja odvaja v reke, pretvorjene v odtočne kanale. Zaradi tega se je skozi desetletja nabralo ogromno količin onesnaževal, vključno z organskimi in anorganskimi hranili.

Od leta 1974 so se koncentracije dušika podvojile, fosfor pa se je v jezeru potrojil. Nahaja se nad dovoljenim v 146% za dušik in 250% za fosfor. Vse to je povzročilo obsežen pojav evtrofikacije, ki je zdaj že zelo napreden.

Reference

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. in Hernández-Sandoval, FE (2011). Trenutni status študije škodljivega cvetenja alg v Mehiki. Hidrobiološka.
2. Calow, P. (ur.) (1998). Enciklopedija ekologije in upravljanja z okoljem.
3. Margalef, R. (1974). Ekologija. Izdaje Omega.
4. Odum, EP in Warrett, GW (2006). Osnove ekologije. Peta izdaja. Thomson.
5. Romero, J. (2017). Študija zgodovinskega vedenja organskih snovi in ​​hranil, ki so jih prispevale pritokske reke jezera Los Tacariguas. University of Carabobo, Tehniška fakulteta, Direktorat za študij za diplomante, Master of Environmental Engineering.
6. Ruiz-Vanoye, JA in Díaz-Parra, O. (2015). Grozdi mrtvih con v morju. Znanstvena revija.
7. Sar, EA, Ferrario, ME in Reguera, B. (Eds., 2002). Škodljiva alga cveti v ameriškem južnem stožcu. Španski inštitut za oceanografijo. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000215417
8. Interaktivni zemljevid inštituta za svetovne vire, evtrofikacija in hipoksija. (Kot je razvidno 7. februarja 2020). Izvedeno iz: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia