EUTROFIERING: PROCES, ÅRSAGER, KONSEKVENSER, LØSNINGER - MILJØ - 2025

Den eutrofiering er et overskud af næringsstoffer bidraget til en vandmasse, hvilket skaber en befolkningseksplosion af alger, cyanobakterier og vandplanter. Dette fænomen forårsager på sin side faldet i opløst ilt i vandet og påvirker derfor liv under vandet.

Opløst ilt falder på grund af reduceret fotosyntesen af ​​nedsænkede alger og planter. Dette sker både på grund af blokering af sollys på grund af spredning af overfladeplanter, såvel som den højere andel af iltforbrug hos disse populationer.

Akkumulering af alger ved eutrofiering.

Eutrofiering kan forekomme på grund af naturlige årsager, når størrelsen eller strømmen af ​​en vandmasse reduceres eller ekstraordinære regn, der fører næringsbelastning til vandmasser. I de fleste tilfælde forekommer eutrofiering imidlertid af menneskeskabte (antropiske) årsager.

Problemet med eutrofiering vokser verden over, og mere end halvdelen af ​​verdens søer lider under et eller andet niveau. Tilsvarende spredes døde zoner i havet på grund af forekomsten af ​​dette fænomen, idet de identificerer mere end 700 af dem.

Process af

Overgødning begynder med bidraget til vandet med usædvanlige mængder næringsstoffer, især nitrogen (N) og fosfor (P). Disse bidrag kan komme fra både naturlige og menneskelige (antropiske) kilder, men under alle omstændigheder er de produktet og årsagen til en økologisk ubalance.

De foretrukne organismer

Den ekstraordinære indtagelse af essentielle næringsstoffer til plantevækst favoriserer udviklingen af ​​invasive akvatiske planter og alger. Det kan være både planteplankton og makroalger, og spredning af cyanobakterier forekommer også.

Spredning af alger ved eutrofiering. Kilde: Felix Andrews (Floybix)

Disse organismer har høje reproduktionshastigheder og vokser hurtigt, så med nok næringsstoffer har de konkurrencefordele. De vokser på overfladen af ​​vandmassen og dækker hele overfladen.

Lyset

Flydende alger og akvatiske planter, der dækker overfladen, forhindrer, at sollys trænger ind i de nedre vandlag. På grund af dette kan de nedsænkede alger og planter ikke fotosynteses og begynde at dø.

Opløst ilt

Blokering af fotosyntesen under vand ved denne overfladiske spredning af plantemasse indebærer også faldet af opløst ilt i vandet. Derudover er andre kilder til opløst ilt, såsom udveksling med atmosfæren, begrænset på grund af den blokering, der udøves af den overfladiske plantemasse.

Oxygenefterspørgsel

Under overfladen øges aktiviteten af ​​nedbrydende organismer, især bakterier og archaea. Dette indebærer en stigning i efterspørgslen efter opløst ilt, der reduceres.

Stigningen i nedbrydningsaktivitet er en konsekvens af det større udbud af organisk materiale som følge af eksplosionen på overfladen. Stigningen i død under vandorganismer påvirker også.

Det interne bidrag af organisk stof og det eksterne af kontaminerede spildevand kræver mere ilt til dets biokemiske stabilisering (Biochemical Oxygen Demand). Når der er mangel på ilt, akkumuleres halvdeponeret organisk stof, hele økosystemet går i krise, og livet forsvinder.

Årsager

Eutrofiering er forårsaget af en næringsforsyning, der er højere end økosystemets sædvanlige balance. Hvilket kan ske både af naturlige og kunstige årsager, selvom de førstnævnte er sjældne.

- Naturlige årsager

På havet

Strømme med dybt koldt vand kan forårsage fytoplanktonpopulationer ved at trække næringsstoffer fra havbunden til overfladen (boliger). På lignende måde er algeopblomstringer eller udbrud naturlige fænomener forårsaget af forskellige faktorer, der favoriserer væksten af ​​planteplankton.

Under sådanne gunstige forhold forekommer usædvanlige stigninger i dinoflagellater og diatomer i befolkningen. Nogle arter af mikroalger er ufarlige og gavnlige, men andre er giftige alger, såsom dinoflagellater af slægten Alexandrium.

Denne toksicitet skyldes emissioner fra mikroalger af toksiner, såsom saxitoxin, ciguatoxin og gonyatoxiner.

I frisk vand

Floderne i deres afledning langs kanalen genererer bugter eller markerede kurver, som undertiden forbliver isolerede. På denne måde produceres hestesko laguner, der fodres med regnvand, afstrømning eller de periodiske oversvømmelser af floden.

I disse vandmagasiner er der en højere koncentration af næringsstoffer end floden, fordi der ikke er nogen udstrømning. Derfor forekommer naturlige eutrofieringsfænomener med spredning af alger og akvatisk vegetation.

- Antropiske årsager

Den vigtigste årsag til eutrofiering i dag er forurening af vandmasser ved menneskelige aktiviteter. Især spildevand uden tilstrækkelig behandling og diffus forurening fra landbruget, som er det vigtigste på verdensplan.

Gødning og pesticider

Kemisk gødning består af forbindelser, der er specielt formuleret til at give vigtige næringsstoffer til plantevækst. Den vigtigste gødningsformel inkluderer nitrogen (N), fosfor (P) og kalium (K).

Eutrofiering. Kilde: F. lamiot (eget arbejde)

I landbrugssystemer er anvendelsen af ​​disse produkter ineffektiv, så tæt på 60% vaskes med afstrømningsvand. Disse næringsstoffer ender i vandmasser såsom floder eller endelig søer og oceaner, der transporteres med afstrømningsvand.

Urban spildevand

Kloakvand fra huse, kontorer og fabrikker leverer en stor mængde organisk stof og uorganiske stoffer, der fremmer eutrofiering. Husholdningsspildevand har en høj belastning af organisk stof, der, hvis det ikke behandles, når vandmasserne.

Sæber og vaskemidler, der bruges i personlig hygiejne, husholdnings- og andre faciliteter, inkluderer også fosfater og nitrater.

Syreregn

Industrier udsender gasser, der indeholder nitrogenoxider blandt andre forbindelser i atmosfæren. Disse gasser producerer syrer, der udfældes og når vandmasser, når de reagerer med vanddamp.

Disse forbindelser er yderligere kilder til nitrater, der er en af ​​de vigtigste næringsstoffer, der fremmer plantevækst.

Global opvarmning

Stigningen i de globale temperaturer favoriserer overgødning, da det varme vand fremmer spredning af alger og akvatiske planter. På den anden side falder mængden af ​​opløst ilt i forhold til stigningen i vandtemperatur.

- Bidragende faktorer

Andre faktorer bidrager til udviklingen af ​​eutrofiering, herunder manglende vandmobilitet, lav dybde, lav strømning og høje vandtemperaturer. Jo mindre vand der er i det akvatiske økosystem, eller jo langsommere dets fornyelseshastighed, jo hurtigere når det næringsmætning.

Konsekvenser

Eutrofiering er et alvorligt problem, der hovedsageligt påvirker ferskvandsøkosystemer, men det forekommer også i marine økosystemer. På verdensplan har omkring halvdelen af ​​søerne et vist niveau af eutrofiering, og mange floder såvel som kystområder har døde områder på grund af denne årsag.

- Livets forsvinden i økosystemet

Den vigtigste konsekvens af eutrofiering er faldet i den biologiske mangfoldighed i økosystemet og endelig forsvinden af ​​vandlevende liv. I de tidlige stadier favoriserer overskuddet af næringsstoffer spredning af invaderende organismer, der viser hurtig vækst og reproduktion under disse forhold.

Overgødning i Potomac-floden (USA). Kilde: Alexandr Trubetskoy

I den udstrækning disse arter dominerer, fortrænger de resten af ​​arten i økosystemet, hvilket mindsker deres biologiske mangfoldighed. Når eutrofieringen fortsætter, bliver forholdene på undervandsniveau ugunstige for livet, og organismer dør.

På denne måde forsvinder nedsænkede fisk, alger og planter såvel som andre vandlevende organismer på grund af manglen på ilt og lys. Den endelige destination, hvis eutrofiering fortsætter, er den næsten totale forsvinden af ​​akvatiske liv.

Giftige gasser

Aktiviteten af ​​anaerobe bakterier producerer giftige gasser såsom hydrogensulfid, hvilket forårsager store dødsfald af akvatiske organismer.

Virkning i hele området

Påvirkningen strækker sig også til jordiske økosystemer, da de levende væsener, der er afhængige af vandmassen, også fortabes eller migrerer. Dette skyldes både tabet af madkilden og nedbrydningen af ​​drikkekvaliteten af ​​vandet.

- Fald i fødevareproduktionen

I eutrofierede områder falder fødevareproduktionen, når fiskeriet falder, fordi de første organismer, der berøres, er fisk. Disse, i tilfælde af floder og hav, er tvunget til at forlade området, mens de i søerne ender med at forsvinde.

- Tab af drikkevandskilder

Drikkevand skal opfylde kvalitetsbetingelser, herunder opløst iltniveau, pH og fravær af organiske og uorganiske urenheder. Når eutrofiering finder sted, reducerer vandet i økosystemet dets indhold af opløst ilt og akkumulerer store mængder nedbrydende organisk stof.

Dette er igen skadeligt for helbredet og forårsager dårlig lugt og farveændringer, der er uforenelig med dets anvendelse som drikkevand. Vandets pH ændres og bliver surere på grund af tilstedeværelsen af ​​organiske syrer.

Sundhedsmæssige forhold

Folkesundheden kan påvirkes af forbruget af ikke-drikkevand fra eutrofiske vandmasser. Derudover bidrager spredningen af ​​visse mikroalger toksiner til vandet og de organismer, der spiser det.

Tilsvarende genererer stigningen i anaerobe bakterier emissionen af ​​giftige gasser såsom hydrogensulfid og methan.

- Fald i turistaktivitet

Akvatiske økosystemer er vigtige poler i turistattraktion, der skaber arbejdskilder og lokal udvikling. Disse fordele trues af eutrofiering, da det påvirker både biodiversiteten og landskabets værdier i området.

- Økonomiske tab

Som en konsekvens af alt det ovenstående fører eutrofiering til store økonomiske tab i form af nedsat fiskeri, turistindkomst og vandforbrug.

Løsninger

Løsninger til eutrofieringsproblemet skal benyttes ud fra perspektivet om at forhindre fænomenet og fra dets afhjælpning.

- Forebyggelse

Udgangspunktet for forebyggelse af eutrofiering er borgerbevidsthed om dens eksistens, årsager og konsekvenser. På denne måde kan borgerne lobbye for de nødvendige foranstaltninger, der skal vedtages.

Undgå vandforurening

Den grundlæggende løsning på problemet med eutrofiering på grund af antropiske årsager er reduktion af vandforurening. Til dette er det nødvendigt at gennemføre en passende behandling af husholdnings- og industrielt spildevand, før det udledes i vandmasser.

Det er også nødvendigt at kontrollere andre indirekte kilder til vandforurening, såsom gasemissioner, der genererer sur nedbør.

Ny landbrugs- og husdyrmodel

Vandforurening forårsaget af landbrugs- og husdyraktiviteter er diffus, dvs. de forurenende kilder kan ikke identificeres nøjagtigt. På en sådan måde, at løsningen på problemet med forurenende stoffers bidrag ved disse aktiviteter er at ændre de teknologiske produktionsordninger.

Der kræves landbrug, der bruger færre input, især gødning og herbicider, forbindelser, der bidrager nitriter og fosfater til vand. Landbrugssystemer med lukket cirkulation af næringsstoffer som hydroponik er således mindre forurenende med hensyn til bidrag til økosystemer.

Der er også behov for håndtering af organisk affald, indsamling og behandling af spildevand i dyreproduktionssystemer.

- Afhjælpning

Når eutrofieringsprocessen for en vandmasse er i gang, er der flere alternativer til at afhjælpe problemet.

Ekstraktion af den vegetabilske masse

I betragtning af spredning af flydende vandplanter som lenna (Lennaceae), bora (Eichhornia crassipes) eller andre, er det muligt at implementere indsamlingsprogrammer. Dette består i massivt at fjerne planterne fra overfladen af ​​vandmassen ved hjælp af træk-mayas.

Vandrensning

I alvorlige tilfælde af forurening kan vand gennemgå rensningsbehandlinger ved at recirkulere fra vandforekomsten til rensningsanlæg.

Biologisk kontrol

Der er nogle organismer, der spiser alger og akvatiske planter, der spredes i eutrofiering. Heterotrofiske græsningsprotister er blevet brugt, det vil sige, de forbruger mikroalger for at reducere de populationer, der spreder sig ved eutrofiering.

Ligeledes er svampen Cercospora piaropi blevet brugt til at kontrollere Eichhornia crassipes, en flydende angiosperm, der spreder sig under eutrofiske forhold.

Kemisk kontrol

At forårsage flokkulering og nedbør af mikroalger er et alternativ, især i tilfælde af giftige algeopblomstringer. Dette opnås ved at tilsætte produkter såsom natriumhypochlorit (NaOCl), lerarter (kaolinit) eller kombinationer såsom polyaluminiumchlorid med bentonit. Disse produkter tiltrækker og klæber mikroalgerne og danner flokker eller masser, der derefter udfældes til bunden.

Eksempler på områder med eutrofiering

Overgødning i Det Kaspiske Hav. Kilde: Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team, NASA / GSFC

- Marine døde zoner eller områder

De Forenede Nationers miljøprogram viser, at der findes mere end 700 døde områder i verdenshavene. Disse døde zoner skyldes en lav koncentration af opløst ilt på grund af eutrofiering, og deres estimerede areal er større end 240.000 km².

Den døde zone i Mexicogolfen

En af de mest omfattende marine døde zoner i verden er den såkaldte Dead Zone i Mexicogolfen. Det er mere end 20.700 km² hav, der lider alvorlige problemer med eutrofiering med spredning af flydende makro- og mikroalger.

Den centrale årsag til eutrofiering af dette område er det forurenede vand i Mississippi-floden, der har sin mund i Golfen. Mississippi løber gennem store dele af landbrugsområdet i Nordamerika og er et afvandingsbassin med en stor belastning af landbrugsforurenende stoffer.

- Sortehavet

I dette indre hav beliggende mellem Europa og Asien er der rapporteret om en stigning i algeopblomstring siden 1970'erne. Dette har resulteret i faldende bestande af lavt vandarter.

Ifølge oplysninger fra Det Europæiske Miljøagentur forekommer hypoxiske og anoksiske fænomener hver sommer som et resultat af algenes aktivitet. Alt dette på grund af eutrofiering af næringsstoffer leveret af landbrugs- og industriaktiviteter i dette hav bassin.

Følsomhed over for eutrofiering

At være et indre hav, hvis eneste indirekte havforbindelse er Bosphorus-kanalen, er fornyelsen af ​​farvandet meget langsomt. Dette sammen med de høje kontaminationsniveauer i de bassiner, der fodrer den, gør det især modtageligt for eutrofiering.

Faktisk er de gennemsnitlige koncentrationer af nitrater og fosfater steget 18 gange fra 1960 til 1992. De største bidrag fra forurenende stoffer kommer fra vandløbene Donau, Dnepr og Dniester.

- Valencia søen

Denne sø, også kaldet Los Tacariguas-søen, ligger i det nordlige centrum af Venezuela med et areal på 344 km². Det danner et endorheisk bassin, dvs. lukket, på 3.140 km². Mange af dens sideelver passerer gennem byer i centrum af landet, såsom Valencia og Maracay, med høje befolkninger og industriområder.

Valencia-bassinet (Venezuela). Kilde: Fev

Størstedelen af ​​by- og industriaffald spildes ud i floder, der omdannes til dræningskanaler uden tilstrækkelig behandling. Dette har resulteret i enorme mængder af forurenende stoffer akkumuleret gennem årtier, inklusive organiske og uorganiske næringsstoffer.

Siden 1974 er kvælstofkoncentrationen fordoblet og fosfor tredoblet i søen. At være placeret over hvad der er tilladt i 146% for nitrogen og 250% for phosphor. Alt dette har forårsaget et omfattende fænomen af ​​eutrofiering, der nu er langt fremme.

Referencer

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. og Hernández-Sandoval, FE (2011). Den aktuelle status for undersøgelsen af ​​skadelige algeopblomstringer i Mexico. Hydrobiologiske.
2. Calow, P. (red.) (1998). Leksikonet for økologi og miljøstyring.
3. Margalef, R. (1974). Økologi. Omega-udgaver.
4. Odum, EP og Warrett, GW (2006). Grundlæggende om økologi. Femte udgave. Thomson.
5. Romero, J. (2017). Undersøgelse af den historiske opførsel af organisk stof og næringsstoffer, der er bidraget med siderivende floder i Lake Los Tacariguas. University of Carabobo, Det Tekniske Fakultet, Direktoratet for Studier for Kandidater, Master i Miljøteknik.
6. Ruiz-Vanoye, JA og Díaz-Parra, O. (2015). Klynger af døde zoner i havet. Science Magazine.
7. Sar, EA, Ferrario, ME og Reguera, B. (Eds., 2002). Skadelig algeopblomstring i den amerikanske sydlige kegel. Spansk Institut for Oceanografi.
8. World Resources Institute, Eutrophication & Hypoxia Interactive Map. (Som set 7. februar 2020). Taget fra: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia