Eutrofieringsprosess, årsaker, konsekvenser, løsninger

5186
Simon Doyle
Eutrofieringsprosess, årsaker, konsekvenser, løsninger

De eutrofiering det er et overskudd av næringsstoffer som er bidratt til en vannmasse, og genererer en populasjonseksplosjon av alger, cyanobakterier og vannplanter. Dette fenomenet forårsaker igjen en reduksjon i oppløst oksygen i vannet og påvirker derfor livet under vann..

Oppløst oksygen avtar på grunn av redusert fotosyntese av dykkede alger og planter. Dette skjer både på grunn av blokkering av sollys på grunn av spredning av overflateplanter, så vel som den høyere oksygenforbruket av disse populasjonene..

Alge akkumulering ved eutrofiering.

Eutrofiering kan oppstå på grunn av naturlige årsaker når størrelsen eller strømmen av en vannkropp er redusert eller eksepsjonell regn som fører næringsmessige belastninger til vannmassene. Imidlertid oppstår eutrofiering i de fleste tilfeller av menneskeskapte (antropiske) årsaker..

Problemet med eutrofiering vokser over hele verden, og mer enn halvparten av verdens innsjøer lider av det på et eller annet nivå. På samme måte spres døde soner i havene på grunn av forekomsten av dette fenomenet, og identifiserer mer enn 700 av dem.

Artikkelindeks

  • 1 Eutrofieringsprosess
    • 1.1 De favoriserte organismer
    • 1.2 Lyset
    • 1.3 Oppløst oksygen
    • 1.4 Oksygenbehov
  • 2 Årsaker
    • 2.1 - Naturlige årsaker
    • 2.2 - Antropiske årsaker
    • 2.3 - Medvirkende faktorer
  • 3 konsekvenser
    • 3.1 - Livets forsvinning i økosystemet
    • 3.2 - Reduksjon i matproduksjon
    • 3.3 - Tap av drikkevannskilder
    • 3.4 - Nedgang i turistaktivitet
    • 3.5 - Økonomiske tap
  • 4 løsninger
    • 4.1 - Forebygging
    • 4.2 - Sanering
  • 5 Eksempler på områder med eutrofiering
    • 5.1 - Døde soner eller områder i havet
    • 5.2 - Svartehavet
    • 5.3 - Valencia-innsjøen
  • 6 Referanser

Prosess av eutrofiering

Eutrofiering begynner med bidrag til vannet av uvanlige mengder næringsstoffer, spesielt nitrogen (N) og fosfor (P). Disse bidragene kan komme fra både naturlige og menneskelige (antropiske) kilder, men i alle fall er de produktet og årsaken til en økologisk ubalanse.

De favoriserte organismer

Det eksepsjonelle inntaket av essensielle næringsstoffer for plantevekst favoriserer utviklingen av invasive vannplanter og alger. Det kan være både fytoplankton og makroalger, og spredning av cyanobakterier forekommer også.

Spredning av alger ved eutrofiering. Kilde: Felix Andrews (Floybix) [CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]

Disse organismer har høy reproduksjonshastighet og vokser raskt, så når de har nok næringsstoffer, har de konkurransefortrinn. De vokser på overflaten av vannmassen og dekker hele overflaten.

Lyset

Flytende alger og vannplanter som dekker overflaten hindrer sollys i å trenge inn i de nedre lagene av vann. På grunn av dette, kan alger og planter under vann ikke fotosyntetisere og begynne å dø..

Oppløst oksygen

Blokkeringen av undervanns fotosyntese ved denne overfladiske spredningen av plantemasse innebærer også reduksjon av oppløst oksygen i vannet. I tillegg er andre kilder til oppløst oksygen begrenset, for eksempel utveksling med atmosfæren på grunn av blokkeringen som utføres av den overfladiske plantemassen..

Oksygenbehov

Under overflaten øker aktiviteten til nedbrytende organismer, spesielt bakterier og archaea. Dette innebærer en økning i etterspørselen etter oppløst oksygen, som reduseres.

Økningen i nedbrytende aktivitet er en konsekvens av større tilførsel av organisk materiale som et resultat av overflatebefolkningen. Økningen i død av under vannorganismer påvirker også.

Det indre bidraget fra organisk materiale og det ytre av forurensede avløp krever mer oksygen for dets biokjemiske stabilisering (Biochemical Oxygen Demand). Når oksygen er knappe, akkumuleres semi-nedbrutt organisk materiale, hele økosystemet går i krise og livet forsvinner.

Årsaker

Eutrofiering er forårsaket av en næringstilførsel som er høyere enn den vanlige balansen i økosystemet. Som kan skje av både naturlige og kunstige årsaker, selv om førstnevnte er sjeldne..

- Naturlige årsaker

På sjøen

Strømmer med dypt kaldt vann kan forårsake fytoplanktonpopulasjonsbrudd ved å trekke næringsstoffer fra havbunnen til overflaten (oppover). På samme måte er algeoppblomstring eller utplanting naturlige fenomener forårsaket av forskjellige faktorer som favoriserer veksten av planteplankton..

Under slike gunstige forhold oppstår uvanlig populasjonsøkning av dinoflagellater og kiselalger. Noen arter av mikroalger er ufarlige og gunstige, men andre er giftige alger, for eksempel dinoflagellater av slekten Alexandrium

Denne toksisiteten skyldes utslipp av mikroalger av giftstoffer som saksitoksin, ciguatoksin og gonyatoksiner..

I ferskvann

Elvene i avledningen langs kanalen genererer krøller eller markerte kurver, som noen ganger forblir isolerte. På denne måten produseres hestesko-laguner som blir matet av regnvann, avrenning eller periodiske overløp av elven.

I disse vannmagasinene er det en konsentrasjon av næringsstoffer som er høyere enn elven, fordi det ikke strømmer ut. Derfor forekommer naturlige eutrofieringsfenomener med spredning av alger og vannvegetasjon..

- Antropiske årsaker

Den viktigste årsaken til eutrofiering i dag er forurensning av vannlegemer med menneskelige aktiviteter. Spesielt avløpsvann uten tilstrekkelig behandling og diffus forurensning fra landbruket, som er det viktigste over hele verden..

Gjødsel og plantevernmidler

Kjemisk gjødsel består av forbindelser som er spesielt formulert for å gi viktige næringsstoffer for plantevekst. Hovedgjødselformelen inkluderer nitrogen (N), fosfor (P) og kalium (K).

Eutrofiering. Kilde: F. lamiot (eget arbeid) [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)]

I landbrukssystemer er anvendelsen av disse produktene ineffektiv, slik at ca. 60% vaskes med avrenningsvann. Disse næringsstoffene havner i vannforekomster som elver eller til slutt innsjøer og hav, transportert med avrenningsvann..

Urbane avløp

Kloakk fra hjem, kontorer og fabrikker gir en stor mengde organisk materiale og uorganiske stoffer som fremmer eutrofiering. Avløpsvann fra hjemmet bærer en stor mengde organisk materiale som, hvis det ikke blir behandlet, når vannmassene.

Såper og vaskemidler som brukes i personlig hygiene, hjemme og andre fasiliteter, inkluderer også fosfater og nitrater.

Sur nedbør

Industriene avgir gasser som inneholder nitrogenoksider blant andre forbindelser til atmosfæren. Disse gassene når de reagerer med vanndamp produserer syrer som utfelles og når vannmasser.

Disse forbindelsene er ytterligere kilder til nitrater som er en av de viktigste næringsstoffene som fremmer plantevekst..

Global oppvarming

Stigende globale temperaturer favoriserer eutrofiering, ettersom varmt vann fremmer veksten av alger og vannplanter. På den annen side reduseres mengden oppløst oksygen proporsjonalt med økningen i vanntemperaturen..

- Medvirkende faktorer

Andre faktorer bidrar til utviklingen av eutrofiering, inkludert mangel på vannmobilitet, grunt dybde, lav strømning og høye vanntemperaturer. Jo mindre vann det er i det økologiske økosystemet eller jo langsommere fornyelseshastighet, desto raskere blir næringsmetningen nådd.

Konsekvenser

Eutrofiering er et alvorlig problem som hovedsakelig påvirker ferskvannsøkosystemer, men det forekommer også i marine økosystemer. Over hele verden har rundt halvparten av innsjøene et visst nivå av eutrofiering, og mange elver samt kystområder har døde områder på grunn av denne årsaken..

- Forsvinningen av livet i økosystemet

Hovedkonsekvensen av eutrofiering er reduksjon av biologisk mangfold i økosystemet og til slutt forsvinning av vannlevende liv. I de tidlige stadiene favoriserer overflødige næringsstoffer spredning av invaderende organismer som viser rask vekst og reproduksjon under disse forholdene..

Eutrofiering i Potomac River (USA). Kilde: Alexandr Trubetskoy [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

I den grad disse artene dominerer, fortrenger de resten av arten i økosystemet, og reduserer deres biologiske mangfold. Etter hvert som eutrofieringen fortsetter, blir forholdene på undervannsnivå ugunstige for livet og organismer dør.

På denne måten forsvinner undervannsfisk, alger og planter, så vel som andre vannlevende organismer på grunn av mangel på oksygen og lys. Den endelige destinasjonen, hvis eutrofiering fortsetter, er den nesten totale forsvinningen av vannlivet..

Giftige gasser

Aktiviteten til anaerobe bakterier produserer giftige gasser som hydrogensulfid og forårsaker store dødsfall av vannorganismer..

Påvirkning i hele området

Virkningen strekker seg til terrestriske økosystemer, siden de levende vesener som er avhengige av vannmassen også går til grunne eller migrerer. Dette skyldes både tap av matkilden og nedbrytning av vannets drikkekvalitet..

- Reduksjon i matproduksjon

I eutrofierte områder avtar matproduksjonen ettersom fisket avtar fordi de første organismer som er berørt er fisk. Disse, når det gjelder elver og hav, blir tvunget til å forlate området, mens de i sjøene ender med å forsvinne.

- Tap av drikkevannskilder

Drikkevann må oppfylle kvalitetsbetingelser, inkludert oppløst oksygennivå, pH og fravær av organiske og uorganiske urenheter. Når eutrofiering oppstår, reduserer vannet i økosystemet innholdet av oppløst oksygen og akkumulerer store mengder nedbrytende organisk materiale..

Dette er igjen helseskadelig og forårsaker dårlig lukt og fargeforandringer, uforenlig med dets bruk som drikkevann. Vannets pH endres og blir surere på grunn av tilstedeværelsen av organiske syrer.

Helsetilstander

Folkehelsen kan påvirkes av forbruket av ikke-drikkevann fra eutrofiske vannmasser. I tillegg bidrar spredning av visse mikroalger giftstoffer til vannet og til organismer som konsumerer det.

Tilsvarende genererer økningen i anaerobe bakterier utslipp av giftige gasser som hydrogensulfid og metan..

- Nedgang i turistaktivitet

Akvatiske økosystemer er viktige poler for turistattraksjoner, som genererer kilder til arbeid og lokal utvikling. Disse fordelene er truet av eutrofiering, siden det påvirker både biologisk mangfold og landskapsverdiene i området..

- Økonomiske tap

Som en konsekvens av alt det ovennevnte fører eutrofiering til store økonomiske tap når det gjelder redusert fiske, turismeinntekt og vannbruk..

Løsninger

Løsninger på problemet med eutrofiering må tilnærmes fra perspektivet til forebygging av fenomenet og fra dets utbedring.

- Forebygging

Utgangspunktet for forebygging av eutrofiering er innbyggernes bevissthet om dens eksistens, årsaker og konsekvenser. På denne måten kan innbyggerne presse på for å iverksette nødvendige tiltak..

Unngå vannforurensning

Den grunnleggende løsningen på problemet med eutrofiering på grunn av menneskeskapte årsaker er reduksjon av vannforurensning. For dette er det nødvendig å implementere tilstrekkelig behandling av husholdnings- og industrielt kloakk før det slippes ut i vannforekomster..

Det er også nødvendig å kontrollere andre indirekte kilder til vannforurensning, for eksempel gassutslipp som genererer surt regn..

Ny landbruks- og husdyrmodell

Vannforurensning forårsaket av landbruks- og husdyraktiviteter er diffust, det vil si at de forurensende kildene ikke kan identifiseres nøyaktig. På en slik måte at løsningen på problemet med forurensningens bidrag fra disse aktivitetene er å endre de teknologiske produksjonsordningene.

Det kreves et jordbruk som bruker færre tilførsler, spesielt gjødsel og herbicider, forbindelser som bidrar med nitritter og fosfater til vann. Dermed er landbrukssystemer med lukket sirkulasjon av næringsstoffer som hydroponics mindre forurensende når det gjelder bidrag til økosystemer.

Det kreves også oppmerksomhet mot håndtering av organisk avfall, innsamling og behandling av kloakk i dyreproduksjonssystemer..

- Utbedring

Når eutrofieringsprosessen til en vannmasse er i gang, er det flere alternativer for å avhjelpe problemet.

Ekstraksjon av vegetabilsk masse

Gitt spredningen av flytende vannplanter som lenna (Lennaceae), bora (Eichhornia crassipes) eller andre, er det mulig å implementere innsamlingsprogrammer. Dette består i massivt å fjerne plantene fra overflaten av vannmassen ved å dra mayaer..

Vannrensing

I alvorlige tilfeller av forurensning kan vannet gjennomgå rensebehandlinger som resirkuleres fra vannforekomsten til renseanlegg.

Biologisk kontroll

Det er noen organismer som spiser alger og vannplanter som sprer seg i eutrofiering. Heterotrofiske beiteprotister har blitt brukt, det vil si at de spiser mikroalger for å redusere populasjonene som sprer seg i eutrofiering..

Soppen har også blitt brukt Cercospora piaropi for kontroll av Eichhornia crassipes, en flytende angiosperm som sprer seg under eutrofiske forhold.

Kjemisk kontroll

Å forårsake flokkulering og nedbør av mikroalger er et alternativ, spesielt i tilfeller av giftige algblomstringer. Dette oppnås ved å tilsette produkter som natriumhypokloritt (NaOCl), leire (kaolinitt) eller kombinasjoner som polyaluminiumklorid med bentonitt. Disse produktene tiltrekker seg og fester mikroalger, og danner flokker eller masser som deretter utfelles til bunnen.

Eksempler på områder med eutrofiering

Eutrofiering i det Kaspiske hav. Kilde: Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team, NASA / GSFC [Public domain]

- Marine døde soner eller områder

FNs miljøprogram indikerer eksistensen av mer enn 700 døde områder i verdenshavene. Disse døde sonene skyldes en lav konsentrasjon av oppløst oksygen på grunn av eutrofiering, og deres estimerte areal er større enn 240 000 km².

Den døde sonen i Mexicogolfen

En av de mest omfattende marine døde sonene i verden er den såkalte Dead Zone i Mexicogolfen. Det er mer enn 20 700 km² sjø som får alvorlige problemer med eutrofiering, med spredning av flytende makro og mikroalger..

Den sentrale årsaken til eutrofieringen av dette området er det forurensede vannet i Mississippi-elven som har munnen i Gulfen. Mississippi løper gjennom mye av jordbruksområdet i Nord-Amerika, og er et oppsamlingsbasseng med høy belastning av landbruksforurensende stoffer..

- Svartehavet

I dette innlandshavet som ligger mellom Europa og Asia, har det blitt rapportert om en økning i algblomstring siden 1970-tallet. Dette har resultert i avtagende bestander av arter på grunt vann..

Ifølge informasjon fra European Environmental Agency forekommer hypoksi og anoksi hver sommer som et resultat av aktiviteten til alger. Alt dette på grunn av eutrofiering av næringsstoffene som tilbys av landbruks- og industriaktiviteter i bassenget i dette havet..

Følsomhet for eutrofiering

Å være et indre hav hvis eneste indirekte havforbindelse er Bosporuskanalen, er fornyelsen av vannet veldig treg. Dette, sammen med de høye nivåene av forurensning i bassengene som mater det, gjør det spesielt utsatt for eutrofiering..

Faktisk har de gjennomsnittlige konsentrasjonene av nitrater og fosfater økt 18 ganger fra 1960 til 1992. Det største bidraget fra forurensende stoffer kommer fra bassengene i Donau, Dnepr og Dnjester..

- Valencia-innsjøen

Denne innsjøen, også kalt Los Tacariguas-innsjøen, ligger i den nord-sentrale delen av Venezuela med et område på 344 km². Den danner et endoreisk basseng, det vil si lukket, på 3.140 km². Mange av dens bifloder går gjennom byer i sentrum av landet som Valencia og Maracay, med høye befolkninger og industrisoner..

Lake Valencia Basin (Venezuela). Kilde: Fev [Public domain]

Mest urbane og industrielle avløpsvann slippes ut i elver omgjort til avløpskanaler uten tilstrekkelig behandling. Dette har resultert i store mengder forurensende stoffer som har samlet seg gjennom flere tiår, inkludert organiske og uorganiske næringsstoffer..

Siden 1974 er nitrogenkonsentrasjonen doblet og fosfor tredoblet i sjøen. Å være plassert over det som er tillatt i 146% for nitrogen og 250% for fosfor. Alt dette har forårsaket et omfattende fenomen med eutrofiering som i dag er godt avansert.

Referanser

  1. Band-Schmidt, C.J., Bustillos-Guzmán, J.J., López-Cortés, D.J., Núñez-Vázquez, E. og Hernández-Sandoval, F.E. (2011). Den nåværende statusen for studien av skadelig algeblomstring i Mexico. Hydrobiologisk.
  2. Calow, P. (red.) (1998). Leksikonet for økologi og miljøledelse.
  3. Margalef, R. (1974). Økologi. Omega-utgaver.
  4. Odum, E.P. og Warrett, G.W. (2006). Grunnleggende om økologi. Femte utgave. Thomson.
  5. Romero, J. (2017). Studie av den historiske oppførselen til organisk materiale og næringsstoffer levert av biflodene til Los Tacariguas-sjøen. University of Carabobo, Fakultet for ingeniørfag, Studiedirektorat for kandidater, Master i miljøteknikk.
  6. Ruiz-Vanoye, J.A. og Díaz-Parra, O. (2015). Klynger av døde soner i havet. Science Magazine.
  7. Sar, E.A., Ferrario, M.E. og Reguera, B. (red., 2002). Skadelig algblomstring i den amerikanske sørlige kjeglen. Spanish Institute of Oceanography. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000215417
  8. World Resources Institute, Eutrophication & Hypoxia Interactive Map. (Som det ble sett 7. februar 2020). Hentet fra: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.