ЕВТРОФИКАЦИЯ: ПРОЦЕС, ПРИЧИНИ, ПОСЛЕДИЦИ, РЕШЕНИЯ - ОКОЛЕН СВЯТ - 2025

В еутрофикация е излишък на хранителни вещества, са допринесли за тялото на вода, създаване на демографския бум на водорасли, цианобактерии и водни растения. Това явление от своя страна причинява намаляването на разтворения кислород във водата и следователно влияе на подводния живот.

Разтвореният кислород намалява поради намалена фотосинтеза от потопени водорасли и растения. Това се случва както поради блокирането на слънчевата светлина поради разпространението на повърхностните растения, така и поради по-високата скорост на консумация на кислород от тези популации.

Натрупване на водорасли чрез евтрофикация.

Еутрофикацията може да възникне поради естествени причини, когато размерът или дебитът на водно тяло е намален или изключителни дъждове, които носят хранителни натоварвания до водни тела. Въпреки това, в повечето случаи еутрофикацията става от причинени от човека (антропични) причини.

Проблемът с еутрофикацията нараства в световен мащаб и повече от половината от световните езера страдат от нея на някакво ниво. По същия начин мъртвите зони се разпространяват в моретата поради появата на това явление, идентифицирайки повече от 700 от тях.

Процес на

Еутрофикацията започва с приноса на водата на необичайни количества хранителни вещества, особено азот (N) и фосфор (P). Тези приноси могат да идват както от природни, така и от човешки (антропични) източници, но във всеки случай те са продукт и причина за екологичен дисбаланс.

Предпочитаните организми

Изключителният прием на основни хранителни вещества за растежа на растенията благоприятства развитието на инвазивни водни растения и водорасли. Тя може да бъде както фитопланктон, така и макроводорасли и се появява и разпространението на цианобактерии.

Разпространение на водорасли чрез еутрофикация. Източник: Феликс Андрюс (Floybix)

Тези организми имат висока степен на възпроизводство и бързо растат, така че с достатъчно хранителни вещества имат конкурентни предимства. Те растат на повърхността на водното тяло и покриват цялата повърхност.

Светлината

Плаващи водорасли и водни растения, които покриват повърхността, предотвратяват проникването на слънчева светлина в долните слоеве на водата. Поради това потопените водорасли и растения не могат да фотосинтезират и да започнат да умират.

Разтворен кислород

Блокирането на подводна фотосинтеза чрез тази повърхностна пролиферация на растителна маса предполага и намаляване на разтворения кислород във водата. В допълнение, други източници на разтворен кислород, като обмен с атмосферата, са ограничени поради блокирането, упражнено от повърхностната растителна маса.

Търсенето на кислород

Под повърхността се увеличава активността на разлагащи се организми, особено бактерии и археи. Това предполага увеличаване на търсенето на разтворен кислород, което се намалява.

Увеличаването на разлагащата се активност е следствие от по-голямото предлагане на органична материя в резултат на експлозията на повърхностното население. Увеличаването на смъртта на подводни организми също влияе.

Вътрешният принос на органичната материя и външният от замърсени отпадни води изисква повече кислород за биохимичното му стабилизиране (Biochemical Oxygen Demand). Когато недостигът на кислород се натрупва полуразградена органична материя, цялата екосистема изпада в криза и животът изчезва.

Причини

Еутрофикацията се причинява от доставката на хранителни вещества, по-висока от обичайния баланс на екосистемата. Което може да се случи както по естествени, така и по изкуствени причини, въпреки че първите са редки.

- Естествени причини

На море

Дълбоките потоци на студена вода могат да причинят избухване на популации на фитопланктон чрез извличане на хранителни вещества от океанското дъно на повърхността (нагоре). По същия начин цъфтежът или цъфтежът на водорасли са природни явления, причинени от различни фактори, благоприятстващи растежа на фитопланктона.

При такива благоприятни условия се случват необичайни увеличения на популацията на динофлагелати и диатоми. Някои видове микроводорасли са безобидни и полезни, но други са токсични водорасли, като динофлагелатите от рода Александрий.

Тази токсичност се дължи на отделянето от микроводорасли на токсини като сакситоксин, цигуатоксин и гонятоксини.

В прясна вода

Реките при тяхното извличане по протежение на канала генерират меандри или маркирани криви, които понякога остават изолирани. По този начин се получават лагуни на подкови, които се захранват от дъждовна вода, отток или периодични преливания на реката.

В тези водохранилища има по-висока концентрация на хранителни вещества от реката, тъй като няма изтичане. Поради това естествените явления на еутрофикация се случват с разпространението на водорасли и водна растителност.

- Антропни причини

Най-важната причина за еутрофикацията днес е замърсяването на водни тела от човешки дейности. Особено отпадните води без адекватно пречистване и дифузно замърсяване от селското стопанство, което е най-важното в световен мащаб.

Торове и пестициди

Химическите торове се състоят от съединения, специално създадени за осигуряване на основни хранителни вещества за растежа на растенията. Основната формула на тора включва азот (N), фосфор (P) и калий (K).

Еутрофикацията. Източник: F. lamiot (собствена работа)

В селскостопанските системи прилагането на тези продукти е неефективно, така че близо 60% се измива от отточната вода. Тези хранителни вещества се озовават във водни тела като реки или накрая езера и океани, пренасяни от отточните води.

Градски отпадни води

Канализацията от домове, офиси и фабрики осигурява голямо количество органична материя и неорганични вещества, които насърчават еутрофикацията. Битовите отпадни води пренасят голямо натоварване от органични вещества, които, ако не се пречистват, достигат до водните тела.

Сапуните и почистващите препарати, използвани в личната хигиена, домакинските и други съоръжения, също включват фосфати и нитрати.

Киселинен дъжд

Промишлеността отделя газове, съдържащи азотни оксиди, сред другите съединения в атмосферата. Тези газове при взаимодействие с водна пара произвеждат киселини, които се утаяват и достигат до водни тела.

Тези съединения са допълнителни източници на нитрати, които са едно от основните хранителни вещества, които насърчават растежа на растенията.

Глобално затопляне

Повишаването на глобалните температури благоприятства еутрофикацията, тъй като топлите води насърчават разпространението на водорасли и водни растения. От друга страна, количеството на разтворения кислород намалява пропорционално на повишаването на температурата на водата.

- Допринасящи фактори

Други фактори допринасят за развитието на еутрофикацията, включително липса на подвижност на водата, малка плитка, малък дебит и високи температури на водата. Колкото по-малко вода има във водната екосистема или колкото по-бавно е нейното обновяване, толкова по-бързо достига до насищане с хранителни вещества.

Последствия

Еутрофикацията е сериозен проблем, който засяга главно сладководни екосистеми, но се среща и в морските екосистеми. В световен мащаб около половината езера имат известно ниво на еутрофикация и много реки, както и крайбрежните райони имат мъртви райони поради тази причина.

- Изчезването на живота в екосистемата

Основната последица от еутрофикацията е намаляването на биоразнообразието в екосистемата и накрая изчезването на водния живот. В ранните етапи излишъкът от хранителни вещества благоприятства разпространението на нахлуващи организми, които показват бърз растеж и размножаване при тези условия.

Евтрофикация в река Потомак (САЩ). Източник: Александър Трубецкой

Доколкото тези видове преобладават, те изместват останалите видове в екосистемата, намалявайки биологичното им разнообразие. С течение на еутрофикацията условията на подводното ниво стават неблагоприятни за живота и организмите умират.

По този начин изчезват потопените риби, водорасли и растения, както и други водни организми поради липсата на кислород и светлина. Крайната дестинация, ако еутрофикацията продължи, е почти пълното изчезване на водния живот.

Токсични газове

Активността на анаеробните бактерии произвежда токсични газове като сероводород, причинявайки голяма смърт на водните организми.

Въздействие в цялата област

Въздействието се разпростира върху сухоземните екосистеми, тъй като онези живи същества, които зависят от водното тяло, също загиват или мигрират. Това се дължи както на загубата на хранителния източник, така и на влошаването на качеството на водата за пиене.

- Намаляване на производството на храни

В еутрофираните райони производството на храна намалява, тъй като риболовът намалява, защото първите засегнати организми са риба. Те, в случай на реки и морета, са принудени да напуснат района, докато в езерата в крайна сметка изчезват.

- Загуба на източници на питейна вода

Питейната вода трябва да отговаря на качествени условия, включително ниво на разтворен кислород, рН и липса на органични и неорганични примеси. Когато настъпи еутрофикация, водата в екосистемата намалява съдържанието си на разтворен кислород и натрупва големи количества разлагаща се органична материя.

Това от своя страна е вредно за здравето и причинява лоши миризми и промени в цвета, несъвместими с използването му като питейна вода. PH на водата се променя, като става по-кисела поради наличието на органични киселини.

Здравни условия

Общественото здраве може да бъде повлияно от консумацията на питейна вода от еутрофни водни тела. В допълнение, разпространението на някои микроводорасли допринася токсини за водата и организмите, които я консумират.

По подобен начин увеличаването на анаеробните бактерии генерира отделянето на токсични газове като сероводород и метан.

- Намаляване на туристическата активност

Водните екосистеми са важни полюси на туристическата атракция, генериращи източници на работа и местно развитие. Тези ползи са застрашени от еутрофикация, тъй като засягат както биологичното разнообразие, така и пейзажните ценности на района.

- Икономически загуби

В резултат на всичко гореизброено еутрофикацията води до големи икономически загуби по отношение на намален риболов, приходи от туризъм и използване на вода.

Solutions

Решенията на проблема с еутрофикацията трябва да се подхождат от гледна точка на предотвратяване на явлението и от неговото отстраняване.

- Предотвратяване

Отправната точка за предотвратяване на еутрофикацията е осъзнаването на гражданите за нейното съществуване, причини и последици. По този начин гражданите могат да лобират за приемането на необходимите мерки.

Избягвайте замърсяване на водата

Основното решение на проблема с еутрофикацията поради антропни причини е намаляването на замърсяването на водата. За целта е необходимо да се извърши адекватното третиране на битовите и промишлените отпадни води преди заустване във водни обекти.

Необходимо е също да се контролират други косвени източници на замърсяване на водата, като например газови емисии, които генерират киселинен дъжд.

Нов модел на земеделие и животновъдство

Замърсяването на водата, причинено от селскостопански и животновъдни дейности, е дифузно, т.е. замърсяващите източници не могат да бъдат точно идентифицирани. По такъв начин, че решението на проблема с приноса на замърсители от тези дейности е да се променят технологичните схеми за производство.

Необходимо е земеделие, което използва по-малко влага, особено торове и хербициди, съединения, които допринасят нитритите и фосфатите във водата. По този начин селскостопанските системи със затворена циркулация на хранителни вещества като хидропоника са по-малко замърсяващи по отношение на приноса към екосистемите.

Трябва да се обърне внимание и на управлението на органичните отпадъци, събирането и обработката на отпадни води в системи за животновъдство.

- Саниране

След като процесът на еутрофикация на водно тяло е в ход, има няколко алтернативи за отстраняване на проблема.

Екстракция на зеленчуковата маса

Като се има предвид разпространението на плаващи водни растения като лена (Lennaceae), бура (Eichhornia crassipes) или други, е възможно да се прилагат програми за събиране. Това се състои в масово отстраняване на растенията от повърхността на водното тяло с помощта на влачещи се мая.

Пречистване на вода

В тежки случаи на замърсяване водата може да се подложи на пречистване чрез рециркулация от водното тяло към пречиствателните станции.

Биологичен контрол

Има някои организми, които консумират водораслите и водните растения, които се размножават при еутрофикация. Използвани са хетеротрофни пашащи протести, тоест те консумират микроводорасли за намаляване на популациите, които се размножават при евтрофикация.

По същия начин, гъбата Cercospora piaropi е използвана за контрол на Eichhornia crassipes, плаващ ангиосперм, който се размножава при еутрофични условия.

Химически контрол

Причиняването на флокулация и утаяване на микроводораслите е алтернатива, особено в случаи на цъфтеж на токсични водорасли. Това се постига чрез добавяне на продукти като натриев хипохлорит (NaOCl), глини (каолинит) или комбинации като полиалуминиев хлорид с бентонит. Тези продукти привличат и прилепват микроводораслите, образувайки флоки или маси, които след това се утаяват до дъното.

Примери за зони с еутрофикация

Евтрофикация в Каспийско море. Източник: Джеф Шмалц, екип за бързо реагиране на MODIS, НАСА / GSFC

- Морски мъртви зони или зони

Програмата на ООН за околната среда показва съществуването на повече от 700 мъртви зони в световните океани. Тези мъртви зони се дължат на ниска концентрация на разтворен кислород вследствие на еутрофикацията и тяхната прогнозна площ е по-голяма от 240 000 км².

Мъртвата зона на Мексиканския залив

Една от най-обширните морски мъртви зони в света е така наречената Мъртва зона на Мексиканския залив. Това е повече от 20 700 км² море, които страдат от сериозни проблеми с еутрофикацията, с разпространението на плаващи макро и микроводорасли.

Централната причина за еутрофикацията на тази зона са замърсените води на река Мисисипи, която има устието си в Персийския залив. Мисисипи минава през по-голямата част от селскостопанската зона на Северна Америка, като представлява водосборен басейн с голямо натоварване на селскостопански замърсители.

- Черно море

В това вътрешно море, разположено между Европа и Азия, от 70-те години се отчита увеличение на цъфтежа на водораслите. Това доведе до намаляване на популациите от плитки водни видове.

Според информация на Европейската агенция по околна среда, хипоксичните и аноксичните явления се появяват всяко лято в резултат на дейността на водораслите. Всичко това се дължи на еутрофикацията от хранителни вещества, осигурени от селскостопански и промишлени дейности в басейна на това море.

Чувствителност към еутрофикация

Като вътрешно море, чиято единствена косвена връзка с океана е Босфорският канал, обновяването на водите е много бавно. Това, заедно с високите нива на замърсяване в басейните, които го хранят, го прави особено податлив на еутрофикация.

Всъщност средните концентрации на нитрати и фосфати са се увеличили 18 пъти от 1960 до 1992 г. Най-голям принос на замърсители идват от басейните на реките Дунав, Днепър и Днестър.

- Езерото на Валенсия

Това езеро, наричано още езеро Лос Такаригуас, се намира в северния център на Венецуела с площ от 344 км². Образува ендорски басейн, тоест затворен, от 1 140 км². Много от нейните притоци преминават през градове в центъра на страната като Валенсия и Маракай, с високо население и индустриални зони.

Басейн на езерото Валенсия (Венецуела). Източник: Фев

По-голямата част от градските и промишлени отпадъчни води се заустват в реки, превърнати в канализационни канали без адекватно пречистване. Това доведе до натрупване на огромни количества замърсители през десетилетия, включително органични и неорганични хранителни вещества.

От 1974 г. концентрациите на азот са се удвоили, а фосфорът е утроил в езерото. Разположен е над допустимото в 146% за азот и 250% за фосфор. Всичко това е предизвикало широко явление на еутрофикация, което сега е доста напреднало.

Препратки

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. и Hernández-Sandoval, FE (2011). Сегашният статус на проучването на вредния цъфтеж на водорасли в Мексико. Хидробиологичен.
2. Calow, P. (Ed.) (1998). Енциклопедия по екология и управление на околната среда.
3. Margalef, R. (1974). Екология. Омега издания.
4. Odum, EP и Warrett, GW (2006). Основи на екологията. Пето издание. Thomson.
5. Ромеро, Дж. (2017). Проучване на историческото поведение на органичната материя и хранителните вещества, допринесено от притоците на езерото Лос Такаригуас. Университет в Карабобо, Инженерният факултет, Дирекция за проучвания за завършилите, магистър по инженерство по околна среда.
6. Ruiz-Vanoye, JA и Díaz-Parra, O. (2015). Клъстери от мъртви зони в морето. Научно списание.
7. Sar, EA, Ferrario, ME и Reguera, B. (Eds., 2002). Вредният водорасъл цъфти в американския южен конус. Испански институт по океанография.
8. Институт за световните ресурси, Интерактивна карта на еутрофикацията и хипоксията. (Вижда се на 7 февруари 2020 г.). Взето от: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia