EUTROFIKACIJA: POSTUPAK, UZROCI, POSLJEDICE, RJEŠENJA - OKOLIŠ - 2026

Eutrofikacijski višak hranjivih tvari doprinijeli tijelu vode, stvarajući eksploziju populacije algi, cijanobakterija i vodenog bilja. Ovaj fenomen zauzvrat uzrokuje smanjenje otopljenog kisika u vodi i, samim tim, utječe na podvodni život.

Otopljeni kisik smanjuje se zbog smanjene fotosinteze potopljenim algama i biljkama. To se događa i zbog blokade sunčeve svjetlosti zbog širenja površinskih biljaka, kao i zbog veće stope potrošnje kisika od strane ove populacije.

Akumulacija algi eutrofikacijom.

Eutrofikacija se može dogoditi zbog prirodnih uzroka, kada se smanjuje veličina ili protočnost vode ili su izvanredne kiše koje prenose hranjiva opterećenja na vodena tijela. Međutim, u većini slučajeva eutrofikacija se događa od antropskih uzroka uzrokovanih ljudima.

Problem eutrofikacije rastu u cijelom svijetu i više od polovice svjetskih jezera pati od njega na nekoj razini. Slično tome, mrtve zone se šire u morima zbog pojave ovog fenomena, identificirajući ih više od 700.

Proces

Eutrofikacija započinje s doprinosom vodi neobičnih količina hranjivih sastojaka, posebno dušika (N) i fosfora (P). Ti doprinosi mogu poticati iz prirodnih i ljudskih (antropnih) izvora, ali u svakom su slučaju proizvod i uzrok ekološke neravnoteže.

Favorizovani organizmi

Izuzetan unos esencijalnih hranjivih sastojaka za rast biljaka pogoduje razvoju invazivnih vodenih biljaka i algi. To mogu biti i fitoplankton i makroalge, a također se pojavljuje proliferacija cijanobakterija.

Razmnožavanje algi eutrofikacijom. Izvor: Felix Andrews (Floybix)

Ti organizmi imaju visoku stopu reprodukcije i brzo rastu, pa s dovoljno hranjivih sastojaka imaju konkurentske prednosti. Raste na površini vodnog tijela i prekrivaju cijelu površinu.

Svjetlo

Plutajuće alge i vodene biljke koje prekrivaju površinu sprječavaju prodor sunčeve svjetlosti u donje slojeve vode. Zbog toga potopljene alge i biljke ne mogu se fotosintetizirati i početi umirati.

Otopljeni kisik

Blokada podvodne fotosinteze tim površnim širenjem biljne mase podrazumijeva i pad otopljenog kisika u vodi. Osim toga, ostali su izvori otopljenog kisika, poput razmjene s atmosferom, ograničeni zbog blokade koju vrši površinska biljna masa.

Potražnja kisika

Ispod površine povećava se aktivnost organizama koji se raspadaju, posebno bakterija i arheja. To podrazumijeva porast potražnje za otopljenim kisikom, što se smanjuje.

Porast dekompozicijske aktivnosti posljedica je veće opskrbe organskom materijom kao rezultat eksplozije površinske populacije. Na porast smrti podvodnih organizama također utječe.

Unutarnji doprinos organske tvari i vanjski onečišćenim otpadnim vodama zahtijeva više kisika za njegovu biokemijsku stabilizaciju (Potražnja za biokemijskim kisikom). Kada je kisika malo, nakuplja se polu-razgrađena organska tvar, cijeli ekosustav prelazi u krizu i život nestaje.

uzroci

Eutrofikacija je posljedica opskrbe hranjivim tvarima većom od uobičajene ravnoteže ekosustava. Što se može dogoditi i prirodnim i umjetnim uzrocima, iako su prvi rijetki.

- Prirodni uzroci

Na moru

Struje duboke hladne vode mogu uzrokovati rafale populacije fitoplanktona izvlačenjem hranjivih sastojaka s dna oceana na površinu (nadogradnja). Na isti su način cvjetanja algi ili cvatovi algi prirodni fenomeni uzrokovani različitim čimbenicima koji pogoduju rastu fitoplanktona.

U takvim povoljnim uvjetima dolazi do neobičnog povećanja populacije dinoflagelata i dijatomeja. Neke su vrste mikroalgi bezopasne i korisne, ali druge su otrovne alge, poput dinoflagelata iz roda Alexandrium.

Ova toksičnost nastaje zbog emisije toksičnih tvari poput saksitoksina, ciguatoksina i gonatoksina mikroalgama.

U slatkoj vodi

Rijeke u svom izljevu duž kanala stvaraju meandre ili označene krivulje, koje ponekad ostaju izolirane. Na taj način nastaju lagune potkove koje se napajaju kišnicom, otjecanjem ili periodičnim prelivima rijeka.

U tim rezervoarima vode postoji veća koncentracija hranjivih sastojaka od rijeke, jer nema odljeva. Zbog toga se prirodnim pojavama eutrofikacije javljaju širenje algi i vodena vegetacija.

- Antropski uzroci

Najvažniji uzrok eutrofikacije danas je onečišćenje vodenih tijela ljudskim aktivnostima. Posebno otpadne vode bez adekvatnog pročišćavanja i difuznog zagađenja iz poljoprivrede, što je najvažnije u cijelom svijetu.

Gnojiva i pesticidi

Kemijska gnojiva sastoje se od spojeva koji su posebno formulirani da osiguraju neophodne hranjive tvari za rast biljaka. Glavna formula gnojiva uključuje dušik (N), fosfor (P) i kalij (K).

Eutrofikacije. Izvor: F. lamiot (vlastiti rad)

U poljoprivrednim sustavima primjena ovih proizvoda je neučinkovita, tako da se gotovo 60% ispire iz otjecanja. Ti hranjivi sastojci završavaju u vodenim tijelima poput rijeka ili na kraju jezera i oceana, a prevoze se otjecanjem vode.

Gradske otpadne vode

Kanalizacija iz domova, ureda i tvornica osigurava veliku količinu organskih tvari i anorganskih tvari koje promiču eutrofikaciju. Kućne otpadne vode nose veliko opterećenje organske tvari koja, ako se ne obrađuje, dopire do vodnih tijela.

Sapuni i deterdženti koji se koriste u osobnoj higijeni, kućnim i drugim objektima, također uključuju fosfate i nitrate.

Kisela kiša

Industrije u atmosferu ispuštaju plinove koji sadrže dušikove okside među ostalim spojevima. Ti plinovi pri reakciji s vodenom parom stvaraju kiseline koje se talože i dopiru do vodenih tijela.

Ovi spojevi su dodatni izvori nitrata koji su jedno od glavnih hranjivih sastojaka koji potiču rast biljaka.

Globalno zatopljenje

Rast globalnih temperatura pogoduje eutrofikaciji, jer tople vode potiču širenje algi i vodenih biljaka. S druge strane, količina otopljenog kisika smanjuje se srazmjerno povećanju temperature vode.

- Čimbenici koji doprinose

Ostali čimbenici doprinose razvoju eutrofikacije, uključujući nedostatak mobilnosti vode, plitku dubinu, mali protok i visoke temperature vode. Što manje vode ima u vodenom ekosustavu ili je sporiji stupanj obnove, brže dolazi do zasićenja hranjivim tvarima.

posljedice

Eutrofikacija je ozbiljan problem koji uglavnom utječe na slatkovodne ekosustave, ali javlja se i u morskim ekosustavima. Širom svijeta oko polovine jezera ima određenu razinu eutrofikacije i mnoge rijeke, kao i obalna područja, imaju mrtva područja zbog ovog uzroka.

- Nestanak života u ekosustavu

Glavna posljedica eutrofikacije je smanjenje biološke raznolikosti u ekosustavu i konačno nestajanje vodenog života. U ranim fazama, suvišni hranjivi sastojci favoriziraju širenje invazivnih organizama koji u tim uvjetima pokazuju brzi rast i razmnožavanje.

Eutrofikacija u rijeci Potomac (Sjedinjene Države). Izvor: Aleksander Trubetskoy

U mjeri u kojoj ove vrste prevladavaju, one istiskuju ostale vrste u ekosustav, smanjujući njihovu biološku raznolikost. Kako eutrofikacija napreduje, uvjeti na podvodnoj razini postaju nepovoljni za život i organizmi umiru.

Na taj način nestaju potopljene ribe, alge i biljke, kao i drugi vodeni organizmi zbog nedostatka kisika i svjetla. Krajnje odredište, ako se eutrofikacija nastavi, je gotovo potpuni nestanak vodenih voda.

Toksični plinovi

Aktivnost anaerobnih bakterija stvara otrovne plinove poput sumporovodika, uzrokujući velike smrti vodenih organizama.

Utjecaj na cijelo područje

Utjecaj se širi i na zemaljske ekosustave, jer ona živa bića koja ovise o vodnom tijelu također propadaju ili migriraju. To je posljedica gubitka izvora hrane i pogoršanja kakvoće vode za piće.

- Smanjenje proizvodnje hrane

U eutrofiranim područjima proizvodnja hrane opada kako se smanjuje ribolov, jer prvi organizmi koji su pogođeni su riba. Oni su, u slučaju rijeka i mora, prisiljeni napustiti područje, dok u jezerima završavaju.

- Gubitak izvora pitke vode

Voda za piće mora zadovoljavati uvjete kvalitete, uključujući razinu otopljenog kisika, pH i odsutnost organskih i anorganskih nečistoća. Kad se dogodi eutrofikacija, voda u ekosustavu smanjuje svojstvo otopljenog kisika i nakuplja velike količine raspadajućih organskih tvari.

To zauzvrat štetno za zdravlje i uzrokuje loše mirise i promjene boje, nespojive s njegovom upotrebom vode za piće. PH vode se mijenja, postaje kiseliji zbog prisutnosti organskih kiselina.

Zdravstveni uvjeti

Na javno zdravlje može utjecati konzumacija pitke vode iz eutrofičnih vodnih tijela. Uz to, proliferacija određenih mikroalgi doprinosi toksima vodi i organizmima koji je konzumiraju.

Slično tome, porast anaerobnih bakterija stvara emisiju otrovnih plinova poput sumporovodika i metana.

- Smanjenje turističke aktivnosti

Vodeni ekosustavi važni su stupovi turističke atrakcije, generiraju izvore rada i lokalni razvoj. Ove prednosti prijete eutrofikacijom, jer utječu i na biološku raznolikost i na krajobrazne vrijednosti područja.

- Ekonomski gubici

Kao posljedica svega navedenog, eutrofikacija dovodi do velikih ekonomskih gubitaka u smislu smanjenog ribolova, prihoda od turizma i upotrebe vode.

rješenja

Rješenju problema eutrofikacije moraju se pristupiti iz perspektive sprečavanja pojave i njezinog sanacije.

- Prevencija

Polazište za prevenciju eutrofikacije je svijest građana o njenom postojanju, uzrocima i posljedicama. Na ovaj način građani mogu lobirati za usvajanje potrebnih mjera.

Izbjegavajte zagađenje vode

Osnovno rješenje problema eutrofikacije zbog antropskih uzroka je smanjenje onečišćenja vode. Za to je potrebno provesti odgovarajući tretman kućne i industrijske kanalizacije prije ispuštanja u vodena tijela.

Potrebno je kontrolirati i druge neizravne izvore zagađenja vode, poput emisija plinova koji stvaraju kisele kiše.

Novi model poljoprivrede i stoke

Zagađenje vode uzrokovano poljoprivrednim i stočarskim aktivnostima je difuzno, odnosno izvori zagađivača ne mogu se tačno utvrditi. Na takav način da je rješenje problema doprinosa zagađivača tim aktivnostima promjena tehnoloških shema proizvodnje.

Potrebna je poljoprivreda koja koristi manje unosa, posebno gnojiva i herbicide, spojeve koji u vodu doprinose nitritima i fosfatima. Dakle, poljoprivredni sustavi s zatvorenom cirkulacijom hranjivih tvari poput hidroponike manje zagađuju u smislu doprinosa ekosustavima.

Potrebna je pažnja i za upravljanje organskim otpadom, prikupljanje i obradu kanalizacije u sustavima za proizvodnju životinja.

- Sanacija

Nakon što je u tijeku postupak eutrofikacije vode, postoji nekoliko alternativa za otklanjanje problema.

Ekstrakcija biljne mase

S obzirom na širenje plutajućih vodenih biljaka kao što su lena (Lennaceae), bura (Eichhornia crassipes) ili druge, izvedivo je izvoditi programe sakupljanja. Sastoji se od masovnog uklanjanja biljaka s površine vodnog tijela pomoću povlačnih mahuna.

Pročišćavanje vode

U teškim slučajevima onečišćenja, voda može proći tretmane pročišćavanja recirkulacijom iz vodnog tijela u postrojenja za pročišćavanje.

Biološka kontrola

Postoje neki organizmi koji konzumiraju alge i vodene biljke koji se razmnožavaju u eutrofikaciji. Korišteni su heterotrofni štitnici za ispašu, odnosno konzumiraju mikroalge za smanjenje populacije koja se razmnožava eutrofikacijom.

Isto tako, gljivica Cercospora piaropi korištena je za suzbijanje Esshornia crassipes, plutajućeg angiosperma koji se razmnožava u eutrofičnim uvjetima.

Kemijska kontrola

Alternativa je uzrokovanju flokulacije i taloženja mikroalgi, posebno u slučajevima cvjetanja otrovnih algi. To se postiže dodavanjem proizvoda kao što su natrijev hipoklorit (NaOCl), glina (kaolinit) ili kombinacija kao što je polialuminijev klorid i bentonit. Ti proizvodi privlače i prianjaju mikroalge, tvoreći slojeve ili mase koji se talože na dno.

Primjeri područja s eutrofikacijom

Eutrofikacija u Kaspijskom moru. Izvor: Jeff Schmaltz, MODIS tim za brzo reagiranje, NASA / GSFC

- Morske mrtve zone ili područja

Program zaštite okoliša Ujedinjenih naroda ukazuje na postojanje više od 700 mrtvih područja u svjetskim oceanima. Ove mrtve zone nastaju zbog niske koncentracije otopljenog kisika uslijed eutrofikacije, a njihova procijenjena površina veća je od 240 000 km².

Mrtva zona Meksičkog zaljeva

Jedna od najopsežnijih morskih mrtvih zona na svijetu je takozvana Mrtva zona Meksičkog zaljeva. Više od 20.700 km² mora trpi ozbiljne probleme eutrofikacije, uz širenje plutajućih makro i mikroalgi.

Središnji uzrok eutrofikacije ovog područja su onečišćene vode rijeke Mississippi koja ima svoje ušće u Zaljev. Mississippi prolazi kroz veći dio poljoprivredne zone Sjeverne Amerike, predstavlja slivnu bazu s velikim opterećenjem poljoprivrednih zagađivača.

- Crno more

U ovom unutrašnjosti, koja se nalazi između Europe i Azije, zabilježeno je povećanje cvjetanja algi od 1970-ih. To je rezultiralo smanjenjem populacija plitkih vrsta.

Prema podacima Europske agencije za zaštitu okoliša, hipoksične i anoksične pojave javljaju se svakog ljeta kao rezultat aktivnosti algi. Sve to zbog eutrofikacije hranjivim tvarima dobivenim poljoprivrednim i industrijskim aktivnostima u slivu ovog mora.

Osjetljivost na eutrofikaciju

Budući da je more s kopnom čija je jedina neizravna veza s oceanom Bosforski kanal, obnavljanje voda je vrlo sporo. To, zajedno s visokom razinom kontaminacije u bazenima koji se njime hrane, posebno je podložna eutrofikaciji.

Zapravo, prosječne koncentracije nitrata i fosfata porasle su 18 puta od 1960. do 1992. Najveći doprinos zagađivača dolazi iz sliva rijeka Dunav, Dnjepar i Dnjestar.

- Jezero Valencije

Ovo jezero, koje se naziva i jezero Los Tacariguas, nalazi se u sjevernom središtu Venezuele, površine 344 km². On čini endorski bazen, to jest zatvoren, od 3.140 km². Mnoge njegove pritoke prolaze kroz gradove u središtu zemlje kao što su Valencia i Maracay, s visokim stanovništvom i industrijskim zonama.

Bazenski bazen jezera Valencia (Venezuela). Izvor: Fev

Većina urbanih i industrijskih otpadnih voda ispušta se u rijeke pretvorene u odvodne kanale bez odgovarajućeg pročišćavanja. Zbog toga se tijekom desetljeća nakupljala ogromna količina onečišćujućih tvari, uključujući organske i anorganske hranjive tvari.

Od 1974. koncentracije dušika udvostručile su se, a fosfor se u jezeru utrostručio. Smješten iznad onoga što je dozvoljeno za 146% za dušik i 250% za fosfor. Sve je to izazvalo opsežan fenomen eutrofikacije koji je sada već dobro uznapredovao.

Reference

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. i Hernández-Sandoval, FE (2011). Trenutni status studije o štetnom cvjetanju algi u Meksiku. Hidrobiološka.
2. Calow, P. (ur.) (1998). Enciklopedija ekologije i upravljanja okolišem.
3. Margalef, R. (1974). Ekologija. Omega izdanja.
4. Odum, EP i Warrett, GW (2006). Osnove ekologije. Peto izdanje. Thomson.
5. Romero, J. (2017). Proučavanje povijesnog ponašanja organskih tvari i hranjivih sastojaka pridonijele su rijeke pritoka jezera Los Tacariguas. University of Carabobo, Tehnički fakultet, Direkcija za studije za diplomirane studente, Master of Engineering Engineering.
6. Ruiz-Vanoye, JA i Díaz-Parra, O. (2015). Klasteri mrtvih zona u moru. Znanstveni časopis.
7. Sar, EA, Ferrario, ME i Reguera, B. (ur., 2002). Štetna alga cvjeta u američkom južnom konusu. Španjolski institut za oceanografiju.
8. Interaktivna karta Instituta za svjetske resurse, eutrofikacija i hipoksija. (Kao što se vidi 7. veljače 2020.). Preuzeto sa: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia