EUTROFIZAREA: PROCES, CAUZE, CONSECINȚE, SOLUȚII - MEDIU INCONJURATOR - 2025

Eutroficarea este un exces de nutrienți au contribuit la un corp de apă, creând o explozie a populației de alge, cianobacterii și plante acvatice. La rândul său, acest fenomen determină scăderea oxigenului dizolvat în apă și, prin urmare, afectează viața subacvatică.

Oxigenul dizolvat scade din cauza fotosintezei reduse prin alge și plante submerse. Acest lucru se produce atât datorită blocării luminii solare datorită proliferării plantelor de suprafață, cât și a ratei mai mari de consum de oxigen de către aceste populații.

Acumularea algelor prin eutrofizare.

Eutrofizarea poate apărea din cauze naturale atunci când dimensiunea sau fluxul unui corp de apă este redus sau ploi excepționale care transportă încărcături nutriționale către corpurile de apă. Cu toate acestea, în cele mai multe cazuri eutrofizarea apare din cauze generate de om (antropice).

Problema eutrofizării crește la nivel mondial și mai mult de jumătate din lacurile lumii suferă de ea la un anumit nivel. În mod similar, zonele moarte proliferează în mări din cauza apariției acestui fenomen, identificându-se peste 700 dintre ele.

Procesul de

Eutrofizarea începe cu contribuția la apă a unor cantități neobișnuite de nutrienți, în special azot (N) și fosfor (P). Aceste contribuții pot proveni atât din surse naturale, cât și umane (antropice), dar, în orice caz, sunt produsul și cauza unui dezechilibru ecologic.

Organismele favorizate

Aportul excepțional de nutrienți esențiali pentru creșterea plantelor favorizează dezvoltarea plantelor acvatice invazive și alge. Poate fi atât fitoplancton cât și macroalge și apare și proliferarea cianobacteriilor.

Proliferarea algelor prin eutrofizare. Sursa: Felix Andrews (Floybix)

Aceste organisme au rate de reproducere ridicate și sunt în creștere rapidă, deci cu suficiente substanțe nutritive, au avantaje competitive. Ele cresc pe suprafața corpului de apă și acoperă întreaga suprafață.

Lumina

Algele plutitoare și plantele acvatice care acoperă suprafața împiedică pătrunderea luminii solare în straturile inferioare ale apei. Din această cauză, algele și plantele scufundate nu se pot fotosintetiza și încep să moară.

Oxigen dizolvat

Blocarea fotosintezei subacvatice prin această proliferare superficială a masei plantelor implică, de asemenea, scăderea oxigenului dizolvat în apă. În plus, alte surse de oxigen dizolvat, cum ar fi schimbul cu atmosfera, sunt limitate datorită blocajului exercitat de masa plantelor superficiale.

Cererea de oxigen

Sub suprafață, crește activitatea organismelor care se descompun, în special a bacteriilor și arhaea. Aceasta implică o creștere a cererii de oxigen dizolvat, care este redus.

Creșterea activității de descompunere este o consecință a furnizării mai mari de materie organică ca urmare a exploziei populației de suprafață. Creșterea morții organismelor subacvatice influențează și ea.

Contribuția internă a materiei organice și a celei externe de către efluenții contaminate necesită mai mult oxigen pentru stabilizarea biochimică a acesteia (Cerere biochimică de oxigen). Când oxigenul este scăzut, materia organică semi-descompusă se acumulează, întregul ecosistem intră în criză și viața dispare.

cauze

Eutrofizarea este cauzată de un aport de nutrienți mai mare decât soldul obișnuit al ecosistemului. Ceea ce se poate întâmpla atât din cauze naturale cât și artificiale, deși primele sunt rare.

- Cauze naturale

La mare

Curenții de apă profundă rece pot provoca izbucniri ale populației de fitoplancton prin atragerea de nutrienți de pe fundul oceanului către suprafață (înălțare). În același mod, înflorirea algelor sau înfloririle sunt fenomene naturale cauzate de diferiți factori care favorizează creșterea fitoplanctonului.

În astfel de condiții favorabile, apar creșteri neobișnuite ale populației de dinoflagelate și diatomee. Unele specii de microalge sunt inofensive și benefice, dar altele sunt alge toxice, cum ar fi dinoflagelatele din genul Alexandrium.

Această toxicitate se datorează emisiilor de microalge de toxine precum saxitoxina, ciguatoxina și gonyatoxinele.

În apă dulce

Râurile din derivarea lor de-a lungul canalului generează meandre sau curbe marcate, care rămân uneori izolate. În acest fel sunt produse lagunele de potcoavă, care sunt alimentate de apa de ploaie, de scurgere sau de revărsările periodice ale râului.

În aceste rezervoare de apă există o concentrație mai mare de nutrienți decât râul, deoarece nu există ieșire. Prin urmare, fenomenele de eutrofizare naturală apar odată cu proliferarea algelor și vegetației acvatice.

- Cauze antropice

Cea mai importantă cauză de eutrofizare astăzi este contaminarea corpurilor de apă de către activitățile umane. Mai ales apele uzate, fără tratament adecvat și poluare difuză din agricultură, care este cea mai importantă la nivel mondial.

Îngrășăminte și pesticide

Îngrășămintele chimice constau în compuși special formulați pentru a oferi substanțe nutritive esențiale pentru creșterea plantelor. Formula principală de îngrășăminte include azot (N), fosfor (P) și potasiu (K).

Eutrofizare. Sursa: F. lamiot (lucrare proprie)

În sistemele agricole aplicarea acestor produse este ineficientă, astfel încât aproape 60% sunt spălate cu apă de scurgere. Acești nutrienți sfârșesc în corpuri de apă, cum ar fi râuri sau în final lacuri și oceane, transportate de ape de scurgere.

Efluenți urbani

Canalizarea din case, birouri și fabrici oferă o cantitate mare de materie organică și substanțe anorganice care promovează eutrofizarea. Apele uzate menajere au o mare încărcătură de materie organică care, dacă nu este tratată, ajunge în corpurile de apă.

Săpunurile și detergenții folosiți în igiena personală, în gospodărie și în alte instalații, includ de asemenea fosfați și nitrați.

Ploaie acidă

Industriile emit gaze care conțin oxizi de azot printre alți compuși în atmosferă. Aceste gaze când reacționează cu vaporii de apă produc acizi care precipită și ajung în corpuri de apă.

Acești compuși sunt surse suplimentare de nitrați care sunt unul dintre principalii nutrienți care promovează creșterea plantelor.

Încălzire globală

Creșterea temperaturilor globale favorizează eutrofizarea, deoarece apele calde promovează proliferarea algelor și a plantelor acvatice. Pe de altă parte, cantitatea de oxigen dizolvat scade proporțional cu creșterea temperaturii apei.

- Factorii care contribuie

Alți factori contribuie la dezvoltarea eutrofizării, inclusiv lipsa mobilității apei, adâncime mică, debit scăzut și temperaturi ridicate ale apei. Cu cât există mai puțină apă în ecosistemul acvatic sau cu cât rata de reînnoire este mai lentă, cu atât ajunge mai rapid la saturația de nutrienți.

Consecințe

Eutrofizarea este o problemă gravă care afectează mai ales ecosistemele de apă dulce, dar apare și în ecosistemele marine. La nivel mondial, aproximativ jumătate din lacuri au un anumit nivel de eutrofizare și multe râuri, precum și zonele de coastă au zone moarte din cauza acestei cauze.

- Dispariția vieții în ecosistem

Principala consecință a eutrofizării este scăderea biodiversității în ecosistem și, în final, dispariția vieții acvatice. În stadiile incipiente, excesul de nutrienți favorizează proliferarea organismelor invadatoare care prezintă o creștere rapidă și reproducere în aceste condiții.

Eutrofizarea în râul Potomac (Statele Unite). Sursa: Alexandr Trubetskoy

În măsura în care aceste specii predomină, ele mută restul speciilor în ecosistem, diminuându-și diversitatea biologică. Pe măsură ce eutrofizarea continuă, condițiile la nivelul apei devin nefavorabile vieții și organismele mor.

În acest fel, peștii, algele și plantele scufundate dispar, precum și alte organisme acvatice din cauza lipsei de oxigen și lumină. Destinația finală, dacă eutrofizarea continuă, este dispariția aproape totală a vieții acvatice.

Gazele toxice

Activitatea bacteriilor anaerobe produce gaze toxice, cum ar fi hidrogenul sulfurat, provocând moarte mari ale organismelor acvatice.

Impact în toată zona

Impactul se extinde și asupra ecosistemelor terestre, deoarece acele ființe vii care depind de corpul apei dispar și migrează. Acest lucru se datorează atât pierderii sursei de hrană, cât și degradării calității potabile a apei.

- Scăderea producției alimentare

În zonele eutrofiate, producția de alimente scade pe măsură ce pescuitul scade, deoarece primele organisme care sunt afectate sunt peștele. Acestea, în cazul râurilor și mărilor, sunt obligate să părăsească zona, în timp ce în lacuri ajung să dispară.

- Pierderea surselor de apă potabilă

Apa potabilă trebuie să îndeplinească condițiile de calitate, inclusiv nivelul de oxigen dizolvat, pH-ul și absența impurităților organice și anorganice. Când are loc eutrofizarea, apa din ecosistem își reduce conținutul de oxigen dizolvat și acumulează cantități mari de materie organică în descompunere.

La rândul său, acest lucru este dăunător sănătății și provoacă mirosuri proaste și schimbări de culoare, incompatibile cu utilizarea sa ca apă potabilă. PH-ul apei este modificat, devenind mai acid din cauza prezenței acizilor organici.

Conditii de sanatate

Sănătatea publică poate fi afectată de consumul de apă nepotabilă din corpurile de apă eutrofice. În plus, proliferarea anumitor microalge contribuie cu toxine la apă și la organismele care o consumă.

În mod similar, creșterea bacteriilor anaerobe generează emisii de gaze toxice precum hidrogen sulfurat și metan.

- Scăderea activității turistice

Ecosistemele acvatice sunt poli importanți ai atracției turistice, generând surse de muncă și dezvoltare locală. Aceste beneficii sunt amenințate de eutrofizare, deoarece afectează atât biodiversitatea, cât și valorile peisajului din zonă.

- Pierderi economice

Ca urmare a tuturor celor de mai sus, eutrofizarea duce la pierderi economice mari în ceea ce privește scăderea pescuitului, veniturile din turism și utilizarea apei.

soluţii

Soluțiile problemei eutrofizării trebuie abordate din perspectiva prevenirii fenomenului și a remedierii acestuia.

- Prevenire

Punctul de plecare pentru prevenirea eutrofizării este conștientizarea cetățenilor despre existența, cauzele și consecințele acesteia. În acest fel, cetățenii pot face lobby pentru adoptarea măsurilor necesare.

Evitați contaminarea apei

Soluția de bază a problemei eutrofizării din cauze antropice este reducerea poluării apei. Pentru aceasta, este necesar să se implementeze un tratament adecvat al apelor uzate menajere și industriale înainte de a fi evacuate în corpurile de apă.

De asemenea, este necesar să se controleze alte surse indirecte de poluare a apei, cum ar fi emisiile de gaze care generează ploi acide.

Noul model agricol și zootehnic

Poluarea apei cauzată de activitățile agricole și animale este difuză, adică sursele poluante nu pot fi identificate cu exactitate. În așa fel încât soluția la contribuția poluanților din aceste activități să fie modificarea schemelor de producție tehnologică.

Este necesară o agricultură care folosește mai puține aporturi, în special îngrășăminte și erbicide, compuși care contribuie la apă cu nitriți și fosfați. Astfel, sistemele agricole cu circulație închisă de nutrienți precum hidroponica sunt mai puțin poluante din punct de vedere al contribuțiilor la ecosisteme.

Se acordă atenție și gestionării deșeurilor organice, colectării și tratării apelor reziduale în sistemele de producție animală.

- remediere

Odată ce procesul de eutrofizare a unui corp de apă este în curs, există mai multe alternative pentru remedierea problemei.

Extragerea masei vegetale

Având în vedere proliferarea plantelor acvatice plutitoare, cum ar fi lenna (Lennaceae), bora (Eichhornia crassipes) sau altele, este posibil să se implementeze programe de colectare. Aceasta constă în îndepărtarea masivă a plantelor de pe suprafața corpului de apă, folosind mayas-uri de târâre.

Purificarea apei

În cazuri grave de contaminare, apa poate suferi tratamente de purificare prin recircularea de la corpul apei la stațiile de epurare.

Controlul biologic

Există unele organisme care consumă alge și plante acvatice care proliferează în eutrofizare. Au fost folosiți protiștii de pășunat heterotrofi, adică consumă microalge pentru a reduce populațiile care proliferează în eutrofizare.

De asemenea, ciuperca Cercospora piaropi a fost folosită pentru a controla Eichhornia crassipes, o angiospermă plutitoare care proliferează în condiții eutrofe.

Controlul chimic

Provocarea floculării și a precipitațiilor microalgiilor este o alternativă, în special în cazurile de înflorire a algelor toxice. Acest lucru este obținut prin adăugarea de produse precum hipoclorit de sodiu (NaOCl), argile (kaolinite) sau combinații precum clorura de polialuminiu cu bentonită. Aceste produse atrag și aderă microalge, formând flocuri sau mase care apoi precipită spre fund.

Exemple de zone cu eutrofizare

Eutrofizarea în Marea Caspică. Sursa: Jeff Schmaltz, echipa MODIS Rapid Response, NASA / GSFC

- zone sau zone marine moarte

Programul Națiunilor Unite pentru Mediu indică existența a peste 700 de zone moarte în oceanele lumii. Aceste zone moarte se datorează unei concentrații scăzute de oxigen dizolvat din cauza eutrofizării, iar suprafața lor estimată este mai mare de 240.000 km².

Zona moartă din Golful Mexic

Una dintre cele mai extinse zone marine moarte din lume este așa-numita zonă moartă din Golful Mexic. Mai mult de 20.700 km² de mare suferă probleme grave de eutrofizare, cu proliferarea macro și microalge plutitoare.

Cauza centrală a eutrofizării acestei zone este apele poluate ale râului Mississippi care își are gura în Golf. Mississippi traversează o mare parte din zona agricolă din America de Nord, fiind un bazin hidrografic cu o încărcătură mare de poluanți agricoli.

- Marea Neagră

În această mare interioară situată între Europa și Asia, se înregistrează o creștere a înfloririi algelor începând cu anii '70. Acest lucru a dus la scăderea populațiilor de specii de apă superficială.

Potrivit informațiilor Agenției Europene de Mediu, fenomenele hipoxice și anoxice apar în fiecare vară ca urmare a activității algelor. Toate acestea datorită eutrofizării cu substanțe nutritive furnizate de activitățile agricole și industriale în bazinul acestei mări.

Sensibilitate la eutrofizare

Fiind o mare interioară a cărei singură legătură indirectă cu oceanul este canalul Bosfor, reînnoirea apelor este foarte lentă. Acest lucru, împreună cu nivelurile ridicate de contaminare din bazinele care îl hrănesc, îl fac în special sensibil la eutrofizare.

De fapt, concentrațiile medii de nitrați și fosfați au crescut de 18 ori din 1960 până în 1992. Cele mai mari contribuții ale poluanților provin din bazinele râurilor Dunărea, Nipru și Nistru.

- Lacul Valencia

Acest lac, numit și lac Los Tacariguas, este situat în centrul de nord al Venezuelei cu o suprafață de 344 km². Formează un bazin endoric, adică închis, de 3.140 km². Mulți dintre afluenții săi trec prin orașe din centrul țării, cum ar fi Valencia și Maracay, cu populații mari și zone industriale.

Bazinul lacului Valencia (Venezuela). Sursa: Fev

Majoritatea apelor uzate urbane și industriale sunt deversate în râuri transformate în canale de scurgere fără un tratament adecvat. Acest lucru a dus la acumularea de peste zeci de ani de cantități uriașe de poluanți, inclusiv nutrienți organici și anorganici.

Din 1974 concentrațiile de azot s-au dublat și fosforul s-a triplat în lac. Fiind situat peste nivelul admis în 146% pentru azot și 250% pentru fosfor. Toate acestea au provocat un fenomen extins de eutrofizare, care este acum bine avansat.

Referințe

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. și Hernández-Sandoval, FE (2011). Situația actuală a studiului înfloririlor algelor dăunătoare în Mexic. Hidrobiologice.
2. Calow, P. (Ed.) (1998). Enciclopedia ecologiei și a managementului mediului.
3. Margalef, R. (1974). Ecologie. Ediții Omega.
4. Odum, EP și Warrett, GW (2006). Fundamentele ecologiei. A cincea ediție. Thomson.
5. Romero, J. (2017). Studiul comportamentului istoric al materiei organice și al substanțelor nutritive contribuit de râurile afluente ale lacului Los Tacariguas. Universitatea Carabobo, Facultatea de Inginerie, Direcția de Studii pentru Absolvenți, Master în Inginerie de Mediu.
6. Ruiz-Vanoye, JA și Díaz-Parra, O. (2015). Ciorchine de zone moarte în mare. Revista Science.
7. Sar, EA, Ferrario, ME și Reguera, B. (Eds., 2002). Înflorește algele dăunătoare în conul sudic american. Institutul spaniol de oceanografie. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000215417
8. Institutul Mondial de Resurse, Harta Eutrofizării și Hipoxiei Interactive. (Așa cum s-a văzut pe 7 februarie 2020). Preluat de la: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia