EUTROFIZÁCIA: PROCES, PRÍČINY, DÔSLEDKY, RIEŠENIA - PROSTREDIE - 2026

Eutrofizácia je nadbytok živín prispeli k telu vody, vytvára populačnej explózie rias, siníc a vodných rastlín. Tento jav zase spôsobuje pokles rozpusteného kyslíka vo vode, a preto ovplyvňuje život pod vodou.

Rozpustený kyslík klesá v dôsledku zníženej fotosyntézy ponorených rias a rastlín. K tomu dochádza jednak z dôvodu zablokovania slnečného žiarenia v dôsledku proliferácie povrchových rastlín, ako aj z dôvodu vyššej miery spotreby kyslíka týmito populáciami.

Akumulácia rias eutrofizáciou.

Eutrofizácia môže nastať v dôsledku prírodných príčin, keď sa zníži veľkosť alebo prietok vodného toku alebo výnimočné dažde, ktoré prenášajú nutričné ​​zaťaženie do vodných útvarov. Vo väčšine prípadov sa však eutrofizácia vyskytuje z ľudských (antropických) príčin.

Problém eutrofizácie na celom svete rastie a na istej úrovni ho trpí viac ako polovica svetových jazier. Podobne sa v dôsledku výskytu tohto javu šíria aj mŕtve zóny v moriach, ktoré identifikujú viac ako 700 z nich.

Proces

Eutrofizácia sa začína pridaním neobvyklého množstva živín do vody, najmä dusíka (N) a fosforu (P). Tieto príspevky môžu pochádzať z prírodných aj ľudských (antropických) zdrojov, ale v každom prípade sú produktom a príčinou ekologickej nerovnováhy.

Uprednostňované organizmy

Výnimočný príjem základných živín pre rast rastlín podporuje rozvoj inváznych vodných rastlín a rias. Môže to byť fytoplanktón a makro riasy a dochádza tiež k množeniu cyanobaktérií.

Šírenie rias eutrofizáciou. Zdroj: Felix Andrews (Floybix)

Tieto organizmy majú vysokú mieru reprodukcie a rýchlo rastú, takže s dostatočným množstvom živín majú konkurenčné výhody. Rastú na povrchu vodného útvaru a pokrývajú celý povrch.

Svetlo

Plávajúce riasy a vodné rastliny, ktoré pokrývajú povrch, bránia prenikaniu slnečného svetla do spodných vrstiev vody. Z tohto dôvodu nemôžu byť ponorené riasy a rastliny fotosyntetizované a nemôžu umierať.

Rozpustený kyslík

Blokovanie fotosyntézy pod vodou touto povrchovou proliferáciou rastlinnej hmoty tiež znamená zníženie rozpusteného kyslíka vo vode. Okrem toho sú ďalšie zdroje rozpusteného kyslíka, ako je výmena s atmosférou, obmedzené kvôli blokáde spôsobenej povrchovou rastlinnou hmotou.

Spotreba kyslíka

Pod povrchom sa zvyšuje aktivita rozkladajúcich sa organizmov, najmä baktérií a archaea. To znamená zvýšenie dopytu po rozpustenom kyslíku, ktoré je znížené.

Zvýšenie rozkladnej aktivity je dôsledkom väčšieho prísunu organických látok v dôsledku explózie povrchovej populácie. Ovplyvňuje aj nárast úmrtnosti podvodných organizmov.

Vnútorný príspevok organických látok a vonkajšieho znečisteného odpadu vyžaduje viac kyslíka na jeho biochemickú stabilizáciu (biochemická spotreba kyslíka). Ak je nedostatok kyslíka, hromadí sa rozložená organická hmota, celý ekosystém prechádza krízou a život zmizne.

príčiny

Eutrofizácia je spôsobená prísunom živín vyššou ako je obvyklá rovnováha ekosystému. K čomu môže dôjsť tak z prírodných, ako aj z umelých dôvodov, aj keď prvé sú zriedkavé.

- Prírodné príčiny

Na mori

Hlboké prúdy studenej vody môžu spôsobiť vzplanutie populácie fytoplanktónu tým, že pritiahnu živiny z dna oceánu na povrch (hore). Rovnakým spôsobom sú riasy alebo kvety rias prirodzeným javom spôsobeným rôznymi faktormi, ktoré podporujú rast fytoplanktónu.

Za takýchto priaznivých podmienok dochádza k neobvyklému nárastu populácie dinoflagelátov a rozsievok. Niektoré druhy mikro rias sú neškodné a prospešné, iné sú toxické riasy, ako sú dinoflageláty rodu Alexandrium.

Táto toxicita je spôsobená emisiou toxínov, ako je saxitoxín, ciguatoxín a gonyatoxíny, mikro riasami.

V sladkej vode

Rieky pri ich derivácii pozdĺž kanála vytvárajú meandre alebo vyznačené krivky, ktoré niekedy zostávajú izolované. Týmto spôsobom sa produkujú podkovové lagúny, ktoré sú napájané dažďovou vodou, odtokom alebo periodickým prepadom rieky.

V týchto vodných nádržiach je vyššia koncentrácia živín ako rieka, pretože nedochádza k odtoku. Preto sa vyskytujú prírodné javy eutrofizácie s množením rias a vodnej vegetácie.

- Antropické príčiny

Najdôležitejšou príčinou eutrofizácie v súčasnosti je kontaminácia vodných plôch ľudskou činnosťou. Najmä odpadové vody bez primeraného čistenia a rozptýleného znečistenia z poľnohospodárstva, ktoré je najdôležitejšie na svete.

Hnojivá a pesticídy

Chemické hnojivá pozostávajú zo zlúčenín špeciálne navrhnutých tak, aby poskytovali základné živiny pre rast rastlín. Vzorec hlavného hnojiva obsahuje dusík (N), fosfor (P) a draslík (K).

Eutrofizácia. Zdroj: F. lamiot (vlastné dielo)

V poľnohospodárskych systémoch je použitie týchto výrobkov neefektívne, takže takmer 60% je praných odtokovou vodou. Tieto živiny sa nachádzajú vo vodných útvaroch, ako sú rieky alebo napokon jazerá a oceány, ktoré sú prenášané odtokovou vodou.

Mestské odpadové vody

Odpadové vody z domácností, kancelárií a tovární poskytujú veľké množstvo organických látok a anorganických látok, ktoré podporujú eutrofizáciu. Domáca odpadová voda nesie vysoké množstvo organických látok, ktoré sa po vyčistení dostanú do vodných útvarov.

Medzi mydlá a saponáty používané v osobnej hygiene, v domácnostiach a iných zariadeniach patria aj fosforečnany a dusičnany.

Kyslý dážď

Priemyselné odvetvia vypúšťajú do atmosféry plyny obsahujúce oxidy dusíka. Tieto plyny pri reakcii s vodnou parou produkujú kyseliny, ktoré sa zrážajú a dostávajú sa do vodných útvarov.

Tieto zlúčeniny sú ďalšími zdrojmi dusičnanov, ktoré sú jednou z hlavných živín, ktoré podporujú rast rastlín.

Globálne otepľovanie

Nárast globálnych teplôt podporuje eutrofizáciu, pretože teplé vody podporujú šírenie rias a vodných rastlín. Na druhej strane množstvo rozpusteného kyslíka klesá úmerne so zvyšovaním teploty vody.

- Prispievajúce faktory

K rozvoju eutrofizácie prispievajú ďalšie faktory vrátane nedostatku mobility vody, plytkej hĺbky, nízkeho prietoku a vysokej teploty vody. Čím menej vody je vo vodnom ekosystéme alebo čím pomalšie sa obnovuje, tým rýchlejšie dosiahne saturáciu živín.

dôsledky

Eutrofizácia je vážny problém, ktorý postihuje najmä sladkovodné ekosystémy, vyskytuje sa však aj v morských ekosystémoch. Na celom svete má eutrofizácia asi polovicu jazier a mnohé rieky, ako aj pobrežné oblasti majú kvôli tejto príčine mŕtve oblasti.

- Zmiznutie života v ekosystéme

Hlavným dôsledkom eutrofizácie je pokles biodiverzity v ekosystéme a nakoniec zmiznutie vodného života. V počiatočných fázach prebytok živín podporuje šírenie napadajúcich organizmov, ktoré za týchto podmienok vykazujú rýchly rast a množenie.

Eutrofizácia v rieke Potomac (Spojené štáty americké). Zdroj: Alexandr Trubetskoy

Pokiaľ tieto druhy prevládajú, vytesňujú zvyšok druhu v ekosystéme, čím znižujú svoju biologickú diverzitu. Ako eutrofizácia pokračuje, podmienky na hladine pod vodou sa stávajú nepriaznivými pre život a organizmy odumierajú.

Týmto spôsobom zmiznú ponorené ryby, riasy a rastliny, ako aj iné vodné organizmy z dôvodu nedostatku kyslíka a svetla. Konečným cieľom, ak eutrofizácia pokračuje, je takmer úplné vymiznutie vodného života.

Toxické plyny

Aktivita anaeróbnych baktérií produkuje toxické plyny, ako napríklad sírovodík, čo spôsobuje veľké úhyny vodných organizmov.

Dopad v celej oblasti

Dopad sa vzťahuje na suchozemské ekosystémy, pretože tie živé bytosti, ktoré sú závislé od vodného toku, zahynú alebo migrujú. Je to tak kvôli strate zdroja potravy, ako aj zhoršeniu kvality pitnej vody.

- Zníženie výroby potravín

V eutrofizovaných oblastiach sa produkcia potravín znižuje s klesajúcim rybolovom, pretože prvými postihnutými organizmami sú ryby. Tieto sú v prípade riek a morí nútené opustiť oblasť, zatiaľ čo v jazerách nakoniec zmiznú.

- Strata zdrojov pitnej vody

Pitná voda musí spĺňať podmienky kvality vrátane hladiny rozpusteného kyslíka, pH a neprítomnosti organických a anorganických nečistôt. Keď dôjde k eutrofizácii, voda v ekosystéme znižuje obsah rozpusteného kyslíka a hromadí veľké množstvá rozkladajúcej sa organickej hmoty.

To zasa poškodzuje zdravie a spôsobuje nepríjemné pachy a zmeny farby, ktoré nie sú kompatibilné s jeho použitím ako pitnej vody. PH vody sa mení a stáva sa kyslejším v dôsledku prítomnosti organických kyselín.

Zdravotné podmienky

Verejné zdravie môže byť ovplyvnené konzumáciou pitnej vody z eutrofických vodných útvarov. Šírenie určitých mikrorias prispieva toxínmi do vody a organizmov, ktoré ju konzumujú.

Podobne nárast anaeróbnych baktérií generuje emisie toxických plynov, ako sú sírovodík a metán.

- Zníženie turistických aktivít

Vodné ekosystémy sú dôležitými pólmi turistických atrakcií, vytvárajú zdroje práce a miestneho rozvoja. Tieto prínosy sú ohrozené eutrofizáciou, pretože ovplyvňujú biodiverzitu aj krajinné hodnoty oblasti.

- ekonomické straty

V dôsledku vyššie uvedeného vedie eutrofizácia k veľkým ekonomickým stratám, pokiaľ ide o znížený rybolov, príjmy z cestovného ruchu a spotrebu vody.

riešenie

Riešenia problému eutrofizácie sa musia hľadať z hľadiska predchádzania javu a jeho nápravy.

- Prevencia

Východiskovým bodom prevencie eutrofizácie je povedomie občanov o svojej existencii, príčinách a dôsledkoch. Občania tak môžu lobovať za prijatie potrebných opatrení.

Zabráňte kontaminácii vodou

Základným riešením problému eutrofizácie z antropických príčin je zníženie znečistenia vody. Z tohto dôvodu je potrebné vykonať primerané čistenie domácej a priemyselnej odpadovej vody pred jej vypustením do vodných útvarov.

Je tiež potrebné kontrolovať ďalšie nepriame zdroje znečistenia vody, napríklad emisie plynov, ktoré spôsobujú kyslé dažde.

Nový model poľnohospodárstva a chovu hospodárskych zvierat

Znečistenie vody spôsobené poľnohospodárskymi a živočíšnymi činnosťami je rozptýlené, to znamená, že zdroje znečisťovania nemožno presne identifikovať. Riešením problému prínosu znečisťujúcich látok týmito činnosťami je zmena schém technologickej výroby.

Je potrebné poľnohospodárstvo, ktoré využíva menej vstupov, najmä hnojív a herbicídov, zlúčenín, ktoré prispievajú dusitanmi a fosforečnanmi do vody. Poľnohospodárske systémy s uzavretým obehom živín, ako sú hydroponie, sú tak menej znečisťujúce z hľadiska príspevkov do ekosystémov.

Je potrebné venovať pozornosť aj nakladaniu s organickým odpadom, zberu a čisteniu odpadových vôd v systémoch živočíšnej výroby.

- Náprava

Keď už prebieha proces eutrofizácie vodného útvaru, existuje niekoľko alternatív na odstránenie problému.

Extrakcia rastlinnej hmoty

Vzhľadom na šírenie plávajúcich vodných rastlín, ako sú lenna (Lennaceae), bora (Eichhornia crassipes) alebo iné, je možné realizovať programy zberu. Spočíva v masívnom odstraňovaní rastlín z povrchu vodného útvaru pomocou ťahacích máp.

Čistenie vody

V závažných prípadoch kontaminácie môže byť voda podrobená čistiacim procesom recirkuláciou z vodného útvaru do čističiek.

Biologická kontrola

Existujú organizmy, ktoré konzumujú riasy a vodné rastliny, ktoré sa množia pri eutrofizácii. Boli použité heterotrofické pasúce sa chrániče, to znamená, že konzumujú mikro riasy, aby znížili populácie, ktoré sa množia pri eutrofizácii.

Huba Cercospora piaropi sa tiež používa na ničenie rias Eichhornia, plávajúceho angiospermu, ktorý sa šíri za eutrofických podmienok.

Chemická kontrola

Spôsobenie flokulácie a vyzrážania mikrorias je alternatívou, najmä v prípadoch toxických kvetov rias. To sa dosiahne pridaním produktov, ako je chlórnan sodný (NaOCl), íly (kaolinit) alebo kombinácií, ako je napríklad chlorid hlinitý, s bentonitom. Tieto produkty priťahujú a priľnú k mikrorias a vytvárajú vločky alebo hmoty, ktoré sa potom vyzrážajú na dno.

Príklady oblastí s eutrofizáciou

Eutrofizácia v Kaspickom mori. Zdroj: Jeff Schmaltz, tím rýchlej reakcie MODIS, NASA / GSFC

- Morské mŕtve zóny alebo oblasti

Program OSN pre životné prostredie naznačuje existenciu viac ako 700 mŕtvych oblastí na svetových oceánoch. Tieto mŕtve zóny sú dôsledkom nízkej koncentrácie rozpusteného kyslíka v dôsledku eutrofizácie a ich odhadovaná plocha je väčšia ako 240 000 km².

Mrtvá zóna Mexického zálivu

Jednou z najrozsiahlejších morských mŕtvych zón na svete je tzv. Dead Zone Mexického zálivu. Je to viac ako 20 700 km² mora, ktoré má vážne problémy s eutrofizáciou a šírením plávajúcich makro a mikro rias.

Hlavnou príčinou eutrofizácie tejto oblasti sú znečistené vody rieky Mississippi, ktorá má ústa v Perzskom zálive. Mississippi prechádza veľkou časťou poľnohospodárskej zóny v Severnej Amerike a je povodím s vysokou záťažou poľnohospodárskych znečisťujúcich látok.

- Čierne more

V tomto vnútrozemskom mori, ktoré sa nachádza medzi Európou a Áziou, sa od 70. rokov 20. storočia zaznamenáva nárast kvetov rias. To malo za následok pokles populácií plytkých druhov vôd.

Podľa informácií Európskej agentúry pre životné prostredie sa každé leto v dôsledku činnosti rias vyskytujú hypoxické a anoxické javy. To všetko kvôli eutrofizácii výživnými látkami poskytovanými poľnohospodárskymi a priemyselnými činnosťami v povodí tohto mora.

Citlivosť na eutrofizáciu

Obnova vôd je vnútrozemským morom, ktorého jediným nepriamym spojením s oceánom je kanál Bospor, je veľmi pomalá. To spolu s vysokou úrovňou kontaminácie v povodiach, ktoré ju napájajú, spôsobuje, že je obzvlášť náchylná na eutrofizáciu.

V skutočnosti sa priemerné koncentrácie dusičnanov a fosforečnanov zvýšili 18-krát od roku 1960 do roku 1992. Najväčší prínos znečisťujúcich látok pochádza z povodí riek Dunaj, Dnepra a Dněstr.

- Jazero Valencia

Toto jazero, tiež nazývané jazero Los Tacariguas, sa nachádza v severnom centre Venezuely s rozlohou 344 km². Tvorí endorické povodie, teda uzavreté, s rozlohou 3 140 km². Mnoho z jej prítokov prechádza mestami v strede krajiny, ako sú Valencia a Maracay, s vysokou populáciou a priemyselnými zónami.

Povodie jazera Valencia (Venezuela). Zdroj: Fev

Väčšina mestských a priemyselných odpadových vôd sa vypúšťa do riek premieňaných na drenážne kanály bez primeraného čistenia. To viedlo k tomu, že sa v priebehu desaťročí hromadilo obrovské množstvo znečisťujúcich látok vrátane organických a anorganických živín.

Od roku 1974 sa koncentrácie dusíka zdvojnásobili a fosfor sa v jazere strojnásobil. Nachádza sa nad tým, čo je povolené v 146% pre dusík a 250% pre fosfor. To všetko spôsobilo rozsiahly fenomén eutrofizácie, ktorý je v súčasnosti veľmi pokročilý.

Referencie

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. a Hernández-Sandoval, FE (2011). Súčasný stav štúdie škodlivých kvetov rias v Mexiku. Hydrobiologický.
2. Calow, P. (Ed.) (1998). Encyklopédia ekológie a environmentálneho manažmentu.
3. Margalef, R. (1974). Ecology. Vydania Omega.
4. Odum, EP a Warrett, GW (2006). Základy ekológie. Piate vydanie. Thomson.
5. Romero, J. (2017). Štúdium historického správania organických látok a živín prispievajúcich do prítokových riek jazera Los Tacariguas. Univerzita v Carabobo, Strojnícka fakulta, Katedra postgraduálnych štúdií, magister v odbore environmentálne inžinierstvo.
6. Ruiz-Vanoye, JA a Díaz-Parra, O. (2015). Zhluky mŕtvych zón v mori. Science Magazine.
7. Sar, EA, Ferrario, ME a Reguera, B. (Eds., 2002). Škodlivé kvitnutie rias v americkom južnom kuželi. Španielsky oceánografický ústav. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000215417
8. Svetový inštitút zdrojov, interaktívna mapa eutrofizácie a hypoxie. (Ako vidno 7. februára 2020). Prevzaté z: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia