EUTROFIERING: PROCESS, ORSAKER, KONSEKVENSER, LÖSNINGAR - MILJÖ - 2025

Den övergödning är ett överskott av näringsämnen bidrog till en kropp av vatten, vilket skapar en befolkningsexplosion av alger, cyanobakterier och vattenväxter. Detta fenomen orsakar i sin tur minskningen av upplöst syre i vattnet och påverkar därför liv under vattnet.

Löst syre minskar på grund av minskad fotosyntes av nedsänkta alger och växter. Detta inträffar både på grund av att solljus blockeras på grund av spridning av ytväxt, och den högre syreförbrukningen hos dessa populationer.

Ackumulering av alger genom övergödning.

Eutrofiering kan uppstå på grund av naturliga orsaker när storleken eller flödet av en vattenmassa minskar eller exceptionella regn som transporterar näringsbelastningar till vattendrag. I de flesta fall sker emellertid övergödning från människors genererade (antropiska) orsaker.

Problemet med övergödning växer över hela världen och mer än hälften av världens sjöar drabbas av det på någon nivå. På liknande sätt sprider sig döda zoner i havet på grund av förekomsten av detta fenomen och identifierar mer än 700 av dem.

Processen av

Eutrofiering börjar med bidraget till vattnet av ovanliga mängder näringsämnen, särskilt kväve (N) och fosfor (P). Dessa bidrag kan komma från både naturliga och mänskliga (antropiska) källor, men i alla fall är de produkten och orsaken till en ekologisk obalans.

De gynnade organismerna

Det exceptionella intaget av viktiga näringsämnen för växttillväxt gynnar utvecklingen av invasiva vattenväxter och alger. Det kan vara både fytoplankton och makroalger och spridningen av cyanobakterier förekommer också.

Spredning av alger genom övergödning. Källa: Felix Andrews (Floybix)

Dessa organismer har hög reproduktionshastighet och växer snabbt, så med tillräckligt med näringsämnen har de konkurrensfördelar. De växer på vattenytan och täcker hela ytan.

Ljuset

Flytande alger och vattenväxter som täcker ytan förhindrar att solljus tränger in i de nedre vattenlagren. På grund av detta kan de nedsänkta algerna och växterna inte fotosyntesa och börja dö.

Löst syre

Blockeringen av fotosyntes under vattnet genom denna ytliga spridning av växtmassa innebär också minskningen av upplöst syre i vattnet. Dessutom är andra källor för upplöst syre, såsom utbyte med atmosfären, begränsade på grund av blockeringen som utövas av den ytliga växtmassan.

Syrebehov

Under ytan ökar aktiviteten hos sönderdelande organismer, särskilt bakterier och archaea. Detta innebär en ökad efterfrågan på upplöst syre, vilket minskas.

Ökningen i sönderdelningsaktivitet är en konsekvens av det ökade utbudet av organiskt material till följd av ytpopulationens explosion. Ökningen i döden av undervattensorganismer påverkar också.

Det interna bidraget från organiskt material och det externa av kontaminerade avlopp kräver mer syre för dess biokemiska stabilisering (Biochemical Oxygen Demand). När syre är bristfälligt, semi-sönderdelat organiskt material samlas, hela ekosystemet går i kris och livet försvinner.

orsaker

Övergödning orsakas av en näringsämne som är högre än ekosystemets vanliga balans. Som kan hända både av naturliga och konstgjorda orsaker, även om de förstnämnda är sällsynta.

- Naturliga orsaker

Till sjöss

Strömmar med djupt kallt vatten kan orsaka fytoplanktonpopulationer genom att dra näringsämnen från havsbotten till ytan (uppvärmning). På liknande sätt är algblomningar eller växter naturliga fenomen som orsakas av olika faktorer som gynnar växten av fytoplankton.

Under sådana gynnsamma förhållanden förekommer ovanliga befolkningsökningar av dinoflagellater och kiselarter. Vissa arter av mikroalger är ofarliga och gynnsamma, men andra är giftiga alger, såsom dinoflagellater av släktet Alexandrium.

Denna toxicitet beror på utsläpp av mikroalger av toxiner som saxitoxin, ciguatoxin och gonyatoxiner.

I färskt vatten

Floderna i deras härledning längs kanalen genererar slingor eller markerade kurvor, som ibland förblir isolerade. På detta sätt produceras hästskonlaguner som matas av regnvatten, avrinning eller flodens periodiska översvämningar.

I dessa vattenbehållare finns det en högre koncentration av näringsämnen än floden, eftersom det inte finns något utflöde. Därför uppstår naturliga övergödningsfenomen med spridningen av alger och vattenväxtlighet.

- Antropiska orsaker

Den viktigaste orsaken till övergödning idag är föroreningar av vattenmassor genom mänskliga aktiviteter. Speciellt avloppsvatten utan tillräcklig behandling och diffus föroreningar från jordbruket, som är det viktigaste i världen.

Gödselmedel och bekämpningsmedel

Kemiska gödselmedel består av föreningar som är speciellt formulerade för att ge viktiga näringsämnen för växttillväxt. Huvudgödselformeln inkluderar kväve (N), fosfor (P) och kalium (K).

Övergödning. Källa: F. lamiot (eget arbete)

I jordbrukssystem är användningen av dessa produkter ineffektiv, så att nära 60% tvättas med avrinningsvatten. Dessa näringsämnen hamnar i vattendrag som floder eller slutligen sjöar och hav som transporteras med avrinningsvatten.

Stadsavloppsvatten

Avlopp från hem, kontor och fabriker tillhandahåller en stor mängd organiska ämnen och oorganiska ämnen som främjar eutrofiering. Inhemskt avloppsvatten har en hög belastning med organiskt material som, om det inte behandlas, når vattenmassorna.

Tvål och tvättmedel som används i personlig hygien, hushåll och andra anläggningar inkluderar också fosfater och nitrater.

Surt regn

Industrier släpper ut gaser som innehåller kväveoxider bland andra föreningar ut i atmosfären. Dessa gaser producerar syror som fälls ut och når vattendrag när de reagerar med vattenånga.

Dessa föreningar är ytterligare källor till nitrater som är en av de viktigaste näringsämnena som främjar växttillväxt.

Global uppvärmning

Ökningen av globala temperaturer gynnar övergödning eftersom det varma vattnet främjar spridningen av alger och vattenväxter. Å andra sidan minskar mängden upplöst syre i proportion till ökningen i vattentemperatur.

- Bidragande faktorer

Andra faktorer bidrar till utvecklingen av övergödning, inklusive brist på vattenrörlighet, grunt djup, lågt flöde och höga vattentemperaturer. Ju mindre vatten det finns i det vattenlevande ekosystemet eller desto långsammare dess förnyelseshastighet, desto snabbare når näringsmättnad.

konsekvenser

Eutrofiering är ett allvarligt problem som främst påverkar sötvattens ekosystem, men det förekommer också i marina ekosystem. Omkring hälften av sjöarna över hela världen har en viss övergödning och många floder och kustområden har döda områden på grund av denna orsak.

- Livets försvinnande i ekosystemet

Den huvudsakliga konsekvensen av övergödning är minskningen av den biologiska mångfalden i ekosystemet och slutligen försvinnandet av vattenlevande liv. I de tidiga stadierna gynnar överskottet av näringsämnen spridningen av invaderande organismer som visar snabb tillväxt och reproduktion under dessa förhållanden.

Eutrofiering i Potomac River (USA). Källa: Alexandr Trubetskoy

I den utsträckning som dessa arter dominerar förtränger de resten av arterna i ekosystemet, vilket minskar deras biologiska mångfald. När övergödningen fortskrider blir förhållandena på undervattensnivån ofördelaktiga för livet och organismer dör.

På detta sätt försvinner nedsänkta fiskar, alger och växter, liksom andra vattenlevande organismer på grund av brist på syre och ljus. Den slutliga destinationen, om övergödningen fortsätter, är det nästan totala försvinnandet av vattenlevande liv.

Giftiga gaser

Aktiviteten hos anaeroba bakterier producerar giftiga gaser som vätesulfid, vilket orsakar stora dödsfall av vattenlevande organismer.

Påverkan i hela området

Påverkan sträcker sig även till markekosystem, eftersom de levande varelser som är beroende av vattenmassan också försvinner eller vandrar. Detta beror både på förlusten av livsmedelskällan och nedbrytningen av drickskvaliteten i vattnet.

- Minskning av livsmedelsproduktionen

I eutrofierade områden minskar livsmedelsproduktionen när fisket minskar eftersom de första organismerna som påverkas är fisk. Dessa, för floder och hav, tvingas lämna området, medan de i sjöarna försvinner.

- Förlust av dricksvattenkällor

Dricksvatten måste uppfylla kvalitetsvillkor, inklusive upplöst syre, pH och frånvaro av organiska och oorganiska föroreningar. När eutrofiering sker minskar vattnet i ekosystemet dess innehåll av upplöst syre och ackumulerar stora mängder sönderdelande organiskt material.

Detta i sin tur är hälsoskadligt och orsakar dålig lukt och färgförändringar, oförenliga med dess användning som dricksvatten. Vattnets pH förändras och blir surare på grund av närvaron av organiska syror.

Hälsotillstånd

Folkhälsan kan påverkas av konsumtionen av icke dricksvatten från eutrofiska vattenföreningar. Dessutom bidrar spridningen av vissa mikroalger toxiner till vattnet och de organismer som konsumerar det.

På liknande sätt genererar ökningen av anaeroba bakterier utsläpp av giftiga gaser såsom vätesulfid och metan.

- Minskning av turistaktiviteter

Vattenekosystem är viktiga poler för turistattraktion, som skapar arbetskällor och lokal utveckling. Dessa fördelar hotas av övergödning eftersom det påverkar både den biologiska mångfalden och landskapets värden i området.

- Ekonomiska förluster

Som en följd av allt ovanstående leder eutrofiering till stora ekonomiska förluster när det gäller minskat fiske, turistinkomst och vattenanvändning.

lösningar

Lösningar på problemet med eutrofiering måste närma sig ur perspektivet att förhindra fenomenet och från att åtgärda det.

- Förebyggande

Utgångspunkten för förebyggande av övergödning är medborgarnas medvetenhet om dess existens, orsaker och konsekvenser. På detta sätt kan medborgarna lobbya sig för nödvändiga åtgärder som ska vidtas.

Undvik vattenföroreningar

Den grundläggande lösningen på problemet med övergödning på grund av antropiska orsaker är minskningen av vattenföroreningar. För detta är det nödvändigt att genomföra adekvat behandling av hushålls- och industriellt avloppsvatten innan det släpps ut i vattendrag.

Det är också nödvändigt att kontrollera andra indirekta källor till vattenföroreningar, till exempel gasutsläpp som genererar surt regn.

Ny jordbruks- och boskapsmodell

Vattenföroreningar orsakade av jordbruks- och boskapsaktiviteter är diffusa, det vill säga att de förorenande källorna inte kan identifieras exakt. På ett sådant sätt att lösningen på problemet med föroreningarnas bidrag genom dessa aktiviteter är att ändra de tekniska produktionssystemen.

Ett jordbruk som använder färre insatser krävs, särskilt gödselmedel och herbicider, föreningar som bidrar med nitriter och fosfater till vatten. Således är jordbrukssystem med stängd cirkulation av näringsämnen som hydroponik mindre förorenande när det gäller bidrag till ekosystem.

Uppmärksamhet krävs också för hantering av organiskt avfall, insamling och behandling av avloppsvatten i djurproduktionssystem.

- Åtgärd

När övergödningsprocessen för en vattenmassa har pågått finns det flera alternativ för att avhjälpa problemet.

Extraktion av grönsaksmassan

Med tanke på spridningen av flytande vattenväxter som lenna (Lennaceae), bora (Eichhornia crassipes) eller andra är det möjligt att genomföra insamlingsprogram. Detta består av att massivt avlägsna växterna från ytan på vattendraget med hjälp av dragmassor.

Vattenrening

I svåra fall av kontaminering kan vatten genomgå reningsbehandlingar genom att återcirkulera från vattenkroppen till reningsverk.

Biologisk kontroll

Det finns vissa organismer som konsumerar alger och vattenväxter som sprider sig vid övergödning. Heterotrofiska bete-protister har använts, det vill säga de konsumerar mikroalger för att minska populationerna som sprider sig vid övergödning.

Likaså har svampen Cercospora piaropi använts för att kontrollera Eichhornia crassipes, en flytande angiosperm som sprider sig under eutrofiska förhållanden.

Kemisk kontroll

Att orsaka flockning och utfällning av mikroalger är ett alternativ, särskilt i fall av giftiga algblomningar. Detta uppnås genom att tillsätta produkter såsom natriumhypoklorit (NaOCl), leror (kaolinit) eller kombinationer såsom polyaluminiumklorid med bentonit. Dessa produkter lockar till och vidhäftar mikroalgerna och bildar flockar eller massor som sedan fälls ut till botten.

Exempel på områden med övergödning

Övergödelse i Kaspiska havet. Källa: Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team, NASA / GSFC

- Marina döda zoner eller områden

FN: s miljöprogram indikerar att det finns mer än 700 döda områden i världens hav. Dessa döda zoner beror på en låg koncentration av upplöst syre på grund av övergödning och deras uppskattade area är större än 240 000 km².

Den döda zonen i Mexikanska golfen

En av de mest omfattande marina döda zonerna i världen är den så kallade Dead Zone i Mexikanska golfen. Det är mer än 20 700 km² hav som har allvarliga övergödningsproblem med spridningen av flytande makro- och mikroalger.

Den centrala orsaken till övergödningen av detta område är det förorenade vattnet i Mississippifloden som har sin mun i viken. Mississippi rinner genom mycket av jordbrukszonen i Nordamerika och är en avrinningsbassäng med en stor mängd jordbruksföroreningar.

- Svarta havet

I detta inre hav som ligger mellan Europa och Asien har en ökning av algblomningar rapporterats sedan 1970-talet. Detta har resulterat i minskande bestånd av grunt vatten.

Enligt information från Europeiska miljöbyrån inträffar hypoxiska och anoxiska fenomen varje sommar till följd av algernas aktivitet. Allt detta på grund av övergödning av näringsämnen som tillhandahålls av jordbruks- och industriaktiviteter i havets bassäng.

Känslighet för övergödning

Att vara ett inre hav vars enda indirekta havsförbindelse är Bosphorus-kanalen, och förnyelsen av vatten är mycket långsam. Detta, tillsammans med de höga nivåerna av kontaminering i bassängerna som matar den, gör det särskilt mottagligt för övergödning.

I själva verket har de genomsnittliga koncentrationerna av nitrater och fosfater ökat 18 gånger från 1960 till 1992. De största föroreningarna kommer från floderna Donau, Dnepr och Dniester.

- Valencia sjön

Denna sjö, även kallad Los Tacariguas-sjön, ligger i den norra delen av Venezuela med ett område på 344 km². Den bildar ett endorheiskt bassäng, det vill säga stängt, på 3 140 km². Många av dess bifloder passerar genom städer i centrum av landet som Valencia och Maracay, med höga befolkningar och industriområden.

Valencia sjöbassäng (Venezuela). Källa: Fev

Majoriteten av stads- och industriavloppsvatten släpps ut i floder som omvandlas till dräneringskanaler utan tillräcklig behandling. Detta har resulterat i enorma mängder föroreningar som samlats under årtionden, inklusive organiska och oorganiska näringsämnen.

Sedan 1974 har kvävekoncentrationerna fördubblats och fosfor tredubblats i sjön. Ligger över vad som tillåts i 146% för kväve och 250% för fosfor. Allt detta har orsakat ett omfattande fenomen av övergödning som nu är långt framskriden.

referenser

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. och Hernández-Sandoval, FE (2011). Studiens nuvarande status för skadliga algblomningar i Mexiko. Hydrobiological.
2. Calow, P. (red.) (1998). Uppslagsverket för ekologi och miljöledning.
3. Margalef, R. (1974). Ekologi. Omega-utgåvor.
4. Odum, EP och Warrett, GW (2006). Grundläggande för ekologi. Femte upplagan. Thomson.
5. Romero, J. (2017). Studie av det historiska beteendet hos organiska ämnen och näringsämnen som bidragits av de biflodande floderna i Lake Los Tacariguas. University of Carabobo, Fakulteten för teknik, Direktoratet för studier för kandidater, magisterexamen i miljöteknik.
6. Ruiz-Vanoye, JA och Díaz-Parra, O. (2015). Kluster av döda zoner i havet. Science Magazine.
7. Sar, EA, Ferrario, ME och Reguera, B. (Eds., 2002). Skadliga algblomningar i den amerikanska södra konen. Spanska institutet för oceanografi. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000215417
8. World Resources Institute, Eutrophication & Hypoxia Interactive Map. (Såsom ses 7 februari 2020). Hämtad från: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia