REHEVÖITYMINEN: PROSESSI, SYYT, SEURAUKSET, RATKAISUT - YMPÄRISTÖ - 2025

Rehevöityminen on ylimäärä ravinteita osaltaan vesistö, luoda väestöräjähdys levien, syanobakteerien ja vesikasvien. Tämä ilmiö puolestaan ​​aiheuttaa veteen liuenneen hapen vähenemisen ja vaikuttaa siten vedenalaiseen elämään.

Liuennut happi vähenee upotettujen levien ja kasvien vähentyneen fotosynteesin vuoksi. Tämä tapahtuu sekä pintakasvien lisääntymisen aiheuttaman auringonvalon tukkeutumisen että näiden populaatioiden suuremman hapenkulutuksen vuoksi.

Levien kerääntyminen rehevöitymällä.

Rehevöityminen voi tapahtua luonnollisista syistä, kun vesimuodostuman kokoa tai virtausta pienennetään tai poikkeuksellisia sateita, jotka kuljettavat ravintokuormitusta vesistöihin. Kuitenkin useimmissa tapauksissa rehevöityminen tapahtuu ihmisen aiheuttamista (antropisista) syistä.

Rehevöitymisongelma kasvaa maailmanlaajuisesti, ja yli puolet maailman järvistä kärsii siitä jollain tasolla. Samoin kuolleet alueet leviävät merissä tämän ilmiön esiintymisen vuoksi, tunnistaen niistä yli 700.

Prosessi

Rehevöityminen alkaa epätavallisten määrien ravinteiden, erityisesti typen (N) ja fosforin (P), vaikutuksesta veteen. Nämä vaikutukset voivat olla peräisin sekä luonnollisista että ihmisen lähteistä (antropiset), mutta ne ovat joka tapauksessa tuote ja syy ekologiseen epätasapainoon.

Suotuisat organismit

Kasvien kasvulle välttämättömien ravintoaineiden poikkeuksellinen saanti suosii invasiivisten vesikasvien ja levien kehitystä. Se voi olla sekä kasviplanktonia että makroleviä, ja myös sinileviä leviää.

Levien leviäminen rehevöitymällä. Lähde: Felix Andrews (Floybix)

Näillä organismeilla on korkea lisääntymisaste ja ne kasvavat nopeasti, joten jos ravintoaineita on riittävästi, niillä on kilpailuetuja. Ne kasvavat vesimuodostuman pinnalla ja peittävät koko pinnan.

Valo

Pinta peittävät kelluvat levät ja vesikasvit estävät auringonvalon tunkeutumisen alempaan vesikerrokseen. Tämän vuoksi vedenalaiset levät ja kasvit eivät pysty syntetisoitumaan ja alkavat kuolla.

Liuennut happi

Vedenalaisen fotosynteesin tukkeutuminen tällä kasvien massan pinnallisella lisääntymisellä merkitsee myös veteen liuenneen hapen vähenemistä. Lisäksi muut liuenneen hapen lähteet, kuten vaihto ilmakehän kanssa, ovat rajoitettuja pintakasvien massan aiheuttamien tukosten takia.

Hapen tarve

Pinnan alapuolella hajoavien organismien, erityisesti bakteerien ja arhaea, aktiivisuus kasvaa. Tämä merkitsee liuenneen hapen kysynnän kasvua, joka on vähentynyt.

Hajoamisaktiivisuuden kasvu on seurausta orgaanisen aineen lisääntyneestä tarjonnasta pinta-asukaspallon räjähdyksen seurauksena. Myös vedenalaisten organismien kuoleman lisääntyminen vaikuttaa.

Orgaanisen aineen sisäinen ja saastuneiden jätevesien ulkoinen osuus vaatii enemmän happea sen biokemialliseen stabilointiin (biokemiallinen hapenkulutus). Kun happea on niukasti, puolihajoava orgaaninen aine kerääntyy, koko ekosysteemi menee kriisiin ja elämä katoaa.

syyt

Rehevöityminen johtuu ekosysteemin normaalia tasapainoa suuremmasta ravintoainevarastosta. Joita voi tapahtua sekä luonnollisista että keinotekoisista syistä, vaikka ensimmäisetkin ovat harvinaisia.

- Luonnolliset syyt

Merellä

Syvän kylmän veden virtaukset voivat aiheuttaa kasviplanktonipopulaation purskeita vetämällä ravintoaineita merenpohjasta pintaan (ylöspäin). Samoin leväkukinnat tai kukkivat ovat luonnonilmiöitä, jotka johtuvat kasviplanktonin kasvua edistävistä eri tekijöistä.

Tällaisissa suotuisissa olosuhteissa esiintyy epätavallisesti dinoflagelaattien ja piimaan muutoksia. Jotkut mikrolevälajit ovat vaarattomia ja hyödyllisiä, mutta toiset ovat myrkyllisiä leviä, kuten Alexandrium-suvun dinoflagellaatit.

Tämä myrkyllisyys johtuu toksiinien, kuten saksitoksiinin, siguatoksiinin ja gonyatoksiinien, päästämisestä mikrolevästä.

Makeassa vedessä

Kanavaa pitkin muodostetut joet generoivat mutkitteita tai merkittyjä käyriä, jotka toisinaan pysyvät eristettyinä. Tällä tavoin tuotetaan hevosenkengän laguuneja, joita syövät sadevesi, valuminen tai joen toistuvat ylivuodot.

Näissä vesisäiliöissä on korkeampi ravinnepitoisuus kuin joessa, koska niistä ei ole poistumista. Siksi luonnollisia rehevöitymisilmiöitä esiintyy levien ja vesikasvillisuuden lisääntyessä.

- Antropiset syyt

Tärkein rehevöitymisen syy nykyään on vesistöjen saastuminen ihmisen toiminnasta. Varsinkin jätevedet ilman asianmukaista käsittelyä ja maatalouden hajakuormitus, joka on maailman tärkein.

Lannoitteet ja torjunta-aineet

Kemialliset lannoitteet koostuvat yhdisteistä, jotka on erityisesti suunniteltu tarjoamaan kasvien kasvulle välttämättömiä ravintoaineita. Päälannoitteiden kaava sisältää typpeä (N), fosforia (P) ja kaliumia (K).

Rehevöitymistä. Lähde: F. lamiot (oma teos)

Maatalouden järjestelmissä näiden tuotteiden käyttö on tehotonta, joten valumavesi pese lähes 60%. Nämä ravinteet päätyvät vesistöihin, kuten jokiin tai lopulta järviin ja valtameriin, joita kulkee valumavesi.

Kaupunkien jätevedet

Kodien, toimistojen ja tehtaiden jätevedet tarjoavat suuren määrän orgaanisia aineita ja epäorgaanisia aineita, jotka edistävät rehevöitymistä. Kotitalousjätevesissä on suuri kuormitus orgaanista ainetta, joka, jollei niitä käsitellä, pääsee vesistöihin.

Henkilökohtaiseen hygieniaan, kotitalous- ja muihin tiloihin käytettävät saippuat ja pesuaineet sisältävät myös fosfaatteja ja nitraatteja.

Hapan sade

Teollisuus päästää ilmakehään muiden yhdisteiden joukossa typen oksideja sisältäviä kaasuja. Nämä kaasut reagoidessaan vesihöyryn kanssa tuottavat happoja, jotka saostuvat ja päästävät vesistöihin.

Nämä yhdisteet ovat lisälähteitä nitraateille, jotka ovat yksi pääravinteita, jotka edistävät kasvien kasvua.

Ilmaston lämpeneminen

Maapallon lämpötilan nousu suosii rehevöitymistä, koska lämpimät vedet edistävät levien ja vesikasvien lisääntymistä. Toisaalta liuenneen hapen määrä vähenee suhteessa veden lämpötilan nousuun.

- Vaikuttaneet tekijät

Muut tekijät vaikuttavat rehevöitymisen kehitykseen, mukaan lukien veden liikkuvuuden puute, matala syvyys, alhainen virtaus ja korkeat veden lämpötilat. Mitä vähemmän vettä on ekosysteemissä tai mitä hitaampi sen uudistumisnopeus on, sitä nopeammin se saavuttaa ravinteiden kylläisyyden.

Seuraukset

Rehevöityminen on vakava ongelma, joka vaikuttaa pääasiassa makean veden ekosysteemeihin, mutta sitä esiintyy myös meriekosysteemeissä. Maailmanlaajuisesti noin puolet järvistä on rehevöitynyt jonkin verran, ja monissa joissa sekä rannikkoalueilla on tästä syystä kuolleita alueita.

- Elämän katoaminen ekosysteemissä

Rehevöitymisen tärkein seuraus on biologisen monimuotoisuuden vähentyminen ekosysteemissä ja lopulta vesieliöiden katoaminen. Varhaisvaiheissa ravinteiden ylimäärä suosii tunkeutuvien organismien lisääntymistä, joilla on nopea kasvu ja lisääntyminen näissä olosuhteissa.

Rehevöityminen Potomac-joessa (Yhdysvallat). Lähde: Alexandr Trubetskoy

Siltä osin kuin nämä lajit ovat vallitsevia, ne syrjäyttävät loput lajit ekosysteemissä vähentäen niiden biologista monimuotoisuutta. Rehevöitymisen edetessä olosuhteet vedenalaisella tasolla muuttuvat epäsuotuisiksi elämälle ja organismit kuolevat.

Tällä tavoin vedenalaiset kalat, levät ja kasvit, samoin kuin muut vesieliöt katoavat hapen ja valon puutteen vuoksi. Jos rehevöityminen jatkuu, lopullinen määränpää on vesieliöiden lähes täydellinen häviäminen.

Myrkylliset kaasut

Anaerobisten bakteerien aktiivisuus tuottaa myrkyllisiä kaasuja, kuten rikkivetyä, aiheuttaen suuria vesieliöiden kuolemia.

Vaikutus koko alueelle

Vaikutus ulottuu maanpäällisiin ekosysteemeihin, koska myös vesistöstä riippuvat elävät olennot menehtyvät tai muuttuvat. Tämä johtuu sekä ravintolähteen menettämisestä että veden juomalaadun heikkenemisestä.

- Ruoantuotannon väheneminen

Rehevöityneillä alueilla elintarvikkeiden tuotanto vähenee kalastuksen vähentyessä, koska ensimmäiset organismit, joihin vaikuttaa, ovat kalat. Joiden ja merien tapauksessa nämä pakotetaan poistumaan alueelta, kun taas järvissä ne lopulta katoavat.

- Juomavesilähteiden menetys

Juomaveden on täytettävä laatuvaatimukset, mukaan lukien liuenneen hapen taso, pH ja orgaanisten ja epäorgaanisten epäpuhtauksien puuttuminen. Rehevöitymisen yhteydessä ekosysteemin vesi vähentää sen liuenneen hapen pitoisuutta ja kertyy suuria määriä hajoavaa orgaanista ainetta.

Tämä puolestaan ​​on haitallista terveydelle ja aiheuttaa huonoja hajuja ja värimuutoksia, jotka eivät sovellu sen käyttöön juomavetenä. Veden pH muuttuu, muuttuen happamaksi orgaanisten happojen läsnäolon vuoksi.

Terveysolosuhteet

Kansanterveyteen voi vaikuttaa juomakelvottoman veden kulutus rehevistä vesistöistä. Lisäksi tiettyjen mikrolevien lisääntyminen lisää veteen ja sitä kuluttavien organismien toksiineja.

Samoin anaerobisten bakteerien lisääntyminen aiheuttaa myrkyllisten kaasujen, kuten rikkivedyn ja metaanin, päästöjä.

- Turistitoiminnan väheneminen

Vesiekosysteemit ovat tärkeitä turistien vetovoimia, jotka luovat lähteitä työlle ja paikalliselle kehitykselle. Rehevöityminen uhkaa näitä etuja, koska se vaikuttaa alueen biologiseen monimuotoisuuteen ja maisema-arvoihin.

- Taloudelliset tappiot

Kaikesta edellä esitetystä seuraa, että rehevöityminen aiheuttaa suuria taloudellisia menetyksiä vähentyneen kalastuksen, matkailutulojen ja veden käytön kannalta.

ratkaisut

Rehevöitymisongelman ratkaisuja on lähestyttävä ilmiön estämisen ja sen korjaamisen näkökulmasta.

- Ehkäisy

Rehevöitymisen estämisen lähtökohtana on kansalaisten tietoisuus sen olemassaolosta, syistä ja seurauksista. Tällä tavoin kansalaiset voivat lobbata tarvittavien toimenpiteiden toteuttamiseksi.

Vältä veden saastumista

Perusratkaisu antropologisista syistä johtuvaan rehevöitymisongelmaan on veden pilaantumisen vähentäminen. Tätä varten on tarpeen toteuttaa kotitalous- ja teollisuusvesien riittävä käsittely ennen vesistöihin johtamista.

On myös valvottava muita epäsuoria vesien pilaantumisen lähteitä, kuten hapansadetta aiheuttavia kaasupäästöjä.

Uusi maatalous- ja karjamalli

Maatalouden ja kotieläintalouden aiheuttama vesien pilaantuminen on hajanaista, ts. Pilaavia lähteitä ei voida tarkkaan tunnistaa. Sellaisella tavalla, että ratkaisu ongelmaan, joka liittyy näiden toimien aiheuttamiin epäpuhtauksiin, on muuttaa teknisiä tuotantojärjestelmiä.

Maataloutta vaaditaan käyttämään vähemmän tuotantopanoksia, erityisesti lannoitteita ja rikkakasvien torjunta-aineita, yhdisteitä, jotka lisäävät nitriittejä ja fosfaatteja veteen. Siksi maatalousjärjestelmät, joissa ravinteiden, kuten hydroponics, kierto on suljettu, ovat vähemmän saastuttavia ekosysteemien vaikutuksen kannalta.

Huomiota tarvitaan myös orgaanisen jätteen käsittelyyn, jäteveden keräämiseen ja käsittelyyn eläintuotantojärjestelmissä.

- Korjaus

Kun vesimuodostuman rehevöitymisprosessi on käynnissä, ongelman ratkaisemiseksi on useita vaihtoehtoja.

Kasvismassan uutto

Keräysohjelmien toteuttaminen on mahdollista, kun otetaan huomioon kelluvien vesikasvien, kuten lenna (Lennaceae), bora (Eichhornia crassipes) tai muiden, leviäminen. Tämä koostuu kasvien massiivisesta poistamisesta vesimuodostuman pinnalta vetämällä mayoja.

Vedenpuhdistus

Vakavissa saastumistapauksissa vesi voidaan puhdistaa, kierrättämällä takaisin vesistöstä puhdistamoihin.

Biologinen valvonta

Jotkut organismit kuluttavat rehevöitymisessä leviäviä leviä ja vesikasveja. Heterotrofisia laiduntamisproteisteja on käytetty, ts. Ne kuluttavat mikroleviä vähentämään rehevöitymisessä lisääntyneiden populaatioiden määrää.

Samoin Cercospora piaropi -sieniä on käytetty torjumaan Eichhornia crassipes, kelluva angiospermi, joka leviää rehevissä olosuhteissa.

Kemiallinen valvonta

Mikrolevien flokkuloitumisen ja saostumisen aiheuttaminen on vaihtoehto, etenkin myrkyllisissä leväkukinnoissa. Tämä saavutetaan lisäämällä tuotteita, kuten natriumhypokloriitti (NaOCl), savet (kaoliniitti) tai yhdistelmiä, kuten polyalumiinikloridi ja bentoniitti. Nämä tuotteet houkuttelevat ja kiinnittävät mikrolevät muodostaen flokkeja tai massoja, jotka sitten saostuvat pohjaan.

Esimerkkejä rehevöityneistä alueista

Rehevöityminen Kaspianmerellä. Lähde: Jeff Schmaltz, MODIS-nopean toiminnan ryhmä, NASA / GSFC

- Meri kuolleet alueet tai alueet

YK: n ympäristöohjelma osoittaa, että maailman valtamerellä on yli 700 kuollutta aluetta. Nämä kuolleet alueet johtuvat rehevöitymisestä johtuvasta alhaisesta liuenneen hapen pitoisuudesta, ja niiden arvioitu pinta-ala on yli 240 000 km².

Meksikonlahden kuollut alue

Yksi maailman laajimmista merikuolleiden vyöhykkeistä on Meksikonlahden ns. Kuollut alue. Yli 20 700 km² merta kärsii vakavista rehevöitymisongelmista kelluvien makro- ja mikrolevien leviämisen myötä.

Keskeinen syy alueen rehevöitymiseen on Mississippi-joen saastuneet vedet, jonka suu on Persianlahdella. Mississippi kulkee suuren osan Pohjois-Amerikan maatalousvyöhykkeestä, ja se on valuma-alue, jolla on suuri kuormitus maataloussaasteita.

- Musta meri

Tässä Euroopan ja Aasian välisellä sisämerellä leväkukintojen lisääntyminen on ilmoitettu lisääntyneen 1970-luvulta lähtien. Tämä on johtanut matalien vesilajien populaatioiden vähentymiseen.

Euroopan ympäristökeskuksen tietojen mukaan hypoksisia ja hapettumattomia ilmiöitä esiintyy joka kesä levien toiminnan seurauksena. Kaikki tämä johtuu rehevöitymisestä ravintoaineilla, joita maataloudessa ja teollisuudessa tapahtuu tämän meren valuma-alueella.

Herkkyys rehevöitymiselle

Koska sisämeri, jonka ainoa välillinen yhteys merelle on Bosforin kanava, vesien uudistuminen on erittäin hidasta. Tämä yhdessä korkeiden saastumisasteiden kanssa altaissa, jotka sitä ruokkivat, tekevät siitä erityisen alttiuden rehevöitymiselle.

Itse asiassa nitraattien ja fosfaattien keskimääräiset pitoisuudet ovat nousseet 18 kertaa vuodesta 1960 vuoteen 1992. Saasteiden päästöjä ovat eniten Tonavan, Dneprin ja Dnesterin joet.

- Valencian järvi

Tämä järvi, jota kutsutaan myös Los Tacariguas -järveksi, sijaitsee Venezuelan pohjoisosassa, pinta-ala on 344 km². Se muodostaa endorheisen altaan, ts. Suljetun, 3 140 km². Monet sen sivujoet kulkevat maan keskustassa sijaitsevien kaupunkien, kuten Valencian ja Maracayn, kautta, joilla on suuri väestö ja teollisuusalueet.

Valencian järvenalue (Venezuela). Lähde: Fev

Suurin osa yhdyskunta- ja teollisuusjätevesistä johdetaan jokiin, jotka muutetaan viemärikanaviksi ilman riittävää käsittelyä. Tämän seurauksena vuosikymmenien aikana on kertynyt valtavia määriä epäpuhtauksia, mukaan lukien orgaaniset ja epäorgaaniset ravinteet.

Vuodesta 1974 lähtien typpipitoisuudet ovat kaksinkertaistuneet ja fosfori kolminkertaistunut järvessä. Sijaitseminen sallitun yläpuolella on typen 146% ja fosforin 250%. Kaikki tämä on aiheuttanut laajan rehevöitymisilmiön, joka on nyt edennyt hyvin.

Viitteet

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. ja Hernández-Sandoval, FE (2011). Meksikon haitallisten leväkukintojen tutkimuksen nykytila. Hydrobiological.
2. Calow, P. (toim.) (1998). Ekologian ja ympäristöjohtamisen tietosanakirja.
3. Margalef, R. (1974). Ekologia. Omega-lehdet.
4. Odum, EP ja Warrett, GW (2006). Ekologian perusteet. Viides painos. Thomson.
5. Romero, J. (2017). Tutkimus Los Tacariguas -järven sivujoet sisältävien orgaanisten aineiden ja ravinteiden historiallisesta käyttäytymisestä. Carabobon yliopisto, tekniikan tiedekunta, tutkinnon suorittaneiden osasto, ympäristötekniikan maisteri.
6. Ruiz-Vanoye, JA ja Díaz-Parra, O. (2015). Kuolleiden vyöhykkeiden klusterit merellä. Science Magazine.
7. Sar, EA, Ferrario, ME ja Reguera, B. (toim., 2002). Haitalliset leväkukinnat Amerikan eteläosassa. Espanjan merentutkimusinstituutti.
8. World Resources Institute, rehevöitymis- ja hypoksia-interaktiivinen kartta. (Kuten 7. helmikuuta 2020 nähty). Otettu: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia