האוטרופיקציה: תהליך, גורמים, השלכות, פתרונות - סביבה - 2025

אטרופיקציה היא עודפת של חומרים מזינים תרמו גוף מים, יוצר התפוצצות אוכלוסייה של אצות, אצות כחוליות וצמחים ימיים. תופעה זו, בתורו, גורמת לירידה בחמצן המומס במים, ולכן משפיעה על חיי מתחת למים.

החמצן המומס פוחת בגלל הפוטוסינתזה המופחתת על ידי אצות וצמחים שקועים. זה מתרחש הן בגלל סתימת אור השמש עקב התפשטות צמחי השטח, כמו גם השיעור הגבוה יותר של צריכת חמצן בקרב אוכלוסיות אלה.

הצטברות אצות על ידי אפילציה.

האוטרופיקציה יכולה להתרחש כתוצאה מסיבות טבעיות כאשר גודלו או זרימתו של גוף מים מופחתים או גשמים חריגים הנושאים עומסי תזונה לגופי מים. עם זאת, ברוב המקרים האוטרופיקציה מתרחשת מסיבות שנוצרו על ידי האדם (אנתרופיות).

בעיית ההתרחשות גוברת ברחבי העולם ויותר ממחצית האגמים בעולם סובלים ממנה ברמה מסוימת. באופן דומה, אזורים מתים מתפשטים בים בגלל התרחשותה של תופעה זו, ומזהים יותר מ- 700 מהם.

תהליך של

האוטרופיקציה מתחילה בתרומה למים של כמויות חריגות של חומרים מזינים, בעיקר חנקן (N) וזרחן (P). תרומות אלה יכולות להגיע ממקורות טבעיים ואנושיים (אנתרופיים) כאחד, אך בכל מקרה הם התוצר והגורם לחוסר איזון אקולוגי.

האורגניזמים החביבים

הצריכה יוצאת הדופן של חומרים מזינים חיוניים לצמיחת צמחים מעדיפה התפתחות של צמחים מימיים פולשים ואצות. זה יכול להיות גם פיטופלנקטון וגם מקרו-אצות והתפשטות ציאנובקטריה מתרחשת גם כן.

התפשטות אצות על ידי הסרת יתר. מקור: פליקס אנדרוס (פלוביקס)

אורגניזמים אלה בעלי שיעורי רבייה גבוהים והם צומחים במהירות, כך שעם מספיק חומרים מזינים יש להם יתרונות תחרותיים. הם צומחים על פני גוף המים, ומכסים את כל פני השטח.

האור

אצות צפות וצמחי מים המכסים את פני השטח מונעים את אור השמש לחדור לשכבות המים התחתונות. בגלל זה, האצות והצמחים השקועים אינם יכולים לצלם פוטוסינתזה ולהתחיל למות.

חמצן מומס

חסימה של פוטוסינתזה מתחת למים על ידי התפשטות שטחית זו של מסת הצמח מרמזת גם על ירידת החמצן המומס במים. בנוסף, מקורות אחרים של חמצן מומסים, כמו חילופי דברים עם האטמוספירה, מוגבלים בגלל החסימה המופעלת על ידי מסת הצמח השטחית.

דרישת חמצן

מתחת לפני השטח, עולה פעילותם של אורגניזמים המתפרקים, בעיקר חיידקים וארכיאה. זה מרמז על עלייה בביקוש לחמצן מומס, המופחת.

הגידול בפעילות הפירוק הוא תוצאה של היצע גדול יותר של חומר אורגני כתוצאה מפיצוץ אוכלוסיית השטח. הגידול במותם של אורגניזמים מתחת למים משפיע גם הוא.

התרומה הפנימית של חומר אורגני והחיצוני על ידי שפכים מזוהמים דורשת יותר חמצן לייצוב הביוכימי שלו (ביקוש חמצן ביוכימי). כשמדובר בחמצן, חומר אורגני מפורק למחצה מצטבר, המערכת האקולוגית כולה נכנסת למשבר והחיים נעלמים.

סיבות

האוטרופיקציה נגרמת על ידי אספקת חומרים מזינים הגבוהים מהמאזן הרגיל של המערכת האקולוגית. מה שיכול לקרות הן על ידי גורמים טבעיים והן מלאכותיים, אם כי הראשונים נדירים.

- גורמים טבעיים

בים

זרמי מים קרים עמוקים עלולים לגרום להתפרצויות אוכלוסיית פיטופלנקטון על ידי שאיבת חומרים מזינים מקרקעית האוקיאנוס אל פני השטח (upwelling). באותו אופן, פריחות או פריחות אצות הן תופעות טבע הנגרמות על ידי גורמים שונים המעדיפים את צמיחת הפיטופלנקטון.

בתנאים כל כך נוחים, מתרחשות עלייה באוכלוסיה חריגה של דינופלגאטים ורעידות דם. מינים מסוימים של מיקרו-אצות אינם מזיקים ומועילים, אך אחרים הם אצות רעילות, כמו דינופלגלטים מהסוג אלכסנדריום.

רעילות זו נובעת מפליטה של ​​מיקרו-אצות של רעלים כמו סקסיטוקסין, סיגואטוקסין וגוניאטוקסינים.

במים מתוקים

הנהרות הנגזרים שלהם לאורך התעלה מייצרים מתפתלים או עקומות מסומנות, שלפעמים נותרו מבודדים. בדרך זו מיוצרים לגונות של פרסה, הניזונים ממי גשם, נגר או גדות נהר תקופתיות.

במאגרי מים אלה יש ריכוז גבוה יותר של חומרים מזינים מהנהר, מכיוון שאין יצוא. לפיכך, תופעות של אפילציה טבעיות מתרחשות עם התפשטות האצות והצמחייה הימית.

- גורמים אנתרופיים

הגורם החשוב ביותר לאאוטרופיקציה כיום הוא זיהום גופי מים על ידי פעילויות אנושיות. במיוחד שפכים ללא טיפול הולם ומפוזרים זיהום מחקלאות, שהיא החשובה ביותר בעולם.

דשנים וחומרי הדברה

דשנים כימיים מורכבים מתרכובות שעוצבו במיוחד כדי לספק חומרים מזינים חיוניים לצמיחת צמחים. פורמולת הדשנים העיקרית כוללת חנקן (N), זרחן (P) ואשלגן (K).

אאוטרופיקציה. מקור: F. lamiot (יצירה משלו)

במערכות חקלאיות היישום של מוצרים אלה אינו יעיל, כך שקרוב ל -60% נשטף על ידי מי נגר. חומרים מזינים אלה מגיעים לגופי מים כמו נהרות או סוף סוף אגמים ואוקיינוסים, המועברים על ידי מי נגר.

שפכים עירוניים

ביוב מבתים, משרדים ומפעלים מספק כמות גדולה של חומר אורגני וחומרים אורגניים המקדמים אאוטרופיזציה. שפכים ביתיים נושאים עומס גבוה של חומר אורגני שאם לא מטפלים בהם מגיעים לגופי המים.

סבונים וחומרי ניקוי המשמשים בהיגיינה אישית, מתקנים ביתיים ואחרים, כוללים גם פוספטים וחנקות.

גשם חומצי

תעשיות פולטות גזים המכילים תחמוצות חנקן בין תרכובות אחרות לאטמוספירה. גזים אלה, כאשר הם מגיבים עם אדי מים, מייצרים חומצות המשמשות ומגיעות לגופי מים.

תרכובות אלה הן מקורות נוספים לחנקות שהם אחד מרכיבי התזונה העיקריים המקדמים את צמיחת הצומח.

התחממות גלובלית

העלייה בטמפרטורות העולמיות תומכת בהפרשה, שכן המים החמים מקדמים את התפשטות האצות והצמחים המימיים. מצד שני, כמות החמצן המומס יורדת ביחס לעליית טמפרטורת המים.

- גורמים תורמים

גורמים אחרים תורמים להתפתחות של הסרת יתר, כולל חוסר ניידות מים, עומק רדוד, זרימה נמוכה וטמפרטורות מים גבוהות. ככל שיש פחות מים במערכת האקולוגית של המים או שקצב ההתחדשות איטי יותר, כך הוא מגיע מהר יותר לרוויה תזונתית.

השלכות

האוטרופיקציה היא בעיה רצינית המשפיעה בעיקר על מערכות אקולוגיות של מים מתוקים, אך היא מתרחשת גם במערכות אקולוגיות ימיות. ברחבי העולם, כמחצית מהאגמים סובלים מהאוטרופיקציה מסוימת, ונהרות רבים כמו גם אזורי חוף יש אזורים מתים בגלל סיבה זו.

- היעלמות החיים במערכת האקולוגית

התוצאה העיקרית של האוטרופיקציה היא ירידת המגוון הביולוגי במערכת האקולוגית ולבסוף היעלמותם של חיי המים. בשלבים המוקדמים, עודף של חומרים תזונתיים מעדיף את התפשטותם של אורגניזמים פולשים המראים צמיחה רבה של רבייה בתנאים אלה.

הארטרפיקציה בנהר פוטומאק (ארצות הברית). מקור: אלכסנדר טרובצקוי

ככל שמינים אלה שולטים בעיקר, הם מבטלים את שאר המינים במערכת האקולוגית, ומורידים את המגוון הביולוגי שלהם. עם התקדמות האאוטרופיזציה, התנאים בגובה התת-מים הופכים לחיוביים לחיים ואורגניזמים מתים.

באופן זה, דגים, אצות וצמחים שקועים נעלמים, כמו גם אורגניזמים מימיים אחרים בגלל חוסר חמצן ואור. היעד הסופי, אם יימשך ההסמכה, הוא היעלמותם המוחלטת של חיי המים.

גזים רעילים

פעילותם של חיידקים אנאירוביים מייצרת גזים רעילים כמו מימן גופרתי, וגורמת לתמותה רבה של אורגניזמים מימיים.

השפעה בכל האזור

ההשפעה משתרעת על מערכות אקולוגיות יבשתיות, מכיוון שגם אותם יצורים חיים התלויים בגוף המים נעלמים או נודדים. זה נובע הן מאובדן מקור המזון והן מהשפלת איכות השתייה של המים.

- ירידה בייצור המזון

באזורים מוחלטים, ייצור המזון פוחת ככל שהדייג פוחת מכיוון שהאורגניזמים הראשונים שנפגעו הם דגים. אלה, במקרה של נהרות וימים, נאלצים לעזוב את האזור ואילו באגמים הם בסופו של דבר נעלמים.

- אובדן מקורות מי שתייה

מי שתייה חייבים לעמוד בתנאי איכות, כולל רמת חמצן מומסת, pH והיעדר זיהומים אורגניים ואורגניים. כאשר מתרחש האוטרופיקציה, המים במערכת האקולוגית מפחיתים את תכולת החמצן המומס שלהם וצוברים כמויות גדולות של חומר אורגני שמתפרק.

זה בתורו מזיק לבריאות וגורם לריחות רעים ולשינויי צבע, שאינם תואמים את השימוש בו כמי שתייה. PH של המים משתנה, והופך לחומצי יותר בגלל נוכחותן של חומצות אורגניות.

מצבים בריאותיים

בריאות הציבור יכולה להיות מושפעת מצריכת מים שאינם ראויים לשתייה מגופי מים אאוטרופיים. בנוסף, התפשטות מיקרו-אצות מסוימות תורמת רעלים למים ולאורגניזמים הצורכים אותם.

באופן דומה, העלייה בחיידקים האנאירובים מייצרת פליטה של ​​גזים רעילים כמו מימן גופרתי ומתאן.

- ירידה בפעילות התיירותית

מערכות אקולוגיות מימיות הן קטבים חשובים לאטרקציה תיירותית, המייצרות מקורות עבודה והתפתחות מקומית. יתרונות אלה מאוימים על ידי הסרת יתר, מכיוון שהוא משפיע הן על המגוון הביולוגי והן על ערכי הנוף של האזור.

- הפסדים כלכליים

כתוצאה מכל האמור לעיל, ההפרשה מביאה להפסדים כלכליים גדולים מבחינת ירידה בדייג, הכנסות מתיירות ושימוש במים.

פתרונות

יש לגשת לפתרונות לבעיית האוטרופיקציה מנקודת המבט של מניעת התופעה ומתקנה.

- מניעה

נקודת המוצא למניעת האדרופיזציה היא מודעות האזרח לקיומו, גורמיו ותוצאותיו. באופן זה, אזרחים יכולים לשדל לנקוט בצעדים הנדרשים.

הימנע מזיהום מים

הפיתרון הבסיסי לבעיית ההפרשה בגלל סיבות אנתרופיות הוא צמצום זיהום המים. לשם כך, יש צורך ליישם את הטיפול ההולם בביוב ביתי ותעשייתי לפני שהוא מוזרם לגופי מים.

כמו כן, יש צורך לשלוט במקורות עקיפים אחרים של זיהום מים, כמו פליטת גזים המייצרים גשם חומצי.

מודל חקלאי חדש וחי

זיהום מים הנגרם כתוצאה מפעילות חקלאית ובעלי חיים הוא מפזר, כלומר לא ניתן לזהות את המקורות המזהמים במדויק. באופן שהפתרון לבעיית תרומתם של מזהמים על ידי פעילויות אלה הוא שינוי תכניות הייצור הטכנולוגיות.

יש צורך בחקלאות המשתמשת בפחות תשומות, בעיקר דשנים וקוטלי עשבים, תרכובות התורמות ניטריטים ופוספטים למים. לפיכך, מערכות חקלאיות עם תפוצה סגורה של חומרים מזינים כמו הידרופוניקה פחות מזהמות מבחינת התרומות למערכות אקולוגיות.

תשומת לב נדרשת גם לניהול פסולת אורגנית, איסוף וטיפול בשפכים במערכות ייצור בעלי חיים.

- תיקון

ברגע שמתבצע תהליך ההסמכה של גוף מים, קיימות מספר אלטרנטיבות לתיקון הבעיה.

מיצוי מסת הירקות

בהתחשב בתפוצה של צמחים מימיים צפים כמו לננה (Lennaceae), בורא (Eichhornia crassipes) או אחרים, ניתן לבצע יישומי איסוף. זה מורכב מסילוק מאסיבי של הצמחים משטח גוף המים באמצעות גרירת מאיות.

טיהור מים

במקרים חמורים של זיהום, מים יכולים לעבור טיפולי טיהור על ידי מחזור גופם של מים למתקני טיפול.

שליטה ביולוגית

ישנם כמה אורגניזמים הצורכים את האצות וצמחי המים המתרבים בהחמצת יתר. נהגו להשתמש במפגני רעייה הטרוטרופיים, כלומר הם צורכים מיקרו-אצות בכדי לצמצם את האוכלוסיות המתרבות בהחמצת יתר.

באופן דומה, הפטרייה Cercospora piaropi שימשה לשליטה על קרציפות אייכ'ורניה, אנגיוספרם צף שמתפשט בתנאים אאוטרופיים.

בקרה כימית

גרימת הדם והמשקעים של המיקרו-אצות היא אלטרנטיבה, במיוחד במקרים של פריחת אצות רעילה. זה מושג על ידי הוספת מוצרים כמו נתרן היפוכלוריט (NaOCl), טיט (קאוליניט) או שילובים כמו פוליאלומיניום כלוריד עם בנטוניט. מוצרים אלה מושכים ומדביקים את המיקרו-אצות ויוצרים גושים או המונים אשר משקעים לקרקעית.

דוגמאות לאזורים עם אאוטרופיקציה

האוטרופיקציה בים הכספי. מקור: ג'ף שמאלץ, צוות התגובה המהירה של MODIS, NASA / GSFC

- אזורים או אזורים מתים ימיים

תוכנית הסביבה של האו"ם מצביעה על קיומם של יותר מ- 700 אזורים הרוגים באוקיינוסים בעולם. אזורים מתים אלה נובעים מריכוז נמוך של חמצן מומס כתוצאה מהאוטרופיקציה ושטחה המשוער הוא גדול מ -240,000 קמ"ר.

האזור המת של מפרץ מקסיקו

אחד מאזורי המתים הימיים הנרחבים בעולם הוא מה שמכונה אזור מת של מפרץ מקסיקו. זה יותר מ- 20,700 קמ"ר של ים הסובלים מבעיות חמורות של האאוטרופיקציה, עם התפשטות המקרו והמיקרו-אצות הצפות.

הגורם המרכזי להחמצת האזור הזה הוא המים המזוהמים של נהר מיסיסיפי שפיו במפרץ. המיסיסיפי עובר בחלק ניכר מהאזור החקלאי של צפון אמריקה, בהיותו אגן תפיסה עם עומס גבוה של מזהמים חקלאיים.

- הים השחור

בים פנימי זה שנמצא בין אירופה לאסיה, דווח על עלייה בפריחת האצות מאז שנות השבעים. זה הביא לירידה באוכלוסיות של מיני מים רדודים.

על פי מידע של הסוכנות האירופית לסביבה, תופעות היפוקסיות ואנוקסיות מתרחשות בכל קיץ כתוצאה מפעילות האצות. כל זאת כתוצאה מההפרשה על ידי חומרים מזינים המסופקים על ידי פעילויות חקלאיות ותעשייתיות באגן הים הזה.

רגישות להפחתה

בהיותו ים יבשתי שרק הקשר העקיף האוקיאני הוא ערוץ הבוספורוס, חידוש המים איטי מאוד. זה, יחד עם רמות הזיהום הגבוהות באגנים שמאכילים אותו, הופכים אותו לרגיש במיוחד להפחתה.

למעשה, הריכוזים הממוצעים של חנקות ופוספטים עלו פי 18 משנת 1960 עד 1992. התרומות הגדולות ביותר של המזהמים מגיעים מאגלי נהרות הדנובה, דנייפר ודנייסטר.

- האגם של ולנסיה

אגם זה, המכונה גם אגם Los Tacariguas, ממוקם במרכז הצפוני של ונצואלה בשטח של 344 קמ"ר. הוא יוצר אגן אנדורהי, כלומר סגור, של 3,140 ק"מ. רבים מיובליו עוברים בערים במרכז הארץ כמו ולנסיה ומראקאי, עם אוכלוסיות גבוהות ואזורי תעשייה.

אגן אגם ולנסיה (ונצואלה). מקור: Fev

מרבית השפכים העירוניים והתעשייתיים מוזרמים לנהרות שהוסבו לתעלות ניקוז ללא טיפול הולם. זה הביא לכמויות אדירות של מזהמים שהצטברו במשך עשרות שנים, כולל חומרים מזינים אורגניים ואורגניים.

מאז 1974 הוכפלו ריכוזי החנקן והזרחן שולש את עצמו באגם. ממוקם מעל למה שמותר ב 146% לחנקן וב 250% לזרחן. כל אלה גרמו לתופעה רחבה של אאוטרופיקציה המתקדמת כעת.

הפניות

1. בנד-שמידט, סי.ג'יי, בוסטילוס-גוזמאן, ג'יי ג'יי, לופז-קורטס, די.ג'יי, נונז-ואצקז, א 'והרנדז-סנדובאל, פ.או. (2011). הסטטוס הנוכחי של המחקר על פריחות אצות מזיקות במקסיקו. הידרוביולוגי.
2. Calow, P. (Ed.) (1998). האנציקלופדיה של אקולוגיה וניהול סביבתי.
3. מרגאלף, ר '(1974). אֵקוֹלוֹגִיָה. מהדורות אומגה.
4. Odum, EP ו- Warrett, GW (2006). יסודות האקולוגיה. מהדורה חמישית. תומסון.
5. Romero, J. (2017). חקר ההתנהגות ההיסטורית של חומר אורגני וחומרים מזינים שתרמו על ידי הנהרות היובלים של אגם לוס טקריגאאס. אוניברסיטת קרבובו, הפקולטה להנדסה, דירקטור ללימודי בוגרים, תואר שני בהנדסה סביבתית.
6. Ruiz-Vanoye, JA ו Daz-Parra, O. (2015). אשכולות של אזורים מתים בים. מגזין המדע.
7. סר, EA, Ferrario, ME ו- Reguera, B. (Eds., 2002). פורח אצות מזיק בקוטב הדרומי האמריקאי. המכון הספרדי לאוקיאנוגרפיה. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000215417
8. מכון המשאבים העולמי, האוטרופיקציה ומפה אינטראקטיבית עם היפוקסיה. (כפי שניתן לראות ב -7 בפברואר 2020). נלקח מ: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia