Что такое эвтрофикация?
- Эвтрофикация - это процесс обогащения водоемов неорганическими питательными веществами, приводящий к чрезмерному росту растений и водорослей.
- Эвтрофикация в основном вызвана антропогенной деятельностью, такой как использование богатых питательными веществами химических удобрений и пестицидов, которые смываются дождями в близлежащие озера и реки.
- Эвтрофикация приводит к ухудшению качества воды из-за вредного цветения водорослей, создавая мертвые зоны.
Эвтрофикация - это процесс, при котором водоем чрезмерно обогащается неорганическими питательными веществами, что приводит к чрезмерному росту водорослей и водного фитопланктона. Таким образом, эвтрофикация представляет серьезную экологическую опасность и считается наиболее распространенной экологической проблемой, затрагивающей большинство водных объектов Земли. Антропогенная деятельность, включающая современные методы ведения сельского хозяйства и чрезмерное использование удобрений, богатых азотом и фосфором во всем мире, привела к естественной эвтрофикации большинства водоемов. Таким образом, эвтрофикация приводит к ухудшению качества воды и истощению растворенного кислорода в водоемах. С годами эти эвтрофные водоемы превращаются в "мертвые зоны" и становятся неспособными поддерживать водную флору и фауну.
Водные системы можно разделить на три типа в зависимости от их состояния питания и продуктивности. Это:
- Олиготрофный: относится к тем водоемам, которые имеют низкое / ограниченное содержание питательных веществ и продуктивность.
- Мезотрофный: относится к тем водоемам, которые имеют умеренное содержание питательных веществ и продуктивность.
- Эвтрофный: относится к тем водоемам, которые имеют богатое содержание питательных веществ, а также очень высокую продуктивность.
Согласно опросу, проведенному Международным комитетом по охране окружающей среды озер для изучения состояния озер мира, было обнаружено, что около 48% озер в Северной Америке, 41% в Южной Америке, 28% в Африке, 54% в Азии и около 53% в Европе пострадали от эвтрофикация.
Причины эвтрофикации
Эвтрофикация в основном вызвана двумя основными факторами, а именно деятельностью человека и природными процессами.
1. Антропогенная/ Культурная эвтрофикация
Этот тип эвтрофикации в основном вызван деятельностью человека и его деятельностью, что приводит к притоку питательных веществ в водные объекты как из точечных, так и из неточечных источников сброса. Огромный спрос на промышленное и сельскохозяйственное развитие для удовлетворения быстро растущего населения также привел к обезлесению. Это в конечном итоге приводит к эрозии и переносу богатых питательными веществами почв в водные объекты.
- Точечный источник относится к тем загрязнителям, которые попадают в водные объекты из одного источника. Например, сточные воды, сброшенные с заводов, электростанций, промышленных предприятий и очистных сооружений.
- Неточечный источник относится к тем загрязнителям, которые попадают в водные объекты из широко распространенных источников, не имеющих определенных точек сброса. Например, богатые азотом химические удобрения, пестициды и отходы животноводства, а также моющие средства на основе фосфора и неочищенные сточные воды человека в конечном итоге смываются дождями или орошением в близлежащие озера и реки. При попадании в водные экосистемы они снабжают водоросли и планктон богатыми питательными веществами, что приводит к эвтрофикации водоемов.
2. Естественная эвтрофикация
Естественные процессы, такие как разлив озер и рек, вымывают богатую питательными веществами почву из окружающих районов. Эта богатая питательными веществами почва приводит к отложению осадков, а также способствует росту водорослей в водоемах. Это приводит к снижению качества воды и последующему увеличению степени эвтрофикации. Содержание питательных веществ в водных системах постепенно увеличивается с увеличением возраста водоема, и, следовательно, процесс естественной эвтрофикации происходит очень медленно по сравнению с антропогенной эвтрофикацией.
Последствия эвтрофикации
В двух словах, неблагоприятные последствия эвтрофикации включают в себя увеличение токсичности водных объектов и уменьшение биоразнообразия. Ниже перечислены некоторые из нежелательных последствий эвтрофикации:
Чрезмерный рост водорослей и планктона
Когда водоемы обогащаются питательными веществами, благоприятствует росту водорослей и планктона из-за большей доступности одного или нескольких факторов роста, необходимых для осуществления фотосинтеза. Обильное цветение водорослей препятствует проникновению солнечного света на нижние глубины водоема. Это снижает продуктивность многих водных растений и разрушает бентическую среду обитания, затеняя подводную растительность.
Большая биомасса мертвых водорослей
Чрезмерный рост водорослей также сопровождается образованием большой биомассы мертвых водорослей. Эти мертвые водоросли опускаются на дно водоема, где они расщепляются анаэробными разлагателями, потребляя при этом большое количество кислорода. Это чрезмерное потребление кислорода приводит к образованию гипоксических состояний. На более низких уровнях водоемов это приводит к удушью и гибели крупной водной фауны. Цветение водорослей также приводит к засорению фильтров для воды, которые используются в процессе очистки воды.
Токсины, выделяемые в водоем
При анаэробном разложении органического вещества выделяется сероводород, метан и аммиак, которые создают неприятный запах и токсичность для водных объектов. Водоросли также выделяют нейротоксины и гепатотоксины, которые изменяют несколько биогеохимических процессов, существенно влияющих на водную и человеческую жизнь.
Изменения в структуре сообщества
Введение питательных веществ в результате деятельности человека привело к изменениям в структуре сообщества, а также к снижению видового богатства и доминирования макрофитов. Например, когда вода с дефицитом азота внезапно обогащается им, многие конкурирующие виды перемещаются в водоемы и постепенно вытесняют первоначальные виды, населяющие водную экосистему.
Усиленное подкисление воды
Разложение органического вещества также приводит к увеличению производства углекислого газа, усилению подкисления воды, увеличению мутности и ухудшению качества воды в водных системах.
Отрицательно сказалось на экономике
Гипоксические условия привели к гибели нескольких двустворчатых моллюсков, ракообразных, иглокожих, а также к потере разнообразия бентических рыб. Широко распространенная гибель рыб и другой водной фауны из-за повышенной токсичности и закупорки рыбьих жабр оказывает пагубное воздействие на рыболовные ресурсы и национальную экономику. Аквакультуристы намеренно добавляют больше удобрений в водоемы и делают их эвтрофными, чтобы увеличить первичное производство и увеличить количество рыб, важных для экономики и отдыха.
Нарушено экологическое равновесие
Процесс эвтрофикации разрушает сложный экологический баланс водных экосистем и уменьшает биоразнообразие экосистемы, убивая несколько важных водных видов. Это также влияет на вертикальную структуру водоема и биологию пресноводных организмов.
Разрушенные коралловые рифы
Коралловые рифы также серьезно пострадали из-за эвтрофикации. Цветение водорослей выделяет органические соединения, которые способствуют микробной активности на поверхности кораллов, что приводит к гибели кораллов. Кроме того, наблюдается полная утрата ветвящихся кораллов и значительное сокращение богатства, численности и разнообразия рыбных сообществ, которые были связаны с коралловыми рифами.
Утрачено эстетическое качество водных объектов
Эвтрофные водоемы с обилием фитопланктона, бактерий, грибов, зоопланктона и мусора также теряют свою прозрачность и приобретают неприятный резкий запах и изменение цвета. Это значительно снижает эстетическую ценность водоемов.
Предотвращение эвтрофикации
Как обсуждалось выше, повсеместное ухудшение качества воды и обогащение ее питательными веществами, вызванное эвтрофикацией, представляет серьезную угрозу для водных экосистем. Надлежащее управление процессом эвтрофикации является сложным и может быть достигнуто только коллективными усилиями ученых, политиков и простых граждан. Тем не менее, эвтрофикацию можно контролировать, приняв следующие меры:
- Избегание чрезмерного использования удобрений и использование альтернативных методов ведения сельского хозяйства с тщательным, эффективным и своевременным внесением удобрений
- Использование бесфосфатных моющих средств и предотвращение попадания в водоемы веществ, богатых фосфором.
- Сточные воды следует сбрасывать в водоемы только после надлежащей очистки, а эффективность очистки очистных сооружений должна быть улучшена для снижения концентрации питательных веществ.
- Уменьшение эрозии почвы и связанного с этим переноса удобрений путем принятия доступных стратегий сохранения почвы.
- Установка эффективных фитоочистительных установок и буферов растительности вдоль рек и ручьев. Растения замедлят эрозию, а также сами поглотят часть избыточных питательных веществ.
- Правильное направление сельскохозяйственных отходов также помогает предотвратить эвтрофикацию.
- Рост водорослей можно контролировать, применяя альгициды, такие как сульфат меди. Однако использование альгицидов также представляет значительный риск для людей, домашнего скота и других нецелевых водных организмов.
- Для восстановления и без того эвтрофных водоемов необходимо применять такие методы, как осушение загрязненной воды, насыщение воды кислородом, химическое удаление содержания фосфора и эффективная очистка воды; для борьбы с эвтрофикацией.
- Для решения проблем эвтрофикации необходимо организовать кампании по информированию общественности.
