ÖTROFIKASYON: SÜREÇ, NEDENLER, SONUÇLAR, ÇÖZÜMLER - ÇEVRE - 2025

Ötrofikasyon siyanobakteriler ve su bitkilerinin bir nüfus patlaması yaratarak, su kütlesinin katkıda besinlerin aşırı olduğunu. Bu fenomen de suda çözünmüş oksijenin azalmasına neden olur ve dolayısıyla su altı yaşamını etkiler.

Su altındaki algler ve bitkiler tarafından fotosentezin azalması nedeniyle çözünmüş oksijen azalır. Bu, hem yüzey bitkilerinin çoğalması nedeniyle güneş ışığının tıkanması hem de bu popülasyonlar tarafından daha yüksek oksijen tüketimi nedeniyle meydana gelir.

Ötrofikasyonla yosun birikimi.

Ötrofikasyon, bir su kütlesinin boyutu veya akışı azaldığında veya su kütlelerine besin yükü taşıyan istisnai yağmurlar olduğunda doğal nedenlerden dolayı meydana gelebilir. Bununla birlikte, çoğu durumda ötrofikasyon insan kaynaklı (antropik) nedenlerden kaynaklanır.

Ötrofikasyon sorunu dünya çapında büyüyor ve dünyadaki göllerin yarısından fazlası bir düzeyde bundan muzdarip. Benzer şekilde, bu fenomenin meydana gelmesi nedeniyle denizlerde ölü bölgeler çoğalmakta ve bunlardan 700'den fazlası tespit edilmektedir.

İşlemi

Ötrofikasyon, özellikle azot (N) ve fosfor (P) gibi olağandışı miktarda besin maddesinin suya katkısı ile başlar. Bu katkılar hem doğal hem de insan (antropik) kaynaklardan gelebilir, ancak her durumda ekolojik bir dengesizliğin ürünü ve nedenidir.

Tercih edilen organizmalar

Bitki büyümesi için gerekli besin maddelerinin istisnai olarak alınması, istilacı su bitkilerinin ve alglerin gelişimine yardımcı olur. Hem fitoplankton hem de makroalg olabilir ve siyanobakterilerin çoğalması da meydana gelir.

Ötrofikasyonla alglerin çoğalması. Kaynak: Felix Andrews (Floybix)

Bu organizmalar yüksek üreme oranlarına sahiptir ve hızlı büyürler, bu nedenle yeterli besin maddesi ile rekabet avantajları vardır. Su kütlesinin yüzeyinde büyürler ve tüm yüzeyi kaplarlar.

Işık

Yüzeyi kaplayan yüzen algler ve su bitkileri, güneş ışığının suyun alt katmanlarına girmesini engeller. Bu nedenle su altındaki algler ve bitkiler fotosentez yapamaz ve ölmeye başlayamaz.

Çözünmüş oksijen

Bitki kütlesinin bu yüzeysel çoğalmasıyla su altı fotosentezinin engellenmesi, aynı zamanda sudaki çözünmüş oksijenin azalması anlamına da gelir. Ek olarak, atmosferle değişim gibi diğer çözünmüş oksijen kaynakları, yüzeysel bitki kütlesinin uyguladığı tıkanma nedeniyle sınırlıdır.

Oksijen ihtiyacı

Yüzeyin altında özellikle bakteri ve arkeler olmak üzere organizmaların ayrıştırıcı aktivitesi artar. Bu, çözünmüş oksijen talebinde bir artış anlamına gelir ve bu azalır.

Ayrıştırma aktivitesindeki artış, yüzey popülasyonu patlamasının bir sonucu olarak daha fazla organik madde arzının bir sonucudur. Sualtı organizmalarının ölümündeki artış da etkiliyor.

Organik maddenin iç katkısı ve kirli atıkların dış katkısı, biyokimyasal stabilizasyonu için daha fazla oksijene ihtiyaç duyar (Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı). Oksijen kıt olduğunda, yarı ayrışmış organik madde birikir, tüm ekosistem krize girer ve hayat kaybolur.

Nedenler

Ötrofikasyon, ekosistemin normal dengesinden daha yüksek bir besin kaynağından kaynaklanır. İlki nadir olsa da, hem doğal hem de yapay nedenlerle gerçekleşebilir.

- Doğal sebepler

Denizde

Derin soğuk su akıntıları, besin maddelerini okyanus tabanından yüzeye çekerek (yukarı doğru yükselme) fitoplankton popülasyonu patlamalarına neden olabilir. Aynı şekilde, alg çiçekleri veya çiçeklenmeleri, fitoplankton büyümesini destekleyen farklı faktörlerin neden olduğu doğal olaylardır.

Bu uygun koşullar altında, alışılmadık popülasyonda dinoflagellat ve diyatom artışları meydana gelir. Bazı mikroalg türleri zararsız ve faydalıdır, ancak diğerleri, Alexandrium cinsinin dinoflagellatları gibi toksik alglerdir.

Bu toksisite, saksitoksin, ciguatoksin ve gonyatoksinler gibi toksinlerin mikroalgler tarafından salınmasından kaynaklanmaktadır.

Tatlı suda

Kanal boyunca türetildikleri sırada nehirler, menderesler veya bazen izole halde kalan belirgin eğriler oluşturur. Bu şekilde yağmur suyu, akış veya nehrin periyodik taşmalarıyla beslenen at nalı lagünleri üretilir.

Bu su rezervuarlarında nehirden daha fazla besin konsantrasyonu vardır, çünkü çıkış yoktur. Bu nedenle, alglerin ve suda yaşayan bitki örtüsünün çoğalmasıyla doğal ötrofikasyon fenomeni meydana gelir.

- Antropik nedenler

Günümüzde ötrofikasyonun en önemli nedeni, insan faaliyetleriyle su kütlelerinin kirlenmesidir. Özellikle yeterli arıtılmamış atık su ve dünya çapında en önemli olan tarımdan kaynaklanan yaygın kirlilik.

Gübreler ve böcek ilaçları

Kimyasal gübreler, bitki büyümesi için gerekli besinleri sağlamak üzere özel olarak formüle edilmiş bileşiklerden oluşur. Ana gübre formülü nitrojen (N), fosfor (P) ve potasyum (K) içerir.

Ötrofikasyon. Kaynak: F. lamiot (kendi çalışması)

Tarımsal sistemlerde, bu ürünlerin uygulaması verimsizdir, bu nedenle% 60'a yakını akış suyla yıkanır. Bu besinler, nehirler gibi su kütlelerine veya son olarak göller ve okyanuslara, akan su ile taşınır.

Kentsel atıklar

Evlerden, ofislerden ve fabrikalardan gelen kanalizasyon, ötrofikasyona neden olan büyük miktarda organik madde ve inorganik maddeler sağlar. Evsel atık su, arıtılmazsa su kütlelerine ulaşan yüksek miktarda organik madde taşır.

Kişisel hijyen, ev ve diğer tesislerde kullanılan sabun ve deterjanlar ayrıca fosfat ve nitratları da içerir.

Asit yağmuru

Endüstriler, diğer bileşiklerin yanı sıra azot oksit içeren gazları atmosfere yayar. Bu gazlar su buharı ile reaksiyona girdiğinde, çöken ve su kütlelerine ulaşan asitler üretir.

Bu bileşikler, bitki büyümesini destekleyen ana besin maddelerinden biri olan ek nitrat kaynaklarıdır.

Küresel ısınma

Küresel sıcaklıklardaki artış ötrofikasyona yol açar, çünkü ılık sular alglerin ve su bitkilerinin çoğalmasını teşvik eder. Diğer taraftan su sıcaklığındaki artışla orantılı olarak çözünmüş oksijen miktarı azalır.

- İçeren faktörler

Su hareketliliğinin olmaması, sığ derinlik, düşük akış ve yüksek su sıcaklıkları gibi diğer faktörler ötrofikasyonun gelişmesine katkıda bulunur. Sucul ekosistemde ne kadar az su varsa veya yenilenme hızı ne kadar yavaşsa, besin doygunluğuna o kadar hızlı ulaşır.

Sonuçlar

Ötrofikasyon, esas olarak tatlı su ekosistemlerini etkileyen ciddi bir sorundur, ancak deniz ekosistemlerinde de meydana gelir. Dünya çapında, göllerin yaklaşık yarısında bir miktar ötrofikasyon vardır ve birçok nehir ve kıyı bölgelerinde bu nedenle ölü alanlar vardır.

- Ekosistemde hayatın kaybolması

Ötrofikasyonun ana sonucu, ekosistemdeki biyolojik çeşitliliğin azalması ve nihayetinde sucul yaşamın ortadan kalkmasıdır. Erken aşamalarda, besin fazlası, bu koşullar altında hızlı büyüme ve üreme gösteren istilacı organizmaların çoğalmasına yardımcı olur.

Potomac Nehri'nde (Amerika Birleşik Devletleri) ötrofikasyon. Kaynak: Alexandr Trubetskoy

Bu türlerin baskın olduğu ölçüde, ekosistemdeki diğer türlerin yerini alırlar ve biyolojik çeşitliliklerini azaltırlar. Ötrofikasyon ilerledikçe, su altı seviyesindeki koşullar yaşam için elverişsiz hale gelir ve organizmalar ölür.

Bu şekilde, su altındaki balıklar, algler ve bitkiler, oksijen ve ışık eksikliğinden dolayı diğer su organizmalarının yanı sıra kaybolur. Ötrofikasyon devam ederse nihai hedef, su yaşamının neredeyse tamamen ortadan kalkmasıdır.

Zehirli gazlar

Anaerobik bakterilerin faaliyeti, suda yaşayan organizmaların büyük ölümlerine neden olan hidrojen sülfit gibi toksik gazlar üretir.

Alan boyunca etki

Etki karasal ekosistemlere kadar uzanır, çünkü suya bağlı olan canlılar da yok olur veya göç eder. Bunun nedeni hem besin kaynağının kaybolması hem de suyun içme kalitesinin bozulmasıdır.

- Gıda üretiminde azalma

Ötrofiye uğramış bölgelerde balıkçılık azaldıkça gıda üretimi azalır çünkü etkilenen ilk organizmalar balıklardır. Nehirler ve denizler söz konusu olduğunda bunlar bölgeyi terk etmeye zorlanırken, göllerde kaybolurlar.

- İçme suyu kaynaklarının kaybı

İçme suyu, çözünmüş oksijen seviyesi, pH ve organik ve inorganik safsızlıkların olmaması dahil olmak üzere kalite koşullarını karşılamalıdır. Ötrofikasyon meydana geldiğinde, ekosistemdeki su, çözünmüş oksijen içeriğini azaltır ve büyük miktarlarda ayrışan organik madde biriktirir.

Bu da sağlığa zararlıdır ve içme suyu olarak kullanımına uygun olmayan kötü kokulara ve renk değişikliklerine neden olur. Organik asitlerin varlığından dolayı suyun pH'ı değişir ve daha asidik hale gelir.

Sağlık koşulları

Ötrofik su kütlelerinden içilemeyen su tüketiminden halk sağlığı etkilenebilir. Ek olarak, belirli mikroalglerin çoğalması, suya ve onu tüketen organizmalara toksinlere katkıda bulunur.

Benzer şekilde, anaerobik bakterilerdeki artış, hidrojen sülfür ve metan gibi zehirli gazların emisyonunu oluşturur.

- Turist faaliyetlerinde azalma

Sucul ekosistemler, iş ve yerel kalkınma kaynakları oluşturan, turist çekiciliğinin önemli kutuplarıdır. Bu faydalar, bölgenin hem biyolojik çeşitliliğini hem de peyzaj değerlerini etkilediği için ötrofikasyon tehdidi altındadır.

- Ekonomik kayıplar

Yukarıdakilerin bir sonucu olarak, ötrofikasyon, azalan balıkçılık, turizm geliri ve su kullanımı açısından büyük ekonomik kayıplara neden olur.

Çözümler

Ötrofikasyon sorununun çözümlerine olguyu önleme ve iyileştirme perspektifinden yaklaşılmalıdır.

- Önleme

Ötrofikasyonun önlenmesi için başlangıç ​​noktası, vatandaşın varlığına, nedenlerine ve sonuçlarına ilişkin farkındalığıdır. Bu şekilde vatandaşlar gerekli önlemlerin alınması için lobi yapabilirler.

Su kirliliğinden kaçının

İnsan kaynaklı nedenlerden kaynaklanan ötrofikasyon sorununun temel çözümü, su kirliliğinin azaltılmasıdır. Bunun için, su kütlelerine boşaltılmadan önce evsel ve endüstriyel atık suların uygun şekilde arıtılması gerekmektedir.

Asit yağmuru oluşturan gaz emisyonları gibi diğer dolaylı su kirliliği kaynaklarını kontrol etmek de gereklidir.

Yeni tarım ve hayvancılık modeli

Tarım ve hayvancılık faaliyetlerinden kaynaklanan su kirliliği yaygındır, yani kirleten kaynaklar tam olarak tespit edilemez. Öyle ki bu faaliyetlerle kirletici maddelerin katkısı sorununa çözüm, teknolojik üretim şemalarını değiştirmektir.

Daha az girdi kullanan tarım, özellikle gübreler ve herbisitler, suya nitrit ve fosfat katan bileşikler gereklidir. Bu nedenle, hidroponik gibi besin maddelerinin kapalı sirkülasyonlu tarımsal sistemler, ekosistemlere katkıları açısından daha az kirletmektedir.

Organik atıkların yönetimi, hayvansal üretim sistemlerinde kanalizasyonun toplanması ve arıtılmasına da dikkat edilmelidir.

- İyileştirme

Bir su kütlesinin ötrofikasyon süreci devam ederken, sorunu çözmek için birkaç alternatif vardır.

Bitkisel kütlenin ekstraksiyonu

Lenna (Lennaceae), bora (Eichhornia crassipes) veya diğerleri gibi yüzen su bitkilerinin çoğalması göz önüne alındığında, toplama programlarını uygulamak mümkündür. Bu, sürükleyici mayalar kullanarak bitkileri su kütlesinin yüzeyinden toplu olarak çıkarmayı içerir.

Su arıtma

Şiddetli kontaminasyon vakalarında su, su kütlesinden arıtma tesislerine sirküle edilerek arıtma işlemlerine tabi tutulabilir.

Biyolojik kontrol

Ötrofikasyonda çoğalan algleri ve su bitkilerini tüketen bazı organizmalar vardır. Heterotrofik otlatma protistleri kullanılmış, yani ötrofikasyonda çoğalan popülasyonları azaltmak için mikroalg tüketiyorlar.

Benzer şekilde, Cercospora piaropi mantarı, ötrofik koşullar altında çoğalan, yüzen bir anjiyosperm olan Eichhornia crassipes'i kontrol etmek için kullanılmıştır.

Kimyasal kontrol

Mikroalglerin topaklanmasına ve çökelmesine neden olmak, özellikle toksik alg patlaması durumlarında bir alternatiftir. Bu, sodyum hipoklorit (NaOCl), killer (kaolinit) gibi ürünler veya polialüminyum klorür gibi bentonit gibi kombinasyonlar eklenerek elde edilir. Bu ürünler mikroalgleri çeker ve yapıştırır, daha sonra dibe çöken topaklar veya kütleler oluşturur.

Ötrofikasyonlu alanlara örnekler

Hazar Denizi'nde ötrofikasyon. Kaynak: Jeff Schmaltz, MODIS Hızlı Yanıt Ekibi, NASA / GSFC

- Deniz ölü bölgeleri veya alanları

Birleşmiş Milletler Çevre Programı, dünya okyanuslarında 700'den fazla ölü alanın varlığını gösteriyor. Bu ölü bölgeler, ötrofikasyona bağlı düşük çözünmüş oksijen konsantrasyonundan kaynaklanmaktadır ve tahmini alanları 240.000 km²'den fazladır.

Meksika Körfezi'nin Ölü Bölgesi

Dünyanın en kapsamlı deniz ölü bölgelerinden biri, Meksika Körfezi'nin Ölü Bölgesi olarak adlandırılan bölgedir. Yüzen makro ve mikroalglerin çoğalmasıyla birlikte ciddi ötrofikasyon sorunları yaşayan 20.700 km²'den fazla denizdir.

Bu bölgenin ötrofikasyonunun ana nedeni, ağzını Körfez'de bulunan Mississippi Nehri'nin kirli sularıdır. Mississippi, yüksek miktarda tarımsal kirletici madde barındıran bir havza olan Kuzey Amerika'nın tarım bölgesinin çoğundan geçiyor.

- Karadeniz

Avrupa ile Asya arasında yer alan bu iç denizde, 1970'lerden bu yana alg çiçeklerinde artış olduğu bildirildi. Bu, sığ su türlerinin popülasyonlarının azalmasına neden oldu.

Avrupa Çevre Ajansı'ndan alınan bilgiye göre, alglerin aktivitesi sonucunda her yaz hipoksik ve anoksik olaylar meydana geliyor. Bütün bunlar, bu deniz havzasındaki tarımsal ve endüstriyel faaliyetlerin sağladığı besinlerin ötrofikasyonundan kaynaklanmaktadır.

Ötrofikasyona duyarlılık

Tek dolaylı okyanus bağlantısı Boğaz kanalı olan bir iç deniz olan suların yenilenmesi oldukça yavaştır. Bu, onu besleyen havzalardaki yüksek kirlilik seviyeleri ile birlikte, onu özellikle ötrofikasyona duyarlı hale getirir.

Aslında, nitrat ve fosfatların ortalama konsantrasyonları 1960'tan 1992'ye 18 kat artmıştır. Kirletici maddelerin en büyük katkıları Tuna, Dinyeper ve Dinyester nehirlerinin havzalarından gelmektedir.

- Valencia gölü

Los Tacariguas gölü olarak da adlandırılan bu göl, 344 km²'lik alanı ile Venezuela'nın kuzey merkezinde yer almaktadır. 3.140 km²'lik endoreik yani kapalı bir havza oluşturur. Kollarının çoğu, yüksek nüfusa ve sanayi bölgelerine sahip Valencia ve Maracay gibi ülkenin merkezindeki şehirlerden geçmektedir.

Valencia Gölü Havzası (Venezuela). Kaynak: Fev

Kentsel ve endüstriyel atık suyun çoğu, yeterli arıtma yapılmadan drenaj kanallarına dönüştürülen nehirlere deşarj edilmektedir. Bu, organik ve inorganik besinler de dahil olmak üzere on yıllar boyunca büyük miktarda kirletici birikmesine neden oldu.

1974'ten beri gölde azot konsantrasyonları ikiye, fosfor ise üç katına çıktı. Azot için% 146 ve fosfor için% 250 kabul edilenin üzerinde yer almaktadır. Bütün bunlar, şu anda oldukça ilerlemiş olan kapsamlı bir ötrofikasyon fenomenine neden oldu.

Referanslar

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. ve Hernández-Sandoval, FE (2011). Meksika'daki zararlı alg çiçekleriyle ilgili araştırmanın mevcut durumu. Hydrobiological.
2. Calow, P. (Ed.) (1998). Ekoloji ve çevre yönetimi ansiklopedisi.
3. Margalef, R. (1974). Ekoloji. Omega sürümleri.
4. Odum, EP ve Warrett, GW (2006). Ekolojinin temelleri. Beşinci baskı. Thomson.
5. Romero, J. (2017). Los Tacariguas Gölü'nün kol nehirlerinin katkıda bulunduğu organik madde ve besin maddelerinin tarihsel davranışının incelenmesi. Carabobo Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Mezunlar için Çalışmalar Müdürlüğü, Çevre Mühendisliği Yüksek Lisansı.
6. Ruiz-Vanoye, JA ve Díaz-Parra, O. (2015). Denizdeki ölü bölge kümeleri. Science Magazine.
7. Sar, EA, Ferrario, ME ve Reguera, B. (Eds., 2002). Amerikan Güney Konisi'nde zararlı alg çiçekleri. İspanyol Oşinografi Enstitüsü. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000215417
8. Dünya Kaynakları Enstitüsü, Ötrofikasyon ve Hipoksi Etkileşimli Haritası. (7 Şubat 2020'de görüldüğü gibi). Alındığı yer: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia