Eutrofizacja – proces wzbogacania
zbiorników wodnych
w substancje pokarmowe (nutrienty,
biogeny
), jest to wzrost
trofii
, czyli żyzności wód. Dotyczy to nie tylko zbiorników wodnych ale również
cieków
.
Biorąc pod uwagę geologiczną historię
jezior
, najczęściej uważa się, że eutrofizacja jest procesem naturalnym (według innych autorów naturalnym procesem jest dystrofizacja, a eutrofizacja uważana jest za proces antropogeniczny, spowodowany zmianami w zlewni). Większość jezior zwłaszcza polodowcowych na początku była
oligotroficzna
, jednak ciągły dopływ do nich substancji z zewnątrz (np. ze zlewni i atmosfery), powodował wzrost koncentracji biogenów, a tym samym zwiększał trofię zbiornika. Jest to tzw.
harmoniczna sukcesja jezior
. Normalnie jest to proces powolny, ale został on mocno przyśpieszony w wyniku działań człowieka, takich jak zrzuty ścieków przemysłowych i komunalnych oraz w wyniku intensyfikacji
rolnictwa
. W szczególnie drastycznych przypadkach, np. przy zrzucaniu do jezior surowych
ścieków komunalnych
czy
gnojówki
, dochodzi do osiągnięcia przez zbiornik stanów niespotykanych w naturze:
politrofii
i
hypertrofii
(zobacz też
jezioro saprotroficzne
). Następuje wtedy niemal całkowity zanik organizmów wyższych poza cienką, kilkudziesięciocentymetrową warstwą wody stykającą się z atmosferą.
Specyficznie przebiega proces eutrofizacji w wodach
torfowiskowych
. Dopływające z otaczającego je torfowiska substancje humusowe, tworzą stałe kompleksy ze związkami fosforu i azotu, czyniąc je niedostępnymi dla roślin i glonów. W razie jego degradacji, zwykle przez przesuszenie, następuje szczególnie szybka eutrofizacja: do wody dostają się zarówno biogeny ze zlewni, jak i te uwolnione z torfowiska (i związków humusowych).
Przyczyny eutrofizacji
Główną przyczyną eutrofizacji jest wzrastający ładunek pierwiastków (biogenów), przede wszystkim
fosforu
. Wzrost dopływu pierwiastków biogennych, w tym wypadku fosforu, obejmuje nie tylko wzrost zrzutów ścieków, ale także wzrost zawartości środków piorących i innych
detergentów
zawierających fosfor w ściekach. Większa ilość tego biogenu związana jest także z intensyfikacją nawożenia oraz wzrostem
erozji
w zlewni. Wzrost dopływu
azotu
, drugiego z biogenów, związany jest z wzrastającą emisją tlenków azotu do atmosfery, a tym samym dużą ich zawartością w opadach atmosferycznych. Nawożenie ziemi poddanej pod uprawę, również przyczynia się do wzrostu ładunku azotu, ponieważ fosfor znajdujący sie w glebie nie jest pierwiastkiem silnie mobilnym. Silne opady deszczu mogą łatwo wypłukiwać azot z powierzchniowej warstwy gleby oraz z nawozów, przy czym do zbiornika mogą być też wniesione znaczne ilości fosforu.
Następstwa eutrofizacji
Na początku procesu eutrofizacji następuje umiarkowany wzrost produkcji biologicznej, co jest korzystne i przekłada się na wzrost liczebności ryb, ale po przekroczeniu pewnej granicy obserwuje się już wiele niepożądanych następstw tego procesu takich jak:
- Masowy rozwój organizmów
fitoplanktonowych
powodujących w powierzchniowej warstwie wody tzw.
zakwity
i zmniejszających przezroczystość tej wody. W zbiorniku wzrasta przede wszystkim ilość
sinic
, które utrzymując się na powierzchni tworzą często kożuchy. Masowe nagromadzenia tych glonów powodują nie tylko śmiertelność ich samych, ale również występującej tam fauny. Ponadto niektóre szczepy sinic wydzielają
toksyny
i nierzadko powodują uczulenia. Wydzielanie przez glony organicznych substancji psujących smak i zapach wody dyskwalifikuje takie zbiorniki jako źródła wody pitnej. Do organizmów powodujących takie problemy należą
Anabaena
sp. oraz Aphanisomenon sp. wiążące
azot
, oraz niezdolne do wiązania azotu gatunki z rodzaju Microcystis, Limnotrix i Planktotrix. Zakwity występują nie tylko w zbiornikach, ale również w rzekach. W przypadku tych ostatnich powodowane są zwykle przez
zielenice
lub
okrzemki
, które są jednak mniej uciążliwe niż sinice, których miejscem występowania są przeważnie wody stojące.
- Ustępowanie roślinności zanurzonej z powodu pogarszających się warunków świetlnych w strefie przybrzeżnej –
litoral
. Postępujące zanikanie światła pośrednio prowadzi także do przebudowy fauny tam występującej. Kożuchy glonów w tej strefie zupełnie uniemożliwiają rekreacyjne użytkowanie wody.
- Wyczerpanie zasobów tlenu w warstwie przydennej –
hypolimnionie
, a zwłaszcza
profundalu
i w osadach dennych prowadzi do zaniku fauny głębinowej, w tym także gatunków reliktowych. Również tarło niektórych ryb nie dochodzi do skutku, co prowadzi do ustępowania cennych gatunków np. łososia. Często zdarza się, że ryby giną zimą pod pokrywą lodową w wyniku
braku tlenu
. W warunkach anaerobowych dochodzi dodatkowo do różnych procesów chemicznych (
amonifikacja
,
denitryfikacja
) i powstawania
metanu
.
- Występowanie
siarkowodoru
, który podczas całkowitego braku tlenu może przechodzić do warstw powierzchniowych wody, ulatniać się i zatruwać atmosferę w okolicy.
Metody kontroli i zapobiegania eutrofizacji
Prostym sposobem kontroli trofii zbiornika jest badanie widzialności
krążka Secchiego
: białego krążka o średnicy 30 cm, opuszczanego na wyskalowanej lince. Jego widzialność (
ang.
Secchi depth) zależy od ilości zawiesiny w wodzie, a ta z kolei – głównie od ilości glonów. Na podstawie widzialności krążka Secchiego można obliczyć tzw. wskaźnik Carlsona[1][2], na podstawie którego porównuje się trofię poszczególnych zbiorników lub zmiany trofii danego zbiornika w czasie. Tenże wskaźnik można też obliczyć, mając do dyspozycji dane o ilości
chlorofilu a
(pomiary
fotometryczne
) lub związków fosforu.
Najskuteczniejszą metodą walki z procesem eutrofizacji jest ograniczenie antropogenicznego dopływu biogenów do wód – kompostowanie odchodów w miejsce odprowadzania ich do ujścia kanalizacyjnego, redukcja zawartości fosforanów w środkach piorących używanych w gospodarstwach domowych, ograniczanie stosowania nawozów sztucznych w rolnictwie.
Zobacz też
Bibliografia
- Zdzisław Kajaka Hydrobiologia – Limnologia. Ekosystemy wód śródlądowych.
Wydawnictwo Naukowe PWN
, Warszawa, 2001.
- Winfried Lampert, Ulrich Sommer Ekologia wód śródlądowych Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1996.
Przypisy