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:

1. 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.
2. 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.
3. 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 .
4. 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

• ekologia
• trofizm
• biomasa
• Eksperyment kortowski

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