Processo di eutrofizzazione, cause, conseguenze, soluzioni

IL eutrofizzazione È un eccesso di nutrienti che hanno contribuito a un corpo idrico, generando un'esplosione di popolazione di alghe, cianobatteri e piante acquatiche. Questo fenomeno a sua volta provoca la diminuzione dell'ossigeno disciolto in acqua e, quindi, colpisce la vita sott'acqua.

L'ossigeno disciolto diminuisce a causa della riduzione della fotosintesi da alghe e piante sommerse. Ciò si verifica sia dal blocco della luce solare dovuta alla proliferazione delle piante superficiali, sia dal più alto tasso di consumo di ossigeno per queste popolazioni.

Accumulo di eutrofizzazione.

L'eutroficizzazione può verificarsi a causa delle cause naturali riducendo le dimensioni o il flusso di un corpo o un corpo eccezionali che trascinano i carichi nutrizionali sui corpi idrici. Tuttavia, nella maggior parte dei casi si verifica l'eutrofizzazione dovuta a cause generate dall'essere umano (antropico).

Il problema dell'eutrofizzazione sta crescendo in tutto il mondo e più della metà dei laghi del mondo soffrono a un certo livello. Allo stesso modo, le aree morte proliferano nei mari a causa del verificarsi di questo fenomeno, identificandone più di 700.

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Processo di eutrofizzazione

L'eutrofizzazione inizia con il contributo dell'acqua di insolite quantità di nutrienti, in particolare azoto (N) e fosforo (P). Questi contributi possono provenire da fonti naturali e umane (antropiche), ma in ogni caso sono un prodotto e una causa di uno squilibrio ecologico.

Organismi favoriti

Il reddito eccezionale di nutrienti essenziali per la crescita delle piante favorisce lo sviluppo di alghe e piante acquatiche invasive. Può essere sia fitoplancton che macroalgas e anche la proliferazione dei cianobatteri.

Proliferazione di alghe di eutrofizzazione. Fonte: Felix Andrews (Floybix) [CC BY-S (http: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/]]

Questi organismi hanno alti tassi riproduttivi e sono in rapida crescita, quindi contando abbastanza nutrienti, hanno vantaggi competitivi. Crescono sulla superficie del corpo dell'acqua e coprono l'intera superficie.

La luce

Le alghe acquatiche galleggianti e le piante che coprono la superficie prevengono la luce solare possono penetrare negli strati inferiori d'acqua. Per questo motivo, le alghe e le piante sommerse non possono eseguire la fotosintesi e iniziare a morire.

Ossigeno dissolto

Il blocco della fotosintesi subacquea dovuta a questa proliferazione superficiale della massa vegetale, implica anche la diminuzione dell'ossigeno disciolto nell'acqua. Inoltre, altre fonti di ossigeno disciolto sono limitate come lo scambio con l'atmosfera a causa del blocco che la massa della pianta superficiale esercita.

Richiesta di ossigeno

Sotto la superficie, l'attività degli organismi decomponenti, in particolare i batteri e gli archi aumentano. Ciò implica un aumento della domanda di ossigeno disciolto, che è ridotto.

L'aumento dell'attività di decomposizione è una conseguenza della maggiore fornitura di prodotti di materia organica dello scoppio della popolazione superficiale. Influenza anche l'aumento della morte degli organismi sottomarini.

Il contributo interno della materia organica ed esterno da effluenti contaminati richiede più ossigeno per la stabilizzazione biochimica (domanda biochimica di ossigeno). Quando l'ossigeno è scarso, si accumula la materia organica semi-displesa, l'intero ecosistema entra in crisi e la vita scompare.

Cause

L'eutrofizzazione è causata da una sostanza di nutrienti superiori al solito equilibrio dell'ecosistema. Che può accadere per cause sia naturali che artificiali, sebbene i primi siano rari.

- Cause naturali

Al mare

Le correnti di acqua fredda profonda possono causare esplosioni di popolazione di fitoplancton trascinando i nutrienti dal letto oceanico in superficie (emergenze). Allo stesso modo, le proliferazioni alghe o gli affioramenti sono fenomeni naturali causati da diversi fattori favorevoli alla crescita del fitoplancton.

In queste condizioni favorevoli, si verificano aumenti insoliti della popolazione di dinoflagellati e diatomee. Alcune specie di microalghe sono innocue e benefiche, ma altre sono alghe tossiche, come il genere dinoflagellates Alexandrium. 

Questa tossicità è dovuta all'emissione da parte delle microalghe di tossine come saxitossina, ciguatossina e gonyatoxin.

In acqua dolce

I fiumi nella loro derivazione lungo il canale generano meandri o curve marcati, che a volte rimangono isolati. In questo modo, si verificano lagune a ferro di cavallo, che si nutrono di acqua piovana, deflusso o periodici overflow del fiume.

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In questi depositi d'acqua c'è una concentrazione di nutrienti superiori a quello del fiume, perché non esiste un flusso di uscita. Pertanto, si verificano fenomeni di eutrofizzazione naturale con proliferazione di alghe e vegetazione acquatica.

- Cause antropiche

La causa più importante dell'eutrofizzazione oggi è la contaminazione dei corpi idrici da parte delle attività umane. In particolare le acque reflue senza un trattamento adeguato e una contaminazione diffusa dell'agricoltura che è la più importante in tutto il mondo.

Fertilizzanti e pesticidi

I fertilizzanti chimici sono costituiti da composti appositamente formulati per fornire nutrienti essenziali per la crescita delle piante. La formula principale del fertilizzante comprende azoto (N), fosforo (P) e potassio (K).

Eutrofizzazione. Fonte: f. Lamiot (proprio lavoro) [CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/2.5)]

Nei sistemi agricoli l'applicazione di questi prodotti è inefficiente, quindi circa il 60% viene lavato dall'acqua di deflusso. Questi nutrienti finiscono nei corpi d'acqua come fiumi o infine laghi e oceani, trasportati con acqua di deflusso.

Effluenti urbani

Le famiglie, gli uffici e le fabbriche contribuiscono con una grande quantità di materia organica e sostanze inorganiche che promuovono l'eutrofizzazione. Le acque reflue domestiche trasportano un elevato carico di materia organica che, se non raffinata, raggiunge i corpi idrici.

Saponi e detergenti utilizzati nell'igiene personale, nella casa e in altre strutture, includono anche fosfati e nitrati.

Pioggia acida

Le industrie emettono gas che contengono ossidi di azoto tra gli altri composti. Questi gas quando reagiscono con vapore acqueo producono acidi che precipitano e raggiungono i corpi d'acqua.

Questi composti sono ulteriori fonti di nitrati che sono uno dei principali nutrienti che promuovono la proliferazione delle piante.

Il riscaldamento globale

L'aumento delle temperature globali favorisce l'eutrofizzazione, poiché le acque calde promuovono la proliferazione di alghe e piante acquatiche. D'altra parte, la quantità di ossigeno disciolto diminuisce in proporzione all'aumento della temperatura dell'acqua.

- Fattori adiuvanti

Altri fattori contribuiscono allo sviluppo dell'eutrofizzazione, tra cui la mancanza di mobilità dell'acqua, bassa profondità, flusso ridotto e alte temperature dell'acqua. Meno acqua c'è nell'ecosistema acquatico o più lento è il suo tasso di rinnovo, più velocemente viene raggiunta la saturazione dei nutrienti.

Conseguenze

L'eutrofizzazione è un problema serio che colpisce principalmente. In tutto il mondo.

- La scomparsa della vita nell'ecosistema

La principale conseguenza dell'eutrofizzazione è la diminuzione della biodiversità nell'ecosistema e infine la scomparsa della vita acquatica. Nelle prime fasi, i nutrienti in eccesso favoriscono la proliferazione di organismi invasori che mostrano una rapida crescita e riproduzione in queste condizioni.

Eutrofizzazione nel fiume Potomac (Stati Uniti). Fonte: Alexandr Trubetskoy [CC BY-S (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

Nella misura in cui queste specie predominano, si spostano nel resto delle specie ecosistemiche, riducendo la loro diversità biologica. Man mano che l'eutrofizzazione avanza, le condizioni a livello sottomarino diventano sfavorevoli alla vita e gli organismi muoiono.

In questo modo, pesci, alghe e piante scompaiono, così come altri organismi acquatici non avendo ossigeno e luce. La destinazione finale, se l'eutrofizzazione è la scomparsa quasi totale della vita acquatica.

Gas tossici

L'attività dei batteri anaerobici produce gas tossici come l'idrogeno solforato, causando una grande mortalità di organismi acquatici.

Impatto in tutta l'area

L'impatto si estende agli ecosistemi terrestri, poiché anche quegli esseri viventi che dipendono dal corpo dell'acqua periscono o migrano. Ciò è dovuto sia alla perdita della fonte alimentare che al degrado della qualità dell'acqua potabile.

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- Ridotta produzione alimentare

Nelle aree eutrofizzate, la produzione alimentare diminuisce diminuendo la pesca perché i primi organismi ad essere colpiti sono il pesce. Questi, nel caso di fiumi e mari, sono costretti a lasciare l'area, mentre nei laghi finiscono per scomparire.

- Perdita di fonti di acqua potabile

L'acqua potabile deve soddisfare le condizioni di qualità, incluso il livello di ossigeno disciolto, il pH e l'assenza di impurità organiche e inorganiche. Quando si verifica l'eutrofizzazione, l'acqua dell'ecosistema riduce il suo contenuto di ossigeno disciolto e accumula grandi quantità di materia organica di decomposizione.

Questo a sua volta è dannoso per la salute e provoca cattivi odori e cambiamenti di colore, incompatibili con il suo uso come acqua potabile. Il pH dell'acqua viene alterato, diventando più acido a causa della presenza di acidi organici.

Condizioni di salute

La sanità pubblica può essere influenzata dal consumo di acqua non potabile dai corpi idrici eutrofici. Inoltre, la proliferazione di alcune microalghe fornisce tossine all'acqua e agli organismi che la consumano.

Allo stesso modo, l'aumento dei batteri anaerobici genera l'emissione di gas tossici come idrogeno solforato e metano.

- Diminuzione dell'attività turistica

Gli ecosistemi acquatici sono importanti poli di attrazione turistica, generando fonti di lavoro e sviluppo locale. Questi benefici sono minacciati dall'eutrofizzazione, poiché colpisce sia la biodiversità che i valori del paesaggio dell'area.

- Perdite economiche

Come conseguenza di tutto quanto sopra, l'eutrofizzazione offre grandi perdite economiche in termini di riduzione della pesca, del reddito turistico e dell'uso dell'acqua.

Soluzioni

Le soluzioni al problema dell'eutrofizzazione devono essere focalizzate dalla prospettiva della prevenzione del fenomeno e dalla sua bonifica.

- Prevenzione

Il punto di partenza per la prevenzione dell'eutrofizzazione è la consapevolezza del cittadino sulla sua esistenza, cause e conseguenze. In questo modo, i cittadini possono eseguire pressioni per le misure necessarie da prendere.

Evita l'inquinamento dell'acqua

La soluzione sostanziale al problema dell'eutrofizzazione dovuta a cause antropiche è la riduzione dell'inquinamento idrico. Per questo, è necessario implementare il trattamento adeguato delle acque reflue domestiche e industriali prima di essere dimesso nei corpi idrici.

È inoltre necessario controllare altre fonti indirette di inquinamento idrico, come le emissioni di gas che generano pioggia acida.

Nuovo modello agricolo e di bestiame

L'inquinamento idrico causato dalle attività agricole e di bestiame è diffusa, cioè non possono identificare esattamente fonti inquinanti. In modo tale che la soluzione al problema del contributo degli inquinanti per queste attività sia cambiare gli schemi di produzione tecnologica.

È necessario l'agricoltura che utilizzino meno forniture, in particolare fertilizzanti ed erbicidi, composti che forniscono nitriti e fosfati all'acqua. Pertanto, i sistemi agricoli di circolazione chiusa di nutrienti come idroponici sono meno inquinanti in termini di contributi agli ecosistemi.

È inoltre richiesta attenzione alla gestione dei rifiuti organici, alla raccolta e al trattamento delle acque reflue nei sistemi di produzione animale.

- Bonifica

Una volta che il processo di eutrofizzazione di un corpo idrico, ci sono diverse alternative per rimediare al problema.

Estrazione della massa vegetale

Data la proliferazione di piante acquatiche galleggianti come Lenna (Lennaceae), bora (Eichhornia crassipes) o altri, è possibile implementare programmi di raccolta. Ciò consiste di rimuovere massicciamente le piante dalla superficie del corpo dell'acqua da trascinamento Maya.

Purificazione dell'acqua

Nei casi gravi di contaminazione, l'acqua può sottoporsi a trattamenti di purificazione che ricircolo dal corpo idrico alle piante di trattamento.

Controllo biologico

Ci sono alcuni organismi che consumano le alghe e le piante acquatiche che proliferano nell'eutrofizzazione. Sono stati usati protisti di stomaco pastore eterotrofi, cioè consumano microalghe per ridurre le popolazioni che proliferano l'eutrofizzazione.

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Il fungo è stato anche usato Piaropi Cercospora per il controllo di Eichhornia crassipes, Un angiosperma galleggiante che prolifera in condizioni eutrofiche.

Controllo chimico

Causa la flocculazione e la precipitazione delle microalghe è un'alternativa, specialmente in caso di proliferazioni alghe tossiche. Ciò si ottiene aggiungendo prodotti come ipoclorito di sodio (NaOCL), argille (caolinite) o combinazioni come il cloruro di polialumina con bentonite. Questi prodotti attirano e aderiscono le microalghe che formano floc o masse che poi precipitano sullo sfondo.

Esempi di aree con eutrofizzazione

Eutrofizzazione nel Mar Caspio. Fonte: Jeff Schmaltz, Modis Rapid Response Team, NASA/GSFC [dominio pubblico]

- Aree o aree morti marine

Il programma dell'ambiente delle Nazioni Unite indica l'esistenza di oltre 700 aree morti negli oceani del mondo. Queste aree morte sono dovute a una bassa concentrazione di ossigeno disciolto a causa dell'eutrofizzazione e la sua area stimata è maggiore di 240.000 km².

La zona morta del Golfo del Messico

Una delle aree morti marine più estese del mondo è la zona morta così chiamata del Golfo del Messico. Questo è più di 20.700 km² di mare che soffrono di gravi problemi di eutrofizzazione, con la proliferazione di microalghe macro e galleggianti.

La causa centrale dell'eutrofizzazione di quest'area sono le acque contaminate del fiume Mississippi che ha la bocca nel Golfo. Il Mississippi attraversa gran parte della zona agricola nordamericana, essendo un bacino di raccolta dell'acqua con un alto carico di inquinanti agricoli.

- Il mare nero

In questo mare interno situato tra Europa e Asia, dagli anni '70 è stato indicato un aumento della proliferazione delle alghe. Ciò ha comportato la diminuzione delle popolazioni di specie poco profonde.

Secondo le informazioni dell'agenzia ambientale europea, tutte le estati si verificano fenomeni di ipossia e prodotto di anossia dell'attività delle alghe. Tutto ciò a causa dell'eutrofizzazione da parte dei nutrienti forniti dalle attività agricole e industriali nel bacino di questo mare.

Sensibilità all'eutrofizzazione

Essendo un mare interiore la cui unica connessione oceanica indiretta è il canale Bosforo, il rinnovamento delle acque è molto lento. Questo, insieme agli alti livelli di contaminazione dei bacini che lo alimentano, lo rende particolarmente suscettibile all'eutrofizzazione.

In effetti, le concentrazioni medie di nitrati e fosfati sono aumentate 18 volte dal 1960 al 1992. Il più grande contributo degli inquinanti provengono dai fiumi Danube, Dnieper e Dniéster.

- Lago di Valencia

Questo lago, chiamato anche Lake Tacariguas, si trova nel centro settentrionale del Venezuela con un'area di 344 km². Forma un bacino endorheico, vale a dire chiuso, 3.140 km². Molti dei suoi affluenti stanno attraversando città nel centro del paese come Valencia e Maracay, con popolazioni alte e aree industriali.

Valencia Lake Basin (Venezuela). Fonte: FEV [dominio pubblico]

La maggior parte delle acque reflue urbane e industriali vengono versate in fiumi convertiti in canali di drenaggio senza un trattamento adeguato. Ciò ha generato che enormi quantità di inquinanti, compresi i nutrienti organici e inorganici, si sono accumulati per decenni.

Dal 1974, le concentrazioni di azoto sono raddoppiate e quelle del fosforo triplicato nel lago. Situato sopra quello ammesso nel 146% per azoto e il 250% per il fosforo. Tutto ciò ha causato un ampio fenomeno di eutrofizzazione che è molto avanzato oggi.

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