EUTROFIËRING: PROCES, OORZAKEN, GEVOLGEN, OPLOSSINGEN - MILIEU - 2025

De eutrofiëring is een teveel aan voedingsstoffen die worden bijgedragen aan een watermassa, waardoor een bevolkingsexplosie van algen, cyanobacteriën en waterplanten ontstaat. Dit fenomeen veroorzaakt op zijn beurt de afname van opgeloste zuurstof in het water en beïnvloedt daarom het onderwaterleven.

Opgeloste zuurstof neemt af als gevolg van verminderde fotosynthese door ondergedompelde algen en planten. Dit gebeurt zowel door de blokkering van zonlicht als gevolg van de proliferatie van planten aan de oppervlakte, als door het hogere zuurstofverbruik door deze populaties.

Ophoping van algen door eutrofiëring.

Eutrofiëring kan optreden als gevolg van natuurlijke oorzaken wanneer de grootte of de stroming van een waterlichaam wordt verminderd of uitzonderlijke regens die voedingsstoffen naar watermassa's brengen. In de meeste gevallen ontstaat eutrofiëring echter door door mensen veroorzaakte (antropische) oorzaken.

Het probleem van eutrofiëring neemt wereldwijd toe en meer dan de helft van de meren in de wereld heeft er op een bepaald niveau last van. Evenzo prolifereren dode zones in de zeeën als gevolg van het optreden van dit fenomeen, waardoor er meer dan 700 worden geïdentificeerd.

Proces van

Eutrofiëring begint met de bijdrage aan het water van ongebruikelijke hoeveelheden voedingsstoffen, met name stikstof (N) en fosfor (P). Deze bijdragen kunnen afkomstig zijn van zowel natuurlijke als menselijke (antropische) bronnen, maar zijn in ieder geval het product en de oorzaak van een ecologische onbalans.

De favoriete organismen

De uitzonderlijke opname van essentiële voedingsstoffen voor plantengroei bevordert de ontwikkeling van invasieve waterplanten en algen. Het kan zowel fytoplankton als macroalgen zijn en de proliferatie van cyanobacteriën komt ook voor.

Proliferatie van algen door eutrofiëring. Bron: Felix Andrews (Floybix)

Deze organismen hebben een hoge voortplantingssnelheid en groeien snel, dus met voldoende voedingsstoffen hebben ze concurrentievoordelen. Ze groeien op het oppervlak van het water en bedekken het hele oppervlak.

Het licht

Drijvende algen en waterplanten die het oppervlak bedekken, voorkomen dat zonlicht doordringt in de onderste waterlagen. Hierdoor kunnen de ondergedompelde algen en planten niet fotosynthetiseren en beginnen ze af te sterven.

Opgeloste zuurstof

De blokkering van onderwaterfotosynthese door deze oppervlakkige proliferatie van plantmassa impliceert ook de afname van opgeloste zuurstof in het water. Bovendien zijn andere bronnen van opgeloste zuurstof, zoals uitwisseling met de atmosfeer, beperkt vanwege de blokkering die wordt uitgeoefend door de oppervlakkige plantenmassa.

Zuurstofbehoefte

Onder het oppervlak neemt de activiteit van ontbindende organismen, vooral bacteriën en archaea, toe. Dit impliceert een toename van de vraag naar opgeloste zuurstof, die wordt verminderd.

De toename van de afbraakactiviteit is een gevolg van de grotere aanvoer van organisch materiaal als gevolg van de oppervlakte bevolkingsexplosie. Ook de toename van de dood van onderwaterorganismen heeft invloed.

De interne bijdrage van organische stof en de externe bijdrage door verontreinigd afvalwater vereist meer zuurstof voor zijn biochemische stabilisatie (biochemisch zuurstofverbruik). Als zuurstof schaars is, hoopt half afgebroken organische stof zich op, raakt het hele ecosysteem in een crisis en verdwijnt het leven.

Oorzaken

Eutrofiëring wordt veroorzaakt door een toevoer van voedingsstoffen die hoger is dan de gebruikelijke balans van het ecosysteem. Dit kan zowel door natuurlijke als door kunstmatige oorzaken gebeuren, hoewel de eerste zeldzaam zijn.

- Natuurlijke oorzaken

Op zee

Diepe koude waterstromingen kunnen fytoplanktonpopulatie-uitbarstingen veroorzaken door voedingsstoffen van de oceaanbodem naar de oppervlakte te trekken (opwelling). Op dezelfde manier zijn algenbloei of -bloei natuurlijke verschijnselen die worden veroorzaakt door verschillende factoren die de groei van fytoplankton bevorderen.

Onder dergelijke gunstige omstandigheden treden ongebruikelijke populatieverhogingen van dinoflagellaten en diatomeeën op. Sommige soorten microalgen zijn onschadelijk en heilzaam, maar andere zijn giftige algen, zoals dinoflagellaten van het geslacht Alexandrium.

Deze toxiciteit is te wijten aan de uitstoot door microalgen van toxines zoals saxitoxine, ciguatoxine en gonyatoxines.

In zoet water

De rivieren in hun afleiding langs het kanaal genereren meanders of gemarkeerde bochten, die soms geïsoleerd blijven. Op deze manier ontstaan ​​hoefijzerlagunes, die worden gevoed door regenwater, afstromend water of de periodieke overstromingen van de rivier.

In deze waterreservoirs zit een hogere concentratie nutriënten dan de rivier, omdat er geen uitstroom is. Daarom treden natuurlijke eutrofiëringsverschijnselen op bij de proliferatie van algen en waterplanten.

- Antropische oorzaken

De belangrijkste oorzaak van eutrofiëring is tegenwoordig de verontreiniging van waterlichamen door menselijke activiteiten. Vooral afvalwater zonder adequate zuivering en diffuse vervuiling door de landbouw, die wereldwijd de belangrijkste is.

Meststoffen en pesticiden

Chemische meststoffen bestaan ​​uit verbindingen die speciaal zijn samengesteld om essentiële voedingsstoffen te leveren voor de groei van planten. De belangrijkste meststofformule omvat stikstof (N), fosfor (P) en kalium (K).

Eutrofiëring. Bron: F. lamiot (eigen werk)

In landbouwsystemen is de toepassing van deze producten inefficiënt, zodat bijna 60% wordt weggespoeld door afstromend water. Deze voedingsstoffen komen terecht in waterlichamen zoals rivieren of uiteindelijk meren en oceanen, getransporteerd door afstromend water.

Stedelijk afvalwater

Afvalwater uit huizen, kantoren en fabrieken levert een grote hoeveelheid organisch materiaal en anorganische stoffen op die eutrofiëring bevorderen. Huishoudelijk afvalwater bevat een grote hoeveelheid organisch materiaal dat, indien niet gezuiverd, de waterlichamen bereikt.

Zepen en wasmiddelen die worden gebruikt in persoonlijke hygiëne, huishoudelijke en andere voorzieningen, omvatten ook fosfaten en nitraten.

Zure regen

Industrieën stoten gassen uit die onder meer stikstofoxiden bevatten in de atmosfeer. Deze gassen produceren bij reactie met waterdamp zuren die neerslaan en waterlichamen bereiken.

Deze verbindingen zijn aanvullende bronnen van nitraten die een van de belangrijkste voedingsstoffen zijn die de groei van planten bevorderen.

Opwarming van de aarde

De stijging van de temperatuur op aarde bevordert eutrofiëring, aangezien het warme water de verspreiding van algen en waterplanten bevordert. Aan de andere kant neemt de hoeveelheid opgeloste zuurstof af evenredig met de stijging van de watertemperatuur.

- Bijdragende factoren

Andere factoren dragen bij aan de ontwikkeling van eutrofiëring, waaronder gebrek aan watermobiliteit, geringe diepte, lage stroming en hoge watertemperaturen. Hoe minder water er in het aquatische ecosysteem is of hoe langzamer de vernieuwingssnelheid, hoe sneller het de nutriëntenverzadiging bereikt.

Gevolgen

Eutrofiëring is een ernstig probleem dat vooral zoetwaterecosystemen treft, maar komt ook voor in mariene ecosystemen. Wereldwijd kent ongeveer de helft van de meren een zekere mate van eutrofiëring en veel rivieren en kustgebieden hebben hierdoor dode gebieden.

- Het verdwijnen van leven in het ecosysteem

Het belangrijkste gevolg van eutrofiëring is de afname van de biodiversiteit in het ecosysteem en uiteindelijk het verdwijnen van het waterleven. In de vroege stadia bevordert het teveel aan voedingsstoffen de proliferatie van binnendringende organismen die onder deze omstandigheden een snelle groei en voortplanting vertonen.

Eutrofiëring in de Potomac-rivier (Verenigde Staten). Bron: Alexandr Trubetskoy

Voor zover deze soorten overheersen, verdringen ze de rest van de soorten in het ecosysteem, waardoor hun biologische diversiteit afneemt. Naarmate de eutrofiëring voortschrijdt, worden de omstandigheden onder water ongunstig voor het leven en gaan organismen dood.

Op deze manier verdwijnen ondergedompelde vissen, algen en planten, evenals andere waterorganismen door gebrek aan zuurstof en licht. De uiteindelijke bestemming, als de eutrofiëring voortduurt, is de bijna totale verdwijning van het waterleven.

Giftige gassen

De activiteit van anaërobe bacteriën produceert giftige gassen zoals waterstofsulfide, waardoor grote sterfgevallen onder waterorganismen worden veroorzaakt.

Impact door het hele gebied

De impact strekt zich uit tot terrestrische ecosystemen, aangezien die levende wezens die afhankelijk zijn van het water ook omkomen of migreren. Dit komt zowel door het verlies van de voedselbron als door de verslechtering van de drinkkwaliteit van het water.

- Afname van de voedselproductie

In eutrofiërde gebieden neemt de voedselproductie af naarmate de visserij afneemt, omdat de eerste organismen die worden aangetast, vissen zijn. Deze worden, in het geval van rivieren en zeeën, gedwongen het gebied te verlaten, terwijl ze in de meren verdwijnen.

- Verlies van drinkwaterbronnen

Drinkwater moet voldoen aan kwaliteitsvoorwaarden, waaronder het gehalte aan opgeloste zuurstof, de pH en de afwezigheid van organische en anorganische onzuiverheden. Wanneer eutrofiëring optreedt, vermindert het water in het ecosysteem zijn gehalte aan opgeloste zuurstof en hoopt het grote hoeveelheden ontbindend organisch materiaal op.

Dit is op zijn beurt schadelijk voor de gezondheid en veroorzaakt nare geurtjes en kleurveranderingen, wat onverenigbaar is met het gebruik ervan als drinkwater. De pH van het water verandert en wordt zuurder door de aanwezigheid van organische zuren.

Gezondheids condities

De volksgezondheid kan worden aangetast door de consumptie van niet-drinkbaar water uit eutrofe wateren. Bovendien draagt ​​de proliferatie van bepaalde microalgen toxines bij aan het water en de organismen die het consumeren.

Evenzo genereert de toename van anaërobe bacteriën de uitstoot van giftige gassen zoals waterstofsulfide en methaan.

- Afname van toeristische activiteit

Aquatische ecosystemen zijn belangrijke toeristische trekpleisters, die bronnen van werk en lokale ontwikkeling genereren. Deze voordelen worden bedreigd door eutrofiëring, aangezien het zowel de biodiversiteit als de landschappelijke waarden van het gebied aantast.

- Economische verliezen

Als gevolg van al het bovenstaande leidt eutrofiëring tot grote economische verliezen in termen van verminderde visserij, toerisme-inkomsten en watergebruik.

Oplossingen

Oplossingen voor het probleem van eutrofiëring moeten worden benaderd vanuit het perspectief van het voorkomen van het fenomeen en van het herstel ervan.

- Preventie

Het uitgangspunt voor het voorkomen van eutrofiëring is het bewustzijn van de burger over het bestaan, de oorzaken en gevolgen ervan. Op deze manier kunnen burgers lobbyen voor het nemen van de nodige maatregelen.

Voorkom waterverontreiniging

De basisoplossing voor het probleem van eutrofiëring door antropische oorzaken is het verminderen van waterverontreiniging. Hiervoor is het noodzakelijk om een ​​adequate behandeling van huishoudelijk en industrieel afvalwater te implementeren voordat het in waterlichamen wordt geloosd.

Het is ook nodig om andere indirecte bronnen van waterverontreiniging te beheersen, zoals gasemissies die zure regen veroorzaken.

Nieuw landbouw- en veeteeltmodel

Waterverontreiniging veroorzaakt door landbouw- en veeteeltactiviteiten is diffuus, dat wil zeggen dat de vervuilende bronnen niet precies kunnen worden geïdentificeerd. Op zo'n manier dat de oplossing voor het probleem van de bijdrage van verontreinigende stoffen door deze activiteiten erin bestaat de technologische productieschema's te veranderen.

Er is landbouw nodig die minder inputs gebruikt, met name kunstmest en herbiciden, verbindingen die nitrieten en fosfaten aan water bijdragen. Zo zijn landbouwsystemen met een gesloten circulatie van voedingsstoffen, zoals hydrocultuur, minder vervuilend in termen van bijdragen aan ecosystemen.

Ook is er aandacht voor het beheer van organisch afval, de inzameling en behandeling van rioolwater in dierlijke productiesystemen.

- Sanering

Als het eutrofiëringsproces van een waterlichaam eenmaal aan de gang is, zijn er verschillende alternatieven om het probleem op te lossen.

Extractie van de groentemassa

Gezien de proliferatie van drijvende waterplanten zoals lenna (Lennaceae), bora (Eichhornia crassipes) of andere, is het haalbaar om inzamelingsprogramma's te implementeren. Dit bestaat uit het massaal verwijderen van de planten van het oppervlak van het water met behulp van slepende maya's.

Water Zuivering

In ernstige gevallen van verontreiniging kan water een zuiveringsbehandeling ondergaan door recirculatie van het waterlichaam naar zuiveringsinstallaties.

Biologische bestrijding

Er zijn enkele organismen die de algen en waterplanten consumeren die zich vermenigvuldigen bij eutrofiëring. Er zijn heterotrofe graasprotisten gebruikt, dat wil zeggen dat ze microalgen consumeren om de populaties die prolifereren bij eutrofiëring te verminderen.

Evenzo is de schimmel Cercospora piaropi gebruikt om Eichhornia crassipes, een drijvend angiosperm dat zich onder eutrofische omstandigheden verspreidt, te bestrijden.

Chemische bestrijding

Het veroorzaken van uitvlokking en neerslag van microalgen is een alternatief, vooral in het geval van giftige algenbloei. Dit wordt bereikt door producten toe te voegen zoals natriumhypochloriet (NaOCl), klei (kaoliniet) of combinaties zoals polyaluminiumchloride met bentoniet. Deze producten trekken de microalgen aan en hechten ze aan, waardoor vlokken of massa's worden gevormd die vervolgens naar de bodem neerslaan.

Voorbeelden van gebieden met eutrofiëring

Eutrofiëring in de Kaspische Zee. Bron: Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team, NASA / GSFC

- Marine dode zones of gebieden

Het Milieuprogramma van de Verenigde Naties wijst op het bestaan ​​van meer dan 700 dode gebieden in de oceanen van de wereld. Deze dode zones zijn te wijten aan een lage concentratie opgeloste zuurstof als gevolg van eutrofiëring en hun geschatte oppervlakte is meer dan 240.000 km².

De dode zone van de Golf van Mexico

Een van de meest uitgebreide dode zones ter wereld is de zogenaamde dode zone van de Golf van Mexico. Het is meer dan 20.700 km² zee die te kampen heeft met ernstige eutrofiëringsproblemen, met de proliferatie van drijvende macro- en microalgen.

De belangrijkste oorzaak van de eutrofiëring van dit gebied is het vervuilde water van de rivier de Mississippi, die mondt in de Golf. De Mississippi loopt door een groot deel van de landbouwzone van Noord-Amerika en is een stroomgebied met een hoge belasting van landbouwverontreinigende stoffen.

- De zwarte Zee

In deze binnenzee tussen Europa en Azië wordt sinds de jaren zeventig een toename van algenbloei gemeld. Dit heeft geresulteerd in afnemende populaties van ondiepe watersoorten.

Volgens informatie van het Europees Milieuagentschap treden elke zomer hypoxische en anoxische verschijnselen op als gevolg van de activiteit van algen. Dit alles vanwege eutrofiëring door nutriënten die worden geleverd door landbouw- en industriële activiteiten in het stroomgebied van deze zee.

Gevoeligheid voor eutrofiëring

Omdat het een binnenzee is waarvan de enige indirecte oceaanverbinding het Bosporuskanaal is, verloopt de vernieuwing van de wateren erg traag. Dit, samen met de hoge mate van vervuiling in de bassins die hem voeden, maakt hem bijzonder vatbaar voor eutrofiëring.

In feite zijn de gemiddelde concentraties van nitraten en fosfaten tussen 1960 en 1992 18 keer zo groot geworden. De grootste bijdragen van verontreinigende stoffen komen van de stroomgebieden van de Donau, de Dnjepr en de Dnjestr.

- Het meer van Valencia

Dit meer, ook wel het Los Tacariguas meer genoemd, ligt in het noorden van Venezuela met een oppervlakte van 344 km². Het vormt een endorisch bekken, dat wil zeggen gesloten, van 3.140 km². Veel van zijn zijrivieren lopen door steden in het midden van het land, zoals Valencia en Maracay, met veel inwoners en industriële zones.

Valencia Lake Basin (Venezuela). Bron: Fev

Het grootste deel van het stedelijk en industrieel afvalwater wordt geloosd op rivieren die zonder adequate behandeling worden omgezet in afwateringskanalen. Dit heeft geresulteerd in enorme hoeveelheden vervuilende stoffen in de afgelopen decennia, waaronder organische en anorganische voedingsstoffen.

Sinds 1974 zijn de stikstofconcentraties in het meer verdubbeld en fosfor verdrievoudigd. Gelegen boven wat is toegestaan ​​in 146% voor stikstof en 250% voor fosfor. Dit alles heeft geleid tot een omvangrijk eutrofiëringsfenomeen dat nu vergevorderd is.

Referenties

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. en Hernández-Sandoval, FE (2011). De huidige status van het onderzoek naar schadelijke algenbloei in Mexico. Hydrobiologisch.
2. Calow, P. (Ed.) (1998). De encyclopedie van ecologie en milieubeheer.
3. Margalef, R. (1974). Ecologie. Omega-edities.
4. Odum, EP en Warrett, GW (2006). Grondbeginselen van ecologie. Vijfde editie. Thomson.
5. Romero, J. (2017). Studie van het historische gedrag van organisch materiaal en nutriënten bijgedragen door de zijrivieren van het Los Tacariguas-meer. Universiteit van Carabobo, Faculteit Ingenieurswetenschappen, Directoraat Studies voor afgestudeerden, Master in milieutechniek.
6. Ruiz-Vanoye, JA en Díaz-Parra, O. (2015). Clusters van dode zones in de zee. Science Magazine.
7. Sar, EA, Ferrario, ME en Reguera, B. (Eds., 2002). Schadelijke algenbloei in de Amerikaanse zuidelijke kegel. Spaans Instituut voor Oceanografie. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000215417
8. World Resources Institute, Interactieve kaart voor eutrofiëring en hypoxie. (Zoals te zien op 7 februari 2020). Ontleend aan: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia