EUTROFIKASI: PROSES, SEBAB, AKIBAT, PENYELESAIAN - PERSEKITARAN - 2024

The Eutrofikasi adalah lebihan nutrien menyumbang kepada badan air, mewujudkan letupan penduduk alga, cyanobacteria dan tumbuhan akuatik. Fenomena ini, seterusnya, menyebabkan penurunan oksigen terlarut di dalam air dan, oleh itu, mempengaruhi kehidupan di bawah air.

Oksigen terlarut berkurang disebabkan oleh fotosintesis yang dikurangkan oleh alga dan tumbuhan yang terendam. Ini berlaku kerana penyumbatan cahaya matahari akibat percambahan tanaman permukaan, dan juga kadar penggunaan oksigen yang lebih tinggi oleh populasi ini.

Pengumpulan alga oleh eutrofikasi.

Eutrofikasi boleh berlaku disebabkan oleh sebab semula jadi apabila ukuran atau aliran badan air berkurang atau hujan luar biasa yang membawa muatan nutrisi ke badan air. Walau bagaimanapun, dalam kebanyakan kes eutrofikasi berlaku dari penyebab manusia (antropik).

Masalah eutrofikasi berkembang di seluruh dunia dan lebih daripada separuh tasik di dunia menderita di peringkat tertentu. Begitu juga, zon mati berkembang biak di laut kerana berlakunya fenomena ini, mengenal pasti lebih dari 700 daripadanya.

Proses

Eutrofikasi bermula dengan sumbangan kepada air dalam jumlah nutrien yang tidak biasa, terutamanya nitrogen (N) dan fosforus (P). Sumbangan ini boleh datang dari sumber semula jadi dan manusia (antropik), tetapi bagaimanapun juga ia adalah produk dan penyebab ketidakseimbangan ekologi.

Organisma yang disukai

Pengambilan nutrien penting yang luar biasa untuk pertumbuhan tanaman menyokong perkembangan tumbuhan dan alga akuatik invasif. Ini boleh menjadi fitoplankton dan makroalga dan percambahan cyanobacteria juga berlaku.

Penyebaran alga oleh eutrofikasi. Sumber: Felix Andrews (Floybix)

Organisma ini mempunyai kadar pembiakan yang tinggi dan berkembang pesat, jadi dengan cukup nutrien, mereka mempunyai kelebihan daya saing. Mereka tumbuh di permukaan badan air, dan menutup seluruh permukaan.

Cahaya

Alga dan tumbuhan akuatik terapung yang menutupi permukaan menghalang cahaya matahari daripada menembusi lapisan air yang lebih rendah. Oleh kerana itu, alga dan tumbuhan yang terendam tidak dapat melakukan fotosintesis dan mula mati.

Oksigen terlarut

Penyumbatan fotosintesis bawah laut oleh percambahan jisim tumbuhan dangkal ini juga menunjukkan penurunan oksigen terlarut di dalam air. Di samping itu, sumber oksigen terlarut lain, seperti pertukaran dengan atmosfera, terhad kerana penyumbatan yang dilakukan oleh jisim tumbuhan yang dangkal.

Permintaan oksigen

Di bawah permukaan, aktiviti organisma pengurai, terutamanya bakteria dan archaea, meningkat. Ini menunjukkan peningkatan permintaan oksigen terlarut, yang berkurang.

Peningkatan aktiviti penguraian adalah akibat daripada bekalan bahan organik yang lebih besar akibat ledakan populasi permukaan. Peningkatan kematian organisma bawah laut juga mempengaruhi.

Sumbangan dalaman bahan organik dan luaran oleh bahan buangan tercemar memerlukan lebih banyak oksigen untuk penstabilan biokimia (Permintaan Oksigen Biokimia). Apabila oksigen kekurangan, bahan organik semi-terurai terkumpul, seluruh ekosistem mengalami krisis dan kehidupan akan hilang.

Punca

Eutrofikasi disebabkan oleh bekalan nutrien yang lebih tinggi daripada keseimbangan ekosistem yang biasa. Yang boleh berlaku baik dari sebab semula jadi dan buatan, walaupun yang pertama jarang berlaku.

- Sebab semula jadi

Di laut

Arus air sejuk boleh menyebabkan populasi fitoplankton meletup dengan menarik nutrien dari dasar laut ke permukaan (naik). Dengan cara yang sama, alga mekar atau mekar adalah fenomena semula jadi yang disebabkan oleh faktor yang berbeza yang mendorong pertumbuhan fitoplankton.

Dalam keadaan yang menguntungkan, berlaku peningkatan populasi dinoflagellat dan diatom yang luar biasa. Beberapa spesies mikroalga tidak berbahaya dan bermanfaat, tetapi yang lain adalah alga toksik, seperti dinoflagellates dari genus Alexandrium.

Ketoksikan ini disebabkan oleh pelepasan toksin mikroalga seperti saxitoxin, ciguatoxin dan gonyatoxins.

Di dalam air tawar

Sungai-sungai yang terdapat di sepanjang saluran menghasilkan kelembapan atau lekuk yang ditandai, yang kadang-kadang tetap terpencil. Dengan cara ini, lagun tapal kuda dihasilkan, yang diberi makan oleh air hujan, limpasan atau aliran sungai berkala.

Di takungan air ini terdapat kepekatan nutrien yang lebih tinggi daripada sungai, kerana tidak ada aliran keluar. Oleh itu, fenomena eutrofikasi semula jadi berlaku dengan percambahan alga dan tumbuh-tumbuhan akuatik.

- Punca antropik

Penyebab eutrofikasi yang paling penting pada masa ini adalah pencemaran badan air oleh aktiviti manusia. Terutama air sisa tanpa rawatan yang mencukupi dan pencemaran yang meresap dari pertanian, yang paling penting di seluruh dunia.

Baja dan racun perosak

Baja kimia terdiri daripada sebatian yang diformulasikan khas untuk menyediakan nutrien penting untuk pertumbuhan tanaman. Formula baja utama merangkumi nitrogen (N), fosforus (P), dan kalium (K).

Eutrofikasi. Sumber: F. lamiot (karya sendiri)

Dalam sistem pertanian, penggunaan produk ini tidak efisien, sehingga hampir 60% dicuci dengan air limpasan. Nutrien ini berakhir di badan air seperti sungai atau akhirnya tasik dan lautan, diangkut oleh air larian.

Efluen bandar

Kumbahan dari rumah, pejabat dan kilang menyediakan sejumlah besar bahan organik dan bahan bukan organik yang mendorong eutrofikasi. Air buangan domestik membawa banyak bahan organik yang, jika tidak dirawat, sampai ke badan air.

Sabun dan bahan pencuci yang digunakan dalam kebersihan diri, rumah tangga dan kemudahan lain, juga termasuk fosfat dan nitrat.

Hujan asid

Industri mengeluarkan gas yang mengandungi nitrogen oksida antara sebatian lain ke atmosfera. Gas-gas ini ketika bertindak balas dengan wap air menghasilkan asid yang memendap dan sampai ke badan air.

Sebatian ini adalah sumber nitrat tambahan yang merupakan salah satu nutrien utama yang mendorong pertumbuhan tanaman.

Pemanasan global

Kenaikan suhu global menyokong eutrofikasi, kerana perairan hangat mendorong percambahan alga dan tumbuhan akuatik. Sebaliknya, jumlah oksigen terlarut menurun berkadar dengan kenaikan suhu air.

- Faktor penyumbang

Faktor lain menyumbang kepada perkembangan eutrofikasi, termasuk kekurangan mobiliti air, kedalaman cetek, aliran rendah, dan suhu air yang tinggi. Semakin sedikit air di ekosistem air atau semakin lambat kadar pembaharuannya, semakin cepat mencapai ketepuan nutrien.

Akibatnya

Eutrofikasi adalah masalah serius yang terutama mempengaruhi ekosistem air tawar, tetapi juga berlaku di ekosistem laut. Di seluruh dunia, sekitar separuh tasik mempunyai tahap eutrofikasi dan banyak sungai serta kawasan pesisir mempunyai kawasan mati kerana sebab ini.

- Kehilangan nyawa di ekosistem

Akibat utama eutrofikasi adalah penurunan keanekaragaman hayati dalam ekosistem dan akhirnya hilangnya hidupan air. Pada peringkat awal, kelebihan nutrien menyokong percambahan organisma menyerang yang menunjukkan pertumbuhan dan pembiakan yang cepat dalam keadaan ini.

Eutrofikasi di Sungai Potomac (Amerika Syarikat). Sumber: Alexandr Trubetskoy

Sejauh spesies ini mendominasi, mereka menggantikan spesies-spesies lain di ekosistem, menurunkan kepelbagaian biologi mereka. Ketika eutrofikasi berjalan, keadaan di permukaan bawah air menjadi tidak baik bagi kehidupan dan organisma mati.

Dengan cara ini, ikan tenggelam, alga dan tumbuhan hilang, begitu juga organisma akuatik lain kerana kekurangan oksigen dan cahaya. Tujuan akhir, jika eutrofikasi berterusan, adalah hampir keseluruhan kehilangan hidupan air.

Gas beracun

Aktiviti bakteria anaerobik menghasilkan gas toksik seperti hidrogen sulfida, menyebabkan kematian besar organisma akuatik.

Kesan di seluruh kawasan

Kesannya meluas ke ekosistem daratan, kerana makhluk hidup yang bergantung pada badan air juga binasa atau berhijrah. Ini disebabkan oleh kehilangan sumber makanan dan penurunan kualiti minum air.

- Penurunan pengeluaran makanan

Di kawasan eutrophied, pengeluaran makanan menurun ketika memancing menurun kerana organisma pertama yang terjejas adalah ikan. Ini, dalam kasus sungai dan laut, terpaksa meninggalkan kawasan itu, sementara di tasik akhirnya hilang.

- Kehilangan sumber air minuman

Air minuman mesti memenuhi syarat kualiti, termasuk tahap oksigen terlarut, pH dan ketiadaan kekotoran organik dan bukan organik. Apabila eutrofikasi berlaku, air di ekosistem mengurangkan kandungan oksigen terlarut dan mengumpulkan sejumlah besar bahan organik yang terurai.

Ini seterusnya membahayakan kesihatan dan menyebabkan bau busuk dan perubahan warna, tidak sesuai dengan penggunaannya sebagai air minuman. PH air berubah, menjadi lebih berasid kerana adanya asid organik.

Keadaan kesihatan

Kesihatan awam boleh dipengaruhi oleh penggunaan air yang tidak boleh diminum dari badan eutrofik air. Selain itu, percambahan mikroalga tertentu menyumbang kepada toksin ke dalam air dan organisma yang memakannya.

Begitu juga, peningkatan bakteria anaerobik menghasilkan pelepasan gas toksik seperti hidrogen sulfida dan metana.

- Penurunan aktiviti pelancongan

Ekosistem akuatik adalah tiang penting tarikan pelancong, menghasilkan sumber pekerjaan dan pembangunan tempatan. Manfaat ini diancam oleh eutrofikasi, kerana ia mempengaruhi keanekaragaman hayati dan nilai landskap kawasan tersebut.

- Kerugian ekonomi

Sebagai akibat dari semua perkara di atas, eutrofikasi menyebabkan kerugian ekonomi yang besar dari segi penurunan perikanan, pendapatan pelancongan dan penggunaan air.

Penyelesaian

Penyelesaian untuk masalah eutrofikasi mesti didapat dari perspektif mencegah fenomena tersebut dan dari pemulihannya.

- Pencegahan

Titik permulaan untuk pencegahan eutrofikasi adalah kesedaran warga akan kewujudan, sebab dan akibatnya. Dengan cara ini, warga dapat melobi langkah-langkah yang diperlukan untuk diambil.

Elakkan pencemaran air

Penyelesaian asas untuk masalah eutrofikasi disebabkan oleh antropik adalah pengurangan pencemaran air. Untuk ini, perlu dilakukan rawatan kumbahan domestik dan perindustrian yang mencukupi sebelum dibuang ke dalam badan air.

Juga perlu untuk mengawal sumber pencemaran air tidak langsung yang lain, seperti pelepasan gas yang menghasilkan hujan asid.

Model pertanian dan ternakan baru

Pencemaran air yang disebabkan oleh aktiviti pertanian dan penternakan menyebar, iaitu sumber pencemaran tidak dapat dikenal pasti. Dengan cara bahawa penyelesaian masalah masalah pencemaran oleh aktiviti ini adalah dengan mengubah skema pengeluaran teknologi.

Diperlukan pertanian yang menggunakan lebih sedikit input, terutama baja dan racun herba, sebatian yang menyumbang nitrit dan fosfat ke dalam air. Oleh itu, sistem pertanian dengan peredaran nutrien tertutup seperti hidroponik kurang mencemarkan dari segi sumbangan kepada ekosistem.

Perhatian juga diperlukan untuk pengurusan sisa organik, pengumpulan dan rawatan kumbahan dalam sistem pengeluaran haiwan.

- Pemulihan

Setelah proses eutrofikasi badan air dijalankan, terdapat beberapa alternatif untuk mengatasi masalah tersebut.

Pengambilan jisim sayur

Memandangkan percambahan tumbuh-tumbuhan akuatik terapung seperti lenna (Lennaceae), bora (Eichhornia crassipes) atau yang lain, adalah layak untuk melaksanakan program pengumpulan. Ini terdiri daripada mengeluarkan tumbuh-tumbuhan secara besar-besaran dari permukaan badan air menggunakan mayas seret.

Pembersihan air

Dalam kes pencemaran yang teruk, air dapat menjalani rawatan pemurnian dengan mengedarkan semula dari badan air ke kilang rawatan.

Kawalan biologi

Terdapat beberapa organisma yang memakan alga dan tumbuhan akuatik yang berkembang biak dalam eutrofikasi. Protista penggembalaan heterotrofik telah digunakan, yaitu, mereka mengkonsumsi mikroalga untuk mengurangi populasi yang berkembang biak dalam eutrofikasi.

Demikian juga, jamur Cercospora piaropi telah digunakan untuk mengendalikan Eichhornia crassipes, angiosperma terapung yang berkembang biak dalam keadaan eutrofik.

Kawalan kimia

Menyebabkan flokulasi dan pemendakan mikroalga adalah alternatif, terutamanya dalam kes mekar ganggang beracun. Ini dicapai dengan menambahkan produk seperti natrium hipoklorit (NaOCl), tanah liat (kaolinit) atau kombinasi seperti polyaluminium klorida dengan bentonit. Produk-produk ini menarik dan melekat pada mikroalga, membentuk flok atau massa yang kemudian memendap ke bahagian bawah.

Contoh kawasan dengan eutrofikasi

Eutrofikasi di Laut Kaspia. Sumber: Jeff Schmaltz, Pasukan Respons Cepat MODIS, NASA / GSFC

- Zon atau kawasan mati laut

Program Alam Sekitar Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu menunjukkan kewujudan lebih dari 700 kawasan mati di lautan dunia. Zon mati ini disebabkan oleh kepekatan oksigen terlarut yang rendah kerana eutrofikasi dan kawasan yang dianggarkan lebih besar daripada 240,000 km².

Zon Mati di Teluk Mexico

Salah satu zon mati laut yang paling luas di dunia adalah apa yang disebut sebagai Zon Mati di Teluk Mexico. Lebih dari 20.700 km² laut mengalami masalah eutrofikasi serius, dengan percambahan makro dan mikroalga terapung.

Penyebab utama eutrofikasi kawasan ini adalah perairan tercemar Sungai Mississippi yang mulutnya di Teluk. Mississippi melintasi sebahagian besar zon pertanian di Amerika Utara, menjadi lembangan tadahan dengan banyak pencemaran pertanian.

- Laut Hitam

Di laut pedalaman ini yang terletak di antara Eropah dan Asia, peningkatan alga mekar telah dilaporkan sejak tahun 1970-an. Ini telah menyebabkan penurunan populasi spesies perairan cetek.

Menurut maklumat dari Agensi Alam Sekitar Eropah, fenomena hipoksia dan anoksik berlaku setiap musim panas akibat aktiviti alga. Semua ini disebabkan oleh eutrofikasi oleh nutrien yang disediakan oleh aktiviti pertanian dan perindustrian di lembah laut ini.

Sensitiviti terhadap eutrofikasi

Menjadi laut dalam yang satu-satunya sambungan lautan tidak langsung adalah saluran Bosphorus, pembaharuan perairan sangat perlahan. Ini, bersama dengan tahap pencemaran yang tinggi di lembangan yang memakannya, menjadikannya sangat mudah terkena eutrofikasi.

Sebenarnya, kepekatan purata nitrat dan fosfat telah meningkat 18 kali ganda dari tahun 1960 hingga 1992. Sumbangan pencemar terbesar berasal dari lembah sungai Danube, Dnieper dan Dniester.

- Tasik Valencia

Tasik ini, juga disebut tasik Los Tacariguas, terletak di pusat utara Venezuela dengan luas 344 km². Ia membentuk lembangan endorik, iaitu tertutup, 3,140 km². Sebilangan besar anak sungai melintasi bandar-bandar di pusat negara seperti Valencia dan Maracay, dengan populasi dan zon perindustrian yang tinggi.

Lembangan Tasik Valencia (Venezuela). Sumber: Fev

Sebilangan besar air buangan bandar dan perindustrian dibuang ke sungai yang diubah menjadi saluran saliran tanpa rawatan yang mencukupi. Ini mengakibatkan sejumlah besar pencemaran terkumpul selama beberapa dekad, termasuk nutrien organik dan bukan organik.

Sejak 1974 kepekatan nitrogen meningkat dua kali ganda dan fosfor meningkat tiga kali ganda di tasik. Berada di atas yang diterima dalam 146% untuk nitrogen dan 250% untuk fosfor. Semua ini telah menyebabkan fenomena eutrofikasi yang meluas yang kini sudah maju.

Rujukan

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. dan Hernández-Sandoval, FE (2011). Status terkini kajian alga berbahaya di Mexico. Hidrobiologi.
2. Calow, P. (Ed.) (1998). Ensiklopedia ekologi dan pengurusan persekitaran.
3. Margalef, R. (1974). Ekologi. Edisi Omega.
4. Odum, EP dan Warrett, GW (2006). Asas ekologi. Edisi kelima. Thomson.
5. Romero, J. (2017). Kajian mengenai tingkah laku sejarah bahan organik dan nutrien yang disumbangkan oleh anak sungai Tasik Los Tacariguas. University of Carabobo, Fakulti Kejuruteraan, Direktorat Pengajian untuk Graduan, Sarjana dalam Kejuruteraan Alam Sekitar.
6. Ruiz-Vanoye, JA dan Díaz-Parra, O. (2015). Kumpulan zon mati di laut. Majalah Sains.
7. Sar, EA, Ferrario, ME dan Reguera, B. (Eds., 2002). Alga berbahaya berkembang di Kerucut Selatan Amerika. Institut Oseanografi Sepanyol. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000215417
8. Peta Interaktif Institut Sumber Dunia, Eutrofikasi & Hipoksia. (Seperti yang dilihat pada 7 Februari 2020). Diambil dari: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia