- artykuły

- Eutrofizacja
- Przyczyny eutrofizacji
- Źródła biogenów
- Skutki eutrofizacji
- Planowanie przestrzenne
- Nawożenie wewnętrzne i jego rola
- Trzy fazy degradacji jeziora

Eutrofizacja

Eutrofizacja jest to zjawisko, które przejawia się poprzez zwiększanie trofii (żyzności) wód. Chodzi tu głównie o wzrost stężenia związków biogennych (fosforu P i azotu N), które dostarczane są do zbiornika w dwóch formach:

• mineralnej
• organicznej, która to ulegając rozkładowi przechodzi w formę mineralną np. azotu i fosforu.

Proces eutrofizacji jest jak najbardziej naturalnym. Obecnie jednak na skutek zintensyfikowania rozwoju gospodarki, zrzutu ścieków, nawożenia pół uprawnych i degradacji obszarów lesistych zjawisko to zaczęło się nasilać, aż wreszcie stało się najpoważniejszym zagrożeniem dla naszych jezior.

Przyczyny eutrofizacji

• wzrost dopływu ze zlewni pierwiastków biogennych, głównie azotu (N) i fosforu (P),
• nadmierne obciążenie odbiorników (jezior i rzek) ściekami, które zawierają ogromne ilości detergentów (fosforanów),
• nadmierna emisja tlenków azotu do atmosfery powoduje, że wraz z opadami atmosferycznymi dostają się znaczne i coraz większe ilości azotu, zwłaszcza do dużych zbiorników,
• nieprawidłowe nawożenie pól i nieprawidłowa orka powoduje, że z powierzchniowych warstw gruntu wymywane są znaczne ilości azotu;
• erozja wietrzna też ma znaczący wkład, głównie na terenach suchych, gdzie łatwo wiatr może poderwać cząstki gleby wraz z substancjami biogennymi i przenieść je do zbiornika;
• melioracje i likwidowanie zbiorników retencyjnych - terenów bagiennych i drobnych zbiorników wodnych co powoduje mieneralizację substancji organicznej;

Źródła biogenów

• Obszarowe (przestrzenne) - składniki gleby są wymywane przez wody deszczowe, wraz ze związkami biogennymi. Dostają się one do zbiorników przez wody wgłębne, spływ powierzchniowy, rowami melioracyjnymi. Źródła te są bardzo trudne do oszacowania w większości przypadków praktycznie niemożliwe. W tym celu wyznacza się jednostkowe współczynniki spływu, przeprowadza badania lizymetryczne, drenarskie.
• Punktowe - są ujścia kolektorów ściekowych i dopływy powierzchniowe do zbiorników. Łatwo można je oszacować i zlikwidować.
• Rozproszone - są to ścieki z terenów nieskanalizowanych. Zaliczyć do nich można: ścieki nie ujęte w system kanalizacji, rozdeszczowywanie ścieków na polach, nieszczelne szamba. Są one trudne do oszacowania i likwidacji.
• Liniowe - spłukiwane są z dróg. Wbrew pozorom są to znaczne ilości azotu i fosforu. By je obliczyć stosuje się odpowiednie współczynniki spływu powierzchniowego N i P.

Skutki eutrofizacji

• pierwszy etap to niewielki wzrost produkcji biologicznej. W tym etapie dobrze rozwijają się ryby i jest to nawet pożądane z punktu widzenia gospodarki rybackiej;
• późniejsze etapy to już zakwity (szczególnie groźne - sinicowe) glonów. Zmniejszają one przeźroczystość wody, wydzielają toksyny powodujące zły smak i zapach wody, aż w końcu ograniczają ilość tlenu (O₂) powodując przyduchy, co z kolei prowadzi do masowych śnięć ryb;
• w strefie litoralu złe warunki świetlne powodują obumieranie roślinności zanurzonej. Dzieje się to na skutek wzrostu pierwiastków biogennych - fitoplankton w takich warunkach rozwija się bardzo intensywnie porastając powierzchnię roślin zanurzonych. W efekcie makrofity są wypierane przez nitkowate formy fitoplanktonu (Cladophora, Spirogyra);
• osady denne i hypolimnion zostaje odtleniony i tworzą się tam warunki beztlenowe. W takich warunkach organizmy tlenolubne nie mają racji bytu. Ryby pelagiczne nie mogą się rozmnażać, gdyż tarło mają właśnie w strefie przydennej ale natlenionej ...
• warunki beztlenowe sprzyjają zachodzeniu takich procesów jak: desulfurykacja, denitryfikacja, amonikfikacja, czy wreszcie powstawanie metanu i siarkowodoru;
• uruchamiane zostaje wewnętrzne nawożenie jeziora - z osadów dennych w warunkach beztlenowych następuje uwalniane znacznych ładunków fosforu co jeszcze bardziej wzmaga proces eutrofizacji.

Planowanie przestrzenne

Planowanie przestrzenne w ochronie naszych wód jest to odpowiedni sposób użytkowania zlewni bezpośredniej i pośredniej:

• zwiększenie powierzchni łąk i pastwisk
• wytyczenie wyraźnych granic między lasami, gruntami ornymi i użytkami zielonymi
• pozostawianie powierzchni z roślinnością naturalną
• wykorzystywanie naturalnych barier dla biogenów w zlewni
• tworzenia małych zbiorników śródpolnych
• odcięcie i zebranie w jeden kolektor spływów powierzchniowych
• zakładanie kanalizacji opaskowej
• oszczędność wody
• likwidacja drenów i melioracji, które obniżają zwierciadło wód
• budowa wiejskich oczyszczalni ścieków
• likwidacją dróg zgodnych ze spadkiem terenu
• prawidłowa orka, prostopadła do nachylenia terenu
• rozproszenie ośrodków wczasowych
• zakrzewianie brzegów zbiorników wodnych i pozostawianie pasów trzcin

Nawożenie wewnętrzne i jego rola

Nawożenie wewnętrzne jezior związane jest silnie z procesem eutrofizacji. Ogromną rolę odgrywają tu osady denne i brak tlenu w zbiorniku.
Jeżeli w interfazie (strefa stykania się osadów dennych z wodą) panują warunki tlenowe to jony żelaza (Fe³⁺) wiążą wtedy trwale jony fosforanowe (PO₄^3-) stanowiąc dla nich swoistego rodzaju pułapkę. Powoduje to, że w wodzie jest coraz mniej związków biogennych (fosforanów) i w efekcie woda jest czysta ...
Jeżeli w wodzie zaczyna brakować tlenu, w hypolimnionie i w interfazie go brakuje, żelazo Fe³⁺ przechodzi w Fe²⁺ i następuje rozpad kompleksów żelaza i fosforu, a to z kolei powoduje uwalnianie z osadów biogenów do wody i wewnętrzne nawożenie jeziora. Podobnie dzieje się w warunkach redukcyjnych z azotem i siarką - NO^3- przechodzi do NO^2-, a następnie NO^2- do NH₄; SO₄ do S.
Jak zatem widać nasze biedne jezioro nie dość, że dostaje sporo biogenów ze zlewni, z zewnątrz, to jeszcze przy braku tlenu, osady denne stanowią dodatkowe źródło zanieczyszczeń. W osadach dennych znajduje się bardzo dużo związków biogennych bo prawie 95%, pozostałe 5% zmagazynowane jest w organizmach zamieszkujących jezioro.

Reasumując, wraz ze wzrostem dopływu związków biogennych ze zlewni zwiększa się produkcja pierwotna - im większa jest produkcja pierwotna w strefie trofogenicznej (twórczej), tym więcej związków organicznych wpada do strefy niższej trofolitycznej (rozpadu) - im więcej biogenów w tej strefie tym szybciej wyczerpywany jest tlen na procesy rozkładu i szybciej obniża się potencjał oksydoredukcyjny - tym intensywniej uwalniane są związki biogenne z osadów dennych, które wynoszone są np. na pęcherzykach metanu (CH₄) do strefy trofogenicznej i KOŁO się zamyka ...
Jeżeli "koło" zostanie zamknięte, w większości przypadków jest już za późno na ratunek jeziora. Czasami można zdążyć, przez odcięcie dopływu biogenów ze zlewni w przypadku a- b mezotrofii.

Trzy fazy degradacji

Trzy fazy degradacji jeziora według pana Mortimera:

1. Powolny wzrost produkcji przy dodatnim potencjale redoks, mało żelaza (Fe) - przejście z oligotrofii do b-mezotrofii.
2. Przyspieszony wzrost produkcji, żelazo (Fe³⁺) absorbuje biogeny, fosforany strącane do osadów ale na krótko.
3. Faza jałowa, żelazo strącane do siarczków, niski potencjał redoks - saprotrofia i hypertrofia.