Eutrofizacja jezior.

1. Co to jest eutrofizacja?

Eutrofizacja polega na wzroście żyzności zbiorników wodnych. Jest to spowodowane wzmożonym dopływem składników mineralnych, tzw. nutrietów, czyli związków azotu i fosforu. W powszechnym mniemaniu eutrofizacja jest niekorzystnych procesem związanym z nadmiernym przeżyżnieniem. Proces, eutrofizacji związany jest ściśle z działalnością człowieka.

2. Eutrofizacja jezior.

Eutrofizacja jezior jest procesem naturalnym związanym z wypełnianiem się misy jeziornej licznymi osadami. W związku z tym zmniejszenie objętości zbiornika wodnego prowadzi do wzrostu trofii, czyli żyzności wód spowodowanej nadmierną ilością pierwiastków biogennych. Do wzrostu trofii może dojść nawet przy niezmienionym dopływie nutrietów. W ten sposób określa się też wielkość produkcji pierwotnej oraz potencjalną biomasę. Podstawowymi wskaźnikami toffi wód są:

• Koncentracja fosforu i azotu, czyli główne czynniki ograniczające produkcję roślinną w zbiornikach wodnych.
• Koncentracja chlorofilu.
• Przezroczystość wód, która świadczy o zagęszczeniu fitoplanktonu.
• Warunki tlenowe w warstwach przydennych.

Zmiana trofii oznacza przemiany struktury i funkcji całej biocenozy, dlatego status troficzny jest ważnym kryterium klasyfikacji środowisk wodnych. Pod względem troficznym wody można podzielić na:

• Oligotroficzne - są to wody o stosunkowo niskiej zawartości miogenów.
• Mezotroficzne - są to wody o średniej żyzności.
• Eutroficzne - są to wody żyzne, bogate w składniki pokarmowe oraz wody przeżyżnione hipertroficzne.

Jeziora, które są najbardziej podatne na eutrofizację może wystąpić więcej klas troficznych. Możliwa jest wystąpienie krańcowej oligotrofii zwanej ultraoligotrofią a nawet skrajnej eutrofi zwanej hipertrofią.

Zakres parametrów dla odpowiednich kategorii troficznych.

Kategoria troficzna	Fosfor całkowity w µg/l	Chlorofil "a" w µg/l		Przeźroczystość w metrach
		średnio	najwięcej	średnio	najmniej
Ultraoligotrofia	<4,0	<1,0	<2,5	>12,0	>6,0
Oligotrofia	<10,0	<2,5	<8,0	>6,0	<3,0
Mezotrofia	10,0 - 30,0	2,5 - 8,0	8,0 - 25,0	6,0 - 3,0	3,0 - 1,5
Eutrofia	35,0 - 100,0	8,0 - 25,0	25,0 - 75,0	3,0 - 1,5	1,5 - 0,7
Hipertrofia	>100,0	>25,0	>75,0	<1,5	<0,7

Powszechnie istniejący pogląd, że jeziora w czasie swojego istnienie przechodzą po kolei wszystkie stadia troficzne począwszy od oligotrofii a skończywszy na hipertrofii nie znajduje potwierdzenie w licznych badaniach paleolimnologicznych.

Jeziora, które powstały w rozległych, nizinnych zlewniach mogą być od samego początku płytkie i żyzne (jeziora eutroficzne). Zaś jeziora oligotroficzne mogą nigdy nie osiągnąć stanu eutrofii, gdy wcześniej osiągną stan dystrofii tzn. będą bardzo ubogie w nutrienty zawierające duże ilości rozpuszczonych i koloidalnych substancji humusowych, które będą nadawały wodzie charakterystyczną brązową barwę.

Jeziora w swoim rozwoju mogą przechodzić okresy eutrofizacji jak i oligotrofizacji, które są odzwierciedleniem zmian klimatu i wynikających z tego zmian w nasileniu erozji i ilości napływających nutrietów. W warunkach naturalnych jeziora mogą się wypłycać i przekształcać w torfowiska. W wyniku tego procesu zanikają przez co nie osiągają najbardziej niekorzystnego stanu jeziora hipertroficznego.

Wymiana wody w zbiornikach a następnie sedymentacja i unieruchamianie nutrienów w osadach polega na wytrącaniu fosforanów w warunkach tlenowych. Denitryfikacja powoduje, że aktualny stan troficzny jeziora pokazuje ilość nutrienów dopływających do zlewni. Ograniczenie dopływu z zewnątrz powoduje zmniejszenie żyzności wód. Oznacza to, że proces eutrofizacji wód jest do pewnego stopnia procesem odwracalnym. Najbardziej krytycznym momentem jest pojawienie się deficytów tlenowych. Zanik tlenu na powierzchni osadów wodnych oraz w przydennych warstwach toni wodnej powoduje, że fosforany, które zostały zebrane w osadach mogą ponownie zacząć się rozpuszczać. Taki proces często powoduje przyśpieszone niszczenie jeziora gdyż zwiększony dopływ fosforanów powoduje zwiększona produkcję. A taka zwiększona produkcja prowadzi do obejmujących coraz szerszą powierzchnię dna i do trwających coraz dłużej deficytów tlenu, które to powodują uwolnienie jeszcze większej ilości fosforanów.

3. Eutrofizacja akwenów morskich.

Poważnym problemem eutrofizacji płytkich przybrzeżnych wód morskich są nitkowate glony pokrywające grubą warstwą dno. Poważnym zagrożeniem w przeżyżnionych przybrzeżnych wodach morskich są zakwity toksycznych brunatnic określane potocznie jako "czerwone przypływy". Do typowo eutroficznych akwenów morskich nalezą płytkie zatoki znajdujące się w pobliżu dużych miast np. Zatoka Gdańska, Zalew Wiślany na Bałtyku, Zatoka Chesapeake w Stanach zjednoczonych, Zatoka Neapolitańska na Morzu Śródziemnym

4. Działalność człowieka a eutrofizacja.

W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat dzięki niekorzystnej działalności człowieka nastąpił bardzo duży wzrost dopływu nutrienów do zbiorników wodnych. Proces ten okazał się bardzo szybki i nieporównywalny z tempem zachodzenia naturalnych procesów tego typy. Taki rodzaj eutrofizacji nazwano eutrofizacją cywilizacyjną. Jedna z przyczyn tego powszechnie występującego zjawiska jest nasilenie erozji spowodowanej przez nieograniczony i niekontrolowany wyręb lasów, uprawę roli, różnego rodzaju prace ziemne. Największy jednak wpływ na proces eutrofizacji ma produkcja bogatych w nutrienty ścieków oraz stosowanie dużej ilości nawozów sztucznych. Głównym efektem przeżyżniania jezior jest nadmierny rozwój planktonu roślinnego a zwłaszcza sinic.

Przyspieszona erozje uznano za zagrożenie już w latach 40 - tych i 50 - tych. W kolejnych latach dzięki opinii publicznej zaczęto przeznaczać coraz większe środki na badania i walkę z tym coraz większym dla ludzkości problemem. Podjęto zakrojone na wielka skalę próby rekultywacji jezior.

Głównym warunkiem trwałej poprawy stanu wód jest usunięcie przyczyn ich przeżyżniania, czyli ograniczenie dopływu związków azotu i fosforu, które wywołują nadmierny rozwój fitoplanktonu. Nie zawsze jest to możliwe w krótkim czasie. Dlatego stosuje się wiele metod doraźnych, które mają ograniczyć rozwój biomasy fitoplanktonu a w szczególności zakwitów sinic. Do metod stosowanych w ostateczności należy niszczenie sinic działającymi w sposób wybiórczy truciznami np. siarczanem miedzi. Ilość zgromadzonych w zbiornikach wodnych nutrientów próbuje się zwalczać przez tworzenie sztucznych odpływów z warstw przydennych. Utrzymanie tlenu w warstwach przydennych ma ogromne znaczenie dla oddychających nim organizmów jak i dla unieruchomienia fosforu w osadach. Jednym ze sposobów rekultywacji jest napowietrzanie jezior w sposób sztuczny. Najprostsza metoda polega na wtłaczaniu sprężonego powietrza przy dnie zbiornika i wprowadzanie tym samym całej toni wodnej w ruch cyrkulacyjny. Jego celem jest oprócz dostarczenia tlenu warstwom przydennym ograniczenie produkcji fitoplanktonu w wyniku pogorszenia się warunków świetlnych. Fitoplankton który krąży w toni wodnej otrzymuje znacznie mniej światła niż wtedy, kiedy unosi się blisko powierzchni wody. Znacznie lepszym, lecz znacznie droższym sposobem jest napowietrzanie dolnej warstwy toni jeziora. W ten sposób głębokie wody pozostają zimne, co umożliwia rozwój ryb łososiowatych i siejowatych. Zmniejszenie zapotrzebowania tlenowego można uzyskać przez wprowadzanie na powierzchnię osadów azotany. Od pewnego czasu stosuje się również metody biomanipulacji polegające na zmianie składu gatunkowego w biocenozie. Wprowadza się do zbiornika wodnego ryby drapieżne np. sandacza, szczupaka, które utrzymują na niskim poziomie liczebność ryb odżywiających się planktonem. Dzięki temu populacja rozwielitek zwanych filtratorami planktonowymi wzrasta, co prowadzi do zmniejszenia się ilości glonów. Redukcja planktonowych glonów sprzyja rozwojowi makrolitów, które umacniają warstwę osadów dennych, co unieruchamia pierwiastki biogenne i zapobiega pojawieniu się kolejnych zakwitów glonów.

Mimo podjęcia różnych środków zaradczych problem, eutrofizacji pozostaje nadal problemem wód słodkowodnych, morskich oraz wód przybrzeżnych. Niekorzystne efekty przeżyżniania wód są wynikiem nadmiernego i niekontrolowanego rozwoju biomasy przez rośliny. Nadmiernie rozwijające się wodne rośliny naczyniowe w skrajnych sytuacjach mogą doprowadzić nawet do tamowania przepływających rzek. Gęsta warstwa roślin pływających na powierzchni bardzo skutecznie uniemożliwia dostęp tlenu i światła do głębiej położonych warstw. Masa roślinna, która się rozkłada eliminuje tlen powodując powstanie efektu podobnego do obecności ścieków organicznych. Duża ilość dopływających i jeszcze łatwo rozkładających się substancji organicznych powoduje gwałtowny rozwój mikroorganizmów zużywających tlen. Niedobór tlenu staje się przyczyną powiększenia strefy aktywności beztlenowców. W związku z tym do wody przedostają się różne substancje o nieprzyjemnym zapachu oraz liczne związki toksyczne np. siarkowodór. W najbardziej zanieczyszczonych odcinkach rzek ilość pojawiających się bakterii jest tak duża, że ich kolonie widoczne są gołym okiem w postaci tzw. grzyba ściekowego. Wzrost koncentracji biogenów jest stymulowany przez intensywny rozwój glonów np. gałęzatki bardzo obficie porastają powierzchnię kamieni. Pojawienie się substancji toksycznych oraz brak dopływu tlenu eliminuje wiele gatunków roślin i zwierząt. W miejscach gdzie tlen występuje w niewielkich ilościach lub zanika okresowo fauna denna bogata jest w rureczniki, które są najbardziej odporne na deficyt tlenu i obecność siarkowodoru. Innymi licznie występującymi bezkręgowcami są larwy ochotkowatych i skorupiak ośliczka.

.