EUTROFITZACIÓ: PROCÉS, CAUSES, CONSEQÜÈNCIES, SOLUCIONS - MEDI AMBIENT - 2025

La eutrofització és un excés de nutrients aportat a un cos d'aigua, generant una explosió poblacional d'algues, cianobacteris i plantes aquàtiques. Aquest fenomen provoca al seu torn la disminució de l'oxigen dissolt en l'aigua i, per tant, afecta la vida subaquàtica.

L'oxigen dissolt disminueix a causa de la reducció de la fotosíntesi per part de les algues i plantes submergides. Això passa tant pel bloqueig de la llum solar a causa de la proliferació vegetal superficial, com per la major taxa de consum d'oxigen per aquestes poblacions.

Acumulació d'algues per eutrofització.

L'eutrofització pot ocórrer per causes naturals a l'reduir les dimensions o el cabal d'un cos d'aigua o pluges excepcionals que arrosseguen càrregues nutritives als cossos d'aigua. No obstant això, en la majoria dels casos la eutrofització passa per causes generades per l'ésser humà (antròpiques).

El problema de l'eutrofització és creixent a nivell mundial i més de la meitat dels llacs de el món la pateixen en algun nivell. De la mateixa manera, proliferen les zones mortes en els mars a causa de l'ocurrència d'aquest fenomen, identificant-se més de 700 d'elles.

procés de

L'eutrofització s'inicia amb l'aportació a l'aigua de quantitats inusuals de nutrients, especialment nitrogen (N) i fòsfor (P). Aquests aportacions poden provenir tant de fonts naturals com humanes (antròpiques), però en tot cas són producte i causa d'un desequilibri ecològic.

Els organismes afavorits

L'ingrés excepcional de nutrients essencials per al creixement vegetal afavoreix el desenvolupament d'algues i plantes aquàtiques invasores. Pot tractar-se tant de fitoplàncton com macroalgues i també ocorre la proliferació de cianobacteris.

Proliferació d'algues per eutrofització. Font: Felix Andrews (Floybix)

Aquests organismes posseeixen taxes reproductives altes i són de ràpid creixement, de manera que comptant amb suficients nutrients, tenen avantatges competitius. Els mateixos creixen a la superfície de el cos d'aigua, i van cobrint tota la superfície.

la llum

Les algues i plantes aquàtiques flotants que cobreixen la superfície impedeixen que la llum solar pugui penetrar fins a les capes inferiors d'aigua. A causa d'això, les algues i plantes submergides no poden realitzar la fotosíntesi i comencen a morir.

oxigen dissolt

El bloqueig de la fotosíntesi subaquàtica per aquesta proliferació superficial de massa vegetal, implica també la disminució de l'oxigen dissolt en l'aigua. A més, es veuen limitades altres fonts d'oxigen dissolt com l'intercanvi amb l'atmosfera a causa de el bloqueig que exerceix la massa vegetal superficial.

Demanda d'oxigen

Per sota de la superfície augmenta l'activitat dels organismes descomponedors, especialment bacteris i arqueges. Això implica un augment de la demanda d'oxigen dissolt, que es veu reduït.

L'augment de l'activitat descomponedora és conseqüència de la major provisió de matèria orgànica producte de l'esclat poblacional superficial. Igualment influeix l'increment de la mort d'organismes subaquàtics.

L'aportació intern de matèria orgànica i l'extern per efluents contaminats exigeix ​​més oxigen per a la seva estabilització bioquímica (Demanda Bioquímica d'Oxigen). A l'escassejar l'oxigen, s'acumula matèria orgànica semi-descomposta, tot l'ecosistema entra en crisi i la vida desapareix.

causes

L'eutrofització és provocada per una suplència de nutrients superior a l'equilibri habitual de l'ecosistema. La qual cosa pot succeir tant per causes naturals com artificials, encara que les primeres són poc freqüents.

- Causes naturals

Al mar

Els corrents d'aigües fredes profundes poden causar esclats poblacionals de fitoplàncton a l'arrossegar nutrients de la llera oceànic a la superfície (surgències). De la mateixa manera les proliferacions o afloraments algals són fenòmens naturals provocats per diferents factors favorables a el creixement de fitoplàncton.

En aquestes condicions favorables ocorren increments poblacionals inusuals de dinoflagel·lats i diatomees. Algunes espècies de microalgues són inofensives i beneficioses, però altres són algues tòxiques, com ara els dinoflagel·lats de l'gènere Alexandrium.

Aquesta toxicitat és deguda a l'emissió per part de les microalgues de toxines com ara saxitoxina, ciguatoxina i gonyatoxinas.

En aigua dolça

Els rius en la seva derivació al llarg de la llera generen meandres o corbes marcades, que de vegades es queden aïllades. D'aquesta manera es produeixen llacunes de ferradura, que s'alimenten de l'aigua de pluja, vessament o els desbordaments periòdics del riu.

En aquests dipòsits d'aigua es produeix una concentració de nutrients superior a la del riu, perquè no hi ha un flux de sortida. Per tant, es produeixen fenòmens d'eutrofització natural amb proliferació d'algues i vegetació aquàtica.

- Causes antròpiques

La causa més important de l'eutrofització avui en dia és la contaminació de cossos d'aigua per les activitats humanes. Especialment les aigües servides sense adequat tractament i la contaminació difusa de l'agricultura que és la més important a nivell mundial.

Els fertilitzants i pesticides

Els fertilitzants químics consisteixen en compostos especialment formulats per a proveir els nutrients essencials per al creixement vegetal. La fórmula principal de fertilitzant inclou nitrogen (N), fòsfor (P) i potassi (K).

Eutrofització. Font: F. lamiot (own work)

En els sistemes agrícoles l'aplicació d'aquests productes és ineficient, de manera que prop de el 60% és rentat per l'aigua d'escorrentia. Aquests nutrients acaben en els cossos d'aigua com rius o finalment llacs i oceans, transportats per l'aigua d'escorrentia.

efluents urbans

Les aigües servides de llars, oficines i fàbriques aporten gran quantitat de matèria orgànica i substàncies inorgàniques que promouen eutrofització. Les aigües servides domèstiques porten una alta càrrega de matèria orgànica que si no és depurada arriba als cossos d'aigua.

Els sabons i detergents emprats en la higiene personal, de la llar i altres instal·lacions, també inclouen fosfats i nitrats.

La pluja àcida

Les indústries emeten a l'atmosfera gasos que contenen òxids de nitrogen entre altres compostos. Aquests gasos a l'reaccionar amb el vapor d'aigua produeixen àcids que precipiten i arriben als cossos d'aigua.

Aquests compostos són fonts addicionals de nitrats que són un dels principals nutrients que promouen la proliferació vegetal.

L'escalfament global

L'augment de les temperatures globals afavoreix l'eutrofització, ja que les aigües tèbies promouen la proliferació d'algues i plantes aquàtiques. D'altra banda, la quantitat d'oxigen dissolt disminueix en proporció a l'augment de la temperatura de l'aigua.

- Factors coadjuvants

Altres factors contribueixen a el desenvolupament de l'eutrofització, entre ells falta de mobilitat de l'aigua, escassa profunditat, cabal reduït i temperatures elevades de l'aigua. Com menys aigua hi ha en l'ecosistema aquàtic o més lenta és la seva taxa de renovació, més ràpid s'arriba a la saturació de nutrients.

conseqüències

L'eutrofització és un seriós problema que afecta principalment els ecosistemes d'aigua dolça, però també es presenta en ecosistemes marins. A nivell mundial, al voltant de la meitat dels llacs té algun nivell d'eutrofització i molts rius així com zones costaneres presenten àrees mortes per aquesta causa.

- La desaparició de la vida a l'ecosistema

La principal conseqüència de l'eutrofització és la disminució de la biodiversitat en l'ecosistema i finalment la desaparició de la vida aquàtica. En les primeres etapes, l'excés de nutrients afavoreix la proliferació d'organismes invasors que mostren un ràpid creixement i reproducció en aquestes condicions.

Eutrofització al riu Potomac (Estats Units). Font: Alexandr Trubetskoy

En la mesura que predominen aquestes espècies, desplacen a la resta de les espècies de l'ecosistema, disminuint la seva diversitat biològica. A l'avançar l'eutrofització, les condicions a nivell subaquàtic es fan desfavorables a la vida i els organismes moren.

D'aquesta manera desapareixen peixos, algues i plantes submergides, així com altres organismes aquàtics al no disposar d'oxigen i llum. La destinació final, si continua la eutrofització és la desaparició gairebé total de la vida aquàtica.

gasos tòxics

L'activitat de bacteris anaeròbics produeix gasos tòxics com el sulfur d'hidrogen, causant grans mortaldats d'organismes aquàtics.

Impacte en tota la zona

L'impacte s'estén als ecosistemes terrestres, ja que aquells éssers vius que depenen de el cos d'aigua també moren o migren. Això és degut tant a la pèrdua de la font d'aliment com a la degradació de la qualitat potable de l'aigua.

- Disminució de la producció d'aliments

A les zones eutrofitzades disminueix la producció d'aliments a l'disminuir la pesca perquè els primers organismes en ser afectats són els peixos. Aquests, en el cas de rius i mars, es veuen obligats a abandonar l'àrea, mentre que en els llacs acaben desapareixent.

- Pèrdua de fonts d'aigua potable

L'aigua potable ha de reunir condicions de qualitat, entre elles nivell d'oxigen dissolt, pH i absència d'impureses orgàniques i inorgàniques. Quan ocorre l'eutrofització l'aigua de l'ecosistema redueix el seu contingut d'oxigen dissolt i acumula grans quantitats de matèria orgànica en descomposició.

Això al seu torn és nociu per a la salut i provoca males olors i canvis de color, incompatibles amb el seu ús com a aigua potable. S'altera el pH de l'aigua, fent-se més àcid per la presència d'àcids orgànics.

Afeccions a la salut

La salut pública es pot veure afectada pel consum d'aigua no potable provinent de cossos d'aigua eutròfics. A més, la proliferació de certes microalgues aporten toxines a l'aigua i als organismes que la consumeixen.

De la mateixa manera, l'augment de bacteris anaeròbiques genera l'emissió de gasos tòxics com el sulfur d'hidrogen i el metà.

- Disminució de l'activitat turística

Els ecosistemes aquàtics són importants pols d'atracció turística, generant fonts de treball i desenvolupament local. Aquests beneficis es veuen amenaçats per l'eutrofització, ja que afecta tant la biodiversitat com als valors paisatgístics de l'àrea.

- Pèrdues econòmiques

Com a conseqüència de tot l'anterior, la eutrofització comporta grans pèrdues econòmiques en termes de disminució de pesca, ingressos turístics i ús de l'aigua.

solucions

Les solucions a el problema de l'eutrofització han d'enfocar des de la perspectiva de la prevenció de l'fenomen i des de la seva remediació.

- Prevenció

El punt de partida per a la prevenció de l'eutrofització és la conscienciació de l'ciutadà sobre la seva existència, causes i conseqüències. D'aquesta manera, la ciutadania pot realitzar pressió perquè s'adoptin les mesures necessàries.

Evitar la contaminació de l'aigua

La solució de fons a el problema de l'eutrofització per causes antròpiques és la reducció de la contaminació de l'aigua. Per això es requereix implementar l'adequat tractament d'aigües servides domèstiques i industrials abans de ser abocades en els cossos d'aigua.

També és necessari el control d'altres fonts indirectes de contaminació de l'aigua, com ho són les emissions de gasos que generen pluja àcida.

Nou model agrícola i pecuari

La contaminació de l'aigua que provoquen les activitats agrícoles i pecuàries és difusa, és a dir no es poden identificar exactament les fonts contaminants. De tal manera que la solució a el problema de l'aportació de contaminants per aquestes activitats és canviar els esquemes tecnològics de producció.

Es requereix una agricultura que faci servir menys entrades, especialment fertilitzants i herbicides, compostos que aporten nitrits i fosfats a les aigües. Així, sistemes agrícoles de circulació tancada de nutrients com la hidroponia són menys contaminants en termes d'aportacions als ecosistemes.

També es requereix atenció a l'maneig dels residus orgànics, la recol·lecció i tractament de les aigües servides en els sistemes de producció animal.

- Remediació

Un cop en curs el procés d'eutrofització d'un cos d'aigua, hi ha diverses alternatives per posar remei al problema.

Extracció de la massa vegetal

Davant la proliferació de plantes aquàtiques flotants com la Lenna (Lennaceae), la bora (jacint d'aigua) o altres, és factible implementar programes de recol·lecció. Això consisteix a retirar massivament les plantes de la superfície de el cos d'aigua mitjançant maies d'arrossegament.

Depuració de les aigües

En casos greus de contaminació, l'aigua pot sotmetre a tractaments de depuració recirculant des del cos d'aigua a plantes de tractament.

control biològic

Hi ha alguns organismes que consumeixen les algues i plantes aquàtiques que proliferen a l'eutrofització. S'han emprat protistas heteròtrofs pastoreadores, és a dir que consumeixen microalgues per reduir les poblacions que proliferen a l'eutrofització.

Igualment s'ha emprat el fong Cercospora piaropi per al control de jacint d'aigua, una angiosperma flotant que prolifera en condicions eutròfiques.

control químic

Provocar la floculació i precipitació de les microalgues és una alternativa, especialment en casos de proliferacions algals tòxiques. Això s'aconsegueix afegint productes com l'hipoclorit de sodi (NaOCl), argiles (caolinita) o combinacions com clorur de polialuminio amb bentonita. Aquests productes atreuen i s'adhereixen les microalgues formant flòculs o masses que després precipiten a fons.

Exemples de zones amb eutroficación

Eutrofització al mar Caspi. Font: Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team, NASA / GSFC

- Les àrees o zones mortes marines

El Programa de les Nacions Unides per al Medi Ambient assenyala l'existència de més de 700 àrees mortes en els oceans de món. Aquestes zones mortes es deuen a una baixa concentració d'oxigen dissolt causa de l'eutrofització i la seva àrea estimada és superior a 240.000 Km².

La Zona Morta d'al golf de Mèxic

Una de les zones mortes marines més extenses de el món és l'anomenada Zona Morta de el Golf de Mèxic. Es tracta de més de 20.700 Km² de mar que pateixen seriosos problemes d'eutrofització, amb la proliferació de macro i microalgues flotants.

La causa central de l'eutrofització d'aquesta àrea són les aigües contaminades del riu Mississipí que té la seva desembocadura en el golf. El Mississipí travessa gran part de la zona agrícola d'Amèrica del Nord, sent una conca recol·lectora d'aigües amb una alta càrrega de contaminants agrícoles.

- El mar Negre

En aquest mar interior situat entre Europa i Àsia, des de la dècada de 1970 s'ha assenyalat un increment de la proliferació d'algues. Això ha portat com a conseqüència la disminució de les poblacions d'espècies d'aigües poc profundes.

Segons informació de l'Agència Ambiental Europea, tots els estius ocorren fenòmens d'hipòxia i anòxia producte de l'activitat de les algues. Tot això a causa de l'eutrofització pels nutrients aportats per les activitats agrícoles i industrials a la conca d'aquest mar.

Sensibilitat a l'eutrofització

A l'ésser un mar interior l'única connexió oceànica indirecta és el canal de l'Bòsfor, la renovació de les aigües és molt lenta. Això, unit als alts nivells de contaminació de les conques que l'alimenten, el fa especialment susceptible a l'eutrofització.

De fet, les concentracions mitjanes de nitrats i fosfats han augmentat 18 vegades des de 1960 fins a 1992. Els majors aportacions de contaminants provenen de les conques dels rius Danubi, Dniéper i Dnièster.

- El llac de València

Aquest llac, també anomenat llac de Els Tacariguas, està situat al centre nord de Veneçuela amb una àrea de 344 km². Forma una conca endorreica, és a dir tancada, de 3.140 Km². Molts dels seus afluents travessen ciutats de centre de país com València i Maracay, amb altes poblacions i zones industrials.

Conca del Llac de València (Veneçuela). Font: Fev

La majoria de les aigües residuals urbanes i industrials són abocades als rius convertits en canals de desguàs sense el tractament adequat. Això ha generat que durant dècades s'hagin acumulat enormes quantitats de contaminants, inclosos nutrients orgànics i inorgànics.

Des de 1974 les concentracions de nitrogen s'han duplicat i les de fòsfor triplicat en el llac. Situant-se per sobre del que admès a 146% per al nitrogen i 250% per al fòsfor. Tot això ha provocat un extens fenomen d'eutrofització que avui dia està molt avançat.

referències

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, I. i Hernández-Sandoval, FE (2011). L'estat actual de l'estudi de florides algals nocius a Mèxic. Hidrobiológica.
2. Calow, P. (Ed.) (1998). The encyclopedia of ecology and environmental management.
3. Margalef, R. (1974). Ecologia. Edicions Omega.
4. Odum, EP i Warrett, GW (2006). Fonaments d'ecologia. Cinquena edició. Thomson.
5. Romero, J. (2017). Estudi de l'comportament històric de matèria orgànica i nutrients aportats pels rius tributaris de l'estany Els Tacariguas. Universitat de Carabobo, Facultat d'Enginyeria, Direcció d'Estudis per Graduats, Mestratge en Enginyeria Ambiental.
6. Ruiz-Vanoye, JA i Díaz-Parra, O. (2015). Cúmuls de zones mortes al mar. Revista Ciència.
7. Sar, EA, Ferrario, ME i Reguera, B. (Eds., 2002). Floracions algals nocives al Con Sud americà. Institut Espanyol d'Oceanografia.
8. World Resources Institute, Mapa Interactiu Eutrophication & hypoxia. (Vista al 7 febr. 2020). Pres de: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia